讓科學和數(shù)學教學比翼雙飛

何國軍

長期以來，我們過多的界定各學科的特點和內(nèi)涵，不同學科目標的差異。數(shù)學課程獨立于科學課程，不是說科學與數(shù)學教學毫無瓜葛。兩者是相互滲透，并彼此提供知識和能力支撐的。筆者從大課程的背景下重新審視科學教學，探討新形勢下科學與數(shù)學教學的整合。從知識、技能和活動經(jīng)驗三個方面尋找交集，有機整合。

小學科學與其他學科教學的整合是當前科學教育的一個熱門話題，也是目前學科教育研究的一個方向。小學科學培養(yǎng)了學生的科學素養(yǎng)，但在課程時代性、整體性、高效性等方面還有待加強。筆者認為，小學科學課程應(yīng)該以科學課為核心，形成百花齊放的跨學科學習，讓科學課與數(shù)學課程有機結(jié)合。小學科學學習以探究為核心，科學課上學生表現(xiàn)出非常高的熱情，興趣濃厚，科學課總也上不夠；而數(shù)學教學是為了培養(yǎng)學生的邏輯思維和推理能力，從而解決身邊的各種數(shù)學問題。兩者雖有差別，但也有明顯的交集。引導(dǎo)學生用科學的方法提出猜想并驗證，得出結(jié)論來解決數(shù)學問題；同時可以用數(shù)學知識、技能來驗證或解釋科學的奇妙。

一、整合知識，整體建構(gòu)

學科知識在課程學習中起著基礎(chǔ)和核心作用，沒有學科知識就沒有課程，更談不讓課程整合。因此小學科學與數(shù)學學科的整合，首先面臨的是學科知識的整合?？茖W和數(shù)學兩門學科在知識上互相交織，螺旋上升，由于學科特點不同，教材呈現(xiàn)的時間不同步，有不同年級的，也有同一學期內(nèi)不同時期的。學生進行科學探究時，如果缺乏相應(yīng)的數(shù)學知識的掌握，將直接影響科學結(jié)果的習得，學生往往舉手無措。然而，小學科學與數(shù)學知識同樣存在著相似的地方，可以有效地進行整合。

例如：“地球的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)”的教學，筆者與年月日的整合。讓學生認識到地球公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)實際上是有規(guī)律性的事件，也就是數(shù)學上的周期現(xiàn)象。將月相和一年四季變化都看成是一個周期，不論是自轉(zhuǎn)還是公轉(zhuǎn)都是周而復(fù)始的不停出現(xiàn)的。地球公轉(zhuǎn)一周的時間，地球自轉(zhuǎn)的時間，與年月日有著緊密而復(fù)雜的關(guān)系。年月日的知識是抽象的，類似這樣的數(shù)學知識數(shù)不勝數(shù)，而數(shù)學知識的抽象性和純粹性在自然界和生活實際中總能找到答案。

二、綜合技能，優(yōu)勢互補

科學技能包括，提出科學問題、運用科學知識、解釋科學現(xiàn)象；而這些技能同樣也包括科學態(tài)度、科學能力和科學精神等。這些技能的高低都依賴于學生觀察力和測量水平的高低。觀察是小學科學學習的源頭和基礎(chǔ)，學生通過對身邊事物耐心、仔細、系統(tǒng)地觀察，并從觀察中發(fā)現(xiàn)科學問題。在科學和學習中，觀察力是學習能力的重要指標，也是學生的核心心智水平高低的體現(xiàn)。學生的觀察力是在科學探究中逐漸形成的，必將成為一種重要的心理品質(zhì)。如果僅僅以科學觀察到的現(xiàn)象進行測量和分析，或進行大致的了解，不但不會達成科學探究的目的，還可能有?？茖W的學習態(tài)度。所以，將數(shù)學觀察力和測量水平運用到科學探究中，可以讓科學更科學、嚴謹。

例如：“影子與太陽高度”的教學，其實學生對同一時間，同一地點影長與物體高度的關(guān)系已經(jīng)有了一個感性的認識。這種認識是淺顯的，而學生對知識本質(zhì)的學習必須依賴數(shù)學測量和計算。筆者事先讓學生測量同一時間物體的影長和高度并記錄數(shù)值，再帶人數(shù)學課堂。在課堂中，學生根據(jù)測量結(jié)果，通過觀察、計算，發(fā)現(xiàn)同一時間不同物體影長和高度的比值是一定的，也就是成正比例的。也可以根據(jù)數(shù)值，讓學生在二維坐標系中畫圖研究，坐標系中的橫軸和縱軸分別表示物體影長和高度，把每個物體的影長和高度用不同的點標出，發(fā)現(xiàn)這些點連接起來是一條直線。

三、積累經(jīng)驗，拓展學習

小學科學是以培養(yǎng)小學生科學素養(yǎng)為宗旨的科學啟蒙課程，它不僅強調(diào)科學教育的目標是培養(yǎng)科學素養(yǎng)，而且對科學教育的定位是科學啟蒙。學生科學素養(yǎng)的形成必將是一個長期而復(fù)雜的過程，它以學生科學活動經(jīng)驗的積累為表征?？茖W活動經(jīng)驗的積累能培養(yǎng)科學精神和態(tài)度，從而提升學生科學研究的能力。由于小學生認知水平還處于發(fā)展的初級階段，學生數(shù)學活動經(jīng)驗的積累還依賴于感性、直觀的科學活動，單純的科學活動必然依靠數(shù)學活動經(jīng)驗才能順利實施。小學科學和數(shù)學教學密不可分，用數(shù)學的嚴密性來研究科學問題，為科學研究提供數(shù)據(jù)支撐。因此，教師在組織科學活動中，要綜合考量各種因素，既能明顯的得出結(jié)論，從而構(gòu)建知識，又要便于操作進行實證。在這種操作和實證階段，學生的數(shù)學活動經(jīng)驗對學生的科學學習起著至關(guān)重要的作用。加強科學課程中數(shù)學知識、能力的應(yīng)用教學，能夠使學生對科學由感性的、淺顯的認識向理性的、深入的認識轉(zhuǎn)化。

例如，“細胞”的教學，教材中只是給了圖片和文字來描述細胞的分裂和繁殖，這僅僅是對結(jié)果的呈現(xiàn)，忽視了對學生細胞分裂過程的再現(xiàn)。而分裂的過程，恰恰是一個重要的知識點，多數(shù)學生不易理解。筆者給學生講“棋盤擺米”的故事，嘗試在棋盤的第1格放1粒，第2格放2粒，第3格放4粒，然后是16粒、32粒……，嘗試在紙上畫細胞分裂圖，學生在數(shù)學故事和活動中由難生智，準確的理解了細胞的分裂形式和過程。

科學與數(shù)學教學的整合，絕不是簡單形式上的疊加，而是內(nèi)容和結(jié)構(gòu)上的融合。在科學學習中，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)，同時重視學生知識、技能和活動經(jīng)驗的積累。小學科學和數(shù)學的相互融合，可以改變它們孤立的局面，保持它們相對獨立的情況下，加強科學教學和數(shù)學教學的相互融合是課程整合的必然趨勢。兩者相輔相成，猶如給學生的拓展學習插上一對隱形的翅膀，比翼雙飛。