學(xué)科交融的探究性教學(xué)

劉靜

〔摘? ? 要〕? 教育領(lǐng)域當(dāng)前強(qiáng)調(diào)開展探究性教學(xué)，此方法被視為關(guān)鍵手段以激勵(lì)學(xué)生的好奇心、創(chuàng)造力及動(dòng)手解決問題的能力。這種學(xué)習(xí)方法致力于讓學(xué)生在探究和解決問題的過程中自發(fā)地建立知識(shí)框架，并獲得深入的認(rèn)知經(jīng)歷。特別是在小學(xué)教學(xué)中，數(shù)學(xué)和科學(xué)的交融極其關(guān)鍵，因?yàn)樗鼈児餐龠M(jìn)學(xué)生的邏輯思維和科學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展。結(jié)合這兩門學(xué)科不僅有助于學(xué)生理解數(shù)學(xué)與自然界的相互作用，還能提升知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用意義。整合數(shù)學(xué)和科學(xué)課程內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)包含探究元素的活動(dòng)，不僅可以提高學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的興趣，也能培育他們跨學(xué)科的思考技能，幫助學(xué)生適應(yīng)不斷變化的世界。因此，探討如何將小學(xué)數(shù)學(xué)與科學(xué)教育有效交融，以及如何使探究式學(xué)習(xí)過程更加吸引人，對(duì)于提升學(xué)生整體素質(zhì)和面對(duì)未來的挑戰(zhàn)具有深遠(yuǎn)的意義。

〔關(guān)鍵詞〕? 小學(xué)數(shù)學(xué)；小學(xué)科學(xué)；探究性教學(xué)

〔中圖分類號(hào)〕? G424? ? ? ? ? ? ? ? 〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕? A? ? ? ? ?〔文章編號(hào)〕? 1674-6317? ? （2024）? 16? ? 130-132

探究性教學(xué)是一種將學(xué)生置于學(xué)習(xí)核心的方式，突出了學(xué)生自我探索與積極參與的重要性。在小學(xué)教育中，數(shù)學(xué)與科學(xué)構(gòu)成學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)的基石，而將此類教學(xué)策略整合進(jìn)這兩門課程，有助于點(diǎn)燃學(xué)生的求知欲和增強(qiáng)他們的學(xué)習(xí)成效。傳統(tǒng)教學(xué)模式經(jīng)常沉溺于單向知識(shí)傳遞，忽略了促進(jìn)學(xué)生的自發(fā)探索。鑒于此，探索在小學(xué)數(shù)學(xué)和科學(xué)課程中嵌入探究式學(xué)習(xí)，并注入神秘與趣味性，已成為教育改革的關(guān)鍵議題之一。本研究旨在基于具體的教學(xué)實(shí)例，分析如何將探究式學(xué)習(xí)與這些學(xué)科有效結(jié)合，以豐富教學(xué)過程，提升學(xué)生的興趣與學(xué)業(yè)表現(xiàn)。

一、小學(xué)數(shù)學(xué)與科學(xué)交融的意義

（一）培養(yǎng)學(xué)生的探究能力

融合小學(xué)數(shù)學(xué)與科學(xué)教學(xué)對(duì)于深化學(xué)生探究技能極為關(guān)鍵。這兩個(gè)領(lǐng)域本質(zhì)上都注重探索規(guī)律性和解題策略，通過將它們相結(jié)合，學(xué)生能夠在實(shí)踐中學(xué)會(huì)概念與法則，遠(yuǎn)超過簡單的知識(shí)記憶。數(shù)學(xué)提供了量化分析科學(xué)現(xiàn)象的語言及工具，讓學(xué)生在進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)時(shí)，可以憑借數(shù)學(xué)的力量進(jìn)行更深入的理解與處理。此種課程結(jié)合使學(xué)生能在真實(shí)情境下練習(xí)數(shù)學(xué)技巧，同時(shí)讓科學(xué)探索更加具體和富有啟發(fā)性。在科學(xué)探究的全過程，包括假設(shè)的設(shè)定、實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)的收集和分析，以及結(jié)論的提煉，數(shù)學(xué)的應(yīng)用是核心要素。通過整合教學(xué)，學(xué)生能夠在日常生活中發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)與科學(xué)的應(yīng)用，從而理解科學(xué)在社會(huì)發(fā)展和個(gè)人生活中的重要性。這樣，學(xué)生不僅能學(xué)習(xí)到科學(xué)知識(shí)，還能形成正確的科學(xué)態(tài)度和價(jià)值觀，將科學(xué)素養(yǎng)應(yīng)用到實(shí)際生活中。

（二）培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)

整合小學(xué)數(shù)學(xué)與科學(xué)課程對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)起到了關(guān)鍵作用。科學(xué)素養(yǎng)涵蓋了對(duì)科學(xué)理念、程序以及科學(xué)態(tài)度和倫理的全面理解，這些是現(xiàn)代社會(huì)成員在日常生活中不可或缺的。將數(shù)學(xué)與科學(xué)的課程內(nèi)容聯(lián)結(jié)起來，學(xué)生能通過數(shù)學(xué)的理論框架來加深對(duì)科學(xué)理論的洞察。例如，在掌握有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)的生物學(xué)知識(shí)時(shí)，學(xué)生可以借助數(shù)學(xué)的圖形和數(shù)理模型來表征和處理數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)化原本抽象的生態(tài)知識(shí)為具象可視。這種跨領(lǐng)域的學(xué)習(xí)模式助力學(xué)生構(gòu)建科學(xué)信息的整合體系，從而提升整體的科學(xué)素養(yǎng)。

（三）培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度

數(shù)學(xué)教育強(qiáng)調(diào)精確和邏輯推理，要求學(xué)生掌握逐步解題的技巧，這些技巧在科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用也是非常重要的。結(jié)合這兩個(gè)學(xué)科，學(xué)生可以在學(xué)習(xí)的同時(shí)練習(xí)精確思考和深入分析，培養(yǎng)出一種科學(xué)的問題解決策略。這種綜合的教學(xué)方式激勵(lì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)和解決實(shí)際問題時(shí)不斷地進(jìn)行自我完善。在實(shí)踐過程中遇到失敗或出人意料的結(jié)果時(shí)，他們需要學(xué)會(huì)如何分析問題所在并調(diào)整方法再次嘗試。這個(gè)過程的重復(fù)試驗(yàn)和改進(jìn)有利于形成持之以恒和注重細(xì)節(jié)的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

二、小學(xué)數(shù)學(xué)與科學(xué)交融的探究性教學(xué)途徑

（一）根據(jù)數(shù)學(xué)疑問，引入科學(xué)知識(shí)

在小學(xué)階段，融合數(shù)學(xué)與科學(xué)的教學(xué)不僅能夠吸引學(xué)生的興趣，還能加強(qiáng)他們對(duì)兩者之間聯(lián)系的理解。以學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)時(shí)遇到的問題為出發(fā)點(diǎn)，引入相關(guān)的科學(xué)概念，能夠讓他們看到數(shù)學(xué)知識(shí)在現(xiàn)實(shí)世界中的應(yīng)用，并體會(huì)到科學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)數(shù)學(xué)理解的重要性。

例如，在數(shù)學(xué)課上，學(xué)生學(xué)習(xí)如何計(jì)算不同幾何形狀的體積。在這樣的課堂上，學(xué)生可能會(huì)對(duì)這些形狀在日常生活中如何使用產(chǎn)生好奇。例如，學(xué)生學(xué)習(xí)到圓柱體和立方體的體積計(jì)算方法后，他們可能會(huì)有疑問：為什么同樣體積的立方體和圓柱體，圓柱形容器似乎能夠裝更多的液體？教師可以利用這個(gè)機(jī)會(huì)介紹有關(guān)容積和形狀的科學(xué)原理，如流體的物理特性。通過諸如測量不同形狀容器裝水量的活動(dòng)，學(xué)生能夠觀察到數(shù)學(xué)公式在實(shí)際應(yīng)用中的效果，理解形狀對(duì)容積的影響。在另一個(gè)場景中，當(dāng)學(xué)生在數(shù)學(xué)課學(xué)習(xí)如何收集和表示數(shù)據(jù)時(shí)，他們可能會(huì)對(duì)如何實(shí)際進(jìn)行數(shù)據(jù)收集產(chǎn)生疑問。這為將科學(xué)方法和數(shù)學(xué)圖表結(jié)合起來提供了良好的契機(jī)。例如，教師可以指導(dǎo)學(xué)生記錄一段時(shí)間內(nèi)的氣溫變化或降雨數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖表。在這個(gè)過程中，學(xué)生不只是學(xué)到了如何制作圖表，還學(xué)習(xí)了科學(xué)的數(shù)據(jù)收集方法，認(rèn)識(shí)到精確記錄和表示數(shù)據(jù)在科學(xué)研究中的重要性。這種互動(dòng)的教學(xué)方法讓學(xué)生理解數(shù)據(jù)圖表在描述和分析科學(xué)現(xiàn)象中的應(yīng)用。通過這種策略，教師能夠清晰展示數(shù)學(xué)與科學(xué)的相互關(guān)系，以及數(shù)學(xué)工具如何在科學(xué)探索中發(fā)揮核心作用。學(xué)生不僅學(xué)習(xí)了數(shù)學(xué)和科學(xué)的專業(yè)知識(shí)，還培育了跨學(xué)科思考的能力，這對(duì)他們將來面對(duì)復(fù)雜問題時(shí)采用綜合方法尋求解決方案具有重要意義。

（二）依托科學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)問題

整合科學(xué)知識(shí)與數(shù)學(xué)問題的教學(xué)法，能有效提升學(xué)生綜合性思考能力。以此方法，學(xué)生將學(xué)到的科學(xué)原理應(yīng)用于解決數(shù)學(xué)問題，不僅加深了對(duì)數(shù)學(xué)概念的理解，還能夠體會(huì)到學(xué)科間的聯(lián)系。

以環(huán)境科學(xué)為例，學(xué)生在研究生態(tài)系統(tǒng)時(shí)了解到動(dòng)植物種群的數(shù)量變化。數(shù)學(xué)老師可以此為契機(jī)，設(shè)計(jì)問題讓學(xué)生以圖表形式記錄并分析一個(gè)特定環(huán)境下的物種數(shù)量變化，考察物種變化的模式。此時(shí)，學(xué)生需運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法來處理數(shù)據(jù)，此舉不僅鍛煉了他們的數(shù)學(xué)技能，還讓他們實(shí)踐了數(shù)據(jù)分析在科學(xué)研究中的重要性。在了解天氣學(xué)原理的科學(xué)課上，學(xué)生會(huì)接觸到氣溫、風(fēng)速等氣象數(shù)據(jù)。數(shù)學(xué)課上，教師可以設(shè)計(jì)問題，挑戰(zhàn)學(xué)生使用這些數(shù)據(jù)來創(chuàng)建溫度變化的時(shí)間圖或計(jì)算一段時(shí)間內(nèi)的平均風(fēng)速。學(xué)生必須應(yīng)用他們對(duì)圖表的理解、平均數(shù)的計(jì)算等數(shù)學(xué)知識(shí)，同時(shí)認(rèn)識(shí)到這些數(shù)學(xué)工具在氣象學(xué)預(yù)測和分析中的作用。在教授體積和物質(zhì)密度等概念時(shí)，科學(xué)知識(shí)同樣能為數(shù)學(xué)問題提供實(shí)際背景。例如，科學(xué)課中學(xué)生學(xué)習(xí)到不同材料的密度，數(shù)學(xué)課上的挑戰(zhàn)可能是讓他們計(jì)算給定體積的不同材料的重量。這要求學(xué)生掌握乘法及密度概念，同時(shí)，也展示了數(shù)學(xué)在物質(zhì)性質(zhì)研究中的實(shí)用性。通過這種跨學(xué)科的問題設(shè)計(jì)，學(xué)生得以在實(shí)際情境中應(yīng)用科學(xué)與數(shù)學(xué)知識(shí)，增強(qiáng)了他們的解題能力和對(duì)知識(shí)用途的認(rèn)識(shí)。這不僅促進(jìn)了學(xué)生的積極學(xué)習(xí)，也為他們?nèi)蘸蟮膶W(xué)術(shù)和職業(yè)生涯打下了扎實(shí)的跨學(xué)科基礎(chǔ)。

（三）設(shè)計(jì)科學(xué)游戲，開展數(shù)學(xué)教學(xué)

整合科學(xué)與數(shù)學(xué)的游戲設(shè)計(jì)為小學(xué)生提供了一條充滿樂趣且富有成效的學(xué)習(xí)道路，促進(jìn)了他們?cè)趯?shí)踐中對(duì)兩門學(xué)科知識(shí)的深入理解。通過互動(dòng)游戲，學(xué)生可以在不知不覺中掌握數(shù)學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)分析及預(yù)測等技能，同時(shí)加深對(duì)科學(xué)現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)。

考慮到植物生命周期這一主題，教師可以創(chuàng)造一款名為“綠色園丁”的游戲，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中栽種和照料植物。在游戲過程中，學(xué)生將監(jiān)測植物的生長數(shù)據(jù)，比如葉片長度和莖的高度。他們需要運(yùn)用加法來統(tǒng)計(jì)每日的生長量，利用乘法計(jì)算總的生長速率，并通過繪制曲線圖來觀察生長趨勢。這個(gè)過程不但讓學(xué)生練習(xí)了算術(shù)計(jì)算，也讓他們理解到這些數(shù)學(xué)方法在生物學(xué)研究中的應(yīng)用。再比如，創(chuàng)建一個(gè)名為“星際導(dǎo)航”的游戲，學(xué)生在其中學(xué)習(xí)星體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律并解決與之相關(guān)的數(shù)學(xué)難題。游戲中可能需要學(xué)生計(jì)算星體之間的相對(duì)位置變化，或者推算出載人飛船軌道的最佳路徑。這些任務(wù)要求學(xué)生使用角度測量、時(shí)間計(jì)算和空間幾何等數(shù)學(xué)知識(shí)。通過這種方式，學(xué)生不僅學(xué)習(xí)了天體物理的概念，還培養(yǎng)了對(duì)幾何和代數(shù)知識(shí)的應(yīng)用能力。還可以創(chuàng)設(shè)一個(gè)關(guān)于天氣預(yù)報(bào)的游戲“天氣小預(yù)報(bào)員”。在這個(gè)游戲中，學(xué)生扮演氣象預(yù)報(bào)員，收集各類氣象數(shù)據(jù)并做出天氣預(yù)測。學(xué)生需要學(xué)會(huì)讀取氣壓表、溫度計(jì)，并將日降水量和風(fēng)速的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。通過構(gòu)建圖表和計(jì)算一定時(shí)間段的氣象數(shù)據(jù)平均值，他們不僅鍛煉了統(tǒng)計(jì)分析能力，而且對(duì)氣象科學(xué)有了更深的理解。這些游戲設(shè)計(jì)的核心是將數(shù)學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)自然地嵌入科學(xué)探究活動(dòng)中，從而讓學(xué)生在玩樂的同時(shí)發(fā)展了解決實(shí)際問題的能力。這種教學(xué)策略有效地激發(fā)學(xué)生的積極性，增強(qiáng)了他們對(duì)科學(xué)探索的興趣，并深化了對(duì)數(shù)學(xué)概念在現(xiàn)實(shí)生活應(yīng)用中重要性的理解。

（四）通過情境創(chuàng)設(shè)，加強(qiáng)教學(xué)整合

情境創(chuàng)設(shè)在小學(xué)數(shù)學(xué)與科學(xué)的整合教學(xué)中扮演著至關(guān)重要的角色，通過模擬或構(gòu)建具有特定環(huán)境的場景，能夠讓學(xué)生在接近現(xiàn)實(shí)的環(huán)境中應(yīng)用數(shù)學(xué)和科學(xué)知識(shí)，增進(jìn)理解并強(qiáng)化實(shí)踐技能。

學(xué)習(xí)水循環(huán)，可以構(gòu)思一個(gè)“水資源管理者”的角色扮演環(huán)境。在該環(huán)境中，學(xué)生被置于一個(gè)需要對(duì)小鎮(zhèn)的水資源進(jìn)行合理分配的任務(wù)中。他們將要進(jìn)行降雨量的測量、河流流速的計(jì)算及湖泊容積的估算等活動(dòng)。這一過程中，不僅數(shù)學(xué)技能得以應(yīng)用，如測量、四則混合運(yùn)算、圖表分析等，而且水的狀態(tài)變化和水循環(huán)等科學(xué)原理也需要了解和掌握。在教授分?jǐn)?shù)時(shí)，可以設(shè)計(jì)一個(gè)“比例廚師”的情境，在其中學(xué)生通過準(zhǔn)備比例化的菜單來學(xué)習(xí)分?jǐn)?shù)。例如，配料比例用分?jǐn)?shù)表達(dá)，如半升牛奶或四分之一公斤面粉，通過實(shí)際測量，學(xué)生能夠感受到分?jǐn)?shù)的生活實(shí)用價(jià)值。與此同時(shí)，烹飪過程中的物理和化學(xué)變化，如面團(tuán)的發(fā)酵、糖的焦化等都是科學(xué)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用。在交通工具單元中，情境可以是“城市交通規(guī)劃”項(xiàng)目。學(xué)生在設(shè)計(jì)城市交通網(wǎng)絡(luò)的同時(shí)，會(huì)自然地使用到數(shù)學(xué)中的圖形概念，如各種直線、曲線和形狀，同時(shí)對(duì)速度、距離與時(shí)間的科學(xué)概念有所涉獵。他們會(huì)學(xué)習(xí)到力學(xué)、摩擦以及能量轉(zhuǎn)化等概念。通過創(chuàng)建這些情境，學(xué)生能更有效地運(yùn)用數(shù)學(xué)和科學(xué)知識(shí)去分析和解決問題，理解兩者之間的聯(lián)系，同時(shí)培養(yǎng)解決問題的熱情與技巧。整合教學(xué)不只是連接知識(shí)點(diǎn)，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科的思維方式，鼓勵(lì)他們?cè)诓煌h(huán)境下綜合運(yùn)用多樣的知識(shí)與技能，構(gòu)建全面的認(rèn)知與能力體系。

三、結(jié)語

探究性教學(xué)將學(xué)生放在教學(xué)活動(dòng)的中心位置，尤其在小學(xué)數(shù)學(xué)與科學(xué)課堂上顯得尤為關(guān)鍵。此方法不僅能點(diǎn)燃學(xué)生的求知欲，還能夠培育其創(chuàng)新思維，進(jìn)而提升教學(xué)成果。在執(zhí)行這種教學(xué)策略時(shí)，教師需要密切關(guān)注學(xué)生的實(shí)際需求，創(chuàng)造充滿樂趣和挑戰(zhàn)的學(xué)習(xí)場景，鼓勵(lì)學(xué)生積極地參與和探索。此外，為了確保探究性教學(xué)的成功，教師必須持續(xù)地反思和優(yōu)化自己的教學(xué)方法，應(yīng)當(dāng)互相交流和分享教學(xué)心得以提升教學(xué)技能，適應(yīng)持續(xù)發(fā)展的教育變革。同時(shí)，學(xué)校和家庭也應(yīng)給予足夠的支持，營造一個(gè)有利于學(xué)生學(xué)習(xí)的優(yōu)良環(huán)境，助力他們成長為具有創(chuàng)造力和實(shí)際操作能力的未來人才。總之，合理運(yùn)用探究性教學(xué)方法，并促進(jìn)小學(xué)數(shù)學(xué)與科學(xué)教育的緊密結(jié)合，是教育工作者的一項(xiàng)關(guān)鍵使命。我們應(yīng)攜手努力，為學(xué)生的全面成長投入精力，為他們未來的成功打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]周福嶺.跨學(xué)科融合視角下小學(xué)科學(xué)與數(shù)學(xué)教學(xué)的碰撞[J].天津教育，2023（33）：158-160.

[2]孫興華.小學(xué)數(shù)學(xué)作業(yè)的跨學(xué)科融合與核心素養(yǎng)培養(yǎng)[J].數(shù)理化解題研究，2023（29）：38-40.

[3]王麗娟.數(shù)學(xué)+科學(xué)：明理生智啟智潤心：小學(xué)數(shù)學(xué)與科學(xué)跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)案例《小蜂巢，大學(xué)問》[J].新智慧，2022（21）：34-36.

[4]陳丁丁.小學(xué)數(shù)學(xué)與科學(xué)課程整合教學(xué)的實(shí)踐途徑研究[J].數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)與研究，2022（6）：50-52