摘要：
在新时代主题教育背景下，小学科学课程中仍存在主题渗透形式化、学科整合浅表化等问题。本文以教科版六年级《小小工程师》单元为例，设计“龙宫塔台重建工程”跨学科项目，融合科学家精神、工匠精神与传统文化教育目标，通过神话叙事与工程实践双主线，构建双螺旋课程模型，培养系统思维、创新精神与实践能力，为小学科学跨学科课程建设提供实践范例。

关键词：主题教育；跨学科学习；科学与工程实践；传统文化；双螺旋教学

Abstract:
Under the background of thematic education in the new era, primary school science curricula still face issues such as the superficial integration of themes and shallow interdisciplinary collaboration. This paper takes the "Young Engineers" unit from the sixth-grade textbook (Jiaoke Edition) as an example to design the interdisciplinary project "Dragon Palace Tower Reconstruction Project." By integrating the educational goals of scientist spirit, craftsmanship spirit, and traditional culture, the project adopts a dual narrative approach combining mythology and engineering practice, constructing a double helix curriculum model. This model aims to cultivate students' systemic thinking, innovative mindset, and practical abilities, providing a practical example for the development of interdisciplinary science curricula in primary schools.

Keywords: Thematic Education; Interdisciplinary Learning; Science and Engineering Practices; Traditional Culture; Double Helix Teaching Model

1、引言

《义务教育科学课程标准（2022 年版）》强调“科学教育应注重与重大主题教育有机融合”¹。当前，国防教育、国家安全教育、中华优秀传统文化教育等主题亟需通过学科协同实现育人目标。然而，小学科学课程中仍存在主题渗透形式化、学科整合浅表化等问题，多数跨学科教学仅停留在“学科知识叠加”层面，无法体现传统文化与科学逻辑的深度共生关系。另外，现有各类科学教学模式虽关注实践驱动，但存在两大局限：一是文化元素多为点缀，未形成与科学探究的协同；二是缺乏具象化理论框架，导致教学实施碎片化²。

基于此，本项目以“龙宫塔台重建工程”项目为例，探索以科学家精神、工匠精神为目标，以传统文化为载体的跨学科课程设计与实施路径，构建结合神话叙事与工程实践的双螺旋教学模型，为解决上述问题提供新方案。

2、双螺旋教学模型理论框架

2.1 双螺旋教学模型核心内涵与构成要素

双螺旋教学模型以科学与人文为两条核心螺旋链，通过课程中多次融合实现双向共生关系。例如榫卯结构优化需结合力学分析与《营造法式》工艺；测试竹材抗弯强度时，同步展示《考工记》竹箭选材标准；计算瓦楞纸性价比时，引入《天工开物》"工役俱省"的经济理念；用雷达图对比材料性能，要求标注传统工艺符号（如竹编纹样）

图1双螺旋教学模型

2.2 三阶问题链

而针对学科知识割裂问题，开发三阶问题链³：

基础层：竹材抗拉强度380MPa意味着什么？（科学）

进阶层：福建土楼如何用竹材实现抗震？（工程+历史）

创新层：为龙宫设计既符合《营造法式》美学又满足承重需求的柱体（艺术+数学）

表1 课程标准对接表
主题	典型文化载体	关联科学概念	课标条目
国防教育	长城敌台	结构稳定性	6-2.3工程设计与优化
生命教育	中医经络图谱	人体系统	3-4.1生物结构功能
神话工程	《天工开物》工艺	材料性能	5-3.2物质特性

3、模型案例：龙宫塔台重建工程

3.1 课程基本信息

适用学段：小学六年级

课时安排：8课时

3.2 课程实施流程

神话情境锚定（2课时）：观看《哪吒2》龙宫坍塌片段，绘制"神话元素-科学问题"映射表；探究福建土楼抗震布局与《天工开物》胶凝工艺。

工程解构与设计（3课时）：对比材料性价比雷达图；利用TRIZ矛盾矩阵解决"强度-重量"冲突。

伦理迭代与优化（2课时）：围绕"人工加固VS生态再生"展开生态辩论；3D打印融合传统工艺的榫卯构件。

成果展演与评价（1课时）：三维路演展示抗震数据、神话剧场与模型组装；三维度评价体系（结构性能40%、文化创新性30%、团队协作30%）。

具体参考附录表3

3.3 关键教学策略

3.3.1 三维脚手架支持系统

基础层：提供Tinkercad建模模板、材料测试视频；

进阶层：发放《传统工艺现代应用案例集》；

创新层：开放 ANSYS 简化版仿真软件接口，适配不同学生能力水平。

表2 神话元素转化表
神话元素	关联科学问题	工程解决方案	文化依据
定海神针	结构抗倾覆	底部配重舱	《天工开物》锚定四维
敖丙水灵珠	液体阻尼减震	砂粒摩擦减震装置	《周易》刚柔相济
龙宫珊瑚礁	表面抗生物附着	仿生凹凸表面涂层	《本草纲目》贝类附著

4、模型适配性与通用实施路径

4.1 适用边界

适配学段：小学 4-6 年级科学课程

适配场景：校内常态课、科创社团活动、跨学科主题研学。

4.2 通用实施步骤

主题选取：选择兼具文化内涵与科学探究空间的主题。

双链设计：拆分人文链（文化元素、精神目标）与科学链（探究问题、能力目标），明确融合节点。

任务拆解：将核心任务转化为可操作的子任务，嵌入三阶问题链与文化-科学转化工具。

评价适配：构建科学维度、人文维度、实践维度的三维评价体系，兼顾过程与结果。

反思迭代：基于教学实施效果，优化双螺旋模型的融合深度与支持系统的适配性。

5、模型特色与育人价值

5.1 主题教育深度渗透：从文化基因到精神传承

传统与现代的工程对话：学生通过 3D 打印复原《营造法式》"燕尾榫" 构件，直观感受传统工艺与现代建筑模数化设计的共性，自然生成文化自信。

工匠精神的具象化培养：模型制作环节推行验结构、验成本、验美观的三验标准，学生在反复优化中体会精益求精。

5.2 核心素养的落地路径

系统思维的培养：面对真实情境的工程约束，学生自发绘制需求优先级矩阵，在性能与成本的平衡中提升系统思维能力。

创新精神的激发：学生从龙宫神话中获取灵感，开发龙珠减震舱等创新设计，实现神话想象到科学创新的转化，部分成果在区科技创新大赛中获奖。

6、未来拓展方向

将模型拓展至国防教育领域，设计“长城敌台防御系统优化”项目，渗透国家安全教育；引入钱学森等科学家案例，强化科技自立自强意识。

正在开发“双螺旋评价量表”，科学维度包含抗震数据、成本误差率等量化指标，人文维度涵盖文化元素融合度、工程伦理考量等质性评价，通过雷达图可视化学生成长轨迹。

表3 课程四阶段
课时	阶段	核心活动设计	可视化工具	素养目标
1-2	神话情境锚定	观看《哪吒2》分析灾难成因、绘制神话-科学映射图、探究福建土楼抗震原理	鱼骨图、对比表	系统思维、文化理解
3-5	工程解构与设计	材料性能测试、TRIZ矛盾矩阵应用、三维建模	雷达图、3D模型	工程实践、量化思维
6-7	伦理迭代优化	生态修复辩论、传统工艺3D打印、仿生设计优化	决策树、工程日志	批判思维、创新精神
8	成果展演评价	抗震测试演示、神话剧场表演、三维方案答辩	评分矩阵、建议书	综合表达、团队协作

References：

夏雪梅. 项目化学习设计：学习素养视角下的国际与本土实践 [M]. 教育科学出版社，2022..
教育部. 义务教育科学课程标准（2022 年版）[S]. 北京师范大学出版社，2022..
孙爱军. 基于 C-POTE 模型的跨学科课程设计研究 [J]. 课程・教材・教法，2022 (5): 45-51.