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核心素养导向下小学数学跨学科研学实践——以“校园节水方案设计”为例

发布时间：2026-11-09 13:37:58 最近访问：2026-11-09 13:37:58

一、研学目标

1. 知识目标

跨学科研学的首要目标是强化同学们的数学基础思维，使其在真实问题情境中熟练掌握数与代数、图形与几何、统计与概率等数学概念。通过设计多学科综合运用的学习情境，引导同学们理解数学概念的本质意义及其外延要求。同学们既要掌握数据收集、整理、分析的基本方法，又要理解这些统计方法在处理环境问题中的意义。具体而言，同学们需要运用比例思想理解不同区域、不同时段用水量之间的关系，用测量知识解决实际问题，逐步培养运用数学思维向外延伸的能力。

2. 能力目标

跨学科研学的能力目标主要包括基础能力、提升能力、拓展能力三个方面。基础能力包括运用形式推理分析问题情境、运用抽象思维提炼问题关键、运用空间想象解决几何问题等。提升能力重在培育跨领域整合应用能力，使同学们能够运用数学知识解决各类现实问题。拓展能力涵盖测量、实验、调查等具身学习任务，培养同学们学以致用的能力。同学们需完成数据采集、分析、应用等研学任务，逐步锻炼和提升观察、动手和问题解决能力。

3. 素养目标

跨学科研学的核心目标是通过多元活动提升同学们的核心素养。通过小组合作，同学们能够学会表达自我和倾听他人，逐步增强合作意识和团队精神。在研学中，要使同学们了解目前社会上存在的水资源浪费现象，认识到保护我国现有水资源的重要性，从而自觉加入节约用水的行列。

（二）研学准备

1. 知识储备与能力巩固

在开展研学活动前，同学们要全面系统地回顾相关数学知识，如数据收集的方式、统计图表的绘制方法、平均数与总量的运算等。同时，学习水资源相关知识，了解全球水资源的分布状况、节水技术的原理等跨学科内容，并借助科普视频、资料手册等搭建完整的知识架构。为了确保数据测量精确无误，同学们可开展模拟测量训练，熟悉量具的运用方法，掌握标准化的记录格式。

2. 物资筹备与工具调试

根据研学方案要求筹备足量的测量工具与记录材料。基础工具包括量杯、水表读数记录本、电子计时器、卷尺等。技术工具包括计算器、统计软件等。所有测量工具都要提前校准，以保证数据采集的准确性。准备统一的数据记录表格，涵盖测量时间、地点、用水量、备注等项目，便于后期整理分析。同时，配备研学手册，内含操作指南、安全注意事项等实用信息。

3. 团队组建与分工安排

按照异质分组的原则，确保每组有4—5名成员，综合分析计算能力、动手能力、表达能力等不同专长。每组设定明确的角色分工：测量员负责实地采集数据，记录员负责填写数据表格，计算员开展数据整理与统计分析工作，汇报员汇总观察发现、筹备成果展示。

4. 安全预案与实地考察

提前对校园测量点位进行勘察，标记可能存在安全隐患的区域（如湿滑地面、设备操作风险等），制订详细的安全规则。为各组配备安全督导员，负责安全提醒。准备应急物资包，内含创可贴、消毒湿巾等基础医疗用品。开展安全培训，着重讲解测量工具的正确使用方法、紧急情况的处理流程等。规划合理的测量路线，避免影响正常教学秩序，确保研学活动安全有序地开展。

（三）研学过程

1. 数据采集阶段

在正式测量前，各组需制订测量计划书，明确测量对象、时间安排、人员职责等。测量对象应覆盖校园主要用水区域，如教学区（各楼层卫生间、教师办公室）、公共区（饮水机、走廊清洁用水处）、生活区（食堂洗碗池、宿舍洗漱间）及绿化区（草坪灌溉点、景观水池）。针对不同区域的特点采用不同的测量方法：对于可计量的出水口，如水龙头、饮水机，使用标准量杯测定单位时间的出水量；对于已安装水表的区域，定时抄录水表数据；对于无计量设备的区域，采用容器接水计时的方法。测量时间的安排要考虑校园用水的周期性特点。建议选取连续5个教学日进行跟踪测量，每日测量3个关键时段，即早晨（7：30—8：30）、午间（11 ：30—13：30）和下午（15：30—17 ：30）。每次测量需完整记录以下信息：测量时间（精确到分钟）、测量地点（具体到楼层和位置）、用水设备类型、测量方法、实测数据，以及当时的特殊情况（如设备故障、天气变化等）。为了确保数据的准确性和可靠性，每个测量点需进行三次重复测量，取平均值作为最终记录结果。

在测量过程中，同学们要格外注意数据采集的规范性。使用量杯测量时要保证出水口流量稳定、计时准确。抄录水表读数时要确认水表编号，防止误读。记录数据时要使用统一设计的标准表格，书写要清晰工整。同时，各组需指定专人负责数据复核，每日测量结束后立即进行校验，发现异常数据应及时复测确认。

2. 数据分析阶段

获取原始测量数据后，同学们需运用统计学方法进行系统分析。先进行数据预处理，检查数据的完整性，标注缺失数据。识别异常值，通过小组讨论决定是否保留。将不同单位的数据统一换算为升/分钟或立方米/日等标准计量单位。再按照区域、时段等因素对数据进行分类整理，构建系统的数据库。在基础分析环节，各组要完成以下任务：计算各区域的日均用水量、周用水总量；对比不同区域的用水量差异，分析每日用水的变化规律，找出用水高峰时段。在计算过程中，同学们要熟练掌握平均数、总数、百分比等基本统计量的计算方法，并合理解释计算结果的实际意义。数据可视化是提升分析效果的关键。簇状柱形图可以用来比较不同区域的用水量高低；折线图可以表示一天中不同时间段用水量的变化趋势。在此基础上，各组可分析用水量与气温、在校人数之间的关系等进阶问题，逐步实现知识内化和能力提升。

3. 问题解决阶段

基于数据分析结果，各组要开展系统的节水对策分析。先组织头脑风暴会议，要求每位成员根据数据分析结果提出至少三条节水建议，再运用决策矩阵法对建议进行筛选评估，分析实施难度、预期效果、成本投入和可持续性等因素，最终确定2—3个最具可行性的优化方案进行深入设计。方案设计要体现工程思维，涵盖问题描述（用数据说明现状）、解决方案（具体改进措施）、实施步骤（分阶段行动计划）、预期效果（量化节水目标）、持久保障（维持措施）等要素。成果汇报要求各组制作完整的展示材料，包括数据分析报告（含关键数据表格和图表）、节水方案说明书、PPT（电子演示文稿）等。汇报时要注重逻辑性和说服力，用数据支撑观点，用图表直观呈现，用案例增强效果。各组可以模拟校园节水方案听证会的形式，邀请其他小组作为评审委员进行质询和点评，促进交流。

（四）研学评价

1. 过程性评价：聚焦实践参与质量

过程性评价是一种在教育活动中动态关注同学们学习过程的发展性评价方式。在数据获取过程中，主要考查同学们是否使用正确的测量方法，是否完整记录数据，能否及时解决问题。在合作方面，重点观察同学们是否勇于承担团队责任，是否做到高效沟通。在思维表现方面，主要考察同学们能否提出有研究价值的测量建议，是否注意观察数据，发现数据异常时能否合理分析原因。

2. 成果性评价：检验研学产出水准

成果性评价主要针对同学们最终生成的研学成果展开。使用《研学成果评价量规》进行评价，包括数据真实度、分析逻辑性、方案可行性、展示效果四个一级指标。数据真实度注原始数据是否真实、统计是否正确、图表绘制是否规范；分析逻辑性关注发现问题是否敏锐、解读数据是否合理、推导结论是否正确；方案可行性关注节水建议是否可行、成本效益分析是否正确、预期效果是否可靠；展示效果关注汇报是否完整、表达是否清晰、视觉效果是否良好。

3. 发展性评价：推动反思与成长

发展性评价是为了引导同学们进行反思，促进同学们成长。我们设计了《研学反思记录表》，引导同学们结合“3—2—1”的方式进行反思，即分享3个成功的收获、2 个不成功的收获、1个还想探究的问题。我们还为同学们创建了个人成长档案，记录同学们跨学科能力、实践能力、创新能力等的进步，并给予同学们肯定性评价，同时指出他们的不足之处，为其量身打造成长指导手册。

（五）研学延伸

1. 校园节水实践推广

在研学活动后，同学们积极宣传节约用水，身体力行地践行环保理念。有的同学用本次研学活动中搜集的数据报告撰写提案，有的建议安装节水型水龙头，有的提出改进绿化灌溉用水，有的提议改变公共区域的用水时间。部分同学成立节水小分队，定时检查校园用水情况。部分同学积极开展节水宣传周活动，利用晨会、校园广播、宣传栏向全校师生展示探究成果，宣传节水知识。

2. 家庭与社区节水行动

同学们将节水理念从校园拓展至家庭与社区，开展更广泛的社会实践。有的同学设计家庭节水记录表格，统计一周内厨房、卫生间等区域用水量，分析家庭用水习惯，并和家长一同制订节水方案，如减少洗澡时长、循环使用生活用水等。有的同学深入社区，开展节水知识宣传活动，通过发放倡议书、举办小型讲座等方式向社区居民传授节水技巧。

本文为节选。

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