踐行STEAM教育理念設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)與科學(xué)跨學(xué)科作業(yè)

〔摘" "要〕" 本研究基于STEAM教育理念，針對(duì)小學(xué)數(shù)學(xué)與科學(xué)學(xué)科的跨學(xué)科作業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行探索。通過(guò)文獻(xiàn)研究、問(wèn)卷調(diào)查和教學(xué)實(shí)踐，調(diào)查分析了當(dāng)前小學(xué)作業(yè)存在的問(wèn)題，并結(jié)合小學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)和學(xué)科特征，構(gòu)建了跨學(xué)科作業(yè)設(shè)計(jì)框架。研究設(shè)計(jì)了低、中、高年級(jí)的作業(yè)案例，通過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證表明：基于STEAM理念的跨學(xué)科作業(yè)能有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)其提高知識(shí)遷移與應(yīng)用能力，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維。研究針對(duì)作業(yè)實(shí)施過(guò)程中的問(wèn)題提出具體對(duì)策，為推進(jìn)小學(xué)跨學(xué)科作業(yè)改革提供了實(shí)踐參考。

〔關(guān)鍵詞〕" STEAM教育理念；跨學(xué)科作業(yè)；作業(yè)設(shè)計(jì)；科學(xué)教育

〔中圖分類(lèi)號(hào)〕" G424" " " " " " " " 〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕" A" " " " 〔文章編號(hào)〕" 1674-6317" " （2025）14" " 0106-03

隨著教育改革的深入推進(jìn)，作業(yè)負(fù)擔(dān)過(guò)重、形式單一等問(wèn)題日益凸顯。新時(shí)代教育理念強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力，而STEAM教育理念為解決這一問(wèn)題提供了新思路。在實(shí)施“雙減”政策背景下，探索基于STEAM理念的跨學(xué)科作業(yè)設(shè)計(jì)，不僅能減輕學(xué)生負(fù)擔(dān)，更能提升作業(yè)質(zhì)量，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、STEAM教育的理論基礎(chǔ)

（一）學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)與課程體系分析

在小學(xué)教育階段，學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展呈現(xiàn)出獨(dú)特特點(diǎn)。根據(jù)皮亞杰認(rèn)知發(fā)展理論，這一階段的學(xué)生正從具體運(yùn)算期向形式運(yùn)算期過(guò)渡，以具體形象思維為主，同時(shí)逐步發(fā)展出抽象邏輯思維能力。他們具有強(qiáng)烈的好奇心和探究欲望，喜歡動(dòng)手操作和親身體驗(yàn)，但注意力持續(xù)時(shí)間較短。針對(duì)這些特點(diǎn)，小學(xué)數(shù)學(xué)和科學(xué)課程分別制定了相應(yīng)的教學(xué)要求。數(shù)學(xué)課程圍繞數(shù)與運(yùn)算、圖形與幾何、統(tǒng)計(jì)與概率、綜合實(shí)踐等領(lǐng)域，強(qiáng)調(diào)通過(guò)實(shí)際問(wèn)題情境培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維和應(yīng)用能力。科學(xué)課程則包含物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、地球與宇宙科學(xué)、技術(shù)與工程等方面，著重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和科學(xué)素養(yǎng)。

（二）STEAM教育展現(xiàn)出獨(dú)特的實(shí)用價(jià)值

STEAM教育模式與小學(xué)階段的教育目標(biāo)高度契合，展現(xiàn)了獨(dú)特的實(shí)用價(jià)值。首先，它的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)和動(dòng)手實(shí)踐的方式，符合小學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)和學(xué)習(xí)需求，能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。其次，STEAM教育強(qiáng)調(diào)學(xué)科間的有機(jī)融合，打破了傳統(tǒng)的學(xué)科壁壘，有助于學(xué)生形成完整的知識(shí)體系。在新課程標(biāo)準(zhǔn)中，無(wú)論是數(shù)學(xué)還是科學(xué)課程，都特別強(qiáng)調(diào)與其他學(xué)科的聯(lián)系，這為STEAM教育的實(shí)施提供了良好的政策基礎(chǔ)。通過(guò)將數(shù)學(xué)的邏輯思維與科學(xué)的探究精神相結(jié)合，既培養(yǎng)了學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，又促進(jìn)了其創(chuàng)造性思維的發(fā)展。STEAM教育注重實(shí)踐性和探究性的特點(diǎn)，不僅能有效促進(jìn)學(xué)生多元智能的發(fā)展，還能為其未來(lái)的終身學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

二、作業(yè)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀調(diào)查

（一）傳統(tǒng)作業(yè)形式和內(nèi)容分析

以湖北省潛江市某小學(xué)為例，通過(guò)對(duì)該校三至六年級(jí)的數(shù)學(xué)與科學(xué)作業(yè)進(jìn)行為期一個(gè)月的跟蹤分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前作業(yè)形式存在明顯的局限性。數(shù)學(xué)作業(yè)以課本習(xí)題、同步練習(xí)冊(cè)為主，重復(fù)性計(jì)算題和應(yīng)用題占比過(guò)大。科學(xué)作業(yè)則多以填空題、選擇題為主要形式，缺乏觀察記錄和實(shí)驗(yàn)探究任務(wù)。兩個(gè)學(xué)科的作業(yè)都面臨知識(shí)碎片化、實(shí)踐性不足、與生活脫節(jié)等問(wèn)題，難以有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和促進(jìn)知識(shí)的遷移應(yīng)用。

（二）學(xué)生完成作業(yè)的實(shí)際情況和家長(zhǎng)反饋

對(duì)該校四年級(jí)兩個(gè)班級(jí)60名學(xué)生及其家長(zhǎng)的調(diào)查顯示，學(xué)生和家長(zhǎng)對(duì)現(xiàn)有的作業(yè)形式均存在較大意見(jiàn)。約45%的學(xué)生表示對(duì)作業(yè)感到枯燥，往往采取應(yīng)付態(tài)度，平均每天在這兩門(mén)學(xué)科上花費(fèi)1.5小時(shí)，其中大部分用于機(jī)械性練習(xí)。家長(zhǎng)方面，超過(guò)半數(shù)認(rèn)為當(dāng)前作業(yè)存在形式單一、實(shí)用性不足、需要家長(zhǎng)過(guò)多參與等問(wèn)題。特別是在科學(xué)作業(yè)中，由于缺乏必要的實(shí)驗(yàn)條件，很多探究性任務(wù)難以真正開(kāi)展，約65%的家長(zhǎng)支持增加動(dòng)手實(shí)踐類(lèi)作業(yè)。

（三）教師布置作業(yè)面臨的困境和挑戰(zhàn)

通過(guò)與8位數(shù)學(xué)和科學(xué)教師的深入訪談發(fā)現(xiàn)，教師在作業(yè)設(shè)計(jì)和實(shí)施過(guò)程中面臨多重困境：一是對(duì)STEAM教育理念理解不夠深入，缺乏跨學(xué)科作業(yè)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)；二是擔(dān)心創(chuàng)新性作業(yè)影響教學(xué)進(jìn)度和考試成績(jī)；三是對(duì)實(shí)踐性作業(yè)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)難以把握。此外，跨學(xué)科作業(yè)設(shè)計(jì)需要更多時(shí)間和精力投入，而學(xué)校現(xiàn)有教學(xué)資源和條件的限制也在一定程度上制約了作業(yè)改革的推進(jìn)。這些問(wèn)題的存在，直接影響了教師實(shí)施創(chuàng)新性作業(yè)的積極性和效果。

三、踐行STEAM教育理念設(shè)計(jì)跨學(xué)科作業(yè)的原則

（一）作業(yè)設(shè)計(jì)的基本原則

基于STEAM理念的小學(xué)數(shù)學(xué)與科學(xué)跨學(xué)科作業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則：第一，適宜性原則。作業(yè)設(shè)計(jì)要符合小學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)和年齡特征，難度要適中，確保學(xué)生能夠獨(dú)立完成大部分任務(wù)。第二，實(shí)踐性原則。注重培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力，設(shè)計(jì)情境化的實(shí)踐任務(wù)，讓學(xué)生在生活中運(yùn)用所學(xué)知識(shí)。第三，整合性原則。有機(jī)融合數(shù)學(xué)與科學(xué)學(xué)科知識(shí)點(diǎn)，體現(xiàn)知識(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系。第四，趣味性原則。通過(guò)游戲化、探究式的作業(yè)形式激發(fā)學(xué)生興趣。第五，開(kāi)放性原則。鼓勵(lì)學(xué)生多角度思考，培養(yǎng)創(chuàng)新思維。

（二）適合學(xué)生的作業(yè)形式

針對(duì)小學(xué)生特點(diǎn)，設(shè)計(jì)多樣化的作業(yè)形式：一是實(shí)驗(yàn)探究類(lèi)作業(yè)，如測(cè)量、觀察記錄等，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力；二是生活實(shí)踐類(lèi)作業(yè)，如測(cè)量家具尺寸、觀察植物生長(zhǎng)等，讓學(xué)生感受知識(shí)與生活的聯(lián)系；三是項(xiàng)目式作業(yè)，如制作簡(jiǎn)單機(jī)械模型、設(shè)計(jì)環(huán)保裝置等，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力；四是游戲化作業(yè)，如數(shù)學(xué)益智游戲、科學(xué)小實(shí)驗(yàn)等，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的趣味性；五是分層作業(yè)，根據(jù)學(xué)生個(gè)體差異，設(shè)置基礎(chǔ)性和拓展性任務(wù)，滿足不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。

（三）數(shù)學(xué)與科學(xué)知識(shí)點(diǎn)的整合策略

知識(shí)點(diǎn)整合應(yīng)遵循由簡(jiǎn)到難、循序漸進(jìn)的原則。首先，梳理數(shù)學(xué)與科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)，找出知識(shí)點(diǎn)的交叉領(lǐng)域，如測(cè)量與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、幾何圖形與自然現(xiàn)象等。其次，圍繞主題設(shè)計(jì)綜合性任務(wù)，如以“植物生長(zhǎng)”為主題，將測(cè)量、統(tǒng)計(jì)、觀察記錄等知識(shí)點(diǎn)有機(jī)結(jié)合。此外，還要注重知識(shí)遷移，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)思維解決科學(xué)問(wèn)題，用科學(xué)方法驗(yàn)證數(shù)學(xué)結(jié)論。例如，在學(xué)習(xí)分?jǐn)?shù)時(shí)，可結(jié)合配制溶液的實(shí)驗(yàn)；在學(xué)習(xí)圖形時(shí)，可結(jié)合自然界中的對(duì)稱現(xiàn)象等。

（四）趣味性與實(shí)踐性相結(jié)合

在具體設(shè)計(jì)中，重點(diǎn)突出以下幾個(gè)方面：第一，創(chuàng)設(shè)生活情境，如設(shè)計(jì)“家庭節(jié)能調(diào)查”項(xiàng)目，讓學(xué)生運(yùn)用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法分析家庭用電情況；第二，融入實(shí)驗(yàn)元素，如結(jié)合溫度計(jì)的使用學(xué)習(xí)負(fù)數(shù)，通過(guò)種植實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)記錄和分析；第三，加入游戲環(huán)節(jié)，如設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)與科學(xué)知識(shí)競(jìng)賽、闖關(guān)游戲等；第四，注重成果展示，鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)手抄報(bào)、小視頻等形式展示學(xué)習(xí)成果；第五，強(qiáng)調(diào)合作學(xué)習(xí)，設(shè)計(jì)需要小組協(xié)作完成的任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作能力。通過(guò)這些設(shè)計(jì)，既保證了作業(yè)的教育價(jià)值，又能提高學(xué)生完成任務(wù)的積極性。

四、跨學(xué)科作業(yè)設(shè)計(jì)案例與實(shí)施

（一）1～2年級(jí)作業(yè)設(shè)計(jì)案例

針對(duì)1～2年級(jí)學(xué)生形象思維占主導(dǎo)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)趣味性與實(shí)踐性相結(jié)合的作業(yè)案例，如“我家的小菜園”主題作業(yè)。學(xué)生在家培育豆芽，每天用直尺測(cè)量高度并記錄，運(yùn)用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)描述生長(zhǎng)情況，制作簡(jiǎn)單的生長(zhǎng)曲線圖，同時(shí)觀察記錄生長(zhǎng)過(guò)程中的變化。又如“找找生活中的形狀”，讓學(xué)生在日常生活中尋找各種幾何圖形，拍照或畫(huà)下來(lái)，培養(yǎng)觀察能力和空間感知能力。這些作業(yè)充分利用具體實(shí)物，配合簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)運(yùn)算，既鞏固了基礎(chǔ)知識(shí)，又培養(yǎng)了觀察記錄能力。

（二）3～4年級(jí)作業(yè)設(shè)計(jì)案例

3～4年級(jí)學(xué)生已具備一定的抽象思維能力，可設(shè)計(jì)較為復(fù)雜的綜合性作業(yè)，如“神奇的影子”項(xiàng)目。結(jié)合科學(xué)中光的傳播特性，讓學(xué)生在不同時(shí)間測(cè)量物體影子長(zhǎng)度，運(yùn)用測(cè)量和記錄等數(shù)學(xué)技能，探究影子長(zhǎng)度變化的規(guī)律。又如“環(huán)保小衛(wèi)士”主題，讓學(xué)生記錄一周內(nèi)家庭垃圾分類(lèi)數(shù)據(jù)，制作統(tǒng)計(jì)表格和簡(jiǎn)單圖表，分析家庭垃圾構(gòu)成，并提出減少垃圾的建議。這些作業(yè)既能培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)分析能力，又能增強(qiáng)其環(huán)保意識(shí)。

（三）5～6年級(jí)作業(yè)設(shè)計(jì)案例

5～6年級(jí)學(xué)生邏輯思維能力顯著提升，可設(shè)計(jì)更具挑戰(zhàn)性的探究性作業(yè)，如“節(jié)約用水調(diào)查”項(xiàng)目。學(xué)生需要設(shè)計(jì)調(diào)查方案，測(cè)量記錄家庭用水?dāng)?shù)據(jù)，計(jì)算日均用水量，繪制柱狀圖或折線圖，并結(jié)合水資源知識(shí)提出節(jié)水建議。又如“小小氣象站”活動(dòng)。讓學(xué)生制作簡(jiǎn)易氣壓計(jì)，記錄一周氣壓變化數(shù)據(jù)，分析天氣變化規(guī)律，培養(yǎng)科學(xué)探究精神和數(shù)據(jù)分析能力。這些作業(yè)注重培養(yǎng)學(xué)生的綜合思維和問(wèn)題解決能力。

（四）作業(yè)實(shí)施過(guò)程與效果分析

在湖北省潛江市某小學(xué)的實(shí)踐中，新型作業(yè)設(shè)計(jì)取得了積極效果。首先，從學(xué)生反饋看，85%的學(xué)生表示對(duì)新作業(yè)形式很感興趣，特別是實(shí)踐性作業(yè)更受歡迎。其次，家長(zhǎng)反映孩子的學(xué)習(xí)積極性明顯提高，主動(dòng)探究意識(shí)增強(qiáng)。同時(shí)，教師觀察到學(xué)生的動(dòng)手能力和思維能力有所提升，知識(shí)運(yùn)用更靈活。但在實(shí)施過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題：如部分學(xué)生缺乏必要的家庭支持條件，對(duì)有些實(shí)踐性作業(yè)難以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)價(jià)，等等。對(duì)這些問(wèn)題，需要在今后的實(shí)踐中不斷改進(jìn)和完善。可通過(guò)調(diào)整作業(yè)時(shí)間分配、細(xì)化評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、加強(qiáng)家校溝通等措施，逐步優(yōu)化作業(yè)實(shí)施效果。

五、研究結(jié)論

通過(guò)在湖北省潛江市某小學(xué)的實(shí)踐探索，基于STEAM理念的跨學(xué)科作業(yè)設(shè)計(jì)取得了顯著成效。首先，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣明顯提升，超過(guò)80%的學(xué)生表示更喜歡新型作業(yè)方式，主動(dòng)完成作業(yè)的積極性增強(qiáng)。其次，學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維得到發(fā)展，在動(dòng)手操作、數(shù)據(jù)分析、問(wèn)題解決等方面表現(xiàn)出明顯進(jìn)步。同時(shí)，家校協(xié)同效應(yīng)增強(qiáng)，家長(zhǎng)參與度提高，對(duì)作業(yè)改革的支持率顯著提升。最后，教師的教學(xué)理念發(fā)生積極轉(zhuǎn)變，開(kāi)始重視學(xué)科整合和能力培養(yǎng)，教學(xué)設(shè)計(jì)更加注重實(shí)踐性和創(chuàng)新性。

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