科学核心素养理念下跨学科融合模式探索

文_陆　斌／桂林理工大学附属小学

桂林理工大学附属小学为了培养学生科学素养，开展“科技+”跨学科融合工程，除夯实科学课程教育教学外，吸纳各课程教学元素为科学教育元点，还将科学教育融入学科教育教学，推进学生的科学核心素养培养。

“科技+体育”竞赛

“科技+体育”竞赛是学校独创的跨学科融合培养学生科学素养的竞赛，希望这些有趣的体育竞赛设备能够让学生更加热爱运动，更重要的是能让学生从活动中学习到科学知识，把所学的知识应用于学习和生活中，提高科学核心素养。

竞赛设备均自行研发，竞赛项目经过团队精心设计和打磨，充分考虑科技与体育的跨学科融合，设计原则为具备趣味性、科普性、思想性、新颖性，同时考虑基础科学原理的应用和高新科技的运用。每一届“科技+体育”竞赛都考虑了项目更新，以维持学生浓厚的学习兴趣，不断让学生的知识面拓展、拓宽，培养学生各方面能力，提升学生不同维度的科学核心素养。

学校已于2019年、2021年、2022年成功举办了3届“科技+体育”竞赛，全体学生参与。竞赛项目使用自行研发的设备，通过展板、主持人讲解等方式介绍科学原理，面向全体学生，让学生在轻松愉快的环境中体验“科技+体育”竞赛活动，收获科学知识、能力和素养，收获快乐，思想也得到熏陶。

例如“音量控速小车”比赛项目，需要每班5个孩子快速跑动，拿到德智体美劳5根能量棒插到车上，然后通过全班同学齐声高歌，小车才能启动，并且歌声越大小车跑得越快。能量棒里面使用了超级电容，如果充电时间不够或者少了1根棒，小车都无法启动。这项比赛不仅非常有意思，而且每个班级齐声高歌的场面令人感动。再例如“温差发电升旗”比赛，一面射冷水一面射热水，就可以发电让红旗冉冉升起。如果配合得不好发电会很慢，只有团结一致才能让红旗快速上升赢得胜利。这种新奇的发电方式让孩子们对温差发电片充满了兴趣。再如“空气炮打跑坏习惯”比赛项目，学生利用空气炮打击远处的小方盒，每一个方盒上都写了一些科学道路上的坏习惯、坏毛病，如懒惰、粗心等，学生在学习了解空气炮中空气动力原理的同时，也明白了需要克服自己学习上坏毛病的道理。

校园里还布置了许多“科技+体育”的日常锻炼设备，让孩子们的运动量大大提升。例如在学校小水池边放置了手摇发电喷泉、雾化器和彩灯等这些需要人力驱动的设备，学生在手摇发电时可以锻炼手臂力量，还可以学到能量转换、伯努利原理等科学知识。学校走廊里还放置了脚踩发电看电视设备，孩子们每刷一次卡就可以脚踩发电2分钟看完1个科学小视频，既锻炼了身体，又达到了学习科学知识的目的。校园里面还放置有光电门跑步、引体向上、跳远等竞赛设备，成绩最好的学生姓名就会在大屏幕上显示，激励孩子们锻炼。

“科技+体育”竞赛的效果分析

“科技+体育”竞赛这种跨学科融合方式，为原有学科增加了趣味性，既培养了学生的创新精神和实践能力，提高了学习成效，还切实提升了学生的科学核心素养，深受孩子们的喜爱。

从科学学科核心素养的4个维度看，学生在“科技+体育”竞赛的每个项目的原理介绍中学习到了科学概念、规律、原理等，并尝试在竞赛项目中运用这些规律和原理解决问题，获得胜利，在这个过程中，学生的“科学观念与应用”核心素养得到了提升。而学生为了获得胜利，在解决竞赛项目问题的过程中，对问题进行探究、交流和反思，则提升了他们的“科学探究与交流”素养。同时，学生在竞赛项目的问题解决中，也不断地形成严谨认真、实事求是和持之以恒的探索精神，以及团结协作的精神和集体荣誉感，这促进了“科学态度与责任”素养的形成。另外，在教师组织学生进行项目设备研发的过程中，锻炼了学生的“科学思维与创新”素养，极大地提升了学生的创新精神和创新能力。

我们在“科技+体育”竞赛前后，对本校学生进行了问卷调查，竞赛前有效问卷508份，竞赛后有效问卷311份，并针对问卷中主观问题进行深入访谈共18人次。

从调查问卷获取的数据可以看到：

对学校举办的“科技+体育”竞赛表示很喜欢的学生比例达到87.46%，88.1%的学生表示“科技+体育”竞赛兼具技术性和趣味性；

学生在“科技+体育”竞赛后获取了相关的科学知识和能力，例如空气炮项目在赛前“了解”的学生比例为28.35%，没听说过的比例为34.25%，赛后“了解”的占比提升到45.98%，“没听说过”的比例降为9.32%；

当学生不了解科技活动中某个项目的原理时，“看原理展板”学习的占53.05%，“查询资料或询问教师”的占43.41%，“放在一边，不去管”的仅占3.54%；

竞赛前后学生对科技创新的兴趣有很大提升，学生通过参加“科技+体育”竞赛，对科技创新“非常感兴趣”的比例由原来的53.40%上升到70.10%；而学生对科技创新“不感兴趣”的比例则由原来的3.50%降低为0%。

在访谈中，教师们都觉得“科技+体育”竞赛这种活动很有教育意义，能让学生在轻松愉快的过程中学习到科学知识，全员都参与的方式更值得称道。有位教师这样描述轨道车竞技比赛：“我最喜欢唱歌竞技这个项目，既让学生跑了起来，又让全班唱歌实现小车竞速，感觉很神奇，学生为了让车跑快一点儿，团结一致的感觉我从未见过，那一刻全班团结的场景令我很感动，很希望多一些类似的项目。”但部分教师也觉得，一些设备不够扎实，会导致比赛不公平，也会影响观赏性，有进一步改进的空间。在与学生的访谈中，学生觉得这种很有科技感的运动很好玩儿，又能学到东西，特别是别的学校都没有这种比赛。而且同学们在一起都很团结，让他们更加喜爱这个班集体。当然，遗憾的是不能每个人都参加完所有的项目，因此学生提议可以增加更多项目，让更多人参与进来。还有学生希望参与设备研发与制作，并提出了自己设计的作品，希望能在未来的活动中使用。总体讲，多数教师和学生对“科技+体育”竞赛抱着喜欢、认可的态度，也表示能够从中得到很多科学知识，提升自身的科学素养。

小学科学教育要立足于核心素养理念，朝着培养“全面发展的人”奋力前进。为解决小学生科学核心素养不足、培养途径单一的问题，本研究构建了科学核心素养理念下的“科技+体育”跨学科融合教育模式，将此模式应用于全校学生和部分协同教研学校的学生，进行实践与检验。“科技+体育”竞赛跨学科融合教学模式遵循科学核心素养的4个维度，设计了详细的“科技+体育”竞赛活动和校园建设，为后续实践应用提供参考。本教学模式在桂林理工大学附属小学全校铺开，面向全体学生进行了3年的实践应用，还利用问卷和访谈等形式获得活动前后数据对比分析，得出学生在本模式下的科学素养提升达到预期效果。“科技+体育”竞赛跨学科融合教学模式能够提升学生的综合能力，促进科学核心素养的发展，具有可行性和有效性。

本文为广西教育科学“十四五”规划2021年度专项课题《“双减”背景下基于项目式学习的小学科技课程开发研究》（项目编号2021ZY1316）；广西教育科学“十四五”规划2021年度专项课题《“双减”背景下中小学校本课程的开发与评价——以科技活动为例》（项目编号2021ZY1337）；广西教育科学“十四五”规划2021年度专项课题《基于核心素养培育的小学课后“1+N”服务模式实践研究》（项目编号2021ZY1234）成果。