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跨学科视角下培养学生科学思维的教学实践探索

 

【作者】 刘永丽 冯敏

【机构】 贵州省都匀市第九完全小学 贵州省都匀市第七完全小学

【摘要】 小学科学教学是培养学生科学思维的重要阵地,而跨学科融合是突破单一学科壁垒、提升学生综合素养的有效路径。本文以《观测风》一课为例,探讨如何立足跨学科概念,整合语文、数学、工程技术、综合实践、美术等学科要素,设计多元化教学活动,在引导学生掌握风的观测方法的同时,助推其建模、分析、归纳、创新等科学思维能力的发展,为小学科学跨学科教学实践提供参考。

【关键词】 跨学科融合;小学科学;科学思维;观测风;
【正文】


   一、跨学科概念引领,学科融合助推思维发展是学习主体和时代的内在需求。

   教育是国之大计、党之大计,“为党育人、为国育才”是新时代教育的根本使命。小学科学作为培育创新人才的启蒙阵地,承担着培养学生科学素养、塑造科学精神、发展学生科学思维的重要职责。本文立足跨学科融合视角,以“观测风”教学实践为载体,探索如何在科学课堂中渗透价值引领与科学思维能力培养,助力学生成长为兼具家国情怀与探究能力的时代新人,为落实立德树人根本任务提供小学科学教学的实践路径。

新时代教育改革聚焦核心素养培育,《义务教育科学课程标准(2017年版)》呈现小学科学教学目标体现为“科学知识”“科学探究”“科学态度”“科学、技术、社会与环境”四个维度,而《义务教育科学课程标准(2022年版)》提出科学核心素养的内涵为“科学观念”“科学思维”“探究实践”“态度责任”,体现了“科学思维”在小学科学教学中显性地位,同时明确“加强跨学科教学,注重培养学生的科学思维与实践能力”的要求。链接“双减”政策,其通过打开“小切口”,意在实现“大改革”,不仅是对我国教育格局的重大调整,更是教育观念的根本重塑和教育教学方式的根本变革,指向“轻负担”与“高质量”要兼而有之,这要求课堂教学要指向思维的深度发展和高阶学习的真实发生。小学科学作为启蒙学生科学认知、塑造科学品格和发展思维的核心学科,其教学模式亟须突破单一学科壁垒,转向多学科协同育人的新范式。当前,科技发展呈现高度综合化特征,创新型人才培养离不开跨学科知识整合能力与科学思维的双重支撑。

“风”作为一种自然现象,在学生的生活中,是发展科学思维的良好载体。传统的《观测风》教学往往局限于科学学科内部,侧重知识的传授,对于三年级学生来说学起来生硬单调;同时也忽视了学生综合思维的培养。在跨学科概念视域下,“风”是“物质与能量”“稳定与变化”“系统与模型”“结构与功能”4个跨学科概念的具体课程内容的呈现,将科学与其他学科有机融合,不仅能丰富教学内容和形式,更能让学生在多学科联动的探究中,形成系统化的思维方式,真正实现“做中学”“学中思”“思关联”“联中做”的闭环学习模式。

综上所述,实施跨学科概念引领,学科融合助推科学思维发展的教学路径既是学习主体内在需求,也是落实课程标准的必然要求,更是顺应时代人才培养需求的重要举措。

二、跨学科融合视角下《观测风》教学的设计理念

  (一)立足核心概念,锚定跨学科融合点

《观测风》属于小学科学教科版三年级上册教学内容。本节课的核心概念属于地球系统;学习内容指向10.1天气和气候;具体内容要求是:知道地球表层被大气包围着,大气是运动的;学会简易的工具测量和记录风力和风向,获得相关数据,知道风可以用风力大小和风向来判断,并运用其描述天气情况;理解天气预报用语。从跨学科视角出发,挖掘多个融合点。

1.与语文学科融合:遵循由已知探索未知的认知原则,引导通过二年级已学的谜底诗《风》的诵读情境学生用准确的语言描述风的现象,引入课题并直观感受到风是有力量的,引入风力大小的学习;通过诗《村居》引入风向的学习。

2.与工程技术融合:鼓励学生设计制作简易风向标、风速仪,发展创新、动手实践能力和模型建构思维。

3.与数学学科融合:通过自制测量工具测量、记录、统计风的观测数据,归纳得出观测的风向及风力,旨在培养学生通过数据分析发展归纳推理的科学思维。

4.与综合实践融合:结合风与人类生活,渗透环保理念建立遇极端天气的科学防护意识。

(二)聚焦科学思维,明确教学目标

   根据跨学科融合教学的最终目标是发展学生的科学思维,本课教学目标可设定如下。

1.科学观念:知道可以通过工具观测风,获得相关数据;风可以用风力大小和风向来描述。

2.科学思维:借助多种观测方式分析并推断出风力和风向。引导学生经历“提出问题—设计方案—动手观测—分析数据—得出结论”的探究过程,发展归纳推理、创新思维和系统思维。

3.探究实践:能制作简易小风旗测量风力大小和风向,并记录观察结果。培养学生的观察能力、数据分析能力、建模能力和语言表达能力。

4.态度责任:如实记录观测数据,增强观察天气现象的兴趣和好奇心;初步塑造环保理念和建立遇极端天气的科学防护意识。

  三、跨学科融合视角下《观测风》的教学实践路径

  (一)语文+科学:描述风力风向,借助已知探索未知,发展由具象到抽象的科学思维

   观察是科学思维的起点,而准确的语言描述是梳理观察结果、深化认知的重要手段。让学生通过熟知的情景观察,感受“风”是“物质与能量”这一跨学科概念的具象表达是本课科学探索的基础。

课程的导入环节,遵循由已知探索未知的认知原则,教师请学生赏析二年级已学的谜底诗《风》的诵读情景视频,提问学生通过视觉和听觉感知到诗中描绘的是哪一种自然现象的力量?在此过程中,不仅学生学会了用感官观察风的力量,而且教师水到渠成进入课题《观测风》中风力大小的教学;通过二年级已学的诗《村居》中的“儿童散学归来早,忙趁东风放纸鸢”这一句中的“东风”表示的意义引入风向的教学。这样学生在“随风潜入夜,润物细无声”的熟悉情景中学习了科学概念“风力”“风向”,也借诗词中呈现的具象情景理解了抽象的科学概念为后续的科学观测夯实科学知识;在语言表达的过程中,将零散的观察点整合为有条理的描述,奠定了观察思维的基础,同时聚焦了核心概念风有不同力和不同的风向;课后拓展收集有关风的诗词开展主体为“风”的诗词交流大会,延伸融合的深度和广度。

  (二)工程技术+科学:设计工具,发展创新实践思维

   创新思维是科学思维的重要组成部分,而动手实践是培养创新思维的有效途径。在《观测风》的实践环节,可结合工程技术的一般模式,开展“简易观测工具DIY”活动,即实施模型建构。自制观测工具要能用来观测风向及风力,这无疑是跨学科概念“结构与功能”在教学中实践的契机,也是工具模型建构的实践环节。

   教师展示不同类型的风向标、风速仪,引导学生观察其结构特点,思考制作材料和原理。鼓励学生发挥想象力,利用身边的废旧材料,如卡纸、吸管、塑料瓶、毛线等,设计制作属于自己的观测工具。制作中,学生需要将科学原理与工具结构用途设计相结合:风向标要保证箭头轻便、转动灵活;同时,学生可通过绘画、涂色等方式,使工具更加美观,这融入了美术学科的审美。

   制作完成后,组织学生进行工具测试,比较不同工具的观测效果,并提出改进方案。有的学生发现风向标转动不灵活,于是调整了吸管与转轴的连接方式;有的学生发现毛线风速仪在微风下难以显示,于是改用更轻薄的丝绸布条。在设计、制作、测试、改进的过程中,创新实践思维得到了充分发展,同时也加深了对风的观测原理的理解。深刻体现了工程技术+科学的育人效果。

 (三)数学+科学:统计数据,培养分析归纳推理的科学思维

   科学结论离不开数据的支持,数据分析与归纳是科学思维的核心环节。在学生掌握了用风向标、风速仪观测风的方向和大小的方法后,利用自制的小风旗等观测工具到空旷户外观测并记录风力风向,继而开展“全班风向风速统计”活动,融入数学学科的统计知识,笔者执教的班级学生人数49人,统计如下表。

                             “观测风”班级记录表

风向 东风 南风 西风 北风 东南风 东北风 西南风 西北风 观测结果

人数 0 0 1 6 0 2 0 48 众数 西北风

风力 无风 微风 大风

人数 2 49 8 众数 微风

 笔者执教的班级观察统计显示,学生实践时段和空间内:没有观察到东风,南风,东南风和西南风;有1人观察到西风,6人观察到北风,2人观察到东北方,48人观察到西北方;各个风向的总人数为57人,大于全班人数49人,说明有的人在观测时间内观测到不止一个方向的风,进而推理得出风向是变化的;但大多观测到了西北风,推理得出风向是稳定的。不仅引导学生分析数据得出:西北风的出现次数为数学中的众数,说明此时段风向为西北风为主,同时伴有其他3个风向的风;同样风力的呈现类似的结果。观测数据不仅发展了学生对风向“变中稳,稳中变”的推理思维,还渗透着“辩证统一”的思想。这正是潜移默化地诠释跨学科概念是“稳定与变化”的,也正是充分研读课标,深入领悟“稳定与变化”的科学含义,才能以此为指导策略进行教学设计,引导学生在课堂教学过程中发展科学思维。

在分析数据的过程中,引导学生对大量零散的数据进行分类、整理、比较,从而归纳出风的变化规律,这有效培养了学生的对比分析,归纳推理思维,让学生体会到科学探究的严谨性以及学科关联发展的事实;深刻地诠释了数学对于科学观念的建构是不可或缺的,也体现在科学教学中数学的统计方法以及数据取值策略是推动科学思维发展的重要载体。

  (四)综合实践+科学:关联生活,提升系统思维

   科学思维的最终目的是解决生活中的实际问题,系统思维则要求学生能够从整体上认识事物之间的联系。在《观测风》的总结环节,可结合综合实践,开展“风与我们的生活”主题探讨活动。

   组织学生分组讨论风对人类生活的影响,包括有利影响和不利影响。例如,风力发电、帆船航行、放风筝都利用了风的能量;而台风、沙尘暴则会给人类带来灾害。接着,引导学生结合所学知识,提出应对风灾的措施,如在多风地区种植防风林、加固建筑物、台风来临时减少外出等。在此过程中,学生不再局限于“观测风”的单一知识点,而是将风与能源、环境、安全等多个领域关联起来,从系统的角度认识风与人类生活的关系。这一过程不仅提升了学生的系统思维,更培养了学生的社会责任感,实现了科学素养与人文素养的协同发展。

   四、跨学科融合助推科学思维发展的教学反思

  (一)跨学科融合要以科学核心概念为根基

   在跨学科教学实践中,要避免“为融合而融合”的误区。所有的跨学科活动都应围绕科学核心概念展开,服务于科学思维的发展。在《观测风》中,语文、数学、工程技术、综合实践等学科的融合,都是为了帮助学生更好地理解风的特征、掌握观测方法、发展科学思维,而不是偏离科学教学的主线,追求形式上的多样。

   (二)跨学科融合要关注学生的主体性

    学生是跨学科探究活动的主体。课程导入的设计充分考虑了学生的认知基础,在已有的语文教学基础上展开,学生非常自如地进入科学概念“风力”“风向”的学习;在设计简易观测工具时,教师不应给出固定的制作步骤,而应鼓励学生自主思考、大胆创新;在分析观测数据时,本课风力大小根据学生的认知取众数但要引导学生深入了解气象观测风速是取平均值,这也体现了知识是发展的,方法是不断迭代的。只有让学生真正参与到探究过程中,才能实现科学思维的有效发展。

  (三)跨学科融合要渗透各学科独特的魅力

各学科教学是综合人才培养的载体,学生在初等教育学习过程中,需要通过学习实践感知到各学科的魅力,才能驱动其孜孜不倦地深入探索。在诗《风》与《村居》中学生借助其演绎的情景不仅感知到风的物质与能量属性,还提炼了“风力”与“风向”科学概念。课结束时学生还不由自主地哼着这两首诗离场,洋溢着语文诗词独特的之美;观测数据的统计分析使一堆看似杂乱的数据在数学统计方法的指导下默默地诉说着风力风向的“秩序”,让风力风向呈现逻辑的可感知性,这无疑在学生心里感受到数学的“唯一”和“确定”的魅力。

(四)跨学科融合要注重评价方式的多元化

    跨学科教学评价不应局限知识的掌握程度,应关注学生的综合素养和思维发展。评价方式可多元化:过程性评价和终结性评价相结合。观察学生在观测活动中的表现,评价其观察能力和合作能力;分析学生的观测记录,评价其数据的真实性;展示学生制作的观测工具,评价其创新实践能力。多元化的评价方式能够更全面地反映学生的学习成果,激发学习兴趣。

   五、展望

  “为党育人、为国育才”的使命,需扎根于每一节小学科学课堂。本研究以《观测风》教学为例,验证了跨学科融合模式在培育学生科学思维、渗透价值教育方面的显著成效。未来教学中,小学科学教师更应立足课堂主阵地,将科学观念与思维培育紧密结合,让科学教育在实践中真正成为赋能学生全面发展、支撑国家科技人才培养的坚实力量,为实现民族复兴筑牢基础教育根基。跨学科概念视域下学科融合为小学科学教学注入了新的活力,也为学生科学思维的发展搭建了新的平台。

在今后的小学科学教学中,教师应立足跨学科概念视域,不断挖掘学科间的融合点,在教学实践中不断优化教学策略,设计更具针对性的教学方案,让学生在跨学科探究中学会以学科概念为载体,以多学科关联为媒介,发展科学思维真正成长为具备科学素养的新时代少年,为国家培养综合型人才奠定基础。





参考文献:

[1]中华人民共和国教育部.《义务教育科学课程标准(2017年版)》[S].北京师范大学出版社,2017.

[2]中华人民共和国教育部.《义务教育科学课程标准(2022年版)》[S].北京师范大学出版社,2022.                                                                            

[3]义务教育科学课程标准修订组编写,义务教育科学课程标准(2022年版)解读[M].北京高等教育出版社,2022.46.

[4]爱因斯坦.爱因斯坦论科学与教育[M].许良英等译.北京:商务印书馆,2016.89.

[5]施蒂克尔.诺贝尔奖获得者与儿童对话[M].张荣昌译.北京:生活.读书.新知三联书店,2013.20.

[6]吕立杰.大概念课程设计的内涵与实施[J].教育研究,2020.41(10):53-61.

[7]谢绍平,董秀红.美国新《K-12科学教育框架》解读[J].外国中小学教育,2013(4):55-61.  

[8]郭玉英,姚建欣.基于核心素养的跨学科学习:理论与实践路径[J]. 课程·教材·教法,2021(41).                                                                                                                  

[9]左成光.小学生科学推理能力测评:理论建构与实践[M].上海交通大学出版社,2024.

[10]郅庭瑾.为思维而教[M].教育科学出版社,2024.

[11]余文森.跨学科主题学习的实践探索[M].福建教育出版社,2025.

[12]罗恩.理查德,马克.丘奇思维可视化教学:哈佛大学教育学院设计可视化思维课堂的18种流程[M].中国青年出版社,2022.

[13]赵希斌.思维改变课堂[M].华东师范大学出版社,2025.


  • 【发布时间】2026/4/9 21:38:45
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