【广州市一等奖小学数学跨学科主题学习获奖教育教学论文】:以“跨”促“联”因“联”而“融”——跨学科主题学习实践研究

以“跨”促“联”因“联”而“融”

——小学数学跨学科主题学习实践研究

随着《义务教育数学课程标准(2022年版)》(以下简称“新课标”)的颁布与实施,核心素养成为育人目标的集中体现。综合与实践是小学数学学习的重要领域,学生将在真实情境和真实问题中,运用数学和其他学科的知识与方法,经历发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的过程。

传统的分科教学在构建学生系统知识体系方面成效显著,但在面对复杂现实问题、培养学生综合运用能力方面往往难以奏效。跨学科主题学习应运而生,它强调打破学科界限,整合相关学科的知识、方法与观念,引导学生在真实情境中发现问题、分析问题并解决问题。

然而，在当前的教学实践中，跨学科学习往往容易陷入“拼盘式”教学的误区，即简单地将不同学科的知识罗列在一起，缺乏深度的逻辑融合。如何从“拼盘”走向“融合”，如何在跨学科的过程中保持并深化主学科的底色，成为笔者想要解决的难题。

本文选取“跷跷板的奥秘”这一典型案例，结合苏教版科学五年级下册内容自主创编，旨在探究平衡尺的结构特点。其教学目标明确指向在生活情境中综合运用数学与科学知识，多角度探究平衡规律，试图揭示跨学科主题学习从“跨”到“联”再到“融”的内在机制，实现深度融合发展。

一、逻辑起点:真实情境锚定与学科经验激活

跨学科主题学习的逻辑起点,应当是真实且具有挑战性的情境。情境不仅是知识的载体,更是驱动学生主动探究的动力源。案例要始于一个真实、有趣、富有挑战性的任务,这种真实性是激发学生内在动机、促使他们像“小数学家”“小决策者”一样深度投入的根本前提。

1.情境引入:基于生活经验的认知唤醒

“跷跷板的奥秘”开篇播放玩跷跷板的视频，迅速拉近了抽象知识与现实生活的距离。笔者紧接着提问：“视频中跷跷板的平衡是怎样发生变化的呢？”这一问题直接指向本课的核心概念——平衡。学生结合生活经验，迅速提出了“加重翘得比较高的那一边的重量”和“可以让轻的那边往后坐，或者重的往前坐”两种改变平衡的方法。学生的回答虽然基于感性经验，但已经触及了杠杆平衡的两个核心变量：重力(质量)与距离(力臂)。这种基于真实情境的对话，成功地将学生的注意力引向探究跷跷板平衡奥秘的主题，为后续的跨学科探究做好了心理与认知的双重铺垫。

2.经验唤醒:立足学科基础的视域融合

跨学科学习需要建立在学生已有的学科经验之上，不能脱离原有认知凭空开展。笔者准确把握学生在科学学习中已经积累的前期经验，在探究活动开始前，利用科学教材中“撬重物的窍门”一课，引导学生回顾杠杆的基本概念。这一环节有效唤醒了学生对杠杆、支点、阻力、动力等相关科学概念的记忆，同时帮助学生自然建立科学与数学两个学科之间的内在联系，让学生在已有科学概念的基础上，借助数学工具开展量化分析与理性思考，真正实现科学与数学的深度融合，使跨学科学习既有扎实的学科基础，又具备清晰的探究路径。

二、实践路径：从实践操作走向模型建构

跨学科主题学习的关键是自主探索。自主探索不应局限于简单的动手操作，而应聚焦深层次的思维构建。综合实践类领域的课程强调学习过程，带领学生完整经历解决问题的过程。本案例呈现了学生“动手实践—数据整理—模型建构”的思维路径，将数学思考方式与科学探索过程进行了深度整合。

1.具身探究:多感官参与的实证体验

探究环节设计精细,笔者为每个小组准备了平衡尺、钩码以及橙色与蓝色两种规格的沙包。活动要求明确:利用手中的材料使平衡尺保持平衡,并记录数据。这里体现了典型的科学探究范式——控制变量与实验操作。学生需要在平衡尺左右两边不同刻度处悬挂不同数量的物体,观察平衡状态。这种动手操作的过程,正是学生感知“力”与“距离”关系的具身认知过程。学生通过动手操作、不同小组的分工与合作,培养了学生的团队协作能力与实践操作素养。

2.数据实证:基于变量关系的归纳推理

数学是研究数量关系和空间形式的科学。笔者引导学生从杂乱的实验数据中抽丝剥茧，发现数学规律。

首先,部分小组使用钩码和蓝色沙包进行实验。学生很容易发现:“左边物体个数×刻度数=右边物体个数×刻度数”。这一发现是初步的,是基于特定材料(等质量)的特殊规律。

随后,认知冲突的产生推动了思维的进阶。使用橙色沙包的小组发现,之前的规律并不适用,因为“一个橙色沙包的质量和钩码的质量不同”。此时,笔者适时介入,出示了不同沙包的规格:橙色沙包25克/个,钩码和蓝色沙包均为50克/个。这一信息的补充,打破了“个数”作为唯一变量的局限性,迫使学生重新审视“质量”这一核心变量,将抽象的几何关系转化为可操作的、具象的数据。

3.符号抽象:从算术思维迈向代数表达

在新的认知冲突下,学生经过独立思考与小组交流,修正了原有的数量关系,提出了更具普适性的猜想:“左边物体质量×刻度数=右边物体质量×刻度数。”经过验证,学生最终确立了“左边总质量×距离=右边总质量×距离”这一平衡原理。这一过程实现了思维的三重飞跃:从具体的钩码、沙包个数,抽象为“总质量”的概念;从特定材料的特殊规律,上升为适用于所有情况的普遍规律;从具体的算术运算,上升到抽象的代数表达。

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