在科學教學中落實學科融合理念的實踐探索

曾恒

【摘 要】學科融合教育理念在小學科學教學中的實施，有利于推進科學課程改革，提升科學教學質量，促進學生綜合素養提升。在學科融合理念下開展科學理論知識與實踐活動銜接教學，利用先進的信息技術手段融合輔助科學教學，精選現實生活中的科學資源融入科學教學等做法，是培養學生科學精神和創新意識、提升學生綜合素養和能力的有效方式。這一做法也是當前我國科學教育方式變革方向，融合多學科知識與技術開展科學教學活動，已經成為一種培養學生科學核心素養的首選模式。

【關鍵詞】學科融合 科學教學 素養 實踐探索

21世紀以來，我國科技事業的發展也進入了一個嶄新的時代，社會逐漸關注到學生的科技能力和綜合素養水平。在國際上，西方率先提出了新經濟時代下，未來教育發展的趨勢是培養具備綜合素養的創新復合型高科技人才。我國在繼承傳統科學教育教學改革的優秀經驗基礎上，借鑒了國際先進的做法，構建了獨特、系統的核心素養育人體系。在科學教學中，提倡用學科融合的理念開展教學，提高未來人才的綜合素養，達到育人目的，更加注重培養學生的科學思維、科學精神、科學實踐素養。

一、科學理論知識與實踐活動的融會貫通實踐，有利于落實學科融合貫通的教學思想

讓學生進行一系列科學觀察、科學實驗、科學考察、科學知識普及、科技作品設計、科技作品制作和創新發明等科學學習活動，對其進行科技素養和綜合能力的培養，加強學生對科學的全面認知，為今后在多學科領域的學習和發展打下堅實的基礎，是小學科學教育的最主要目的。科學教學的內容廣，不僅涉及地理、生物、物理、化學的常用知識，而且涵蓋了信息技術、環境保護、勞動教育、文學、美育等學科知識的應用。如果從新課改背景下的教育思想來看，在小學科學教學中加強對跨學科教育思想的有效引導，將會起到更好的推動作用。

在教學教科版科學六年級上冊“拱形的秘密”這部分內容時，既要讓學生知道拱形的基本形狀和構造、拱形的擴展形狀、拱形在生活中的實際應用，又要讓學生分析拱形在承載重物時所承受的壓力是如何傳遞并向外和向下分解的，這樣拱形才能承載更大的壓力。為使學生牢固地掌握所學知識，進一步培養學生的動手能力，可以組織學生開展考察家鄉的拱橋、考察生產生活中常見的拱形大棚等實踐活動，收集不同拱形橋梁、拱棚結構圖片等資料，設計能承載一定重量的不同拱形的紙橋方案，準備材料和工具進行拱形橋制作。在制作過程中，學生進一步應用到數學中的三角形穩定性、拱形承載壓力大特性、相關數學計算、技術的改進與發明、美學知識等，能將科學理論與科學實踐有機融合應用。在教學“計量時間”這部分內容時，學生在了解人類社會經歷的幾個代表性的計時工具，即燃香鐘—水鐘—擺鐘的相關科學原理和知識基礎上，通過對這些不同階段代表性計時工具差異性的觀察比較，以及科學原理的相關理論知識學習，確保計時準確無誤，深入分析研究。在此基礎上，學生學習模擬設計各種計時工具，并利用身邊廢舊材料制作水鐘、擺鐘，嘗試將其進行計時測試，發現這些工具存在一些局限，并對其進行不斷改進完善。在這個過程中，學生會自然將所學的多學科知識與科學實踐有機融合，即從科學普及方面知曉人類計時工具的發展與變遷推動社會發展進步。這對促進學生學科融合思想認知提升，培養學生的科學探究精神、科學思維能力、動手創新創造能力有顯著效果，也是當前小學科學教育教學改革和發展的主要趨勢。

二、在科學教學中普及和應用信息科技手段，有利于落實多學科一體化的理念

科技信息在課堂教學中的深入實踐，促進了現代教學模式的建立，科技手段的不斷創新和進步起到了積極的推動作用。小學科學素材雖然來源于生活，但對于小學生而言依然比較抽象，他們理解時有一定的難度。為此，教師要借助信息科技手段和新技術，制作可視性教學資源開展直觀教學。在科學教學中，如果遇到有些微觀科學和宏觀科學知識，就必須借助信息科技手段和新技術設備輔助教學。

如在教學教科版科學五年級下冊“空氣的熱脹冷縮”一課時，主要應讓學生知曉空氣是無形的物質，對空氣的熱脹冷縮現象進行關注和研究。因此，如何借助其他物體的變化來代替觀察空氣體積的變化，選擇什么素材是難點。在實際教學中，按照教材中活動提示開展模擬實驗不利于學生理解，還會出現很多問題。如何讓學生理解微粒在高溫狀態和低溫狀態下運動狀況，解釋熱脹冷縮現象是突破教學難點的關鍵。通過多種方式的模擬實驗發現，要讓學生對熱脹冷縮的現象了解得比較清楚，只有在計算機的幫助下，利用動畫軟件，根據溫度的高低，制作出微粒運動的視頻，供學生觀看，使抽象變得直觀，更容易理解。在教學“太陽系”這部分內容時，要讓學生理解組成太陽系的太陽、行星、衛星天體大小、形狀特征、相互分布和運動等知識。學生在生活中選擇實物模擬太陽、行星、衛星時，發現制作出來的模型存在明顯的失真現象，立體空間不突出，模擬運動操作不到位。學生視角受限，造成對太陽系的認識不全面，產生許多新的問題，這對教學目標的實現不利。為此，選擇新的信息技術—AR技術將虛擬和現實結合起來輔助該部分科學課堂教學，學生擁有了更加直觀的學習體驗，感官會被充分刺激和調動，學習興趣也會得到提高，對太陽系以及宇宙知識的理解更加到位。

在科學課中，還有很多內容都非常適合用學科融合理論思想實施教學。例如，通電螺線管周圍磁場強弱模擬實驗，電荷在導體中的移動模擬實驗，聲音在介質中的傳播模擬實驗，還有地震破壞和火山的噴發模擬實驗，人類活動對環境的影響實驗，等等。很顯然，這些知識沒有辦法用真實材料進行實驗驗證，可以用信息科技軟件、AR技術等新技術制成相關視頻、課件輔助完成教學。借助資源豐富的網絡平臺，再把學科融合教育思想滲透，就能把相關的科學、技術、工程、數學、歷史、地理的知識進行整合。應用這些教學方式，能夠讓學生對信息技術手段有較為全面的認知和理解，并對當前科學教學質量和教學效果提升起到一定的推動作用。

三、建構科學教育與現實生活的關聯性教學，有利于學科融合理念落地生根

科學知識源于生產生活，也是為了更好地解釋自然社會生活中存在的各種現象，解決各種科學問題，需立足于科學知識與生活現象長足的學習探索。在教學科學發展史的過程中，教師可以引導學生從生活現象中發現其中蘊含的科學內容。例如，丹麥物理學家奧斯特在發現電流的磁效應的同時，發現了小磁針在通電導線下的偏轉現象；用水缸盛水洗澡時，水缸里溢出水的現象，就是阿基米德發現浮力定律的起源；牛頓發現萬有引力，是從樹上掉下來的蘋果現象開始思考而得出；等等。這說明生活和科學的關聯性很強，這就要求學生在學習科學知識的過程中，多關注生活現象，多思考，培養構建生活和科學知識關聯的思維和意識。

科技推動社會進步和發展，不僅僅是站在各種科技發明創造的視角，更重要的是站在生活質量提高的角度。例如，教師在教學教科版科學六年級上冊“生物多樣性”時，可以選擇人類生產生活中的活動，造成破壞環境的案例來加強學生對環境保護重要性和必要性的認識，培養學生環保節能的意識。學生通過對同一地區、不同年代的生物多樣性數據、資料的分析和對比，就能意識到保護環境是對人類自己的保護，也是對我們生存的物質基礎和條件的保護。

在科學教學中，教師要以學科融合的理念向學生傳授文學、藝術、數學、科技等多學科知識，培養學生的綜合能力。縱觀人類歷史發展的長河，都遵循著尊重自然、遵循規律、保護環境的做法，并以此來促進科學知識與人們生活的緊密聯系，在新時代科學教育過程中，更要落實好生活教學情境的創設與發展，為學生今后的成長起到更好的引導作用。

在學科融合理念指導下的小學科學課程變革，將多學科知識內容與科學知識進行有效整合培養學生的科學核心素養，能更好實現學生動手操作能力、語言表達能力、溝通協調能力、創新思維能力等綜合能力的發展。這種更具創新性和時代性的教育理念，比傳統單一學科的教育理念更有新穎性和前瞻性，能夠有效突破傳統教學方式對學生思想的束縛和限制，真正實現育人能力培養。

科學教師在發掘科學課程中關聯學科知識融合科學教學過程中，將多學科知識理論與科學教學實踐活動相結合，引導學生從小樹立協同發展理念，有利于激發學生積極探索科學知識的興趣，有利于調動學生參與勞動實踐的積極性，有利于激發學生接受先進前沿的科技知識并積極參與體驗，使原本抽象的科學知識直觀化、具象化，為培養學生綜合素質和能力打下堅實的基礎。