在STEAM教育背景下实现数学教学与科学的融合

杨洪

〔摘    要〕STEAM教育背景下，在小学数学教学中融合科学知识，有助于实现“跨学科”教育目标，发展学生数学核心素养。在现阶段的小学数学教学中，教师“跨学科”教育意识和能力不强，因而导致在小学数学教学中与科学的融合相对不足。鉴于此，笔者认为：为了更好地突破学科教育边界，小学数学教师要立足数学教学，融合科学知识，开展科学实践活动，培养学生科学思维，为更好地实现数学与科学教学的有机融合奠定基础。

〔关键词〕  STEAM教育；小学数学；小学科学；融合对策

〔中图分类号〕  G424               〔文献标识码〕  A        〔文章编号〕  1674-6317  （2023）  19-0052-03

对“STEAM”，一线基础教育教师都不会感到陌生。这是科技创新背景下备受关注的教育模式，强调通过学科的融合创新，促进人的全面发展，以更好地适应现代以及未来社会发展的需要。2022年4月，教育部印发了《义务教育课程方案和课程标准》，其中有几大亮点值得关注：一是确立了核心素养在学科教育中的统领地位；二是提出了跨学科融合的教育思想。由此可见，在新课程改革背景下，培养学生跨学科学习思维，提高学生知识的融合创新能力，是发展学生核心素养的关键所在。

笔者作为一线小学数学教师，受到“STEAM”教育理念的启发，在《义务教育数学课程标准》（2022年版）的指引下，对小学数学与科学的融合教学进行深入探究。笔者认为：数学与科学，原本具有千丝万缕的联系。数学蕴含着科学知识；而科学中亦有数学知识。在小学数学教学中融合科学知识，不仅能够强化对学生理性思维能力的培养，同时也有助于提升学生的跨学科融合意识，发展核心素养。

一、在STEAM教育背景下实现小学数学教学与小学科学融合的必要性

本文探讨的主题为：在小学数学的教学中融合小学科学知识。在开展本项研究前，笔者通过对相关研究文献的检索与梳理，立足于对《义务教育数学课程标准》（2022年版）的解读，认为在STEAM教育背景下，在小学数学的教学中融合小学科学知识具有以下必要性。

（一）实现“跨学科”的数学教育目标

对2022年版的义务教育课程标准的梳理和解读可见，很多学科教育中均提到了“跨学科”的教育思想，部分学科教育中虽然没有明显地提及“跨学科”，但深入解读课程理念、教学建议等，其中都蕴含着“跨学科”的教育思想。可以说，“跨科学”是当前乃至未来教育改革发展的基本方向。尤其是在STEAM教育背景下，表现得更为突出。“STEAM”本身就是一种跨学科融合的教育理念，其中的“S”代表“科学”，而“M”则代表“数学”。由此可见，“跨学科”已然成了当前教育改革发展的必然趋势。而在小学数学的教学中强化科学知识的融合，符合跨学科融合的教育思想，对助推小学数学“跨学科”教育目标的实现具有重要的实践意义。

（二）发展学生数学核心素养

《义务教育数学课程标准》（2022年版）明确了“核心素养”在现阶段数学教育中的统领地位，并提出了“三会”“六素养”的数学教育目标。可以说，在2022年版课程标准的指引下，传统局限于教材、停留于“讲授”层面的数学教学方式已与当今教育改革发展的要求格格不入。而突破学科限制、优化教学活动的组织实施，则更加契合数学新课程改革要求。因此，小学数学教师在教学中应强化科学知识的融合。这一基于“STEAM”的跨学科教育模式，有助于实现发展学生数学核心素养的教育目标。

二、小学数学教学与小学科学有效融合的影响因素分析

在开展小学数学与小学科学融合教学研究的过程中，笔者对现状进行了调研。调研发现，现阶段的小学数学教学依然局限于学科本身，小学科学知识的融合较为缺失。其具体原因可以归纳如下。

（一）教师缺乏“跨学科”教育意识

思想是行动的指南。强化小学数学教学与科学知识的融合，需要教师具有“跨学科”教育意识，针对数学学科知识点，有目的、有意识地融入科学知识，如此方能实现学科融合的教育目标。然而，笔者调查发现，在教学实践中，教师普遍缺乏“跨学科”教育意识。这就使他们在学科教学实践中，缺乏将其他学科知识融入数学教学的自觉。正因为如此，小学数学教学依然局限于学科本身，与现代教育改革的要求存在较大差距。

（二）教师的学科融合能力有待提升

融合学科知识，不仅需要教师具有跨学科教育的意识，更要具备相应的能力。以在小学数学教学中融入小学科学知识为例。要想在小学数学教学中融入小学科学知识，教师不仅要对本学科知识有全面深入准确的把握，更要把握好学科融合的“点”，通过拓展与迁移，实现学科融合的教育目标。笔者调查研究发现，在具体教学实践中，很多小学数学教师的学科融合能力有待提升，表現为不能科学有效地把握数学教学中科学知识切入的“点”，从而影响了最终的学科融合质量。

三、在STEAM教育背景下实现小学数学教学与小学科学的融合

在STEAM教育背景下，小学数学教师如何科学有效地融合科学知识，构建“跨学科”的数学教育模式呢？笔者基于具体实例，提出小学数学教学中融合科学知识的对策。

（一）基于小学数学教学，融合科学知识

知识融合是学科融合的基础。作为自然学科之母，数学学科的一大显著特点在于知识容量的无限性，且与其他学科之间具有较强的共同性和兼容性。因此，为了实现小学数学与科学有效融合的教育目标，小学数学教师在开展教学活动的过程中，要深入挖掘数学教学中可以渗透科学知识的“点”，并通过科学知识的融合，有效地打破学科教育边界，提高教学质量。

1.依托课本资源渗透科学知识

教材是教师教学活动有序进行的载体。在小学数学教学中，教师一切教学的改革创新，都需要依托教材进行。因此，基于STEAM教育背景，小学数学教师要立足数学课程资源，把握科学知识的渗透点，为实现学科知识的融合奠定基础。例如，教师在给学生讲解重量单位“克与千克”的过程中，在引导学生应用天平称重时，提出一个蕴含科学哲理的问题：“同学们，现在我们学习了‘克与‘千克的知识点，发现生活中很多物体都是可以用计量单位计算质量的。那么，现在请同学们思考一个问题——空气有质量吗？”这一问题的提出，立即引发了学生激烈的讨论，有学生说：空气有质量；也有学生认为：空气并没有质量，因为当天平上没有任何物体的时候，天平是平衡的，表明空气是没有质量的。针对学生的不同观点，教师娓娓道来，给学生讲解了“空气有质量”的科学结论，并借助多媒体或者现场验证的方式，开展证明空气质量的探究活动。这种在数学教学中融入科学知识的方式，无形中拓宽了数学教学的内涵和外延，对丰富学生的数学知识具有重要的意义。

2.依托生活资源渗透科学知识

在生活中，数学知识、科学知识可谓无处不在。可以说，生活是教师优化教学资源的重要源泉。因此，小学数学教师在将科学知识融入数学教学的过程中，要立足学生生活，本着“迁移运用”的基本原则，依托生活资源渗透科学知识。例如，小学数学教师在给学生讲解“位置与方向”的相关内容时，为了提高学生对数学知识的迁移应用能力，培养学生的科学素养，教师立足学生生活提出问题：同学们，今天我们学习了位置与方向的知识，掌握了认识方向的办法，如通过太阳升起或者落下的方位判断方向，利用指南针判断方向，通过看树木的生长方向判断方向等等。现在老师要问大家一个问题：为什么我们可以通过树木生长的方向判断方向呢？其中蕴含着什么科学原理？请知道的同学和大家分享一下。这一问题的提出，不仅是对数学教育的进一步深化，更是科学知识的渗透和融合。

（二）基于小学数学教学，融合实践活动

根据《义务教育数学课程标准》（2022年版）的要求，教师在数学教学中，应当强化实践活动的融合创新，通过“做中学”，提高学生迁移应用数学知识的能力。因此，为了强化小学数学与科学的融合，教师还要善于通过实践的融合，提高跨学科教育的能力。例如，在指导学生学习“折线统计图”的相关知识点后，教师可以采用小组合作的形式组织学生开展数学探究实践活动。学生小组以学校所在地为例，借助互联网等数字化平台，搜集、记录与统计本地区某月的降水量，绘制图表并完成折线统计图的制作。在这个过程中，学生需要结合折线统计图，对该时间段内本地的降雨量趋势进行描述，搜集与降雨量有关的科学知识点，在课堂上分享。这一实践活动看似复杂，实际上，对小学生而言，探索科学知识的过程其乐无穷。很多学生小组不仅出色地完成了折线统计图的绘制，同时还借助互联网，学习了有关气象观测的知识点。

整体而言，运用实践活动的方式融合小学数学与科学教育，不仅能帮助学生进一步巩固数学知识和技能，同时还能够拓宽学生的知识视野，发展学生数学核心素养。

（三）基于小学数学教学，培养科学思维

在数学教学中，对学生科学思维的培养，不仅有助于学生从更加深层次地理解数学知识，更有助于促进其迁移、应用能力的提升。基于STEAM理念强化小学数学教学与小学科学的融合，教师要注重学生科学思维的培养。

例如，在指导学生学习有关“相交和平行”的数学知识点后，教师提出了一个思维性极强的问题供学生交流讨论，“两条直线之间，不是平行关系就是相交关系”，这句话是否绝对正确呢？针对这一问题，教师可以让学生前后两桌四人一组，进行交流讨论。经过交流讨论，学生发现：这句话并非绝对正确，因为判断两条直线的相交与平行，需要依托一个重要的前提条件：即在同一个平面上。类似的讨论活动，能够提高学生数学思维的严谨性，让学生从更加全面、科学的视角认知数学，把握关键点，提高数学学习质量。

除此之外，为了实现数学知识与科学知识的有机融合，小学数学教师还可以巧妙地融入科学实验，引领学生在实验中认识数学与科学，更好地实现“跨学科”的数学教育目标。

綜上所述，在STEAM教育背景下，基于2022年版数学课程标准的要求，小学数学教师应当践行“跨学科”教育思想，立足数学教育，巧妙地融入科学知识、科学实践活动，培养学生的科学思维，为拓宽学生数学知识视野、发展学生数学核心素养奠定基础。

参考文献

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