踐行STEAM教育理念設計數學與科學跨學科作業

〔摘" "要〕" 本研究基于STEAM教育理念，針對小學數學與科學學科的跨學科作業設計進行探索。通過文獻研究、問卷調查和教學實踐，調查分析了當前小學作業存在的問題，并結合小學生認知特點和學科特征，構建了跨學科作業設計框架。研究設計了低、中、高年級的作業案例，通過實踐驗證表明：基于STEAM理念的跨學科作業能有效提升學生的學習興趣，促進其提高知識遷移與應用能力，培養他們的創新思維。研究針對作業實施過程中的問題提出具體對策，為推進小學跨學科作業改革提供了實踐參考。

〔關鍵詞〕" STEAM教育理念；跨學科作業；作業設計；科學教育

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）14" " 0106-03

隨著教育改革的深入推進，作業負擔過重、形式單一等問題日益凸顯。新時代教育理念強調培養學生的綜合素質和創新能力，而STEAM教育理念為解決這一問題提供了新思路。在實施“雙減”政策背景下，探索基于STEAM理念的跨學科作業設計，不僅能減輕學生負擔，更能提升作業質量，培養創新思維，具有重要的現實意義。

一、STEAM教育的理論基礎

（一）學生認知特點與課程體系分析

在小學教育階段，學生的認知發展呈現出獨特特點。根據皮亞杰認知發展理論，這一階段的學生正從具體運算期向形式運算期過渡，以具體形象思維為主，同時逐步發展出抽象邏輯思維能力。他們具有強烈的好奇心和探究欲望，喜歡動手操作和親身體驗，但注意力持續時間較短。針對這些特點，小學數學和科學課程分別制定了相應的教學要求。數學課程圍繞數與運算、圖形與幾何、統計與概率、綜合實踐等領域，強調通過實際問題情境培養學生的數學思維和應用能力。科學課程則包含物質科學、生命科學、地球與宇宙科學、技術與工程等方面，著重培養學生的科學探究能力和科學素養。

（二）STEAM教育展現出獨特的實用價值

STEAM教育模式與小學階段的教育目標高度契合，展現了獨特的實用價值。首先，它的項目式學習和動手實踐的方式，符合小學生的認知特點和學習需求，能有效激發學生的學習興趣。其次，STEAM教育強調學科間的有機融合，打破了傳統的學科壁壘，有助于學生形成完整的知識體系。在新課程標準中，無論是數學還是科學課程，都特別強調與其他學科的聯系，這為STEAM教育的實施提供了良好的政策基礎。通過將數學的邏輯思維與科學的探究精神相結合，既培養了學生解決實際問題的能力，又促進了其創造性思維的發展。STEAM教育注重實踐性和探究性的特點，不僅能有效促進學生多元智能的發展，還能為其未來的終身學習奠定堅實基礎。

二、作業設計現狀調查

（一）傳統作業形式和內容分析

以湖北省潛江市某小學為例，通過對該校三至六年級的數學與科學作業進行為期一個月的跟蹤分析發現，當前作業形式存在明顯的局限性。數學作業以課本習題、同步練習冊為主，重復性計算題和應用題占比過大。科學作業則多以填空題、選擇題為主要形式，缺乏觀察記錄和實驗探究任務。兩個學科的作業都面臨知識碎片化、實踐性不足、與生活脫節等問題，難以有效激發學生的學習興趣和促進知識的遷移應用。

（二）學生完成作業的實際情況和家長反饋

對該校四年級兩個班級60名學生及其家長的調查顯示，學生和家長對現有的作業形式均存在較大意見。約45%的學生表示對作業感到枯燥，往往采取應付態度，平均每天在這兩門學科上花費1.5小時，其中大部分用于機械性練習。家長方面，超過半數認為當前作業存在形式單一、實用性不足、需要家長過多參與等問題。特別是在科學作業中，由于缺乏必要的實驗條件，很多探究性任務難以真正開展，約65%的家長支持增加動手實踐類作業。

（三）教師布置作業面臨的困境和挑戰

通過與8位數學和科學教師的深入訪談發現，教師在作業設計和實施過程中面臨多重困境：一是對STEAM教育理念理解不夠深入，缺乏跨學科作業設計經驗；二是擔心創新性作業影響教學進度和考試成績；三是對實踐性作業的評價標準難以把握。此外，跨學科作業設計需要更多時間和精力投入，而學校現有教學資源和條件的限制也在一定程度上制約了作業改革的推進。這些問題的存在，直接影響了教師實施創新性作業的積極性和效果。

三、踐行STEAM教育理念設計跨學科作業的原則

（一）作業設計的基本原則

基于STEAM理念的小學數學與科學跨學科作業設計應遵循以下原則：第一，適宜性原則。作業設計要符合小學生的認知特點和年齡特征，難度要適中，確保學生能夠獨立完成大部分任務。第二，實踐性原則。注重培養學生動手能力，設計情境化的實踐任務，讓學生在生活中運用所學知識。第三，整合性原則。有機融合數學與科學學科知識點，體現知識間的內在聯系。第四，趣味性原則。通過游戲化、探究式的作業形式激發學生興趣。第五，開放性原則。鼓勵學生多角度思考，培養創新思維。

（二）適合學生的作業形式

針對小學生特點，設計多樣化的作業形式：一是實驗探究類作業，如測量、觀察記錄等，培養學生的科學探究能力；二是生活實踐類作業，如測量家具尺寸、觀察植物生長等，讓學生感受知識與生活的聯系；三是項目式作業，如制作簡單機械模型、設計環保裝置等，培養學生綜合運用知識的能力；四是游戲化作業，如數學益智游戲、科學小實驗等，增強學習的趣味性；五是分層作業，根據學生個體差異，設置基礎性和拓展性任務，滿足不同層次學生的學習需求。

（三）數學與科學知識點的整合策略

知識點整合應遵循由簡到難、循序漸進的原則。首先，梳理數學與科學課程標準，找出知識點的交叉領域，如測量與數據統計、幾何圖形與自然現象等。其次，圍繞主題設計綜合性任務，如以“植物生長”為主題，將測量、統計、觀察記錄等知識點有機結合。此外，還要注重知識遷移，引導學生運用數學思維解決科學問題，用科學方法驗證數學結論。例如，在學習分數時，可結合配制溶液的實驗；在學習圖形時，可結合自然界中的對稱現象等。

（四）趣味性與實踐性相結合

在具體設計中，重點突出以下幾個方面：第一，創設生活情境，如設計“家庭節能調查”項目，讓學生運用數據統計方法分析家庭用電情況；第二，融入實驗元素，如結合溫度計的使用學習負數，通過種植實驗學習數據記錄和分析；第三，加入游戲環節，如設計數學與科學知識競賽、闖關游戲等；第四，注重成果展示，鼓勵學生通過手抄報、小視頻等形式展示學習成果；第五，強調合作學習，設計需要小組協作完成的任務，培養學生團隊合作能力。通過這些設計，既保證了作業的教育價值，又能提高學生完成任務的積極性。

四、跨學科作業設計案例與實施

（一）1～2年級作業設計案例

針對1～2年級學生形象思維占主導的特點，設計趣味性與實踐性相結合的作業案例，如“我家的小菜園”主題作業。學生在家培育豆芽，每天用直尺測量高度并記錄，運用數據統計描述生長情況，制作簡單的生長曲線圖，同時觀察記錄生長過程中的變化。又如“找找生活中的形狀”，讓學生在日常生活中尋找各種幾何圖形，拍照或畫下來，培養觀察能力和空間感知能力。這些作業充分利用具體實物，配合簡單的數學運算，既鞏固了基礎知識，又培養了觀察記錄能力。

（二）3～4年級作業設計案例

3～4年級學生已具備一定的抽象思維能力，可設計較為復雜的綜合性作業，如“神奇的影子”項目。結合科學中光的傳播特性，讓學生在不同時間測量物體影子長度，運用測量和記錄等數學技能，探究影子長度變化的規律。又如“環保小衛士”主題，讓學生記錄一周內家庭垃圾分類數據，制作統計表格和簡單圖表，分析家庭垃圾構成，并提出減少垃圾的建議。這些作業既能培養學生的數據分析能力，又能增強其環保意識。

（三）5～6年級作業設計案例

5～6年級學生邏輯思維能力顯著提升，可設計更具挑戰性的探究性作業，如“節約用水調查”項目。學生需要設計調查方案，測量記錄家庭用水數據，計算日均用水量，繪制柱狀圖或折線圖，并結合水資源知識提出節水建議。又如“小小氣象站”活動。讓學生制作簡易氣壓計，記錄一周氣壓變化數據，分析天氣變化規律，培養科學探究精神和數據分析能力。這些作業注重培養學生的綜合思維和問題解決能力。

（四）作業實施過程與效果分析

在湖北省潛江市某小學的實踐中，新型作業設計取得了積極效果。首先，從學生反饋看，85%的學生表示對新作業形式很感興趣，特別是實踐性作業更受歡迎。其次，家長反映孩子的學習積極性明顯提高，主動探究意識增強。同時，教師觀察到學生的動手能力和思維能力有所提升，知識運用更靈活。但在實施過程中也發現一些問題：如部分學生缺乏必要的家庭支持條件，對有些實踐性作業難以進行標準化評價，等等。對這些問題，需要在今后的實踐中不斷改進和完善。可通過調整作業時間分配、細化評價標準、加強家校溝通等措施，逐步優化作業實施效果。

五、研究結論

通過在湖北省潛江市某小學的實踐探索，基于STEAM理念的跨學科作業設計取得了顯著成效。首先，學生學習興趣明顯提升，超過80%的學生表示更喜歡新型作業方式，主動完成作業的積極性增強。其次，學生的實踐能力和創新思維得到發展，在動手操作、數據分析、問題解決等方面表現出明顯進步。同時，家校協同效應增強，家長參與度提高，對作業改革的支持率顯著提升。最后，教師的教學理念發生積極轉變，開始重視學科整合和能力培養，教學設計更加注重實踐性和創新性。

參考文獻

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