在科学教学中落实学科融合理念的实践探索

曾恒

【摘 要】学科融合教育理念在小学科学教学中的实施，有利于推进科学课程改革，提升科学教学质量，促进学生综合素养提升。在学科融合理念下开展科学理论知识与实践活动衔接教学，利用先进的信息技术手段融合辅助科学教学，精选现实生活中的科学资源融入科学教学等做法，是培养学生科学精神和创新意识、提升学生综合素养和能力的有效方式。这一做法也是当前我国科学教育方式变革方向，融合多学科知识与技术开展科学教学活动，已经成为一种培养学生科学核心素养的首选模式。

【关键词】学科融合 科学教学 素养 实践探索

21世纪以来，我国科技事业的发展也进入了一个崭新的时代，社会逐渐关注到学生的科技能力和综合素养水平。在国际上，西方率先提出了新经济时代下，未来教育发展的趋势是培养具备综合素养的创新复合型高科技人才。我国在继承传统科学教育教学改革的优秀经验基础上，借鉴了国际先进的做法，构建了独特、系统的核心素养育人体系。在科学教学中，提倡用学科融合的理念开展教学，提高未来人才的综合素养，达到育人目的，更加注重培养学生的科学思维、科学精神、科学实践素养。

一、科学理论知识与实践活动的融会贯通实践，有利于落实学科融合贯通的教学思想

让学生进行一系列科学观察、科学实验、科学考察、科学知识普及、科技作品设计、科技作品制作和创新发明等科学学习活动，对其进行科技素养和综合能力的培养，加强学生对科学的全面认知，为今后在多学科领域的学习和发展打下坚实的基础，是小学科学教育的最主要目的。科学教学的内容广，不仅涉及地理、生物、物理、化学的常用知识，而且涵盖了信息技术、环境保护、劳动教育、文学、美育等学科知识的应用。如果从新课改背景下的教育思想来看，在小学科学教学中加强对跨学科教育思想的有效引导，将会起到更好的推动作用。

在教学教科版科学六年级上册“拱形的秘密”这部分内容时，既要让学生知道拱形的基本形状和构造、拱形的扩展形状、拱形在生活中的实际应用，又要让学生分析拱形在承载重物时所承受的压力是如何传递并向外和向下分解的，这样拱形才能承载更大的压力。为使学生牢固地掌握所学知识，进一步培养学生的动手能力，可以组织学生开展考察家乡的拱桥、考察生产生活中常见的拱形大棚等实践活动，收集不同拱形桥梁、拱棚结构图片等资料，设计能承载一定重量的不同拱形的纸桥方案，准备材料和工具进行拱形桥制作。在制作过程中，学生进一步应用到数学中的三角形稳定性、拱形承载压力大特性、相关数学计算、技术的改进与发明、美学知识等，能将科学理论与科学实践有机融合应用。在教学“计量时间”这部分内容时，学生在了解人类社会经历的几个代表性的计时工具，即燃香钟—水钟—摆钟的相关科学原理和知识基础上，通过对这些不同阶段代表性计时工具差异性的观察比较，以及科学原理的相关理论知识学习，确保计时准确无误，深入分析研究。在此基础上，学生学习模拟设计各种计时工具，并利用身边废旧材料制作水钟、摆钟，尝试将其进行计时测试，发现这些工具存在一些局限，并对其进行不断改进完善。在这个过程中，学生会自然将所学的多学科知识与科学实践有机融合，即从科学普及方面知晓人类计时工具的发展与变迁推动社会发展进步。这对促进学生学科融合思想认知提升，培养学生的科学探究精神、科学思维能力、动手创新创造能力有显著效果，也是当前小学科学教育教学改革和发展的主要趋势。

二、在科学教学中普及和应用信息科技手段，有利于落实多学科一体化的理念

科技信息在课堂教学中的深入实践，促进了现代教学模式的建立，科技手段的不断创新和进步起到了积极的推动作用。小学科学素材虽然来源于生活，但对于小学生而言依然比较抽象，他们理解时有一定的难度。为此，教师要借助信息科技手段和新技术，制作可视性教学资源开展直观教学。在科学教学中，如果遇到有些微观科学和宏观科学知识，就必须借助信息科技手段和新技术设备辅助教学。

如在教学教科版科学五年级下册“空气的热胀冷缩”一课时，主要应让学生知晓空气是无形的物质，对空气的热胀冷缩现象进行关注和研究。因此，如何借助其他物体的变化来代替观察空气体积的变化，选择什么素材是难点。在实际教学中，按照教材中活动提示开展模拟实验不利于学生理解，还会出现很多问题。如何让学生理解微粒在高温状态和低温状态下运动状况，解释热胀冷缩现象是突破教学难点的关键。通过多种方式的模拟实验发现，要让学生对热胀冷缩的现象了解得比较清楚，只有在计算机的帮助下，利用动画软件，根据温度的高低，制作出微粒运动的视频，供学生观看，使抽象变得直观，更容易理解。在教学“太阳系”这部分内容时，要让学生理解组成太阳系的太阳、行星、卫星天体大小、形状特征、相互分布和运动等知识。学生在生活中选择实物模拟太阳、行星、卫星时，发现制作出来的模型存在明显的失真现象，立体空间不突出，模拟运动操作不到位。学生视角受限，造成对太阳系的认识不全面，产生许多新的问题，这对教学目标的实现不利。为此，选择新的信息技术—AR技术将虚拟和现实结合起来辅助该部分科学课堂教学，学生拥有了更加直观的学习体验，感官会被充分刺激和调动，学习兴趣也会得到提高，对太阳系以及宇宙知识的理解更加到位。

在科学课中，还有很多内容都非常适合用学科融合理论思想实施教学。例如，通电螺线管周围磁场强弱模拟实验，电荷在导体中的移动模拟实验，声音在介质中的传播模拟实验，还有地震破坏和火山的喷发模拟实验，人类活动对环境的影响实验，等等。很显然，这些知识没有办法用真实材料进行实验验证，可以用信息科技软件、AR技术等新技术制成相关视频、课件辅助完成教学。借助资源丰富的网络平台，再把学科融合教育思想渗透，就能把相关的科学、技术、工程、数学、历史、地理的知识进行整合。应用这些教学方式，能够让学生对信息技术手段有较为全面的认知和理解，并对当前科学教学质量和教学效果提升起到一定的推动作用。

三、建构科学教育与现实生活的关联性教学，有利于学科融合理念落地生根

科学知识源于生产生活，也是为了更好地解释自然社会生活中存在的各种现象，解决各种科学问题，需立足于科学知识与生活现象长足的学习探索。在教学科学发展史的过程中，教师可以引导学生从生活现象中发现其中蕴含的科学内容。例如，丹麦物理学家奥斯特在发现电流的磁效应的同时，发现了小磁针在通电导线下的偏转现象；用水缸盛水洗澡时，水缸里溢出水的现象，就是阿基米德发现浮力定律的起源；牛顿发现万有引力，是从树上掉下来的苹果现象开始思考而得出；等等。这说明生活和科学的关联性很强，这就要求学生在学习科学知识的过程中，多关注生活现象，多思考，培养构建生活和科学知识关联的思维和意识。

科技推动社会进步和发展，不仅仅是站在各种科技发明创造的视角，更重要的是站在生活质量提高的角度。例如，教师在教学教科版科学六年级上册“生物多样性”时，可以选择人类生产生活中的活动，造成破坏环境的案例来加强学生对环境保护重要性和必要性的认识，培养学生环保节能的意识。学生通过对同一地区、不同年代的生物多样性数据、资料的分析和对比，就能意识到保护环境是对人类自己的保护，也是对我们生存的物质基础和条件的保护。

在科学教学中，教师要以学科融合的理念向学生传授文学、艺术、数学、科技等多学科知识，培养学生的综合能力。纵观人类历史发展的长河，都遵循着尊重自然、遵循规律、保护环境的做法，并以此来促进科学知识与人们生活的紧密联系，在新时代科学教育过程中，更要落实好生活教学情境的创设与发展，为学生今后的成长起到更好的引导作用。

在学科融合理念指导下的小学科学课程变革，将多学科知识内容与科学知识进行有效整合培养学生的科学核心素养，能更好实现学生动手操作能力、语言表达能力、沟通协调能力、创新思维能力等综合能力的发展。这种更具创新性和时代性的教育理念，比传统单一学科的教育理念更有新颖性和前瞻性，能够有效突破传统教学方式对学生思想的束缚和限制，真正实现育人能力培养。

科学教师在发掘科学课程中关联学科知识融合科学教学过程中，将多学科知识理论与科学教学实践活动相结合，引导学生从小树立协同发展理念，有利于激发学生积极探索科学知识的兴趣，有利于调动学生参与劳动实践的积极性，有利于激发学生接受先进前沿的科技知识并积极参与体验，使原本抽象的科学知识直观化、具象化，为培养学生综合素质和能力打下坚实的基础。