“融”进活水 “合”成素养

袁洋

【摘 要】小学科学教育的跨学科融合，能促进学生科学素养和综合能力的培养，现已成为国内外基础教育改革方案的重点内容之一。然而，一线教师对如何选择融合的学科以及如何提高学科融合的有效性并未形成完整的思路和行之有效的教学手段。基于此，本文分析了STEM教育热潮下小学科学教师面临的教学迷惑，从教学策略的角度阐述分析小学科学的跨学科融合的有效途径。

【关键词】 跨学科融合 有效途径 STEM教育

STEM教育以提升学生解决实际问题的综合能力和跨学科的思维能力为宗旨，将科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）四个领域融合在一个课堂中，成了新兴的中小学及大学科学教育实践和研究范式。《义务教育小学科学课程标准》（以下简称新课标）中明确提出：小学科学是一门综合性课程，从物质科学、生命科学、地球和宇宙科学、技术和工程四个领域，综合呈现科学知识和科学方法，强调这四个领域知识之间的相互渗透和相互联系。跨学科融合理念下的科学课，如同引入多方“活水”，不仅能够提升学生的科学素养和综合能力，也为自身注入更多的生长点。然而，如何将“跨学科融合”的理念落地，一线的科学教师存在这样的迷惑：1.科学课中的跨学科融合究竟如何进行？ 2.除了“技术”“工程”“数学”领域，“跨学科融合”在科学课中是否有新的生长点？回归课堂，笔者通过日常教学实践，尝试寻找拨开“融合”迷惑的方法。

一、与工程项目相融，循序渐进，科学课唤回持久动力

苏教版新教材首次设计了专项学习单元，让学生经历一次完整而丰富的科学或工程实践活动，在做项目的过程中接受专门性、整体性的科学探究与工程实践能力训练。工程项目具有专业性强、时间跨度长的特点。然而，当项目的参与者变成刚入学的一年级学生时，教师的教学实践难度剧增。笔者就这个典型的工程项目“气球小车——像工程师那样”进行了实践探索，以下为教学片段：

任务一：气球气球向上冲

师：第一关挑战任务——气球气球向上冲。你们有没有办法，让这个气球自己向上冲呢？

师： 这是要我们做一件什么事情啊？

生：气球要自己冲，而且还需要朝上冲。

师：很清楚，老师给你们小组准备了有自己小组编号的材料盒，每个小组都有一个盒子，盒子里放了两个气球和两个气筒。比比哪些小组做得又快又好。

（学生小组合作，实验气球向上冲）

……

任务二：气球小车向前跑

师：这是第1小组的自制小车，手在后面一推，它就向前跑了。如果让充气气球带着小车，一起向前跑，就成了一辆气球小车。接下来，我们来挑战第二关——气球小车向前跑。

师：你们有没有办法让气球带着你们组的小车朝前跑呢？

（师生讨论气球小车结构和制作问题）

……

师：把气球画在你们打算贴的位置上，这个过程就叫作设计（板书：设计）。

师：设计图画好了，我们的第二个任务就完成了吗？

生：没有，还要做出来。

师：是的，要按照我们画的图纸，制作你们的气球小车（板书：制作）。

（学生活动：画图设计、制作气球小车）

教学片段中呈现的两个任务 “气球气球向上冲”和“气球小车向前跑”层层驱动，循序渐进，这样的任务设计是基于学生认知特点的、生活化的、有结构的，符合STEM理念一直倡导知识情景化的课程整合理念，即学习情境的生活性和真实性。此外，设计的两个任务相互关联，从简单到复杂。任务1的解决为任务2奠定了基础，而这两个有结构的小任务，又是服务于“用气球将小车动起来”这个项目的。当然，工程实践项目的核心是产品的改进、完善和迭代。本课的后续课时——任务3“气球小车跑得远”将引导学生发现问题、反思改进，通过测试产品、相互点评，浸润在项目迭代活动中。

由此可见，立足于真实情境，符合学生认知特点的任务驱动，往往能充分调动学生的积极性，发挥潜能，真正意义上地提升学生解决问题的综合能力。因此，科学课在与工程项目相融合时，循序渐进的任务驱动，可以为科学课唤回持久的动力。

二、与网络信息相融，顺势而为，科学课焕发勃勃生机

数字化技术日新月异，给我们的生活带来改变的同时，也变革了我们的课堂。现在的小学生对移动终端、网络平台等数字化技术的接纳程度和适应度远超我们的想象，这给科学课的跨学科融合提供了更多施展空间。笔者曾尝试过如下的教学设计：

“植物的一生”是苏教版科学三年级下册的内容，教学重点包括学生回顾植物生长的一个完整周期。借用移动终端和网络环境下的数字化技术，就有了以下的教学设计框架：

▲各组根据前置的植物主题，利用移动终端搜集资料进行实验研究、观察记录，形成汇报材料。

▲根据各组的汇报材料，围绕植物六大主要的器官，以移动终端的过程性资料进行介绍和讲解。

▲根据小组学习情况，在白板上，全班形成單元的整体知识树。

选择“植物的一生”课例，笔者可以充分调用移动终端和数字化技术作为过程性学习、记录工具时的技术优势。科学与信息技术的融合做到了无缝对接。随着移动终端和网络资源的升级，科学与信息技术的融合也不断升级，更多功能强大的移动终端及功能丰富的APP（应用程序）在科学课中大展拳脚。笔者就曾经在电学主题的科学课中引入数字化技术，以下是“我的LED”课例的部分教学设计片段。

任务一：实验点亮LED

师：老师给各个小组发一个纽扣电池，研究如何让这个LED亮起来，拍照将研究过程记录下来。

生：完成实验，小组拍照上传。

（师生交流LED点亮的方法）

（师指导LED电路符号的画法和意义，微视频展示电路图，突出正反向区别）

师：结合虚拟实验室、电学实验室APP设计一个LED电路。

本课例是苏教版科学五年级上册“简单电路”的拓展课程，学生根据小灯泡的电路基础知识，通过虚拟实验室设计电路，认识了解LED的电路特性，进而实际连接电路完成电路作品。从虚拟到现实，符合学生概念习得的认知规律。类似的科教APP还有很多，如“人体探秘”APP可以嵌入“肺和呼吸”“心脏和血液循环”的教学中。此外，一些网络课堂平台，如希沃课堂、学乐云等逐渐融入课堂的脉络。这些实例，体现的是科学课与网络、数字化技术在实验、记录、展示等环节的有机融合，不仅彰显了技术的优势，更提高了科学课的效能。

三、与人文艺术相融，另辟蹊径，科学课换来别有洞天

STEM理念之后，STEAM、STEM+等教育理念推陈出新，人文艺术与科学的学科融合在STEM教学案例中逐渐占有一席之地。事实上，人文艺术与科学的学科融合就蕴藏在科学课的日常教学中。以苏教版科学六年级上册“水滴里的生物”为例，笔者就显微镜的结构介绍，做了如下的教学尝试。

师：显微镜这种科学仪器，你曾经接触过或者使用过吗？

生：我在假期的科学训练营里用过它，两个眼睛对准镜头，上面是个筒状的，我知道底下有个镜子，可以调光，看的时候调那个转钮，一直调到看得见为止。

师：他说的显微镜的一些结构，比较模糊。今天我们把显微镜先生请到课堂上来，我们一起来认识它。（出示光学显微镜和部件名称）

师：你们知道刚才那位同学说的两个眼睛对准的镜头以及筒状的部分，其实说的是显微镜的哪个部分吗？

生：目镜和镜筒。

师：它们是组合在一起的。（板书画示意图）

师：同学还提到使用时，调整旋钮可以让视线变清楚，你觉得这指的是显微镜的哪个部分？

生：粗准焦螺旋和细准焦螺旋。

师：这两个部件在哪里，有没有什么特别的地方？

生：对称的，两边都有一个。

生：大小不一样，粗的那个大一点，细的小一点。

师：刚才画的目镜和镜筒假如是一个高帽子，紧跟在下面，这个对称的粗准焦螺旋，你觉得像什么？

生：像个大眼睛。

（学生哄笑）

师：你能不能在你的个性化记录本上画一画，能不能给我们这个显微镜先生附上一幅肖像简图。

（学生自己动手画图）

本单元的教学目标包括“能够运用放大镜和显微镜观察微生物，并做好记录”，因此，教学时首先要解决显微镜的构造、各部件名称和使用方法的問题。从师生对话中不难发现，学生对显微镜使用的基础几乎为零。通过“部件像什么？”这样艺术化的问题，引导学生将理性的结构部件与感性的想象碰撞起来，学生在这样的想象中，不仅感受到了科学仪器通过想象所带来的乐趣，同时也在无意识地加深对显微镜结构的记忆。其次，设计了以“画”促学，让学生给显微镜画一幅“肖像图（图1）”，使学生对生硬的、专业的词汇以简图的方式实现记忆和内化。令人欣喜的是，这样的内化还延续到课外，感兴趣的学生还做了显微镜的纸质模型（图2），体现了从知识习得到动手实践建模的过程。

图1 学生个性化记录本上          图2 学生制作的简易

的显微镜示意简图                        显微镜纸模型

儿童的美术，伴随儿童成长，反映儿童天性，表现儿童思维活动，是儿童用于表达思想感情的特殊视觉语言。笔者所在的学校多年来就一直坚持实践这样的教学尝试：用科学个性化记录本记录科学的课上所得和课后所思，鼓励学生用图文并茂的形式实现个性化的科学表达。

图画涂鸦，不仅是符号，还是科学语言，更是科学与人文艺术融合的一种呈现。这种呈现方式可以长期贯穿于科学课堂中，同许多成功的STEM教育案例中学生最后制作、改进的作品（产品）一样，能够清晰地反映学生的课堂成果。同样，演讲、答疑和辩论等创新教学形式也可以融入科学课堂。例如，在苏教版科学六年级上册“做酸奶”的教学中，笔者实践了在课堂中融入演讲和辩论的形式，开展的酸奶品尝交流会，从组内筛选再到全班展示，介绍学生做酸奶过程中不断改进、迭代的过程。

心理学家加德纳提出：每个人在语言智能、逻辑—数学智能、空间智能、身体—运动智能、音乐智能、人际关系智能、自我认识智能、自然观察者智能等八方面的各个智能区的发展可能存在不平衡性。跨学科融合，促使教师的教学、学生的学习活动更趋宽泛性，进而激起学生多个智能区的兴奋，从而激发学生的学习潜能，整体运用智能发现解决问题，从而达到稳定的融合发展。那么，一定有散落在各个角落的智能，静待教师在教学中调整策略，“融”进活水，从而“合”成素养。

【参考文献】

[1]夏舒虹.走进孩子的内心，探究孩子的另一种语言——以儿童美术作品赏析为例[J]. 文教资料，2017（16）.

[2]沈宁. 运用多元智能理论优化小学科学课教学方法[J]. 科学大众，2007（9）.