讓數(shù)學(xué)成為科學(xué)學(xué)習(xí)的好幫手

◇戚振中

在小學(xué)科學(xué)的學(xué)習(xí)過程中，必然會與其他學(xué)科產(chǎn)生交叉和聯(lián)系。在實際教學(xué)過程中，小學(xué)數(shù)學(xué)與小學(xué)科學(xué)的聯(lián)系密切。小學(xué)科學(xué)與小學(xué)數(shù)學(xué)可以在基本技能、遷移能力、核心思想等橫向方面進(jìn)行整合借鑒。小學(xué)科學(xué)的教師可以借鑒小學(xué)數(shù)學(xué)的思維方法，利用小學(xué)數(shù)學(xué)的知識技能，進(jìn)行有效教學(xué)，使小學(xué)科學(xué)的教學(xué)能夠更加有效，從而提高學(xué)習(xí)效果。

科學(xué)和數(shù)學(xué)作為理科的兩門最重要的學(xué)科，本應(yīng)該是緊密聯(lián)系的兩兄弟。然而在小學(xué)的日常教學(xué)中，由于教師本身專業(yè)、意識的局限性，兩門學(xué)科往往各自為戰(zhàn)。特別對于小學(xué)科學(xué)來說，離開了小學(xué)數(shù)學(xué)的輔助，常常會遇到意想不到的問題。

一、問題的提出：科學(xué)失去“源”“本”

科學(xué)老師在課前了解學(xué)情時，往往只關(guān)注科學(xué)學(xué)情，而忽視了數(shù)學(xué)學(xué)情。在教科版四上天氣單元第3 課《氣溫與溫度》一課時，課堂上老師請同學(xué)們將一天的氣溫數(shù)據(jù)，繪制成一張折線統(tǒng)計圖。老師的本意是通過折線圖使孩子們更加直觀地了解一天氣溫變化的趨勢。然而，由于科學(xué)老師不了解四年級的學(xué)生并沒有掌握折線統(tǒng)計圖的繪制能力，所以選擇了錯誤的圖表。

數(shù)學(xué)是自然科學(xué)的基礎(chǔ)，它是所有理科的基礎(chǔ)。數(shù)學(xué)的工具性、數(shù)學(xué)思想會給科學(xué)學(xué)習(xí)提供有力的幫助。例如維恩圖，維恩圖是數(shù)學(xué)中常見的圖形，我們時常把維恩圖作為比較異同的圖示，廣泛運用。我們卻常常認(rèn)為小學(xué)科學(xué)“定性不定量”，采取閉門造車的態(tài)度，把小學(xué)科學(xué)和小學(xué)數(shù)學(xué)的關(guān)系切斷。

二、關(guān)于小學(xué)科學(xué)與小學(xué)數(shù)學(xué)借鑒整合意義的思考

課改要求我們培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，要求我們將數(shù)學(xué)和科學(xué)進(jìn)行整合。此外，基于“STME”課程的理念和PLB 教學(xué)的理念，提升學(xué)生分析問題、解決問題的能力，也需要我們將數(shù)學(xué)和科學(xué)進(jìn)行整合。

雖然小學(xué)科學(xué)印象是“定性不定量”。但是數(shù)學(xué)作為科學(xué)的工具有兩個功能，一是對自然現(xiàn)象定量的描述與測量，二是對科學(xué)思維方式的補充，將演繹、推理的方法融入科學(xué)驗證的過程。

三、關(guān)于小學(xué)科學(xué)與小學(xué)數(shù)學(xué)借鑒整合的策略

（一）探究之用數(shù)學(xué)：科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)之美在數(shù)學(xué)思維中體現(xiàn)

1.測量——從感性到理性

首先，科學(xué)教學(xué)中首先對數(shù)學(xué)的借鑒是在測量的過程中，測量是數(shù)學(xué)的基本技能，也是科學(xué)探究過程中的基本技能。

2.統(tǒng)計——分析數(shù)據(jù)，歸納得出結(jié)論

其次，是對數(shù)學(xué)中統(tǒng)計的運用。科學(xué)的驗證方式是在大量的數(shù)據(jù)中進(jìn)行歸納總結(jié)，尋找其中的科學(xué)定律。而進(jìn)行歸納最好的方式就是進(jìn)行統(tǒng)計。運用統(tǒng)計的方法可以讓雜亂的數(shù)據(jù)變得清晰，也有利于數(shù)據(jù)的分析與比較，從而歸納出正確的科學(xué)概念。

3.統(tǒng)計圖——直觀發(fā)現(xiàn)變化的趨勢

最后，利用圖表進(jìn)一步幫助學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究。圖表，特別是統(tǒng)計圖表有利于學(xué)生更直觀地發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)變化的趨勢和規(guī)律。通過對數(shù)學(xué)的測量、統(tǒng)計、圖表的借鑒和整合，讓科學(xué)的學(xué)習(xí)更加高效。

（二）推理之用數(shù)學(xué)：科學(xué)邏輯之美在數(shù)學(xué)思維中展現(xiàn)

小學(xué)科學(xué)秉持“定性不定量”的原則。由于沒有“量”這個具體的數(shù)據(jù)支持，僅僅依靠“性”這個感性的認(rèn)知，有時候也會造成學(xué)生理解的困難。這時，適時引入數(shù)學(xué)的數(shù)理結(jié)合，可以讓學(xué)生更好地掌握知識點。

在教科版五下《沉浮》單元，學(xué)生對改變體積、重量導(dǎo)致物體沉浮狀態(tài)改變的概念表示難以理解，容易混淆。第一課時“單一材料構(gòu)成的物體沉浮狀態(tài)與物體的重量、體積無關(guān)”這條概念矛盾，難以理解。適時引入分?jǐn)?shù)的概念，用數(shù)學(xué)中分?jǐn)?shù)的教學(xué)方式，引導(dǎo)學(xué)生將沉浮狀態(tài)看成真假分?jǐn)?shù)，分子看成重量，分母看成體積，就很好理解了。

（三）分析之用數(shù)學(xué)：科學(xué)發(fā)現(xiàn)之美在數(shù)學(xué)思維中呈現(xiàn)

科學(xué)探究的過程中，我們經(jīng)常用的思維方法是歸納法。即用很多實驗例證來不斷證明自己的假設(shè)，如果出現(xiàn)一個反例則證明為假。但是由于課堂時間和空間的局限性，需要引入數(shù)學(xué)的演繹和邏輯推理的方法來驗證。

四、成效與思考

（一）小學(xué)科學(xué)與小學(xué)數(shù)學(xué)借鑒整合的成效

1.有利于學(xué)生突破科學(xué)學(xué)習(xí)難點，提升學(xué)習(xí)效率

不難看出，對于小學(xué)數(shù)學(xué)的借鑒可以對小學(xué)科學(xué)的不少教學(xué)難點進(jìn)行突破，使得原本棘手的問題等到解決。以教科版五下《沉浮》單元為例，原本拗口易混淆，又難以理解的沉浮關(guān)系，與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中的分?jǐn)?shù)相聯(lián)系，使得學(xué)生簡單易懂。

2.有利于學(xué)生思維方式整合，完善思維結(jié)構(gòu)。

科學(xué)實驗的數(shù)據(jù)是客觀的，但有時，我們的實驗結(jié)果由于客觀原因會出現(xiàn)偏差。這時我們就需要整理數(shù)據(jù)，進(jìn)行演繹、邏輯推理。整理數(shù)據(jù)，并進(jìn)行邏輯驗證，是檢驗數(shù)據(jù)是否合理的重要方式。

（二）關(guān)于課程借鑒整合對教師素質(zhì)要求的思考

1.打破課程藩籬，樹立大課程觀念

課程整合是新課程改革的重點。教師在科學(xué)課上遇到一些問題，和我們教師本身缺乏對其他學(xué)科的了解，斬斷了學(xué)科之間的聯(lián)系，處于“各掃門前雪”的情況有關(guān)。而建立大課程觀是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的必要前提。

2.熟悉數(shù)學(xué)課程內(nèi)容，深入了解學(xué)情

首先，要了解每個年段、時段，學(xué)生對科學(xué)、數(shù)學(xué)兩門學(xué)科的掌握情況，不能超前，也不能為了借鑒數(shù)學(xué)，搶了數(shù)學(xué)老師的“飯碗”，把科學(xué)課變成數(shù)學(xué)課。而要結(jié)合自身教學(xué)需求和學(xué)生特點，選取合適的內(nèi)容，為學(xué)生量身定做。

此外，對于數(shù)學(xué)的借鑒不能僅僅停留在知識概念、技能等粗淺的表面上，而是應(yīng)該做到思維方式、核心概念上的深層次結(jié)合。這樣才能將數(shù)學(xué)的精髓與科學(xué)的思維相結(jié)合。

綜上所述，既然數(shù)學(xué)和科學(xué)如此密不可分，讓我們將它們緊密結(jié)合，共同促進(jìn)學(xué)生的核心素養(yǎng)提升吧！