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张立新：正高级教师，小学科学特级教师，现任莒县青岛路小学副校长。被授予全国模范教师、全国中小学优秀德育教师、全国教育系统巾帼建功标兵、齐鲁名师称号。曾获优质课评选省一等奖、国家二等奖，全国说课一等奖;执教公开课100余节次，从省定贫困村到西藏日喀则送教，足迹遍布祖国东西。主持的课题获省教科研成果一等奖、国家级成果二等奖;有15篇论文发表;出版教育专著《与爱同行》;是义务教育教科书青岛版科学重点作者。
学科整合，指的是在小学科学学科的教学过程中融合其他学科的相关内容。具体来说，这一过程指以国家课程方案和标準为依据，按照科学学科性质和特点，以培养学生科学素养为基础，挖掘、拓展和重组小学阶段语文、数学、品德、综合实践等学科中渗透的科学教育资源，并与现行科学课进行整合，使之成为可以直接传授的教学内容，并展开有效教学实践。
一、为什么要实施学科整合
在实际教学中，科学素养的培养主要由科学这一门课来实现。这一方面深度不够，另一方面提高有限。具体有以下几个方面问题。
（一）学生对实验很感兴趣，却对生活中的一些科学现象熟视无睹，更不会主动进行探索与研究
如，学了《摩擦力》之后，有的学生在冰天雪地里依然没有采取措施进行防滑，缺少实践创新能力。
（二）学生在科学课上积极参与，却没有形成科学概念和探究思维
如，在“观察摆”的实验过程中，有的学生只看“钟摆”荡来荡去表面上的热闹，而不去收集数据、整理分析、归纳总结，缺少实事求是、认真严谨的科学态度。
（三）学生对科学实践兴趣浓厚，实际操作时却应付了事
如，让学生戴着手套和口罩统计“我家一天的垃圾”时，很多学生嫌脏怕麻烦，只是大体估计，胡编滥造了一些数据，缺少科学家吃苦耐劳、一丝不苟的科学精神。
传统的科学课往往难以解决以上的问题，而归纳总结等能力也是其他学科，尤其是数学学科的培养目标。如果在科学学科的教学实践中，借鉴其他学科的教学模式，或是在其他学科教学时，将科学实践作为一个应用进行举例，两种学科很有可能互相促进，实现双赢。基于此，我们决定进行科学学科与其他学科的融合实践，多学科共同提升学生的科学素养。
二、科学与其他学科的整合实践
（一）与语文学科的整合
主要通过科学阅读，学习科学精神;撰写科学日记，提升观察能力。
1.研发阅读课型，学习科学精神
在课题实验中，我们与语文学科整合，推进科学阅读。在不断探索中，逐步形成了激趣—推进—交流—拓展的四部曲课型。激趣，开启学生的阅读期待;推进，引导学生往深处思考;交流，在主题探讨中学习科学精神;拓展，深化学生的科学素养。例如，在阅读《居里夫人传》时，通过“居里夫人的哪些科学精神值得我学习”的主题讨论交流，学生畅所欲言，对居里夫人高贵的人格和卓越的科学精神有了更深入透彻的理解。读完之后，安排学生搜集我国首位诺贝尔医学奖获得者屠呦呦的资料来阅读，并思考：同为女性科学家，她们身上具备了怎样共同的科学精神和品质？通过这样的拓展阅读，深化了学生对科学精神的理解。
2.撰写科学日记，提高学生观察能力
在课题实验中，我们加强对学生撰写科学日记，特别是观察日记的指导，通过日记的撰写，提高学生的观察能力。在研究过程中，我们逐渐形成了“确定观察对象 明确观察顺序 写出事物特点 采用生动语言”的写作策略。学生通过亲身体验，全面观察，不断思考，像科学家一样搞科学研究，有调查，有实验，有故事……写出了一篇篇生动有趣的科学实验和观察日记，充分感受到世界的精彩和生命的神奇。
（二）与数学学科的整合
主要是通过数据整理，形成严谨态度;实证操作，培养求实精神。数学可以在科学探究中作为数据处理和分析的工具，而科学课又为数学的应用提供了实例。如，科学课上测量了一天的温度，用数学折线统计图来整理数据，温度变化一目了然。同样，数学上如何测量不规则土豆的体积，学生则想到用科学上的量筒或量杯来实际测量，以此发展学生的实践能力、解决问题的能力。教师再次强调误差，培养学生科学的实验态度。
（三）与道德与法治学科的整合
主要通过课前和课后的实践活动，以“先放后扶”的教学方式，把课堂真正还给学生。我们将学生带到室外真实的情境中实际操作，让他们在真实的活动中亲自体验、感悟，培养规则意识，磨炼意志品质。如，道德与法治中《尝尝苦滋味》这一课作为一般道法课来上，课前让学生搜集名人经过多次失败、不懈努力，最终取得成功的例子。课上教师创设情境，与学生共同表演一个小片段，通过说故事、小表演两个活动让学生参与其中，学会正确面对生活中的挫折和失败。作为课题，与科学整合之后，达到磨炼学生坚毅品质的目标，则不仅仅停留在明理导行层面上，而是利用周末联系家长志愿者，深入开展远足二万步的实践活动。在活动过程中，所有学生自带水杯、背包和一个塑料袋，徒步前行，随手捡起所到之处的垃圾，直到目的地——丽正园。这次远足活动，既锻炼了学生的体魄，又培养了学生吃苦耐劳的精神，提高了他们的环保意识。
（四）与综合实践活动的整合
主要是通过科学小研究，培养实践能力，拓宽探究空间。我们根据教材内容，创造性地开展与之相关的科技小制作或课外调查实践及“周末约”实践活动，及时跟踪评价。同时，我们还根据季节和学生的年龄特点，拓展出“种植凤仙花”“观察蝌蚪”等一系列感悟生命成长的实践活动，让学生在亲自喂养过程中，学会观察和思考，由此诞生了一个个有趣的小问号。如，凤仙花是先长根还是先长芽？小蝌蚪是先长前腿还是先长后腿？在活动中，学生的动手操作能力、解决问题能力、自我管理能力和组织协调能力等都得到了很大程度的提高。
三、如何整合与教学模式分析
上述实践将科学思维延伸到其他学科，多个学科共同参与，提高学生科学素养。仅仅有与其他学科整合的思路、框架是不够的，最终的落实还需要一套科学完整的教学模式。我们总结了在学科整合实践中提出新框架、新思路的方法，以及如何用科学课堂来实施这一框架。 （一）梳理教材，确定与科学相融合的框架和思路
搭建学科整合框架和思路，换种说法就是，找到学科整合的途径和切入点。科学与其他学科整合，首先要熟悉每个学科的教材，筛选出1～6年级各科教材中有关培养学生科学素养的渗透点，通过集体备课、课例探索，找到不同学科之间培养目标的交叉，讨论出整合的途径和方法，有针对性地进行主题教学。如，《蚕的一生》一课，可以与多门课进行融合，与综合实践课共同指导、组织学生亲自养蚕;观察测量时注意数学课上更为细致、严谨、专业的要求;请语文教师指导学生撰写蚕宝宝生长记。
（二）学科整合后的科学教学模式
学科整合后的科学教学内容更加丰富，方法更加严谨，科学教学时需要注意将这些融合点进行体现。我们在实践中归纳出“1 5 1”科学教学模式，这一教学模式可以用于任何教学设计，即在上一步骤整理出的任何学科整合框架。“1 5 1”科学教学模式具体内涵是，一堂典型完整的科学课分为三个部分：第一部分（第一个“1”）是课前在日常生活中“做一项准备”（可以是课前小研究，也可以是准备身边的材料、收集相关资料，或做个小实验）。第二部分，课堂教学则分为五个环节：（1）基于课前准备创设情境，提出问题;（2）联系生活，大胆猜想;（3）设计实验，达成共识;（4）小组合作，自主探究;（5）全班交流，教师导疑。第三部分（第二个“1”）：课后拓展延伸，创造應用。
1.课前准备
小学科学课的设计原则之一，就是贴近学生生活，因此，几乎所有的小学阶段科学知识，都能够与学生生活中的某一现象或问题对应起来。不过，由于当代小学生的生活方式所限，他们虽然生活在“科学现象”之中，绝大多数学生却对这些现象并不敏感，甚至缺乏必要的关注和观察，这很容易使得课堂上的科学教学成为“无的放矢”的努力。为了让学生在课堂上的科学学习有一个比较扎实的生活经验基础，我们在新授一个重要的科学知识时，总要求学生在课前做“小研究”“小实验”或收集资料，做足准备，并及时跟进评价。
2.课堂教学五环节
我们确立的科学课堂教学的五个基本环节，大致是参照“探究式教学”的基本要求而设的。
（1）基于课前准备创设情境，提出问题
在学生已有生活经验的基础上，教师在课堂教学一开始，通过创设学生熟悉的情境，引导学生提出问题，帮助学生把所观察到的生活中的现象逐步“聚焦”到科学规范的解释上来。
（2）联系生活，大胆猜想
牛顿说：“没有大胆的猜测，就做不出伟大的发现。”猜想和假设是科学探究的重要环节。在教学中，教师要抓住有利时机，鼓励学生联系已有的生活经验，大胆猜测，说出猜测的理由。这样既可以培养学生良好的思维习惯，又可以使学生交流提出假设的思维方法，相互之间受到启发。
（3）设计实验，达成共识
教师教育学生在着手解决问题前先思考行动计划，包括制定步骤、选择方法和设想安全措施，并将自己的想法与别人交流，鼓励学生大胆质疑，对别人的方案可以提问或补充，提出合理化的建议。互相学习，取长补短，在智慧碰撞中达成共识。
（4）小组合作，自主探究
教师鼓励学生动手动脑学科学，注意搜集第一手资料。在小组合作探究中，教会学生观察、测量、实验、记录、统计与做统计图表的方法。
（5）全班交流，教师导疑
教师精心组织探究后期的研讨，引导学生认真倾听别人的意见。当学生思维出现断层时，教师及时给予“脚手架”，以恰当的问题点拨学生深入思考。
3.课后拓展延伸
没有应用的学习缺乏深度，没有真实应用的学习，既缺乏深度，也缺乏意义。因此，在学生初步获得了科学知识之后，教师要鼓励学生在课后将学到的知识加以应用（通常会揭示一些应用的范例，以帮助学生更快地投入实践）。
实践证明，这个模式对于提高小学生在日常生活中的科学关注、科学观察、科学探究和科学应用与创新，确实是有效果的。除此之外，课题组外的其他教师，尤其是青年教师在采用这一教学模式后，也能更好地把握科学教育的实质，课堂教学的效果也比较好。
通过以上各门课的有机整合，教师把学生看作一个整体的人来培养。将科学与其他学科进行结合后，学生学会了深层次地思考科学知识，以及科学发现、科学思考、科学探究的方法。原来冰天雪地里不知道防滑的学生现在知道理论联系实际了，不愿意数垃圾的学生现在开始认真统计。学生天天都盼着上科学课，实验操作测评优秀率也提高了28%，主动探索生活现象的学生人数增长40%。从一节节经典的案例、一件件极具创意的作品、一串串增长数字，让我欣喜地看到，学科整合全面提升了学生的科学素养，实现了多方位立体化育人的目标。
学科整合，指的是在小学科学学科的教学过程中融合其他学科的相关内容。具体来说，这一过程指以国家课程方案和标準为依据，按照科学学科性质和特点，以培养学生科学素养为基础，挖掘、拓展和重组小学阶段语文、数学、品德、综合实践等学科中渗透的科学教育资源，并与现行科学课进行整合，使之成为可以直接传授的教学内容，并展开有效教学实践。
一、为什么要实施学科整合
在实际教学中，科学素养的培养主要由科学这一门课来实现。这一方面深度不够，另一方面提高有限。具体有以下几个方面问题。
（一）学生对实验很感兴趣，却对生活中的一些科学现象熟视无睹，更不会主动进行探索与研究
如，学了《摩擦力》之后，有的学生在冰天雪地里依然没有采取措施进行防滑，缺少实践创新能力。
（二）学生在科学课上积极参与，却没有形成科学概念和探究思维
如，在“观察摆”的实验过程中，有的学生只看“钟摆”荡来荡去表面上的热闹，而不去收集数据、整理分析、归纳总结，缺少实事求是、认真严谨的科学态度。
（三）学生对科学实践兴趣浓厚，实际操作时却应付了事
如，让学生戴着手套和口罩统计“我家一天的垃圾”时，很多学生嫌脏怕麻烦，只是大体估计，胡编滥造了一些数据，缺少科学家吃苦耐劳、一丝不苟的科学精神。
传统的科学课往往难以解决以上的问题，而归纳总结等能力也是其他学科，尤其是数学学科的培养目标。如果在科学学科的教学实践中，借鉴其他学科的教学模式，或是在其他学科教学时，将科学实践作为一个应用进行举例，两种学科很有可能互相促进，实现双赢。基于此，我们决定进行科学学科与其他学科的融合实践，多学科共同提升学生的科学素养。
二、科学与其他学科的整合实践
（一）与语文学科的整合
主要通过科学阅读，学习科学精神;撰写科学日记，提升观察能力。
1.研发阅读课型，学习科学精神
在课题实验中，我们与语文学科整合，推进科学阅读。在不断探索中，逐步形成了激趣—推进—交流—拓展的四部曲课型。激趣，开启学生的阅读期待;推进，引导学生往深处思考;交流，在主题探讨中学习科学精神;拓展，深化学生的科学素养。例如，在阅读《居里夫人传》时，通过“居里夫人的哪些科学精神值得我学习”的主题讨论交流，学生畅所欲言，对居里夫人高贵的人格和卓越的科学精神有了更深入透彻的理解。读完之后，安排学生搜集我国首位诺贝尔医学奖获得者屠呦呦的资料来阅读，并思考：同为女性科学家，她们身上具备了怎样共同的科学精神和品质？通过这样的拓展阅读，深化了学生对科学精神的理解。
2.撰写科学日记，提高学生观察能力
在课题实验中，我们加强对学生撰写科学日记，特别是观察日记的指导，通过日记的撰写，提高学生的观察能力。在研究过程中，我们逐渐形成了“确定观察对象 明确观察顺序 写出事物特点 采用生动语言”的写作策略。学生通过亲身体验，全面观察，不断思考，像科学家一样搞科学研究，有调查，有实验，有故事……写出了一篇篇生动有趣的科学实验和观察日记，充分感受到世界的精彩和生命的神奇。
（二）与数学学科的整合
主要是通过数据整理，形成严谨态度;实证操作，培养求实精神。数学可以在科学探究中作为数据处理和分析的工具，而科学课又为数学的应用提供了实例。如，科学课上测量了一天的温度，用数学折线统计图来整理数据，温度变化一目了然。同样，数学上如何测量不规则土豆的体积，学生则想到用科学上的量筒或量杯来实际测量，以此发展学生的实践能力、解决问题的能力。教师再次强调误差，培养学生科学的实验态度。
（三）与道德与法治学科的整合
主要通过课前和课后的实践活动，以“先放后扶”的教学方式，把课堂真正还给学生。我们将学生带到室外真实的情境中实际操作，让他们在真实的活动中亲自体验、感悟，培养规则意识，磨炼意志品质。如，道德与法治中《尝尝苦滋味》这一课作为一般道法课来上，课前让学生搜集名人经过多次失败、不懈努力，最终取得成功的例子。课上教师创设情境，与学生共同表演一个小片段，通过说故事、小表演两个活动让学生参与其中，学会正确面对生活中的挫折和失败。作为课题，与科学整合之后，达到磨炼学生坚毅品质的目标，则不仅仅停留在明理导行层面上，而是利用周末联系家长志愿者，深入开展远足二万步的实践活动。在活动过程中，所有学生自带水杯、背包和一个塑料袋，徒步前行，随手捡起所到之处的垃圾，直到目的地——丽正园。这次远足活动，既锻炼了学生的体魄，又培养了学生吃苦耐劳的精神，提高了他们的环保意识。
（四）与综合实践活动的整合
主要是通过科学小研究，培养实践能力，拓宽探究空间。我们根据教材内容，创造性地开展与之相关的科技小制作或课外调查实践及“周末约”实践活动，及时跟踪评价。同时，我们还根据季节和学生的年龄特点，拓展出“种植凤仙花”“观察蝌蚪”等一系列感悟生命成长的实践活动，让学生在亲自喂养过程中，学会观察和思考，由此诞生了一个个有趣的小问号。如，凤仙花是先长根还是先长芽？小蝌蚪是先长前腿还是先长后腿？在活动中，学生的动手操作能力、解决问题能力、自我管理能力和组织协调能力等都得到了很大程度的提高。
三、如何整合与教学模式分析
上述实践将科学思维延伸到其他学科，多个学科共同参与，提高学生科学素养。仅仅有与其他学科整合的思路、框架是不够的，最终的落实还需要一套科学完整的教学模式。我们总结了在学科整合实践中提出新框架、新思路的方法，以及如何用科学课堂来实施这一框架。 （一）梳理教材，确定与科学相融合的框架和思路
搭建学科整合框架和思路，换种说法就是，找到学科整合的途径和切入点。科学与其他学科整合，首先要熟悉每个学科的教材，筛选出1～6年级各科教材中有关培养学生科学素养的渗透点，通过集体备课、课例探索，找到不同学科之间培养目标的交叉，讨论出整合的途径和方法，有针对性地进行主题教学。如，《蚕的一生》一课，可以与多门课进行融合，与综合实践课共同指导、组织学生亲自养蚕;观察测量时注意数学课上更为细致、严谨、专业的要求;请语文教师指导学生撰写蚕宝宝生长记。
（二）学科整合后的科学教学模式
学科整合后的科学教学内容更加丰富，方法更加严谨，科学教学时需要注意将这些融合点进行体现。我们在实践中归纳出“1 5 1”科学教学模式，这一教学模式可以用于任何教学设计，即在上一步骤整理出的任何学科整合框架。“1 5 1”科学教学模式具体内涵是，一堂典型完整的科学课分为三个部分：第一部分（第一个“1”）是课前在日常生活中“做一项准备”（可以是课前小研究，也可以是准备身边的材料、收集相关资料，或做个小实验）。第二部分，课堂教学则分为五个环节：（1）基于课前准备创设情境，提出问题;（2）联系生活，大胆猜想;（3）设计实验，达成共识;（4）小组合作，自主探究;（5）全班交流，教师导疑。第三部分（第二个“1”）：课后拓展延伸，创造應用。
1.课前准备
小学科学课的设计原则之一，就是贴近学生生活，因此，几乎所有的小学阶段科学知识，都能够与学生生活中的某一现象或问题对应起来。不过，由于当代小学生的生活方式所限，他们虽然生活在“科学现象”之中，绝大多数学生却对这些现象并不敏感，甚至缺乏必要的关注和观察，这很容易使得课堂上的科学教学成为“无的放矢”的努力。为了让学生在课堂上的科学学习有一个比较扎实的生活经验基础，我们在新授一个重要的科学知识时，总要求学生在课前做“小研究”“小实验”或收集资料，做足准备，并及时跟进评价。
2.课堂教学五环节
我们确立的科学课堂教学的五个基本环节，大致是参照“探究式教学”的基本要求而设的。
（1）基于课前准备创设情境，提出问题
在学生已有生活经验的基础上，教师在课堂教学一开始，通过创设学生熟悉的情境，引导学生提出问题，帮助学生把所观察到的生活中的现象逐步“聚焦”到科学规范的解释上来。
（2）联系生活，大胆猜想
牛顿说：“没有大胆的猜测，就做不出伟大的发现。”猜想和假设是科学探究的重要环节。在教学中，教师要抓住有利时机，鼓励学生联系已有的生活经验，大胆猜测，说出猜测的理由。这样既可以培养学生良好的思维习惯，又可以使学生交流提出假设的思维方法，相互之间受到启发。
（3）设计实验，达成共识
教师教育学生在着手解决问题前先思考行动计划，包括制定步骤、选择方法和设想安全措施，并将自己的想法与别人交流，鼓励学生大胆质疑，对别人的方案可以提问或补充，提出合理化的建议。互相学习，取长补短，在智慧碰撞中达成共识。
（4）小组合作，自主探究
教师鼓励学生动手动脑学科学，注意搜集第一手资料。在小组合作探究中，教会学生观察、测量、实验、记录、统计与做统计图表的方法。
（5）全班交流，教师导疑
教师精心组织探究后期的研讨，引导学生认真倾听别人的意见。当学生思维出现断层时，教师及时给予“脚手架”，以恰当的问题点拨学生深入思考。
3.课后拓展延伸
没有应用的学习缺乏深度，没有真实应用的学习，既缺乏深度，也缺乏意义。因此，在学生初步获得了科学知识之后，教师要鼓励学生在课后将学到的知识加以应用（通常会揭示一些应用的范例，以帮助学生更快地投入实践）。
实践证明，这个模式对于提高小学生在日常生活中的科学关注、科学观察、科学探究和科学应用与创新，确实是有效果的。除此之外，课题组外的其他教师，尤其是青年教师在采用这一教学模式后，也能更好地把握科学教育的实质，课堂教学的效果也比较好。
通过以上各门课的有机整合，教师把学生看作一个整体的人来培养。将科学与其他学科进行结合后，学生学会了深层次地思考科学知识，以及科学发现、科学思考、科学探究的方法。原来冰天雪地里不知道防滑的学生现在知道理论联系实际了，不愿意数垃圾的学生现在开始认真统计。学生天天都盼着上科学课，实验操作测评优秀率也提高了28%，主动探索生活现象的学生人数增长40%。从一节节经典的案例、一件件极具创意的作品、一串串增长数字，让我欣喜地看到，学科整合全面提升了学生的科学素养，实现了多方位立体化育人的目标。