在STEAM教育背景下實現數學教學與科學的融合

◇楊 洪（貴州:大方縣馬場鎮抬沙小學）

對“STEAM”，一線基礎教育教師都不會感到陌生。這是科技創新背景下備受關注的教育模式，強調通過學科的融合創新，促進人的全面發展，以更好地適應現代以及未來社會發展的需要。2022 年4 月，教育部印發了《義務教育課程方案和課程標準》，其中有幾大亮點值得關注：一是確立了核心素養在學科教育中的統領地位；二是提出了跨學科融合的教育思想。由此可見，在新課程改革背景下，培養學生跨學科學習思維，提高學生知識的融合創新能力，是發展學生核心素養的關鍵所在。

筆者作為一線小學數學教師，受到“STEAM”教育理念的啟發，在《義務教育數學課程標準》（2022 年版）的指引下，對小學數學與科學的融合教學進行深入探究。筆者認為：數學與科學，原本具有千絲萬縷的聯系。數學蘊含著科學知識；而科學中亦有數學知識。在小學數學教學中融合科學知識，不僅能夠強化對學生理性思維能力的培養，同時也有助于提升學生的跨學科融合意識，發展核心素養。

一、在STEAM 教育背景下實現小學數學教學與小學科學融合的必要性

本文探討的主題為：在小學數學的教學中融合小學科學知識。在開展本項研究前，筆者通過對相關研究文獻的檢索與梳理，立足于對《義務教育數學課程標準》（2022 年版）的解讀，認為在STEAM 教育背景下，在小學數學的教學中融合小學科學知識具有以下必要性。

（一）實現“跨學科”的數學教育目標

對2022 年版的義務教育課程標準的梳理和解讀可見，很多學科教育中均提到了“跨學科”的教育思想，部分學科教育中雖然沒有明顯地提及“跨學科”，但深入解讀課程理念、教學建議等，其中都蘊含著“跨學科”的教育思想。可以說，“跨科學”是當前乃至未來教育改革發展的基本方向。尤其是在STEAM 教育背景下，表現得更為突出。“STEAM”本身就是一種跨學科融合的教育理念，其中的“S”代表“科學”，而“M”則代表“數學”。由此可見，“跨學科”已然成了當前教育改革發展的必然趨勢。而在小學數學的教學中強化科學知識的融合，符合跨學科融合的教育思想，對助推小學數學“跨學科”教育目標的實現具有重要的實踐意義。

（二）發展學生數學核心素養

《義務教育數學課程標準》（2022 年版）明確了“核心素養”在現階段數學教育中的統領地位，并提出了“三會”“六素養”的數學教育目標。可以說，在2022 年版課程標準的指引下，傳統局限于教材、停留于“講授”層面的數學教學方式已與當今教育改革發展的要求格格不入。而突破學科限制、優化教學活動的組織實施，則更加契合數學新課程改革要求。因此，小學數學教師在教學中應強化科學知識的融合。這一基于“STEAM”的跨學科教育模式，有助于實現發展學生數學核心素養的教育目標。

二、小學數學教學與小學科學有效融合的影響因素分析

在開展小學數學與小學科學融合教學研究的過程中，筆者對現狀進行了調研。調研發現，現階段的小學數學教學依然局限于學科本身，小學科學知識的融合較為缺失。其具體原因可以歸納如下。

（一）教師缺乏“跨學科”教育意識

思想是行動的指南。強化小學數學教學與科學知識的融合，需要教師具有“跨學科”教育意識，針對數學學科知識點，有目的、有意識地融入科學知識，如此方能實現學科融合的教育目標。然而，筆者調查發現，在教學實踐中，教師普遍缺乏“跨學科”教育意識。這就使他們在學科教學實踐中，缺乏將其他學科知識融入數學教學的自覺。正因為如此，小學數學教學依然局限于學科本身，與現代教育改革的要求存在較大差距。

（二）教師的學科融合能力有待提升

融合學科知識，不僅需要教師具有跨學科教育的意識，更要具備相應的能力。以在小學數學教學中融入小學科學知識為例。要想在小學數學教學中融入小學科學知識，教師不僅要對本學科知識有全面深入準確的把握，更要把握好學科融合的“點”，通過拓展與遷移，實現學科融合的教育目標。筆者調查研究發現，在具體教學實踐中，很多小學數學教師的學科融合能力有待提升，表現為不能科學有效地把握數學教學中科學知識切入的“點”，從而影響了最終的學科融合質量。

三、在STEAM 教育背景下實現小學數學教學與小學科學的融合

在STEAM 教育背景下，小學數學教師如何科學有效地融合科學知識，構建“跨學科”的數學教育模式呢？筆者基于具體實例，提出小學數學教學中融合科學知識的對策。

（一）基于小學數學教學，融合科學知識

知識融合是學科融合的基礎。作為自然學科之母，數學學科的一大顯著特點在于知識容量的無限性，且與其他學科之間具有較強的共同性和兼容性。因此，為了實現小學數學與科學有效融合的教育目標，小學數學教師在開展教學活動的過程中，要深入挖掘數學教學中可以滲透科學知識的“點”，并通過科學知識的融合，有效地打破學科教育邊界，提高教學質量。

1.依托課本資源滲透科學知識

教材是教師教學活動有序進行的載體。在小學數學教學中，教師一切教學的改革創新，都需要依托教材進行。因此，基于STEAM 教育背景，小學數學教師要立足數學課程資源，把握科學知識的滲透點，為實現學科知識的融合奠定基礎。例如，教師在給學生講解重量單位“克與千克”的過程中，在引導學生應用天平稱重時，提出一個蘊含科學哲理的問題：“同學們，現在我們學習了‘克’與‘千克’的知識點，發現生活中很多物體都是可以用計量單位計算質量的。那么，現在請同學們思考一個問題——空氣有質量嗎？”這一問題的提出，立即引發了學生激烈的討論，有學生說：空氣有質量；也有學生認為：空氣并沒有質量，因為當天平上沒有任何物體的時候，天平是平衡的，表明空氣是沒有質量的。針對學生的不同觀點，教師娓娓道來，給學生講解了“空氣有質量”的科學結論，并借助多媒體或者現場驗證的方式，開展證明空氣質量的探究活動。這種在數學教學中融入科學知識的方式，無形中拓寬了數學教學的內涵和外延，對豐富學生的數學知識具有重要的意義。

2.依托生活資源滲透科學知識

在生活中，數學知識、科學知識可謂無處不在。可以說，生活是教師優化教學資源的重要源泉。因此，小學數學教師在將科學知識融入數學教學的過程中，要立足學生生活，本著“遷移運用”的基本原則，依托生活資源滲透科學知識。例如，小學數學教師在給學生講解“位置與方向”的相關內容時，為了提高學生對數學知識的遷移應用能力，培養學生的科學素養，教師立足學生生活提出問題：同學們，今天我們學習了位置與方向的知識，掌握了認識方向的辦法，如通過太陽升起或者落下的方位判斷方向，利用指南針判斷方向，通過看樹木的生長方向判斷方向等等。現在老師要問大家一個問題：為什么我們可以通過樹木生長的方向判斷方向呢？其中蘊含著什么科學原理？請知道的同學和大家分享一下。這一問題的提出，不僅是對數學教育的進一步深化，更是科學知識的滲透和融合。

（二）基于小學數學教學，融合實踐活動

根據《義務教育數學課程標準》（2022 年版）的要求，教師在數學教學中，應當強化實踐活動的融合創新，通過“做中學”，提高學生遷移應用數學知識的能力。因此，為了強化小學數學與科學的融合，教師還要善于通過實踐的融合，提高跨學科教育的能力。例如，在指導學生學習“折線統計圖”的相關知識點后，教師可以采用小組合作的形式組織學生開展數學探究實踐活動。學生小組以學校所在地為例，借助互聯網等數字化平臺，搜集、記錄與統計本地區某月的降水量，繪制圖表并完成折線統計圖的制作。在這個過程中，學生需要結合折線統計圖，對該時間段內本地的降雨量趨勢進行描述，搜集與降雨量有關的科學知識點，在課堂上分享。這一實踐活動看似復雜，實際上，對小學生而言，探索科學知識的過程其樂無窮。很多學生小組不僅出色地完成了折線統計圖的繪制，同時還借助互聯網，學習了有關氣象觀測的知識點。

整體而言，運用實踐活動的方式融合小學數學與科學教育，不僅能幫助學生進一步鞏固數學知識和技能，同時還能夠拓寬學生的知識視野，發展學生數學核心素養。

（三）基于小學數學教學，培養科學思維

在數學教學中，對學生科學思維的培養，不僅有助于學生從更加深層次地理解數學知識，更有助于促進其遷移、應用能力的提升。基于STEAM 理念強化小學數學教學與小學科學的融合，教師要注重學生科學思維的培養。

例如，在指導學生學習有關“相交和平行”的數學知識點后，教師提出了一個思維性極強的問題供學生交流討論，“兩條直線之間，不是平行關系就是相交關系”，這句話是否絕對正確呢？針對這一問題，教師可以讓學生前后兩桌四人一組，進行交流討論。經過交流討論，學生發現：這句話并非絕對正確，因為判斷兩條直線的相交與平行，需要依托一個重要的前提條件：即在同一個平面上。類似的討論活動，能夠提高學生數學思維的嚴謹性，讓學生從更加全面、科學的視角認知數學，把握關鍵點，提高數學學習質量。

除此之外，為了實現數學知識與科學知識的有機融合，小學數學教師還可以巧妙地融入科學實驗，引領學生在實驗中認識數學與科學，更好地實現“跨學科”的數學教育目標。

綜上所述，在STEAM 教育背景下，基于2022 年版數學課程標準的要求，小學數學教師應當踐行“跨學科”教育思想，立足數學教育，巧妙地融入科學知識、科學實踐活動，培養學生的科學思維，為拓寬學生數學知識視野、發展學生數學核心素養奠定基礎。