小學科學與數學跨學科教學的實踐探究

小學科學涵蓋物理、化學、生物、天文學等基礎學科內容，其核心在于引導學生通過觀察、實驗等探究活動揭示事物本質與規律，培養學生的理性思維與科學精神。作為理科基礎的數學，在教學理念與思維訓練路徑上與科學高度契合。教學實踐表明：具備數學建模能力與定量分析素養的學生，能更高效地完成科學課程中的測量、數據處理等任務；科學實驗中培養的問題意識、嚴謹態度與空間想象能力，能顯著增加數學學習的深度與廣度，兩門學科可以形成良性互動的學科協同育人機制。

一、小學科學與數學的內在關聯

（一）科學教學需要數學

《義務教育科學課程標準（2022年版）》指出，科學是在人類研究自然現象、發現自然規律的基礎上形成的知識系統以及獲得這些知識系統的認識過程和在此過程中所利用的方法。科學課程要培養的學生核心素養包括科學觀念、科學思維、探究實踐、態度責任等方面。《義務教育數學課程標準（2022年版）》指出，教師要讓學生會用數學的眼光觀察現實世界、會用數學的思維思考現實世界、會用數學的語言表達現實世界。教師要幫助學生形成重論據、有條理、合乎邏輯的思維品質，培養他們的科學態度與理性精神。兩者對比可以發現，學生核心素養的培養都離不開對客觀物質世界的觀察、思考和感悟。

1.科學觀念的形成需要數學的觀察方式。科學觀念作為對客觀世界的系統認知，與數學學科的抽象思維特質形成深度關聯。數學作為抽象思維的產物，其本質是通過符號化語言對現實世界進行量化描述與邏輯建構，這種學科特性為科學研究提供了獨特的觀察視角與分析工具。如在對物質的認識中，學生通過感官體驗可獲得物質的形態、顏色、硬度等質性屬性；借助數學測量手段，不僅能精準獲取質量、體積等量化數據，還能通過密度公式等數學模型揭示物質的本質屬性等。

2.科學思維的形成需要數學的思考方式。科學思維作為核心素養的重要構成，強調通過模型建構、推理論證等認知方式揭示客觀規律。在科學課堂中，學生需要運用數學運算、邏輯推理等工具探究自然現象的本質特征，而運算能力與推理能力正是義務教育階段數學核心素養的關鍵指標。如在探究杠桿平衡條件的實驗中，學生需要運用數學思維去發現杠桿的平衡條件，運用數學的運算規律去建構省力杠桿、費力杠桿的模型，并能在實際生活中發現并辨別各種杠桿類型。

3.科學方法的形成需要數學的表達方式。科學探究實踐活動作為核心素養培育的重要載體，強調通過觀察、實驗、測量、推理等科學方法解決真實問題。例如，學生在探究一杯熱水變涼規律時，需要連續多次測量水溫、記錄數據，繪制折線圖，分析數據、得出結論，而這些數據與圖形都是數學的語言，它們簡約而精確地表達了熱水溫度下降的規律是先快后慢。

（二）數學教學呼喚科學

1.有趣的科學課激發數學學習興趣。科學課程獨特的實踐探究屬性與認知沖突設計能有效激發學生的興趣和參與熱情。在科學實驗中，學生往往帶著預測與驗證的雙重期待投入探究，不同觀點持有者往往會對實驗結論保持合理質疑，這種動態的認知沖突構成了持續的學習動力。相較而言，數學學科由于結論的邏輯必然性特征，學業水平較高的學生容易通過演繹推理預判結果，導致探究過程的吸引力減弱。因此，數學教學可以借鑒科學探究的認知激發機制，使得教與學的模式更輕松自然，這樣既能解放學生好動、好奇的天性，又能良性維系學生數學學習的積極情感。

在\"比例\"教學中，傳統教學模式往往容易陷入機械運算的困境，而將科學的“太陽系模型建構”主題活動融入其中，能夠顯著提升學生的學習效能。首先，學生通過積極討論確定參照行星，并選擇各自喜歡的星球，進而換算出模型的直徑以及星球到太陽的距離。其次，學生在小組內進行交叉計算，確保模型的比例準確無誤。最后，學生選取合適的材料制作模型，并展示小組的作品。這一過程將原本抽象的數學運算轉化為可感知的科學實踐。學生在解決真實問題的過程中，不僅掌握了比例計算、單位換算等數學技能，還深入理解了“宇宙是有層次的天體系統\"這一科學觀念，最終實現了數學和科學教學目標的同步達成。

2.探究的科學課助力數學探究的科學性。在數學和科學的教學實踐中發現，兩者在探究范式上存在顯著差異：科學探究遵循實證主義原則，通過控制變量實驗、重復驗證等方法確保結論的可證偽性，這種嚴謹的探究過程能有效培養學生重論據、有條理、合乎邏輯的思維品質；相較之下，數學探究因側重規律的工具性應用，在論證過程中存在“跳躍性結論”現象。基于此，科學探究范式對數學教學具有重要啟示價值：數學概念的建構同樣需要科學思維的支撐。數學探究應重論據，要多次實驗方可定論，應科學地設計方案、得出結論。

3.有素養的科學課程能提升數學學習效能。《義務教育科學課程標準（2022年版）》提出，小學科學課程內容應以一些比較直觀且學生有興趣參與學習的重要內容為載體，發展學生的學習能力、思維能力、實踐能力和創新能力以及用科學語言與他人交流和溝通的能力等，從而培養相應的科學素養。這種科學素養能夠有效提升學生在數學學習中的效能。例如，在講授“周長相等的正多邊形，邊數越多面積越大\"這一規律時，數學教學通常是通過給定周長，然后用公式計算出各種正多邊形的面積。然而，這種方法的計算過程較為煩瑣。而在科學課“蜂巢的啟示\"中，教師可以采用割補法，將正多邊形拆分成若干個相等的小三角形，通過比較小三角形的個數來判斷面積的大小；可以從實驗的視角出發，用不同大小的圓形卡片分別放在正多邊形的中心，觀察發現邊數越多的正多邊形能放下越大的圓片。這種直觀的生成性計量工具的使用，使學生能夠直觀地發現規律并加深對規律的理解，從而培養他們解決問題的能力和核心素養。

二、小學科學與數學跨學科教學的實踐策略

跨學科教學的核心在于建立學科間的內在關聯，引導學生在科學探究過程中自然融合測量、運算、數據分析等數學工具，逐步形成系統性的跨學科理解。

（一）整合數學內容

跨學科主題教學的實踐表明，小學科學與數學的深度融合具有顯著的育人價值。教學內容作為課程實施的重要載體，需要系統整合兩門學科的交疊知識模塊，通過主題重構實現教學內容的動態生成性整合。

以蘇教版教材為例，科學四年級下冊“冷熱與溫度”課涉及溫度變化規律的探究，而折線統計圖知識編排于數學五年級下冊第二單元，這種教材編排的時間差為跨學科教學提供了創新空間。首先，教師可以創設“冷牛奶與熱水混合實驗\"的探究情境，引導學生運用熱傳遞原理預測溫度變化趨勢。教師提供溫度傳感器、數據采集器等數字化工具，組織學生測量并記錄混合液溫度數據。當進入數據分析環節時，數學教師同步介入，提供餅狀圖、柱狀圖、折線圖等可視化工具，引導學生通過對比不同圖表類型的表現力，自主選擇最能反映溫度變化規律的折線統計圖；將科學探究數據轉化為數學模型的過程，使學生在真實情境中掌握折線統計圖的繪制與分析技能，同時深化對熱平衡現象的理解。這種跨學科教學模式的成功實施，依賴于科學與數學教研組的協同備課機制。教師需要明確跨學科主題，落實教學策略，避免重復無效教學，整體培養學生的核心素養。

（二）融合數學目標

跨學科教學目標的設計需要突破單科局限，聚焦學科知識的內在關聯點，構建具體可操作、可評價的教學目標體系。

在蘇教版科學六年級下冊中，“節能小屋\"項目需要學生設計并繪制節能小屋的平面圖。這一活動可以與數學課中的\"比例尺\"內容整合，開展跨學科教學。比例尺是繪制地圖、建筑圖、工程說明等常用的工具。通過設計和繪制節能小屋，學生能夠理解圖紙與實際建筑之間的關系，增強空間想象能力和實際操作能力。因此，跨學科教學的目標融合如下：1.明確比例尺的含義，能夠根據實際需求和圖紙大小選擇合適的比例尺。2.掌握長度、面積及體積的換算方法，靈活運用二維圖像展現立體小屋的結構。3.了解自然界存在多種形式的能源，并知道它們可以相互轉化，熟悉不同能源在節能小屋中的應用。4.了解建筑中的節能技術，如太陽能的應用、墻體保溫材料的選擇以及綠色環保材料的種類。5.能夠獨立設計并繪制節能小屋圖紙，向同伴清晰表達設計理念，并能聽取他人建議對自己的設計進行反思和改進。

從最終成果來看，多數學生設計的節能小屋呈現出比例協調、功能完備、外觀雅致的特點。教學過程中，教師以目標為導向，通過系統引導，使學生有針對性地開展學習，全面掌握節能建筑設計的核心要素與繪圖規范。該項目不僅深化了學生對綠色建筑技術的認知，還通過沉浸式設計體驗強化了其可持續發展理念。值得肯定的是，活動顯著增強了學生的社會責任感，同時激發了他們對未來人居環境的創新思考。

（三）融合數學拓展

在融合教學活動中，教師可以讓學生在生活中運用科學和數學知識解決實際問題，讓學習真實地發生。

例如，三年級開展了“植物生長日記\"主題活動。學生種植種子并記錄種子發芽后的生長過程，定期測量植物的高度，計算其生長速度。通過學習植物的基本生理過程，學生能夠感知植物生長的旺盛態勢。然后，學生繪制植物生長圖解或寫自然筆記，展示學習成果。四年級開展了“趣味幾何藝術”跨學科主題活動。學生探索自然界中存在的幾何圖形，如螺旋蘆薈、六邊形蜂巢、球形大麗菊、五角星形球蘭花等，了解這些幾何圖形的角度、邊長和對稱等性質，并創造性地使用一種或多種幾何圖形創作藝術作品，

三、結語

“雙減”政策背景下，減負增效成為教育改革的必然要求。小學科學與數學的跨學科教學，既是學科知識交叉領域的高效教學需求，又是基礎教育高質量發展的現實需求。立足生本課堂，完善跨學科教學模式，通過有效的主題探究活動，促進學生綜合能力的發展，實現全面的育人目標。

參考文獻：

[1]王真紅.淺談數學課堂教學中科學探究精神的培養：\"S（科學）\"對\"M（數學）\"的教學啟示[J].小學教學研究，2022，（4）：58-60.

[2]張忠瑩.高中生物與化學交叉性教學的研究[D].北京：首都師范大學，2009

（作者單位：江蘇省無錫市尚賢融創小學）