依托“校園環保行動”主題式學習融合數學與科學教學

〔摘" "要〕" 本文以江西省貴溪市第一小學的“校園環保行動”為例，探討了通過主題式學習實現跨學科協同育人的小學數學統計與科學探究的融合路徑。小學數學統計與科學探究的融合以建構主義理論、多元智能理論和具身認知理論為理論基礎，在實踐中有必要性和可行性。在具體實施中，要注意創設真實情境、整合教學內容、開展小組合作、運用多樣化評價。實踐表明，該融合路徑能有效促進學生綜合素養發展，為未來跨學科教學提供參考。

〔關鍵詞〕" 小學數學；小學科學；主題式學習；融合策略

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）24" " 0067-03

在教育“雙減”政策與新課標深化實施的背景下，跨學科融合成為培育學生核心素養的關鍵路徑。《義務教育數學課程標準（2022年版）》與《義務教育科學課程標準（2022年版）》均強調以真實問題驅動知識整合。本文聚焦小學數學統計與科學探究的融合實踐，依托江西省貴溪市第一小學的“校園環保行動”主題，探索跨學科協同育人機制。本文以“統計校園垃圾量—分析分類效果—驗證環保措施”為主線，通過主題式學習聯結數學的數據收集、可視化分析與科學實驗設計、證據推理能力，旨在破解學科知識碎片化、探究活動脫離生活實際的困境。

一、小學數學統計與科學探究整合的理論基礎

（一）核心概念界定

?小學數學統計教學?以數據意識培養為核心，強調學生在真實情境中經歷數據收集、整理、分析與應用的全過程，例如統計校園垃圾分類時，學生需設計調查表、繪制條形圖并分析薄弱環節，最終形成“用數據決策”的思維習慣。?科學探究?則注重實證思維與邏輯推理，通過“問題—假設—驗證—結論”的螺旋式實踐，幫助學生理解科學知識的建構邏輯。?主題式學習?作為載體，以“校園環保行動”等真實問題整合學科知識，其核心特征為：情境真實性、任務整合性和成果實踐性。

（二）融合的理論依據

小學數學統計與科學探究融合以建構主義理論、多元智能理論和具身認知理論為基礎。?建構主義理論?主張知識在情境中主動建構：當學生統計垃圾量時，需同步調用數學“數據分類”與科學“變量控制”知識，例如設計降解實驗需記錄每日數據并分析材料特性，由此形成跨學科認知網絡。?多元智能理論?為差異化教學提供支撐：數理邏輯智能突出的學生可主導數據建模，自然觀察智能強的學生擅長環境調查，人際智能顯著者則組織小組協作，使多元任務適配不同智能優勢。?具身認知理論?強調身體參與對認知的促進作用：學生測量垃圾桶間距時，身體動作將“長度單位”抽象概念轉化為具身經驗；種植環保植物時，觀察記錄水位變化的行為強化了“連續數據”與“實驗控制”的關聯理解，實現“腦—身—境”協同學習。

二、小學數學統計與科學探究融合的必要性與可行性

（一）必要性：課標導向與素養需求的統一

小學數學統計與科學探究融合是對?課標要求的內在呼應?。數學課標強調“數據意識”培養，科學課標要求“基于證據得出結論”，二者在數據處理流程上高度契合。以“統計校園植物種類”為例，數學教學關注體現量化思維的數據分類與圖表呈現，而科學教學側重體現實證邏輯的觀察特征與環境關聯，融合后可在同一情境中同步完成雙學科目標，避免知識碎片化。

小學數學統計與科學探究融合符合?未來素養的培育需求?。在“校園環保行動”中，學生需計算人均垃圾量并設計清潔方案對比實驗，通過關聯“數據趨勢”與“環境因素”，形成“數據驅動決策”的跨學科思維。此類實踐不僅能提升學生的問題解決能力，更通過“廚余垃圾轉化堆肥”等創意方案激發其社會責任感，助力學生從“知識學習者”轉向“社會行動者”。

（二）可行性：內容共通與策略協同的雙重支撐

小學數學統計與科學探究融合的可行性可從內容和策略兩個方面來看。

?知識內容的天然銜接?。小學數學統計與科學探究均以“數據”為核心載體，在流程上具有互通性。小學數學中的?數據收集?是數學調查法與科學觀察法的結合，如統計班級廢紙回收量時，同步執行“千克單位統一”“定時定點記錄”等；?數據分析?則是數學圖表與科學歸因的互補；在?結論應用中，數學“提出建議”可以與科學“證據推理”融合，如根據“午餐廚余垃圾占比最高”數據，提出“推廣環保餐盒”的科學方案。

?教學策略的深度協同?。小學數學統計與科學探究的教學策略可以完美融合。在?問題驅動?策略上，可以用跨學科問題鏈來驅動。

三、小學數學統計與科學探究整合的策略

小學數學統計與科學探究融合的實施體現為“問題發現—方案設計—數據實證—行動改進”的完整探究流程，具體實施策略如下。

（一）創設真實情境，激發學生學習興趣

真實情境是連接學科知識與生活經驗的橋梁。在“校園環保行動”主題式學習中，教師可通過三重情境創設激活學生的探究欲望。

一是沉浸式問題情境。組織學生實地考察校園垃圾投放點，拍攝“垃圾堆積亂象”“分類錯誤案例”等視頻，制作成《校園環保危機檔案》，引導學生觀察并提問：“為什么操場西側的垃圾總是最多？”“剩飯剩菜的重量和天氣冷熱有關嗎？”這種基于真實觀察的問題鏈，使學生自然萌發用統計與探究方法解決問題的意愿。

二是角色扮演任務情境。設計“環保小衛士”“垃圾處理廠廠長”等角色，模擬垃圾分類聽證會。例如，讓學生扮演“數據分析師”，用條形統計圖匯報各班級垃圾產生量；扮演“科學研究員”，通過講解實驗數據說明塑料垃圾的危害。角色賦予學生責任感，促使其主動調用數學統計與科學探究技能完成任務。

三是動態生成情境。利用校園突發環保事件創設即時情境，如雨季操場積水導致垃圾清運困難，引導學生分組設計“雨水影響垃圾量”的對比實驗（統計晴天/雨天的垃圾重量），并用折線圖分析數據波動規律。這種隨真實事件動態生成的情境，讓學習從“預設任務”變為“主動響應”，顯著提升學生的參與度。

（二）整合教學內容，實現知識遷移

知識整合的關鍵在于找到數學統計與科學探究的“共生點”，形成“統計為探究提供證據，探究為統計賦予意義”的閉環。下面以“校園垃圾管理”為例進行討論。

1.橫向關聯。同步推進雙學科任務

在“統計校園可回收物占比”時，同步開展“可回收物再利用價值”科學調查。學生先用扇形統計圖呈現廢紙、塑料瓶、金屬罐的比例，再通過查閱資料或簡單實驗探究不同材料的回收流程與環保效益，如計算“1千克廢紙可生產0.8千克再生紙”，將抽象的百分比轉化為具體的環保成果，理解統計數據的現實意義。

2.縱向遞進。梯度設計融合任務

1～2年級設計“垃圾分類計數”基礎任務：用單式統計表記錄家庭一周產生的可回收物數量，繪制條形圖比較不同種類的多少，同時觀察各類垃圾的物理特性（如塑料的防水性、紙張的易損性），為科學探究“材料特性與用途”做鋪墊。5～6年級拓展“垃圾處理成本效益分析”進階任務：用復式統計表對比不同垃圾處理方式（填埋/焚燒/回收）的成本與環境影響，結合科學實驗模擬填埋場滲濾液污染過程，用數據論證“為何回收利用是最優解”，實現從單一數據處理到復雜問題建模的能力遷移。問題驅動：用跨學科任務打破知識壁壘，提出核心問題“如何讓校園垃圾分類更高效”，學生需綜合運用數學統計與科學探究，最終形成“數據支撐+科學依據”的改進方案，如“在錯誤率高的班級更換帶圖文標識的腳踏式垃圾桶”，使知識在解決真實問題中自然融合。

3.開展小組學習，培養學生合作能力

主題式學習的復雜性決定了需要通過小組合作實現優勢互補，具體實施可分為“三維分工—雙軌協作—沖突解決”三個步驟。

三維分工：明確角色與責任。將小組任務拆解為“數據組”“實驗組”“方案組”三大模塊，學生根據興趣與特長選擇角色。數據組（數學優勢學生）：負責設計調查表、收集整理數據、繪制統計圖表，如統計“各樓層洗手間廢紙消耗量”并分析與洗手液用量的相關性；實驗組（科學優勢學生）：設計對照實驗、記錄現象數據、撰寫實驗報告，如探究“不同光照條件下落葉降解速度”并關聯統計的“綠化帶落葉堆積量”；方案組（綜合協調學生）：整合數據與實驗結論，撰寫環保提案、制作宣傳材料，如根據統計的“午餐浪費率”與“剩飯堆肥實驗”結果，設計“節約糧食打卡計劃”。以上角色定期輪換，確保每個學生體驗不同學科任務。

雙軌協作：建立學科對話機制。設計“統計—探究對接會”環節，要求數據組與實驗組每日同步進展：數據組向實驗組提供“垃圾高發時段/區域”的數據，實驗組據此設計針對性的污染檢測實驗；實驗組向數據組反饋“實驗變量控制難點”，數據組協助優化數據收集的時間和樣本選擇，形成“數據指導探究方向，探究反推數據精度”的協作循環。

沖突解決：培養團隊協商能力。當小組在“垃圾桶最佳擺放位置”出現分歧時，教師引導學生用“數據舉證+科學論證”代替主觀爭論：數據組提供“距教學樓 50米內垃圾落地率達 40%”的統計結果，實驗組補充“超過30米會增加學生投放負擔”的行為學分析，最終共同確定“每30米設置一組分類桶”的方案。這種基于證據的協作，既深化了對知識的理解，也提升了溝通與妥協能力。

4.運用多樣化評價，促進學生發展

融合教學的評價需突破單一學科局限，構建“過程性+表現性+發展性”的三維評價體系。

⑴過程性評價，記錄思維軌跡。教師需要設計《跨學科探究記錄單》，要包含以下內容：第一，數學統計維度。數據收集是否完整（如是否標注統計時間/范圍）、圖表繪制是否規范（如坐標軸是否標注單位）、數據分析是否合理（如能否識別異常數據）。第二，科學探究維度。實驗變量是否控制（如降解實驗是否保持相同濕度）、現象記錄是否客觀（如是否用數據而非主觀描述記錄結果）、結論推導是否嚴謹（如是否存在以偏概全）。第三，合作維度。是否主動承擔分工任務、能否傾聽并接納他人意見、是否有效解決小組沖突。記錄單每日由學生自評、同伴互評與教師點評，形成動態反饋。

⑵表現性評價，聚焦成果質量。以“校園環保行動方案”為核心成果，從以下三個層面開展評價。第一，學科整合度。考察是否同時運用統計數據與科學原理支撐結論。第二，實踐可行性。考察提出的建議是否基于真實數據、是否考慮執行成本。第三，創新思維。考察能否發現數據背后的隱性問題、是否提出跨學科解決方案。

⑶發展性評價，關注長期成長。對比學習前后的問卷調查數據，觀察學生在“數據敏感度”“實證意識”“社會責任感”等維度的進步。例如，某學生在學習后自發統計家庭用水數據，設計“廢水循環利用”方案，體現了融合教學對跨學科素養的遷移影響。

四、結語

“校園環保行動”主題式學習的實踐表明，小學數學統計與科學探究的融合能有效促進學生綜合素養的發展，但需關注“真實情境的適切性”“任務難度的梯度化”與“教師指導的專業性”。在未來教學中，可進一步探索“短周期微主題”與“長周期深探究”的結合模式，開發更多貼近學生生活的跨學科任務，讓融合教學真正成為培養“問題解決者”的有效路徑。

【基金項目：江西省教育科學“十四五”規劃2023年中小學系列一般課題“跨學科主題學習促進學生核心素養發展的實踐研究：以小學數學和科學為例”。立項編號：23JYB029】

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