指向科學思維培養(yǎng)的跨學科實踐活動教學策略

本文探討了跨學科實踐活動在培養(yǎng)學生科學思維方面的獨特價值，并提出了相應的教學策略和案例分析。文章闡述了跨學科實踐活動在現代教育中的興起和重要性，以及科學思維在學生綜合素質發(fā)展中的重要地位；筆者對科學思維和跨學科實踐活動的概念、類型和特征進行了概述，并闡述了跨學科實踐活動對于培養(yǎng)科學思維的獨特價值，通過案例分析驗證了這些策略的有效性。最后分析了跨學科實踐活動中培養(yǎng)科學思維的挑戰(zhàn)，并提出了應對策略。

一、科學思維與跨學科實踐活動概述

（一）科學思維的定義和主要類型

科學思維是指人們在科學探究過程中所運用的思維方法和策略，它是指人們對自然界和社會現象進行觀察、分析、推理、判斷、概括、總結等一系列思維活動，以獲得新知識并解決問題、推動科學發(fā)展。科學思維強調邏輯推理、證據支持和批判性思考，它并非與生俱來，而是需要通過后天學習和訓練才能逐漸形成和發(fā)展。科學思維主要包括模型建構、推理論證、創(chuàng)新思維。模型建構體現在以經驗事實為基礎，對客觀事物進行抽象和概括，進而建構模型；運用模型分析、解釋現象和數據，描述系統(tǒng)的結構、關系及變化過程。推理論證體現在基于證據與邏輯，運用分析與綜合、比較與分類、歸納與演繹等思維方法，建立證據與解釋之間的關系并提出合理見解。創(chuàng)新思維體現在從不同角度分析、思考問題，提出新穎而有價值的觀點和解決問題的方法。

（二）跨學科實踐活動的定義與特征

跨學科實踐活動是指將多個學科的知識和技能整合在一起，通過實踐、探究、合作等形式，幫助學生解決真實情境中的問題。它打破了傳統(tǒng)學科的界限，將不同學科的知識和技能融會貫通，培養(yǎng)學生運用綜合思維解決問題的能力。跨學科實踐活動強調學生的主動參與和實踐體驗，通過真實的項目和任務，引導學生運用所學知識和技能，解決實際問題，并從中獲得經驗和教訓。跨學科實踐活動的主要特征包括跨學科性、實踐性、探究性、合作性。跨學科性是指將多個學科的知識和技能整合在一起，例如，在進行“立體小菜園”的跨學科實踐活動中，需要運用數學、地理、綜合實踐、生物、勞動等學科的知識和技能。實踐性是指以實踐活動為載體，強調動手操作和體驗，例如，學生可以參與到真實的綠化項目中，進行實地測量、土壤分析、植物種植等活動。探究性是指以問題為導向，引導學生主動探究和思考，例如，學生可以提出“如何提高陽光利用率”等問題，并通過實驗、調查、研究等方式尋找答案。合作性是指鼓勵學生合作學習，互相交流和共同解決問題，例如，學生可以組成跨學科小組，共同設計立體小菜園的支架層數、層高等，并進行項目的實施和評估。

（三）跨學科實踐活動對于培養(yǎng)科學思維的獨特價值

1.提供真實情境，激發(fā)學生的好奇心和探索欲

跨學科實踐活動往往以現實問題為背景，為學生提供真實的情境，激發(fā)他們對問題的興趣和探索欲，從而更積極主動地參與學習。例如，以“制作太陽能熱水器”為主題的跨學科實踐活動，學生可以實地觀察狀況，收集數據，并運用數學、物理、科學等學科知識分析問題，提出解決方案，這種真實情境比單純的課堂學習更能激發(fā)學生的學習興趣和求知欲。

2.促進知識的整合與應用，培養(yǎng)綜合思維能力

跨學科實踐活動要求學生將不同學科的知識和技能整合在一起，運用綜合思維解決問題，這有助于培養(yǎng)學生的批判性思維和創(chuàng)造性思維能力。例如，在“給媽媽的禮物——手工皂”的跨學科實踐活動中，學生需要運用語文、科學、勞動、綜合實踐等學科知識，并結合美術理念，設計出既實用又美觀的產品，這不僅需要學生掌握各學科知識，更需要他們能夠將這些知識整合應用，并進行批判性思考和創(chuàng)造性設計。

3.培養(yǎng)學生解決復雜問題的能力，鍛煉思維的靈活性和適應性

跨學科實踐活動通常涉及多個學科知識和技能的運用，要求學生從多個角度思考問題，并嘗試不同的解決方案，從而鍛煉思維的靈活性和適應性。例如，在“劇本殺——食物鏈與食物網”的跨學科實踐活動中，學生需要運用科學、生物、語文、心理學等學科知識，進行角色扮演，并根據案件情況進行調查，這需要學生能夠靈活運用不同學科的知識，并根據不同的情況調整思維方式，從而提升他們解決復雜問題的能力。

二、跨學科實踐活動中科學思維的培養(yǎng)策略

（一）組織跨學科項目學習

跨學科項目學習是指將多個學科的知識和技能整合在一起，以解決現實問題為導向，進行深入探究和實踐的學習方式。組織跨學科項目學習是培養(yǎng)學生科學思維能力的重要策略。教師可以根據學生的興趣和能力，設計與現實生活密切相關的項目，引導學生運用多個學科的知識和技能進行探究和解決問題。例如，以“城市垃圾分類”為主題的跨學科項目，可以將生物學、化學、社會學、環(huán)境科學等學科知識整合在一起，引導學生深入探究垃圾分類的科學原理、技術方法、社會效益等問題。項目學習過程中，教師應鼓勵學生自主選擇項目主題，并根據興趣和能力進行分工合作，這有助于激發(fā)學生的學習興趣和積極性，并培養(yǎng)他們的團隊合作精神。

（二）創(chuàng)設跨學科學習環(huán)境

創(chuàng)設跨學科學習環(huán)境是指為學生提供跨學科學習所需的資源和條件，促進跨學科學習的開展。教師可以通過多種方式創(chuàng)設跨學科學習環(huán)境，如建立跨學科學習平臺，提供豐富的跨學科學習資源，包括跨學科教材、跨學科課程、跨學科研究項目等。此外，教師還可以組織跨學科研討會、交流會，促進學生之間、教師之間、學生與專家之間的交流和合作。教師還可以鼓勵學生參與跨學科社團活動，如環(huán)保社、科技社等，促進學生在實踐中學習和交流。

（三）設計問題驅動探究任務

問題驅動探究任務是指以問題為導向，引導學生運用科學思維解決問題的一種學習方式。設計問題驅動探究任務是培養(yǎng)學生科學思維能力的關鍵策略。教師可以從學生的生活經驗和社會現實出發(fā)，設計與學生生活息息相關的探究任務，引導學生運用科學思維進行探究和解決問題。例如，以“搭建抗震房屋模型”為主題的探究任務，可以引導學生運用地理、數學、物理、美術、勞動等學科知識，進行實驗、調查、研究等活動，最終設計并搭建出抗震的房屋模型。在設計探究任務時，教師應注重將探究任務與學生的興趣和現實生活聯(lián)系起來，提高任務的趣味性和現實意義。

（四）推廣跨學科教材和資源

推廣跨學科教材和資源是指為學生提供跨學科學習的素材和信息，幫助學生更好地理解跨學科知識和技能的整合。教師可以開發(fā)和推廣跨學科教材和資源，如跨學科案例分析、跨學科實驗設計、跨學科項目研究等。此外，教師還可以利用網絡資源，為學生提供更多跨學科學習素材和信息。例如，教師可以引導學生利用網絡搜索引擎、數據庫等工具，查找跨學科研究資料，并進行分析和解讀。

（五）加強跨學科的小組合作

加強跨學科的小組合作是指鼓勵學生進行跨學科小組合作，互相學習和共同解決問題。跨學科小組合作能夠促進學生之間的交流和互動，幫助學生從不同學科的角度理解問題，并共同尋找解決方案。教師可以根據學生的興趣和能力，將學生分成不同的跨學科小組，并為他們提供相應的指導和幫助。例如，在進行“城市規(guī)劃”的跨學科項目中，可以將學生分成建筑、交通、環(huán)境等不同領域的專業(yè)小組，并鼓勵他們進行跨學科合作，共同設計城市規(guī)劃方案。

（六）優(yōu)化跨學科教學效果評價

優(yōu)化跨學科教學效果評價是指設計多元的評價方式，關注學生在跨學科實踐活動中的思維發(fā)展過程，而非僅僅關注最終結果。教師可以采用多種評價方式，如課堂表現、項目成果、小組合作、反思報告等，并根據學生的具體情況進行綜合評價。此外，教師還應關注學生在跨學科實踐活動中的思維發(fā)展過程，如學生在分析問題、解決問題、進行合作等方面的表現，并給予學生相應的指導和反饋。

三、跨學科實踐活動中科學思維培養(yǎng)的案例分析

（一）案例介紹

該案例發(fā)生在小學三年級，學生在科學課上學習“植物的一生”單元內容，科學課上學生更多關注的是植物在不同階段的形態(tài)，但無法用科學、準確的詞匯描述觀察到的內容及現象，且無法通過分析與概括總結出植物一生所經歷的共同階段，也缺乏將課堂知識與生活實際聯(lián)系的實踐機會。為了培養(yǎng)學生的科學思維能力，提升他們的觀察能力、表達能力、動手能力和問題解決能力，學校組織了以“校園夢想田園”為主題的跨學科實踐活動，引導學生設計并建造一個小菜園，以解決植物生長過程中所遇到的問題。

（二）實施過程

教師帶領學生回顧植物生長所需的條件，如陽光、水分、土壤等，并引導學生思考如何利用這些條件在校園里建造一個小菜園。學生分成小組，根據課堂上學到的知識和實際情況，設計小菜園的布局，包括種植區(qū)域、土壤類型、澆水系統(tǒng)等。學生在教師的指導下，親手制作小菜園，包括清理土地、準備土壤、種植蔬菜等。學生定期觀察小菜園里蔬菜的生長情況，并使用畫圖、文字等方式記錄觀察結果，例如，不同蔬菜生長速度的對比、不同澆水頻率對蔬菜生長影響的觀察、不同光照條件下蔬菜生長狀況的對比。活動結束后，學生總結分享自己的觀察結果和經驗，并思考在實踐過程中遇到的問題和解決方法，例如，如何選擇合適的蔬菜種類、如何控制澆水量、如何避免病蟲害、如何提高蔬菜產量等。

（三）成果評估

通過設計、建造、觀察和記錄小菜園，學生了解了植物從種子到開花結果的完整生長周期，認識植物不同生長階段的特點和需求。運用語文課上學到的方法觀察植物生長、撰寫觀察日記，這不但提高了學生的表達能力，也使他們對植物的形態(tài)有了進一步的認識。同時，學生也能運用數學課堂上學到的知識測量并記錄植物的生長高度、葉片數量等，計算植物生長的速度并分析數據變化的規(guī)律。一些擅長畫畫的同學，還將植物生長的全過程制作成手抄報與同學分享。他們能夠運用科學知識分析問題、解決問題，并將理論知識與實踐相結合。學生在實踐操作過程中，鍛煉了動手能力、團隊合作能力和溝通能力。通過觀察記錄，學生對植物生長過程有了更深入的了解，并對植物生長所需的條件有了更直觀的認識。與沒有跨學科實踐活動相比，學生通過設計、建造小菜園觀察、記錄蔬菜生長情況，將課堂知識與生活實際相結合，加深了對知識的理解，鍛煉了科學思維能力，培養(yǎng)了動手能力和解決問題的能力。

四、跨學科實踐活動中培養(yǎng)科學思維的挑戰(zhàn)與對策

（一）可能面臨的挑戰(zhàn)

1.學科整合的難度

不同學科的知識體系、研究方法和思維方式存在差異，將它們整合在一起需要教師具備跨學科教學能力，并能夠設計有效的整合方案。例如，在以“探索太陽系的奧秘”為主題的跨學科項目中，需要將地理、數學、語文、美術等多個學科的知識整合在一起，教師需要具備跨學科的知識儲備，并能夠將不同學科的知識進行有機整合，才能設計出有效的跨學科教學方案，引導學生進行跨學科探究和學習。

2.資源與時間的限制

組織跨學科實踐活動需要投入更多的資源和時間，如跨學科教材和資源的開發(fā)、跨學科教師的培訓、跨學科項目學習的組織等。學校需要投入更多的資金和人力資源，才能支持跨學科實踐活動的開展。此外，跨學科實踐活動往往需要較長的周期，這可能會占用學生和教師的寶貴時間，需要學校和教師進行合理規(guī)劃和協(xié)調。

3.學生個體差異的影響

學生的學習興趣、學習能力和學習習慣存在差異，這需要教師采取針對性的教學策略，滿足不同學生的學習需求。例如，在進行跨學科實踐活動時，一些學生可能對某些學科更感興趣，而另一些學生可能對某些學科學習存在困難，教師需要根據學生的個體差異進行分組、分層教學，并提供相應的指導和幫助，才能有效地促進所有學生的科學思維能力發(fā)展。

（二）應對策略

1.加強教師培訓，提升跨學科教學能力

為教師提供跨學科教學培訓，提升他們的跨學科整合能力和教學設計能力。鼓勵教師參與跨學科教學研究，并分享教學經驗和教學成果。通過加強教師培訓，提升教師的跨學科教學能力，進而更好地引導學生進行跨學科探究和學習。

2.合理規(guī)劃資源，優(yōu)化活動安排

充分利用現有的資源，如學校圖書館、網絡資源等，為跨學科實踐活動提供必要的支持。合理安排活動時間，確保活動能夠順利進行，并能夠取得良好的教學效果。通過合理規(guī)劃資源和時間，能夠有效地克服資源和時間的限制，保障跨學科實踐活動的順利開展。

3.分層教學，滿足不同學生需求

根據學生的學習興趣和能力，設計不同的跨學科項目，并提供相應的指導和幫助。為學習困難的學生提供額外的幫助和支持，確保他們能夠積極參與到跨學科實踐活動中。通過分層教學，能夠有效地解決學生個體差異問題，并能夠促進所有學生的科學思維能力發(fā)展。

五、結語

跨學科實踐活動能夠有效地培養(yǎng)學生的科學思維能力，能夠將不同學科的知識和技能整合在一起，幫助學生從多角度、多層次地理解問題，并運用綜合思維解決現實問題。通過組織跨學科項目學習、創(chuàng)設學習環(huán)境、設計探究任務、推廣教材和資源、加強小組合作、優(yōu)化評價等策略，能夠幫助學生在跨學科實踐活動中不斷提升科學思維能力，并最終實現綜合素養(yǎng)的提高。