“科学教育加法”引领下小学数学与科学跨学科学习的策略探讨

摘要：当前教育背景下，探索数学与科学跨学科学习的路径，对于培养学生的综合素质和创新能力具有重要意义。本文以“科学教育加法”理念为指导，展开小学数学与科学跨学科学习的策略探讨。首先，阐述了小学数学与科学跨学科学习的价值。其次，介绍了小学数学与科学跨学科学习的具体策略，从构建跨学科探究框架、梳理教材内容融合点、实施项目化学习模式等方面进行详细阐述。

关键词：科学教育加法 小学数学与科学 跨学科学习

在新时代背景下，科学教育在我国教育体系中的地位日益凸显。2023年2月，习近平总书记在中共中央政治局第三次集体学习时就切实加强基础研究时首次提出：“要在教育‘双减’中做好科学教育加法，激发青少年好奇心、想象力、探求欲，培育具备科学家潜质、愿意献身科学研究事业的青少年群体。”2023年5月，教育部等十八部门联合发布的《关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》中指出：以全面提高学生的科学素养，培养具备科学家潜质、愿意献身科学研究事业的青少年群体，推进教育强国、科技强国、人才强国建设为主要目标。以文件形式强调“着力在教育‘双减’中做好科学教育加法”。由此可见，研究小学数学与科学的跨学科学习具有重要意义。

一、小学数学与科学跨学科学习的价值

（一）促进学科整合，提高学生学习效率

实施数学与科学跨学科学习，有助于学生更好地理解数学概念和科学原理之间的联系，学生可以更全面地理解抽象的数学概念如何应用于现实世界的科学问题中，从而提高学习效率。例如，学生可以通过测量和计算来理解植物生长的速率，或者通过数据分析来研究环境问题。

（二）提升学生的实践与创新能力

跨学科学习鼓励学生在真实的情境中进行探究和实践。学生可以参与到实验、观察和数据分析中，不仅增强了他们的实践操作能力，还能够激发他们的好奇心和探索欲，培养他们的科学探究思维，形成热爱科学的价值观。

（三）提升教师的教学能力和专业发展

设计并实施跨学科学习项目可以提升教师的教学能力和专业发展。教师需要不断地学习和更新知识，以便更好地将数学和科学知识结合起来，设计出适合学生的教学活动。这种专业发展不仅有助于提升教师的教学效果，还能够激发他们的教学热情和创新能力。

二、小学数学与科学跨学科学习的具体策略

（一）构建小学数学与科学跨学科探究框架

构建跨学科探究框架，旨在通过整合数学与科学的知识、方法、技能以及实践活动等，设计一个能够促进学生在真实情境中学习、探究和解决问题的综合性学习体系。

1. 知识整合

教师要深入分析数学与科学教材，找出知识的关联点和整合点。可能是科学概念中的数学应用，也可能是数学概念在科学探究中的体现。基于整合点设计学习活动。如通过数据收集和分析来理解科学现象，或通过构建数学模型来模拟科学过程。

2. 方法融合

运用数学方法解释科学现象：鼓励学生运用数学工具（如统计、图形分析）来解释科学现象。使用科学方法探索数学概念：让学生通过科学实验、观察、测量等方法来探索数学概念的实际应用。通过方法融合，学生学会从不同学科的角度来思考问题，培养他们的跨学科思维和解决问题的能力。

3. 实践活动

可以设计实验活动，让学生在实际操作中运用数学与科学知识。例如，通过测量不同物体的重量，让学生学习数学中的测量和计算方法，同时了解物理学中的质量概念。也可以引导学生进行调查研究，如收集当地的水质数据，通过数学分析来了解水污染问题，同时学习环境科学的原理。还可以让学生制作科学模型，如生态系统模型、地球模型等，通过模型制作来理解科学概念，同时学习数学中的比例、空间关系等。

4. 评估与反馈

建立一个能够全面评估学生知识掌握、思维品质、创新能力和社会责任感的评估体系。通过测试、作业、实验报告等方式，评估学生对数学与科学知识的掌握程度。观察学生在探究过程中的表现，评估他们的跨学科能力和素养。定期收集学生的反馈，了解他们在跨学科学习过程中的收获和困难，以便及时调整教学策略。

（二）梳理教材内容融合点

1. 数学活动与科学活动的融合     

在设计数学与科学跨学科教学的过程中，我们可以利用科学活动将两者融合起来，引导学生在科学探索中领悟数学知识。例如，在教学《位置与方向》这一单元时，可以通过引导学生使用指南针、认识平面图上的八个方位坐标等活动，从而实现数学与科学知识的相互渗透。

2. 数学概念与科学概念的融合     

许多科学里的概念和术语都与数学知识密切相关，这些术语可以帮助学生加深对数学概念的理解。例如，通过理解速度、时间、路程、浓度和溶解度等科学术语，学生可以更好地构建数学中的等量关系；同时，数学中的平均数概念与科学里的平均时间、平均速度等概念间也有着内在联系。将这类相似概念进行迁移学习，有助于学生更深刻地掌握概念的本质。

3. 数学情境图与科学知识的融合     

数学教材中的情境图里有很多动植物图片或者与科学相关的情境。可以将这些动植物元素与科学知识相结合，增强学生对生物多样性的认识。此外，教材中也有一些地形图、气候图、天体运动图等素材也能与科学知识相互融合，丰富学生的学习体验。

（三）实施项目化学习模式

实施项目化学习能够有效促进学生提高综合素质。

1. 确定项目主题：首先，教师需要根据学生的兴趣和实际需求，确定项目主题。这些主题应当具有现实意义，能够激发学生的好奇心和探究欲望。例如，选择“营养午餐”作为项目主题，让学生合理设计自己的午餐食谱。

2. 设计项目目标：目标应当包括数学与科学的知识点，以及跨学科能力的发展，如数据分析、实验设计、问题解决等。例如，在“营养午餐”项目中，目标可能包括让学生学会根据午餐菜式的营养成分，运用排列组合和统计知识制作科学合理的菜谱，发展学生的数据分析观念，培养学生的应用意识，使学生树立健康意识，能运用科学知识养成良好的饮食习惯。

3. 制定项目计划：基于项目目标和学生实际情况，制定详细的项目计划。包括实施步骤、时间安排、资源需求、评估方法等。例如，在“营养午餐”项目中，计划可能包括调查阶段、数据分析阶段、设计阶段和评估阶段。

4. 实施项目探究：在项目实施过程中，学生需要在教师的引导下进行自主探究、合作学习和实践操作。可以通过调查、实验、观察、测量等方法收集数据，运用数学和科学知识进行分析和解释，最终提出解决方案。例如，在“营养午餐”项目中，学生可以先调查不同家庭的午餐情况，再结合《中国膳食指南》，利用数学中的搭配知识，制定出自己一周的营养午餐，并宣传营养午餐以及健康生活理念。

5. 评估项目成果：对项目的成果进行评估，既要考虑学生的知识掌握程度，也要关注他们在项目过程中的表现，如创新思维、问题解决能力、团队合作等。例如，在“营养午餐”项目中，评估可以包括对收集数据、分析数据的能力，对学生团队合作和沟通能力，对午餐食谱的可行性的评价。

6. 反思与改进：在项目结束后，教师和学生应当进行反思和总结，分析项目的成功之处和改进之处。这有助于学生进一步提升跨学科能力和素养，同时为教师优化教学策略提供参考。

结语

综上所述，通过构建跨学科探究框架、梳理教材内容融合点、实施项目化学习模式等策略，小学数学与科学的跨学科学习能够有效提高学生的学习效率、实践与创新能力，同时促进教师的专业发展。我们期待更多教育工作者关注并实践这一领域，共同为培养具有科学家潜质的青少年群体贡献力量。

课题项目：本文系河南省教育科学规划课题“‘科学教育加法’引领下的小学跨学科学习实践研究”的研究成果。（课题立项号：2024YB1007）