袁洋

【摘 要】小學(xué)科學(xué)教育的跨學(xué)科融合，能促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和綜合能力的培養(yǎng)，現(xiàn)已成為國(guó)內(nèi)外基礎(chǔ)教育改革方案的重點(diǎn)內(nèi)容之一。然而，一線教師對(duì)如何選擇融合的學(xué)科以及如何提高學(xué)科融合的有效性并未形成完整的思路和行之有效的教學(xué)手段。基于此，本文分析了STEM教育熱潮下小學(xué)科學(xué)教師面臨的教學(xué)迷惑，從教學(xué)策略的角度闡述分析小學(xué)科學(xué)的跨學(xué)科融合的有效途徑。

【關(guān)鍵詞】 跨學(xué)科融合 有效途徑 STEM教育

STEM教育以提升學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的綜合能力和跨學(xué)科的思維能力為宗旨，將科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）四個(gè)領(lǐng)域融合在一個(gè)課堂中，成了新興的中小學(xué)及大學(xué)科學(xué)教育實(shí)踐和研究范式?！读x務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡(jiǎn)稱新課標(biāo)）中明確提出：小學(xué)科學(xué)是一門(mén)綜合性課程，從物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、地球和宇宙科學(xué)、技術(shù)和工程四個(gè)領(lǐng)域，綜合呈現(xiàn)科學(xué)知識(shí)和科學(xué)方法，強(qiáng)調(diào)這四個(gè)領(lǐng)域知識(shí)之間的相互滲透和相互聯(lián)系?？鐚W(xué)科融合理念下的科學(xué)課，如同引入多方“活水”，不僅能夠提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和綜合能力，也為自身注入更多的生長(zhǎng)點(diǎn)。然而，如何將“跨學(xué)科融合”的理念落地，一線的科學(xué)教師存在這樣的迷惑：1.科學(xué)課中的跨學(xué)科融合究竟如何進(jìn)行？ 2.除了“技術(shù)”“工程”“數(shù)學(xué)”領(lǐng)域，“跨學(xué)科融合”在科學(xué)課中是否有新的生長(zhǎng)點(diǎn)？回歸課堂，筆者通過(guò)日常教學(xué)實(shí)踐，嘗試尋找撥開(kāi)“融合”迷惑的方法。

一、與工程項(xiàng)目相融，循序漸進(jìn)，科學(xué)課喚回持久動(dòng)力

蘇教版新教材首次設(shè)計(jì)了專項(xiàng)學(xué)習(xí)單元，讓學(xué)生經(jīng)歷一次完整而豐富的科學(xué)或工程實(shí)踐活動(dòng)，在做項(xiàng)目的過(guò)程中接受專門(mén)性、整體性的科學(xué)探究與工程實(shí)踐能力訓(xùn)練。工程項(xiàng)目具有專業(yè)性強(qiáng)、時(shí)間跨度長(zhǎng)的特點(diǎn)。然而，當(dāng)項(xiàng)目的參與者變成剛?cè)雽W(xué)的一年級(jí)學(xué)生時(shí)，教師的教學(xué)實(shí)踐難度劇增。筆者就這個(gè)典型的工程項(xiàng)目“氣球小車——像工程師那樣”進(jìn)行了實(shí)踐探索，以下為教學(xué)片段：

任務(wù)一：氣球氣球向上沖

師：第一關(guān)挑戰(zhàn)任務(wù)——?dú)馇驓馇蛳蛏蠜_。你們有沒(méi)有辦法，讓這個(gè)氣球自己向上沖呢？

師： 這是要我們做一件什么事情??？

生：氣球要自己沖，而且還需要朝上沖。

師：很清楚，老師給你們小組準(zhǔn)備了有自己小組編號(hào)的材料盒，每個(gè)小組都有一個(gè)盒子，盒子里放了兩個(gè)氣球和兩個(gè)氣筒。比比哪些小組做得又快又好。

（學(xué)生小組合作，實(shí)驗(yàn)氣球向上沖）

……

任務(wù)二：氣球小車向前跑

師：這是第1小組的自制小車，手在后面一推，它就向前跑了。如果讓充氣氣球帶著小車，一起向前跑，就成了一輛氣球小車。接下來(lái)，我們來(lái)挑戰(zhàn)第二關(guān)——?dú)馇蛐≤囅蚯芭堋?/p>

師：你們有沒(méi)有辦法讓氣球帶著你們組的小車朝前跑呢？

（師生討論氣球小車結(jié)構(gòu)和制作問(wèn)題）

……

師：把氣球畫(huà)在你們打算貼的位置上，這個(gè)過(guò)程就叫作設(shè)計(jì)（板書(shū)：設(shè)計(jì)）。

師：設(shè)計(jì)圖畫(huà)好了，我們的第二個(gè)任務(wù)就完成了嗎？

生：沒(méi)有，還要做出來(lái)。

師：是的，要按照我們畫(huà)的圖紙，制作你們的氣球小車（板書(shū)：制作）。

（學(xué)生活動(dòng)：畫(huà)圖設(shè)計(jì)、制作氣球小車）

教學(xué)片段中呈現(xiàn)的兩個(gè)任務(wù) “氣球氣球向上沖”和“氣球小車向前跑”層層驅(qū)動(dòng)，循序漸進(jìn)，這樣的任務(wù)設(shè)計(jì)是基于學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)的、生活化的、有結(jié)構(gòu)的，符合STEM理念一直倡導(dǎo)知識(shí)情景化的課程整合理念，即學(xué)習(xí)情境的生活性和真實(shí)性。此外，設(shè)計(jì)的兩個(gè)任務(wù)相互關(guān)聯(lián)，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜。任務(wù)1的解決為任務(wù)2奠定了基礎(chǔ)，而這兩個(gè)有結(jié)構(gòu)的小任務(wù)，又是服務(wù)于“用氣球?qū)⑿≤噭?dòng)起來(lái)”這個(gè)項(xiàng)目的。當(dāng)然，工程實(shí)踐項(xiàng)目的核心是產(chǎn)品的改進(jìn)、完善和迭代。本課的后續(xù)課時(shí)——任務(wù)3“氣球小車跑得遠(yuǎn)”將引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、反思改進(jìn)，通過(guò)測(cè)試產(chǎn)品、相互點(diǎn)評(píng)，浸潤(rùn)在項(xiàng)目迭代活動(dòng)中。

由此可見(jiàn)，立足于真實(shí)情境，符合學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)的任務(wù)驅(qū)動(dòng)，往往能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，發(fā)揮潛能，真正意義上地提升學(xué)生解決問(wèn)題的綜合能力。因此，科學(xué)課在與工程項(xiàng)目相融合時(shí)，循序漸進(jìn)的任務(wù)驅(qū)動(dòng)，可以為科學(xué)課喚回持久的動(dòng)力。

二、與網(wǎng)絡(luò)信息相融，順勢(shì)而為，科學(xué)課煥發(fā)勃勃生機(jī)

數(shù)字化技術(shù)日新月異，給我們的生活帶來(lái)改變的同時(shí)，也變革了我們的課堂?，F(xiàn)在的小學(xué)生對(duì)移動(dòng)終端、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)等數(shù)字化技術(shù)的接納程度和適應(yīng)度遠(yuǎn)超我們的想象，這給科學(xué)課的跨學(xué)科融合提供了更多施展空間。筆者曾嘗試過(guò)如下的教學(xué)設(shè)計(jì)：

“植物的一生”是蘇教版科學(xué)三年級(jí)下冊(cè)的內(nèi)容，教學(xué)重點(diǎn)包括學(xué)生回顧植物生長(zhǎng)的一個(gè)完整周期。借用移動(dòng)終端和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的數(shù)字化技術(shù)，就有了以下的教學(xué)設(shè)計(jì)框架：

▲各組根據(jù)前置的植物主題，利用移動(dòng)終端搜集資料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究、觀察記錄，形成匯報(bào)材料。

▲根據(jù)各組的匯報(bào)材料，圍繞植物六大主要的器官，以移動(dòng)終端的過(guò)程性資料進(jìn)行介紹和講解。

▲根據(jù)小組學(xué)習(xí)情況，在白板上，全班形成單元的整體知識(shí)樹(shù)。

選擇“植物的一生”課例，筆者可以充分調(diào)用移動(dòng)終端和數(shù)字化技術(shù)作為過(guò)程性學(xué)習(xí)、記錄工具時(shí)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。科學(xué)與信息技術(shù)的融合做到了無(wú)縫對(duì)接。隨著移動(dòng)終端和網(wǎng)絡(luò)資源的升級(jí)，科學(xué)與信息技術(shù)的融合也不斷升級(jí)，更多功能強(qiáng)大的移動(dòng)終端及功能豐富的APP（應(yīng)用程序）在科學(xué)課中大展拳腳。筆者就曾經(jīng)在電學(xué)主題的科學(xué)課中引入數(shù)字化技術(shù)，以下是“我的LED”課例的部分教學(xué)設(shè)計(jì)片段。

任務(wù)一：實(shí)驗(yàn)點(diǎn)亮LED

師：老師給各個(gè)小組發(fā)一個(gè)紐扣電池，研究如何讓這個(gè)LED亮起來(lái)，拍照將研究過(guò)程記錄下來(lái)。

生：完成實(shí)驗(yàn)，小組拍照上傳。

（師生交流LED點(diǎn)亮的方法）

（師指導(dǎo)LED電路符號(hào)的畫(huà)法和意義，微視頻展示電路圖，突出正反向區(qū)別）

師：結(jié)合虛擬實(shí)驗(yàn)室、電學(xué)實(shí)驗(yàn)室APP設(shè)計(jì)一個(gè)LED電路。

本課例是蘇教版科學(xué)五年級(jí)上冊(cè)“簡(jiǎn)單電路”的拓展課程，學(xué)生根據(jù)小燈泡的電路基礎(chǔ)知識(shí)，通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)電路，認(rèn)識(shí)了解LED的電路特性，進(jìn)而實(shí)際連接電路完成電路作品。從虛擬到現(xiàn)實(shí)，符合學(xué)生概念習(xí)得的認(rèn)知規(guī)律。類似的科教APP還有很多，如“人體探秘”APP可以嵌入“肺和呼吸”“心臟和血液循環(huán)”的教學(xué)中。此外，一些網(wǎng)絡(luò)課堂平臺(tái)，如希沃課堂、學(xué)樂(lè)云等逐漸融入課堂的脈絡(luò)。這些實(shí)例，體現(xiàn)的是科學(xué)課與網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字化技術(shù)在實(shí)驗(yàn)、記錄、展示等環(huán)節(jié)的有機(jī)融合，不僅彰顯了技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，更提高了科學(xué)課的效能。

三、與人文藝術(shù)相融，另辟蹊徑，科學(xué)課換來(lái)別有洞天

STEM理念之后，STEAM、STEM+等教育理念推陳出新，人文藝術(shù)與科學(xué)的學(xué)科融合在STEM教學(xué)案例中逐漸占有一席之地。事實(shí)上，人文藝術(shù)與科學(xué)的學(xué)科融合就蘊(yùn)藏在科學(xué)課的日常教學(xué)中。以蘇教版科學(xué)六年級(jí)上冊(cè)“水滴里的生物”為例，筆者就顯微鏡的結(jié)構(gòu)介紹，做了如下的教學(xué)嘗試。

師：顯微鏡這種科學(xué)儀器，你曾經(jīng)接觸過(guò)或者使用過(guò)嗎？

生：我在假期的科學(xué)訓(xùn)練營(yíng)里用過(guò)它，兩個(gè)眼睛對(duì)準(zhǔn)鏡頭，上面是個(gè)筒狀的，我知道底下有個(gè)鏡子，可以調(diào)光，看的時(shí)候調(diào)那個(gè)轉(zhuǎn)鈕，一直調(diào)到看得見(jiàn)為止。

師：他說(shuō)的顯微鏡的一些結(jié)構(gòu)，比較模糊。今天我們把顯微鏡先生請(qǐng)到課堂上來(lái)，我們一起來(lái)認(rèn)識(shí)它。（出示光學(xué)顯微鏡和部件名稱）

師：你們知道剛才那位同學(xué)說(shuō)的兩個(gè)眼睛對(duì)準(zhǔn)的鏡頭以及筒狀的部分，其實(shí)說(shuō)的是顯微鏡的哪個(gè)部分嗎？

生：目鏡和鏡筒。

師：它們是組合在一起的。（板書(shū)畫(huà)示意圖）

師：同學(xué)還提到使用時(shí)，調(diào)整旋鈕可以讓視線變清楚，你覺(jué)得這指的是顯微鏡的哪個(gè)部分？

生：粗準(zhǔn)焦螺旋和細(xì)準(zhǔn)焦螺旋。

師：這兩個(gè)部件在哪里，有沒(méi)有什么特別的地方？

生：對(duì)稱的，兩邊都有一個(gè)。

生：大小不一樣，粗的那個(gè)大一點(diǎn)，細(xì)的小一點(diǎn)。

師：剛才畫(huà)的目鏡和鏡筒假如是一個(gè)高帽子，緊跟在下面，這個(gè)對(duì)稱的粗準(zhǔn)焦螺旋，你覺(jué)得像什么？

生：像個(gè)大眼睛。

（學(xué)生哄笑）

師：你能不能在你的個(gè)性化記錄本上畫(huà)一畫(huà)，能不能給我們這個(gè)顯微鏡先生附上一幅肖像簡(jiǎn)圖。

（學(xué)生自己動(dòng)手畫(huà)圖）

本單元的教學(xué)目標(biāo)包括“能夠運(yùn)用放大鏡和顯微鏡觀察微生物，并做好記錄”，因此，教學(xué)時(shí)首先要解決顯微鏡的構(gòu)造、各部件名稱和使用方法的問(wèn)題。從師生對(duì)話中不難發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)顯微鏡使用的基礎(chǔ)幾乎為零。通過(guò)“部件像什么？”這樣藝術(shù)化的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生將理性的結(jié)構(gòu)部件與感性的想象碰撞起來(lái)，學(xué)生在這樣的想象中，不僅感受到了科學(xué)儀器通過(guò)想象所帶來(lái)的樂(lè)趣，同時(shí)也在無(wú)意識(shí)地加深對(duì)顯微鏡結(jié)構(gòu)的記憶。其次，設(shè)計(jì)了以“畫(huà)”促學(xué)，讓學(xué)生給顯微鏡畫(huà)一幅“肖像圖（圖1）”，使學(xué)生對(duì)生硬的、專業(yè)的詞匯以簡(jiǎn)圖的方式實(shí)現(xiàn)記憶和內(nèi)化。令人欣喜的是，這樣的內(nèi)化還延續(xù)到課外，感興趣的學(xué)生還做了顯微鏡的紙質(zhì)模型（圖2），體現(xiàn)了從知識(shí)習(xí)得到動(dòng)手實(shí)踐建模的過(guò)程。

圖1 學(xué)生個(gè)性化記錄本上? ? ? ? ? 圖2 學(xué)生制作的簡(jiǎn)易

的顯微鏡示意簡(jiǎn)圖? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 顯微鏡紙模型

兒童的美術(shù)，伴隨兒童成長(zhǎng)，反映兒童天性，表現(xiàn)兒童思維活動(dòng)，是兒童用于表達(dá)思想感情的特殊視覺(jué)語(yǔ)言。筆者所在的學(xué)校多年來(lái)就一直堅(jiān)持實(shí)踐這樣的教學(xué)嘗試：用科學(xué)個(gè)性化記錄本記錄科學(xué)的課上所得和課后所思，鼓勵(lì)學(xué)生用圖文并茂的形式實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的科學(xué)表達(dá)。

圖畫(huà)涂鴉，不僅是符號(hào)，還是科學(xué)語(yǔ)言，更是科學(xué)與人文藝術(shù)融合的一種呈現(xiàn)。這種呈現(xiàn)方式可以長(zhǎng)期貫穿于科學(xué)課堂中，同許多成功的STEM教育案例中學(xué)生最后制作、改進(jìn)的作品（產(chǎn)品）一樣，能夠清晰地反映學(xué)生的課堂成果。同樣，演講、答疑和辯論等創(chuàng)新教學(xué)形式也可以融入科學(xué)課堂。例如，在蘇教版科學(xué)六年級(jí)上冊(cè)“做酸奶”的教學(xué)中，筆者實(shí)踐了在課堂中融入演講和辯論的形式，開(kāi)展的酸奶品嘗交流會(huì)，從組內(nèi)篩選再到全班展示，介紹學(xué)生做酸奶過(guò)程中不斷改進(jìn)、迭代的過(guò)程。

心理學(xué)家加德納提出：每個(gè)人在語(yǔ)言智能、邏輯—數(shù)學(xué)智能、空間智能、身體—運(yùn)動(dòng)智能、音樂(lè)智能、人際關(guān)系智能、自我認(rèn)識(shí)智能、自然觀察者智能等八方面的各個(gè)智能區(qū)的發(fā)展可能存在不平衡性?？鐚W(xué)科融合，促使教師的教學(xué)、學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)更趨寬泛性，進(jìn)而激起學(xué)生多個(gè)智能區(qū)的興奮，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能，整體運(yùn)用智能發(fā)現(xiàn)解決問(wèn)題，從而達(dá)到穩(wěn)定的融合發(fā)展。那么，一定有散落在各個(gè)角落的智能，靜待教師在教學(xué)中調(diào)整策略，“融”進(jìn)活水，從而“合”成素養(yǎng)。

【參考文獻(xiàn)】

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