小学数学跨学科主题学习的教学实践——以“打造校园生态园”为例

◎ 孙 珏

一、主题概述

《义务教育数学课程标准（2022年版》提出课程内容有“数与代数”“图形与几何”“统计与概率”和“综合与实践”四个领域。［1］每个领域的学习内容分布在小学的不同学段，由一个个相对独立的单元构成，帮助学生掌握独立的知识点。而数学跨学科主题学习是在数学学科的基础上，根据主题内容，需要对不同领域的知识进行整合，以打通不同学段间知识的壁垒，构建全新的知识体系。

在设计以数学为主的跨学科主题活动“‘慧’劳动、‘慧’设计，打造校园生态园”时，将数学学科中平面图形面积的估测与计算和设计校园生态园相融合，学生能在实际情境和真实问题中，综合运用数据的收集、图形的测量、不规则图形面积的测算等知识，经历实地测量、设计规划、绘制草图、选种植物、反思改进的过程，打造出属于他们的校园生态园［2］。学生在解决真实问题的全过程中，运用数学知识和其他相关学科知识，提升数学核心素养和解决问题的综合能力。

二、跨学科教学设计要点

（一）基于真实情境，提出驱动性问题

《关于全面加强新时代大中小学劳动教育的意见》要求把劳动教育纳入人才培养全过程，促进学生形成正确的世界观、人生观、价值观。［3］在对全校学生进行劳动宣讲的过程中，五年级学生提出希望每个班级有一个生态空间，在劳动的同时能更好地亲近自然，共同参与美化校园的行动。在此提案的启发下，萌生了将数学中的“平面图形的面积”和科学与技术学科中的“植物生长”的相关知识结合，以学校课程建设为核心，通过跨学科主题学习，以“‘慧’劳动、‘慧’设计，打造校园生态园”为主题进行单元教学。因此“‘慧’劳动、‘慧’设计，打造校园生态园”的主题是基于学生的兴趣、需求及提议出发的。

该方案跨学科主题活动的驱动性问题为“环境育人，良好的生态环境可以给予我们美的熏陶，启迪我们的心智，以我们的智慧和勤劳的双手，如何设计打造出校园生态园？”。驱动性问题涉及明暗两条线，明线是对生态园中各种基本图形的测量与面积的估算，以及后续材料的资金预算。学生在成立小组、实地勘测、交流讨论中，初步形成一份校园生态园的设计方案。暗线是将数学的转化思想融入学生解决实际问题的过程中，学生经历将实际问题抽象成数学模型，并解释与应用的过程，充分发挥学生的自主性和探究性，培养学生解决问题的能力和团队合作的意识。

此主题活动既能促进我校学生的数学思维发展，又有利于劳动技能的培养。在主题活动中，我们还将融入科学与技术、美术、信息技术等学科相关知识，综合促进学生美育能力的形成与发展，以及信息技术能力的提升。

（二）立足数学学科，优化单元设计

我们首先梳理了沪教版各年级教材，以五年级数学第二学期第一单元“复习与提高”中“面积的估测（2）”这一知识点为基准，从单元视角出发，以知识结构为划分标准，对面积单元进行重组和开发。将三年级第一学期“长方形、正方形的面积”、五年级第一学期“平行四边形的面积”“三角形的面积”“梯形的面积”“组合图形的面积”和五年级第二学期“面积的估测”重新整合成“面积”单元（见图1），其学科大概念是面积的计算和估测，学科本质都是对平面图形面积相关知识的系统梳理和拓展，引导学生回忆和整理平面图形面积计算的方法，自主探究将不规则图形近似地看作可求面积的多边形，对图形的面积进行估测，帮助学生主动构建并形成结构化的知识体系，实现数学核心素养的培养。［4］

图1 单元知识重构图

（三）聚焦跨学科主题，提升学生综合素养

跨学科学习不是简单地拼凑不同学科的知识去解决问题，而是在解决真实而复杂的问题过程中，学习不同学科的知识，产生整合性的成果和理解。［3］

基于学生真实需求提出的驱动性问题的引导下，我们发现：规划生态园时，需要将园中一些不规则形状的地块估成数学中的基本图形（如长方形、正方形、平行四边形、三角形、梯形等），进而计算出各地块的大致面积。在种植花草类和蔬菜类的植物时，需要考虑不同季节适合种植的植物种类、不同植物的生长周期、种植蔬菜的营养成分等，这就需要结合科学与技术学科中“植物的生长”这一知识，同时根据植物的生长特征，在种植时需要留出合理的间距，再计算出生态园中需要种植的植物株数。根据种植株数，初步计算出花苗、菜种等需要的预估经费。

在图案设计时，需要结合美术学科，使学生绘制的设计图或效果图能较真实地呈现设计效果。在制作植物信息二维码时，需要运用到信息与技术学科的相关知识。在方案的设计中，我们遵循：提出跨学科的真实问题—选取用于问题解决的不同学科视野—综合探索解决问题—整合形成跨学科成果的过程，使跨学科学习有组合、有递进、有冲突、有融合。学生在自主探索与合作学习的过程中，提升对知识综合运用的能力，落实学科核心素养。

在亲近自然的劳动实践中，学生掌握不同植物的生长习性等科学知识；在生态园色彩的搭配、空间设计中，增强美术技能与对美的感知力；在运用信息技术制作植物信息二维码的过程中，提升信息技术的应用能力。

在主题活动中，我们力求让跨学科从学生实际出发，基于活动需求、打破学科边界的学习，呈现“学科性”向“综合性”的融合、“知识性”向“思维性”的进阶、“内容性“向“方法性”的超越。

三、具体实施过程

此跨学科主题学习预计历时1个月，打造“课内—课外”“知识—实践”学习链，包含了课内探究：学习设计生态园平面图、估算园区内各区域面积的大小、了解常见的植物生长以估算植物种植数量、考虑资金预算；课外实践：勘测校园、选定区域实地测量、种植植物、成果展示等关键环节（见表1、表2）。

表1 跨学科主题式学习方案

表2 跨学科主题式评价表

（一）课程内容

根据跨学科主题，合理安排学习课时，以数学学科为基础，进一步强化相关学科知识间的纵横关系。

（二）评价量规

该主题真实的驱动性问题给予学生深度探究的机会，学生能够通过网络搜索、实地勘测等方式来设计生态园的平面图，考虑其种植计划和资金预算，并对自己和他人的整体方案进行评价。

（三）教学实践

1.“面积”单元整合，挑战应用能力

依托学习任务，学生能够自主发现问题、分析问题、解决问题是实施跨学科主题的重点。在探究估测种植面积时，学生能够灵活运用小学阶段学习的面积相关知识，将不规则地块的面积转化为可计算的多边形图形的面积，从而解决遇到的实际问题。

【设计意图】本环节基于学生前几节课中已经生成的生态园设计图，对设计图中不规则地块的面积进行估测。对不规则地块面积的估测方法进行探讨，以提高估测的准确度。学生在问题解决的过程中能用数学的眼光观察世界，同时培养学生数学的应用意识和创新能力。

2.多学科整合，丰富活动经验

融合科学学科知识，根据植物生长习性中的植株株距，探究实际种植数量的计算方法。引导学生小组合作，查询植物信息，在边学、边想、边算的过程中，丰富活动体验。

【设计意图】这一环节意在培养学生解决问题的多种策略和能力，同时学会用数学的思维思考世界。学生可以根据植物不同的种植方法，计算出匹配的种植数量。例如，在地块内部有序种植，运用地块的面积和一株植物的占地面积，推算出植株数量；借助植树原理，从地块的边缘按行、列开始种植，等等。

四、总结与反思

劳动教育不仅是培养学生基本的劳动能力、生存能力，还是树立学生正确的劳动观念和劳动态度的重要路径。通过跨学科主题单元课程，打造“课内—课外”“知识—实践”联动劳动链，构建学校劳动教育新生态，促进学生全面发展。

在主题活动中，五年级学生通过寻找学校可利用空间（不规则的多块地形），充分挖掘资源，合理规划，并以调查问卷的形式自主选择种植的植物。活动希望融合五年级数学、科学与技术、信息技术等相关学科的知识和技能，使学生能够借助数学知识将平面图形的面积大小进行规划设计。根据植物特点确定种植计划，最后通过小组汇总完成资金预算。整个主题在师生共同深度协作实施的过程中，以数学学科核心知识为本，以科学学科知识为辅，学生体会到劳动带来的美好，享种植之趣，悟劳动之艰。这样的跨学科主题单元融合，不仅增强了核心素养中的学科实践力（学生活动），也同样大幅增强了学生的学科理解力［5］。

在具体实施中，学生可能对按比例绘制平面图感到有困难，可能遇到有圆形的面积不会算，这些内容出自六年级第一学期“比和比例”以及“圆的面积计算”，超出对目前学生的知识基础要求。因此，将这设为长作业，通过教师提供的知识素材包让学生观看视频讲解，自主学习相关知识。借助视频这一学习支架将未知转化为已知，从而解决实际问题。这不仅考查学生的自学能力，也能提升学生的创造能力。

在种植的过程中，学生能够了解植物，亲近自然；在生态园设计的过程中，学生展示审美能力和创新能力；在设计植物信息二维码的过程中，学生运用信息技术能力，从而达到多学科的协同发展。

整个主题活动，紧扣学习目标，关注知识形成，注重学科融合，发展学生思维，推动核心素养的落地生根。