小学数学跨学科主题学习的实践路径探究

作者: 张妍妍

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[摘 要]跨学科主题学习是小学数学课程的重要组成部分,为发展学生综合素养、培养学生跨界意识和解决实际问题的能力提供了充足的实践土壤,能促进学生形成创造性解决问题的意识和能力。开展小学数学跨学科主题学习的教学,应理解其本质,把握其要点,锚定学习基点,促使活动有效开展,确保落实发展学生核心素养,实现综合育人目标。

[关键词]跨学科主题学习;真实问题;实践路径;问题解决

[中图分类号] G623.5 [文献标识码] A [文章编号] 1007-9068(2025)08-0026-05

跨学科主题学习是小学数学课程的重要组成部分,属于“综合与实践”领域,需要用总课时10%的时间来开展。长期开展跨学科主题学习实践活动,能够促使学生基于数学学科的知识,自觉主动地跨学科寻找与问题相关的资料,培养学生的好奇心、想象力、观察力以及直觉敏感性,从而在解决问题的过程中发展学生的创新精神、实践能力等核心素养,实现综合育人的目标。在课题研究的过程中,笔者通过对M校1976份调查问卷进行梳理分析,归纳出学生关注较多、具有开放性和操作性且可以运用小学数学相关知识加以解决的实际问题,并整理成表格(见表1)。同时梳理一线教师关注较多的有关小学数学跨学科主题学习的问题,结合具体课例对小学数学跨学科主题学习的设计与实施进行分析,以期更大限度地发挥其教育价值。

一、理解本质:在真实性情境中解决复杂性问题

(一)精确理解:辨析不同类型综合解决问题的学习形式

虽然跨学科主题学习与STEM、项目化学习都强调综合运用多学科的知识与方法去解决复杂问题,但三者却有着明显不同之处。

在《义务教育数学课程标准(2022年版)》中,跨学科主题学习是指基于解决实际问题的需求,立足学科,自觉主动关联其他学科或领域的知识与方法,综合运用多学科知识解决真实问题,形成对事物、对世界的认识,培养综合解决问题的意识和能力,发展综合素养。

STEM教育即整合科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)和数学(Mathematics)的教育,是一种跨学科的教育模式,旨在通过整合四个领域的知识和技能,培养学生的创新思维、解决问题能力及团队协作精神。STEM教育既不能忽视每一门学科的独立价值,又重视彼此间的渗透性和干预性。

项目化学习是一种以学生为中心的教学方法,通过设计若干个与问题紧密相关的项目,让学生在真实世界的问题情境中探索和解决问题,从而获得更深层次的知识和技能。项目化学习的实施过程通常包括“确定项目主题”“组织学习小组”“开展探究活动”“展示成果”四个步骤。例如,M校依托“农耕实践”主题项目所做的六年级校本课程“向日葵”,设计了了解种植文化(提出问题、分析问题、聚焦问题)、完善问题研究思路(向日葵的生长变化及原因)、实践探究解决问题(在实践中深度学习解决问题)、物化成果展示(名画欣赏、果实作画、创意小报等)、评价与反思等项目,促进学生探究有关向日葵的各种问题,发展学生综合运用多学科知识、方法解决实际问题的能力。

(二)精准定位:确定知识在解决真实复杂问题的作用

小学数学跨学科主题学习是指以数学学科为主导、真实性学习为跨界场景提炼学习主题,实现跨学科知识的深化、扩展、迁移与整合,将“零散”的知识“群组”化,使学生的能力从“习得”走向“迁移”,思维从“模仿”走向“创造”,推进学科教学的整体改进,实现教育效果的综合化、实践化,达成不同学科协同育人的目的。

从知识在问题解决中的定位来看,小学数学跨学科主题学习大多是将数学学科知识作为工具,运用数学学科知识和方法,根据需要主动与其他领域、学科的知识和方法融合,从“学科逻辑”走向“社会生活逻辑”,从“解题”走向“解决问题”,创造性地解决贴近学生生活的较复杂的真实问题。但其中也有以跨学科主题学习的形式学习新知识这一类型,如苏教版教材中五年级上册“负数的认识”,通过让学生了解生活中零上和零下气温在温度计上的不同显示认识不同学科中具有相反意义的量,从而引导学生抽象出负数的意义及其在数轴上的表现形式,发展学生的综合素养。

(三)精选内容:发挥小学数学跨学科主题学习的价值

对于不同的教学内容,只有选择最合适的教学形式组织教学,才能最大限度地发挥小学数学跨学科主题学习的综合育人价值。

“多人一起玩套圈游戏,怎样站才公平?”这对学生来说是一个复杂的问题。对此,课题组设计并研发了适合五年级学生开展的“做一名公平的游戏设计师”课例,让学生在跨学科主题学习活动中认识圆(见表2)。

笔者通过课前调查了解到M校大部分学生没有玩过套圈游戏,于是在设计课例时先安排学生在课堂上几人一起玩套圈游戏,一边玩一边思考怎样站才公平这个问题。接着引导学生通过小组合作交流,把具体的物、人及距离抽象成圆的圆心、圆上的点、半径,促使学生用数学的思维进行思考。在笔者的引导下,学生通过画草图找到了两种解决问题的方法。一种是“以物体为中心围成正多边形,有几个顶点就站几个人”。学生发现,玩游戏的人越多,正多边形的边数就越多(接近圆)。另一种是“绕着物体围成一个圆圈,这样每个人和物体的距离都相等,即每个人都站在圆圈的任意一点上”。由此,学生从游戏经历中提取出圆的本质内涵,体会到“圆,一中同长也”的含义。对比这两种方法,学生体会到圆与其他平面图形的联系与区别,认知与思维能力都得到进一步提升。后面的几个课时则是对圆的巩固和再认识、拓展研究与反思整理。

笔者基于学生提出的真实问题,精心安排了学生感兴趣又能加深学生对圆的认识的思维活动。在活动中,学生不仅解决了复杂问题,还对圆有了更深入的认识,锻炼了动手操作能力、信息检索能力、语言表达能力,增强了学习数学的兴趣,感悟到数学与生活的密切联系。同时,同伴互助意识、推理意识、抽象概括能力等都得到了发展,初步实现综合育人功能。

二、把握要义:以驱动性任务引发学生具身化探究

小学数学跨学科主题学习大多是运用已学知识解决较复杂的实际问题。若想让学生在学习过程中自觉主动跨界探究解决问题的策略,教师在设计任务时要兼顾好基于学情、关注兴趣、落实目标这三个方面,从而发展学生的综合素养。

(一)目标统领:以发展学生综合素养驱动任务设计

任务的设计是达成教学目标的关键,需以主题来链接。好的学习任务可以引导学生经历分析和解决问题的过程,使学生逐步完成任务、达成目标。

例如,笔者所在的课题组研发了三年级下册“巧手包粽子”课例(见表3)。

基于跨学科主题学习的整体目标,本课例设计了5个课时的学习任务。这些任务紧紧围绕跨学科主题学习的目标,以促进学生运用数学知识,感悟学科知识之间、学科知识与社会生活之间的联系,发展学生分析和解决问题的综合能力与实践能力。

(二)问题导向:以教学引领发展促进学生认知进阶

高质量的问题有着激发好奇心、引发认知冲突等作用。教学中,教师精心设计驱动性、开放性等问题以及梯度化的问题链,促进学生实现认知进阶。

在三年级“巧手包粽子”一课中,笔者提问:“全班同学每人包一个粽子需要准备哪些食材与工具?”这一驱动性问题是学生运用数学知识解决实际问题的核心。通过前两节课的学习,学生已经了解了有关粽子的一些知识。小组合作讨论食材和工具的取舍、确定量的多少的过程,能引发学生思维碰撞,然后运用数学知识进行计算,进一步巩固已学知识。如学生明确像桌布等物品一个小组只需1块即可,粽子中的蜜枣、蛋黄以颗来计算,糯米以克数来计算……学生解决问题的思路逐渐清晰。“各组包不同口味的粽子,各类食材应准备多少?”这一问题的提出引发学生讨论,各小组合作进一步汇总统计食材的使用情况。

为了解决问题,学生自然而然地从“数与代数”领域跨入“统计与概率”领域,思考怎样统计并整理数据,然后综合运用所学的数学知识解决问题。经过这样的学习过程,学生实现了认知进阶,主动跨界寻找解决实际问题的方法的能力也得到了提升。

(三)内驱促发:以具身性探究实践实现综合育人

具身学习将学生置于学习过程的中心,使学生通过主动参与、亲身体验而与所学内容产生联系,并通过与环境的互动来实现有意义的学习。小学数学跨学科主题学习的任务设计应关注学生个体的个性化需求,创造学生感兴趣、符合学生需求的学习情境,促使学生生发内驱力,从而主动参与到学习活动中。

例如,上述课例“巧手包粽子”的任务设计依托传统节日,基于真实问题,立足小学数学学科,在劳动、历史等学科中寻找解决问题的线索,深度学习端午节的文化习俗。整个过程中,笔者尊重学生的需求与兴趣,引导学生亲身实践、具身探究、深度思考,关注学生的学习效果与能力培养,为实现基于学情、关注兴趣、落实目标提供了方向指引。

三、锚定基点:通过跨界学习实现学生经验重构

小学数学跨学科主题学习是一种跨界学习,通过打破传统的学科界限,促使学生在不同学科之间建立联系,形成更为综合、更为全面的认知结构,从而实现学生经验的重构和提升,落实综合育人的目标。

(一)真实学:唤醒学生主动性的良方

“真实性学习”作为一种基于真实生活并面向真实世界的学习样态,强调学生学会从生活情境中探寻“真实问题”,并发展对真实情境的适应能力,是培育学生素养的重要路径。小学数学跨学科主题学习的真实性,要求问题真实、情境真实、学习真实、需求真实,这是学生在活动中进行经验重构的基础。

在美国著名社会心理学家马斯洛的需求层次理论中,处在金字塔尖的“自我实现”需求是培养深层次学习能力的强大盟友。因此,在小学数学跨学科主题学习活动中,教师应尊重学生的真实需求,给予学生实现自我价值的机会,培养学生解决实际问题的能力,而非单纯让学生解题,这是学生真正参与学习活动的前提。

从对M校学生所做的调查汇总发现,小学各年级学生都比较关注购物的问题。分析原因,与当今社会各行各业都以电子支付为主的现象有关。学生有购物需求却没有真实情境参与,基于这一真实学情,笔者设计了面向不同学段开展的跨学科主题学习活动(见表4),联结多学科的知识体系,以唤醒学生学习主动性,促进学生知识经验重构。

(二)开放学:激发学生创造力的法宝

开放性具有敞开、多样、弹性的特性。开放性学习最重要的特点就是向学生敞开,鼓励多种可能性。

斯涅克的“黄金圈法则”是依据神经科学理论而提出的人类大脑工作原理,是一种思维模式。在开放性方面,它强调从内向外的思考方式,即首先明确“为什么”做某事,然后是“怎么做”,最后才是“做什么”。在小学数学跨学科主题学习中,“黄金圈法则”可以指导教师、引领学生积极思考问题,并在解决实际问题的过程中采用有效的思考方式。教师提出开放性的问题即把选择权交给学生,学生以头脑风暴的形式激发思维火花,进行知识经验重组建构;学生目标明确,思维逐步深入,隐藏在内心深处的无限潜力被释放出来。这就相当于为学生找到了学习的原动力,助力学生进行创造性学习。

例如,在中学段开展“跳蚤市场购物”跨学科主题学习活动,教师在设计课时任务时应明确:先以学生了解人民币历史、区分真假币、运用计算等知识购物、体验购物等为目标设计活动,再思考怎样设计课时内容才能达成教学目标,最后思考应该准备哪些工作。而对学生来说,“为什么要开展‘跳蚤市场购物’活动?”才是核心问题。根据教学思路,可以先公开向学生征集班级宣传标牌的设计方案。明确目标后,学生便有了驱动力,从而创造性地设计不同的方案,直至设计出完善的解决问题方案。针对不同的方案,教师应积极评价其优点,激发学生的创造力。

(三)深度学:促进学生思维进阶的利器

深度学习是一种基于理解的学习,是指学习者以高阶思维的发展和实际问题的解决为目标,以整合的知识为内容,积极主动地、批判性地学习新的知识和思想,并将它们融入原有的认知结构中,且能将已有的知识迁移到新的情境中。

小学数学跨学科主题学习正是致力于提高学生解决实际问题能力的学习方式。在此过程中,学生融合各学科知识并创造性地思考解决问题的方法,从而促进思维发展,增强思维品质的深刻性,实现深度学习。

例如,在中学段学生设计“跳蚤市场购物”宣传标牌的活动中,其中一个小组展示设计方案,其他小组的学生需要对合理的部分予以肯定,并思考不足之处,然后完善本小组的方案,或思考新的解决问题的路径。小组汇报活动为学生提供了思维的训练场,促使学生开展深度学习,得出不同的解决问题的方法。深度学习增强了学生思维的深刻性,同时提高了学生运用所学知识解决实际问题的能力,培育了学生的核心素养。

综上所述,目前小学数学跨学科主题学习是教师进行教育教学工作必须具备的基本能力,是发展学生综合素养的有效教学方式之一。教师不仅要明确跨学科的内涵要义,还要能够独立设计并开展教学活动,明确落实发展学生综合素养的实践路径,以实现发展学生综合素养的目的,促进学生全面发展。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 郭华,袁媛.跨学科主题学习的基本类型及实施要点[J].中小学管理,2023(5):10-13.

[2] 王素云,代建军.真实性学习的教育理解[J].教育导刊,2022(3):24-28.

[3] 马云鹏.深度学习的理解与实践模式:以小学数学学科为例[J].课程·教材·教法,2017,37(4):60-67.

[4] 苏明宇.跨学科类数学“综合与实践”对学生学习的影响研究:以K小学五年级为例[D].天津:天津师范大学,2022.

[5] 许娟.小学数学“综合与实践”跨学科主题教学设计研究[D].重庆:西南大学,2024.

【本文系江苏省教育科学“十四五”规划重点课题“真实性学习视域下小学数学跨学科主题学习的实践研究”(课题编号:B/2023/03/81)的阶段性成果之一。】

(责编    吴美玲)

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