庞静怡
摘要：学科融合以一种整合创新型的教学模式帮助学生建构知识的联结关系，促进学科思维的整合从而达成实际的应用。作者分析了信息科技与数学学科融合的方向与角度，并以具体教学展示了学科融合的实践路径。
关键词：学科融合；
小学信息科技；
教学实践路径
中图分类号：G434 文献标识码：A 论文编号：1674-2117（2023）08-0059-03
学科融合教学是如今重要的教育趋势之一，《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》要求教师应当依据核心素养，挖掘学科育人价值，融入跨学科主题开展教学，实现多学科教师和学生共同设计与创造。《义务教育数学课程标准（2022年版）》也明确指出要注重信息技术与数学的融合，在技术层面，教师可以利用数学专用软件等数学工具开展数学实验，将抽象的数学知识直观化，促进学生对数学概念的理解和数学知识的建构。
目前，苏科版五年级信息科技教材中的很多内容都需要数学知识作为辅助，如在学习《青蛙过河》《画正多边形》《花朵缤纷》等课时，学生需要具备坐标、角度和边数的数量关系、随机数、方向以及变量等数学知识。因此，学生在学习信息科技的过程中需要具备数学的眼光、思维能力、语言表达能力。
信息科技与数学学科融合的方向与角度
1.知识关系的联结
学科知识来源于生活又服务于生活，而学科之间的知识相互联结，密不可分，信息科技与数学更是如此。例如，在学习《初识图形化编程》一课时，学生要了解舞台范围为480*360个单位长度，在学习《火柴人跳舞》一课时需要理解中心点和旋转的概念，而《花朵缤纷》《小猫出题》涉及随机数以及大量的数学运算等。笔者将苏科版义务教育数学教材与苏科版五年级信息科技教材进行了对照，信息科技教材设置的《设计笔筒》《设计花瓶》等内容，涉及了计算圆的面积、正方形、圆柱体体积的数学内容。
2.技术手段的支撑
信息科技学科的工具性非常突出，它可以辅助数学学科教学。在数学教学中，通常以数字形式呈现如毫升、升等容积单位或者毫米、厘米、分米、米等长度单位，这些内容比较抽象，学生理解起来较为困难，如何将抽象的数学关系借助信息科技形象地展示出来也是融合的一个角度。教师可以利用信息科技制作图表、动画、思维导图、幻灯片，以丰富多样的形式将抽象的数学关系转换为易理解、有对比的实体形象，帮助学生理解和应用。
3.学科思维的整合
小学是数学学习的启蒙阶段，要培养学生的有序思维，让他们感知用数学的眼光看待世界、用数学的思维解决问题的便捷性。而信息科技旨在培养学生的计算思维并用以解决问题，两者有一致的思维拓展方向。数学和信息科技都是要学会“1”的方法，总结出“1”的规律，然后从这一基础上拓展延伸寻求解决其他问题的策略。因此，这两个学科在寻找规律的方法上是有其共通性的。例如，五年级《小猫出题》一课，题目的形式多种多样，如加减乘除等混合运算或者鸡兔同笼的应用题等。在信息科技学科中，学生需要理解并灵活应用变量来阐述数学关系并进行编程，根据题目的变化选用不同的积木块进行编程，但是其思考时的逻辑关系是不会变化的，即变量的数量和关系是一定的。所以，计算思维某种程度上是数学思维的拓展与外化，两者的融合能进一步提高学生的思维能力。
小学信息科技与数学学科融合的实践路径
1.杜威实用主义教学论指导下的教学路径设计
教学策略的设计可分为三个部分：课前、课内及课后（如右图）。课前，学生要学会自主学习的科学方法，并将问题抽象成一个个小问题。课内，教师利用信息科技和数学等学科的工具性，结合合适的教学方法，与学生共同解决问题，培养学生在问题解决过程中的思维能力，并总结出解决问题的普遍方法。课后，学生利用这些普遍的方法针对性地解决现实中多样的问题达成计算思维的应用。整个课堂内外的学习并不是无限循环的过程，而是螺旋上升的。
学科融合的教学策略和计算思维培养的路径是一致的。如果把计算思维比作一棵参天大树，那么前计算思维阶段就是一颗种子，它要经历准备、形成、发展三个阶段。例如，《设计笔筒》一课，笔者将计算思维培养的四个阶段和学科融合的教学策略结合起来研究。在前计算思维阶段，学生需要在生活中去观察、感知笔筒的外形特点、体积大小等，在这一阶段教师可以下发课前任务单，引导学生认识笔筒，使其对笔筒有自我认知的一个具体概念；
在计算思维准备阶段，学生需要将课前导学单上填写的内容转化成抽象的概念，可以用绘画、数据、概念图等方法；
在计算思维形成阶段，学生要结合课前准备围绕“设计一个什么形状的”“容纳多少文具”“如何设计”等问题做好实践规划，并将数学和信息科技有效结合，如将“容纳多少文具”转换为容积的估算，考虑并学会使用3D打印的软硬件工具；
计算思维发展阶段也是学生创造力发展的阶段，这种发展体现在学生能否将设计笔筒抽象为一个问题，再把问题分解为多种其他的设计，如设计花瓶、水桶、杯子等，并在此过程中延伸到技术操作、学科知识等更为广泛的情境领域。
2.新课改背景下学科融合教学实践路径探析
基于对信息科技教材和数学教材的解读，笔者结合计算思维培养的三个阶段，在杜威实用主义教学论指导下进行课堂实践，设计并优化了小学信息科技与数学学科知识融合的实践策略。例如，《设计笔筒》一课，在导入环节，使用任务和问题驱动的方法，先展示多个长方体、圆柱体的笔筒，让学生猜一猜每个笔筒预计能放多少支笔，然后告知每一个笔筒大约能放几支笔并提出问题：你想设计一个多大的筆筒？同时，给出一个体积为500毫升的笔筒并提出问题：怎样设计可以让笔筒的体积在500毫升左右？
杜威实用主义教学论注重经验而割裂了课本知识，但经验只是部分知识积累的过程，不能代替一切专业性学科知识。所以在教学过程中，学生可以选择利用已有的数学知识设计一个自己可以计算体积的笔筒，并将其底面面积、高以及计算结果记录下来然后再根据数据绘制3D图纸。在学生设计完成后，教师选取两个体积一样但是形状不一样的笔筒进行设计并打印实物，现场展示两个笔筒以及使用结果。学生通过现场使用会发现相同容积的笔筒可以放进不同数量的笔，从而发现笔的放置多少其实还与笔筒口的大小、笔摆放的角度、笔的粗细等有关，这也涉及学生对变量的理解。在展示的过程中，教师还可以通过动画演示在笔筒内装液体等形式提出容积的概念，因为如果将笔筒内壁的厚薄这一变量考虑在内，同样体积的笔筒容积是不一样的。
在拓展提高环节，学生先将放置笔的数量列入考虑因素再进行形状的设计，如果有的学生尚未学会计算的图形也可以进行估算与比较。学生还会从笔筒衍生出更多器皿的设计，如花瓶、水杯、水桶等。实用主义教育之所以有其可取之处，是因为可以因地制宜地对其进行本土化的改良应用，如有的地区有相应的制作工艺的文化，那么在拓展提高环节可以创设更丰富的设计制作空间。
3.反馈于学生的教学路径的优化
通过课堂实践以及学生自评反馈，笔者发现学生在《设计笔筒》学习过程中的计算容积这一环节存在困难，很多学生数学基础不扎实，会出现忘记公式、计算错误等问题。针对这一点，可以设计导学卡并标识公式提醒学生。对于容积的概念，由于受笔的体积、摆放位置、笔筒口大小等变量的影响，学生以笔筒这一形象去感知可能无法得到准确的体会。对此教师可以发挥信息科技的优势，制作3D打印过程的叠加效果动画展示给学生或者以微课、动画等形式让学生感知液体水从1毫升累计到500毫升的过程，再和5升水进行直观比较。这样，学生对毫升和升的计量单位能有更清晰的认知，也提升了联想能力。
结语
笔者通过小学信息科技和小学数学学科的融合教学实践发现，创设真实的学习生活情境，能更好地发挥学生的主体作用，有效引导学生从真实情境中主动发现问题、解决问题。信息科技和数学不再围绕知识点教学，而是建立与现实世界的关系，向学科育人转变，围绕信息科技基本概念形成分析问题的基本逻辑与观念。
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