數(shù)學課堂滲透科學教育探討

◇汪靜靜（江蘇：淮安市淮海小學）

在小學課程教學中，數(shù)學與科學之間有著密切的聯(lián)系，兩門學科的教學都注重激發(fā)學生的好奇心與求知欲，側(cè)重于培養(yǎng)學生的觀察分析、探究發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)新實踐、理性思維等能力。但在實際教學中，兩門學科卻是相互孤立、鮮有交集的，存在“重學科知識學習，輕科學素養(yǎng)培養(yǎng)”的割裂現(xiàn)象，致使學生的課程學習缺少綜合性、整體性和創(chuàng)新性。作為一名數(shù)學教師，應(yīng)在學科融合理念的指導下，充分利用學科優(yōu)勢，不斷打破學科邊界，促進數(shù)學與科學兩門學科之間的相互滲透、相互融合，有效提升學生的學習效率，促進學生的全面發(fā)展。

一、挖掘科學素材，強化學生科學意識

法國作家巴爾扎克說過：“問號是開啟任何一門科學的鑰匙?！痹谏?、學習中處處有科學，教師要善于從細微處入手，挖掘數(shù)學教材中的科學元素，合理利用這些科學素材培養(yǎng)學生的問題意識，助其產(chǎn)生探究學習的內(nèi)驅(qū)力。

例如，教學六上《樹葉中的比》一課時，教師先組織學生搜集生活中常見的樹葉，如柳樹葉、桃樹葉、槐樹葉、銀杏葉、楓葉等，讓學生仔細觀察并說一說有什么發(fā)現(xiàn)？然后提出猜想：形狀各不相同的樹葉之間有聯(lián)系嗎？不同樹葉的長和寬的比值是否有一定的規(guī)律呢？生活中隨處可見的樹葉竟然也有秘密，學生的好奇心一下子被調(diào)動了起來，充滿熱情地運用有關(guān)比的數(shù)學知識投入科學探究中去。本課時教學時，學生通過搜集整理、發(fā)現(xiàn)問題、提出猜想、細心測量、認真計算，得到數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行分析比較，發(fā)現(xiàn)常見的樹葉中蘊藏的規(guī)律，很好地激起了學生科學探究的欲望，強化了學生的科學意識和實踐能力。

二、組織實驗操作，激發(fā)學生探究精神

實驗操作是驗證猜想、得出結(jié)論、解決問題的必經(jīng)之路，是激發(fā)學生主動參與、探究交流的有效措施，更是培養(yǎng)學生動手能力、創(chuàng)新精神、科學意識的重要手段。在數(shù)學教學中，教師要結(jié)合內(nèi)容特點，巧妙組織實驗操作，促使學生學會思考、學會合作，感受實驗研究的科學性和數(shù)學結(jié)論的嚴謹性。

（一）科學實驗，學會思考

例如，教學六上《長方體和正方體的體積》一課時，在“驗證猜想”這一環(huán)節(jié)，教師給學生提供了多樣的實驗工具，打開了實驗的空間：有選擇畫一畫的，即在長方體相鄰的三個面上分別畫出邊長是1 厘米的正方形網(wǎng)格圖；有選擇擺一擺的，即用1 立方厘米的小正方體分別靠著大長方體的長寬高去擺；還有的組想到了“阿基米德測皇冠體積”的故事，采用排水法，即將長方體輕輕地放入裝有水的量杯中直至完全浸沒，觀察發(fā)現(xiàn)量杯中的水由原來的700 毫升上升至1000 毫升，得出長方體排開水的體積是300 毫升。不同的實驗過程，都驗證了猜想，即長方體的體積是300 立方厘米。這一過程，借助科學實驗化抽象為直觀、化結(jié)果為過程、化靜態(tài)為動態(tài)，學生在實驗操作、自主探究中經(jīng)歷知識的形成過程，大大增強了數(shù)學課的趣味性、探究性和生長性，有效提升了學生的思維能力。

（二）實踐活動，學會合作

在數(shù)學實踐活動中，教師要引導學生多感官積極參與，從真實情境中提取數(shù)學問題，讓他們親自動手實踐、動腦分析，在此過程中，鍛煉學生的溝通交流能力，掌握團隊協(xié)作的方法與技巧，提升了學生分析問題、解決問題的能力。

例如教學六下《大樹有多高》，這是一節(jié)綜合實踐課，與科學課上“影子的形成”有著密切關(guān)系。在解決實際問題時，人們往往需要知道一根旗桿、一棵大樹、一幢樓房有多高，但因無法登上物體的最高點或沒有足夠長的尺子，而無法直接測量得出結(jié)果。如何解決這個問題呢？學生展開了激烈的討論并提出設(shè)想：雖然不能直接測量出大樹的高度，但是由于光在同種均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的，大樹在陽光下會形成影子，我們可以通過探索物體的高度和影長之間的關(guān)系，來推算出大樹的高度。然后組織學生分組進行了兩次實驗：第一次是測量同樣長的幾根竹竿的影長，發(fā)現(xiàn)同樣長的竹竿影長相等；第二次是測量長短不一的幾根竹竿的影長，發(fā)現(xiàn)影長也不相等，但是竹竿長度與影長的比值是相同的，從而得出結(jié)論“同一時間，竿長與影長成正比例”。這樣的實踐活動，巧妙融合了科學知識，有效解決了真實情境中的問題，實現(xiàn)了應(yīng)用遷移，做到了融會貫通。

三、融合科學知識，提升學生科學素養(yǎng)

教師要引導學生關(guān)注數(shù)學學習中的科技教育點，融合不同的科學知識，在學習過程中因勢利導，體會數(shù)學思想與數(shù)學方法，同時感悟科技創(chuàng)新的巧妙，并在多樣的練習中學習科學家細心嚴謹?shù)膽B(tài)度，培養(yǎng)敢想敢干的創(chuàng)新能力。

“行程問題”是小學數(shù)學教學中的典型內(nèi)容，涉及速度、時間、路程三個量，這部分知識在解決科學問題時也經(jīng)常用到。例如，結(jié)合“聲音的傳播”這部分知識，可以設(shè)計如下習題：聲音在15℃空氣中的傳播速度為340 米/秒，聲音在海水中的傳播速度約是空氣中聲速的4.5倍。專業(yè)人員利用“聲吶探測儀”探測海水的深度時，發(fā)現(xiàn)從發(fā)出聲波到接收到聲波共用時4.8 秒，你能計算出海水的深度嗎？

再如，二下《認識時、分、秒》一課與科學《時間在流逝》一課有很多的共通之處：認識“時針、分針、秒針”“感受1 分鐘有多長”“估計時間”“制訂學習計劃”等。教學時，教師要有“整體意識”和“學科融合意識”，將這兩部分進行整合后再展開教學，可以實現(xiàn)事半功倍的效果。

小學數(shù)學教材的每個單元、每個課時、每個練習中，都會隱藏著不同的科學知識，需要我們教師有足夠的知識儲備量，做個有心人，有意識地在數(shù)學教學過程中滲透相關(guān)科學知識，在解決數(shù)學問題的同時引導學生關(guān)注科學知識、樂于探究科學問題、勇于進行科學實驗，切實提升學生的科學素養(yǎng)。

四、設(shè)計多元作業(yè)，培養(yǎng)學生綜合能力

作業(yè)作為學習活動的重要組成部分，是教學活動的補充與延續(xù)，具有鞏固知識、分析學情、形成技能等功能，在教學過程中有著舉足輕重的作用。在教學中，我們可以根據(jù)數(shù)學與科學的學科特點，設(shè)計多元化的課后作業(yè)，以實現(xiàn)學科的育人價值，提升學生的綜合能力。

（一）科學常識類作業(yè)

科學知識來源于生活，運用于生活，它具有很強的實用性，生活中有很多有趣的自然現(xiàn)象、科學常識供我們選擇。教師要善于發(fā)現(xiàn)細節(jié)，在細微處培養(yǎng)學生的科學意識，教師可以根據(jù)所學內(nèi)容布置如下作業(yè)。

如作業(yè)1：嘗試用所學知識解釋“為什么先看到閃電后聽到雷聲？”學生通過查閱資料得知：在雷雨云中，雖然閃電和雷聲是同時發(fā)生的，但光的傳播速度是3×108米/秒，聲音的傳播速度是340 米/秒，光的傳播速度比聲音的傳播速度快得多，所以先看到閃電后聽到雷聲。

如作業(yè)2：查閱資料，解釋生活問題?！跋蛉湛麨槭裁纯偸浅栭_”“一只被摘掉頭的蟑螂還能存活嗎”……

在數(shù)學教學中適當滲透科學小常識，可以提高作業(yè)的趣味性、針對性、綜合性和挑戰(zhàn)性，讓學生能夠在鞏固知識的基礎(chǔ)上，樹立學好科學、愛上科學的信心。

（二）科普閱讀類作業(yè)

科普閱讀是學生科學教育的重要方式。數(shù)學教材中有大量的“你知道嗎”內(nèi)容，大多是結(jié)合本課時或本單元的教學內(nèi)容滲透的一些課外科學人文知識，具有一定的可讀性、科學性與拓展性。教學時，教師要重視這部分內(nèi)容的落實，布置相應(yīng)的科普閱讀類作業(yè)，切不可忽視或一帶而過。

例如教學五下“圓”這一單元時，“你知道嗎”板塊詳細介紹了圓周率。通過閱讀，學生不僅了解了人類對圓周率的研究歷程，還知道了我國南北朝科學家祖沖之是第一個將圓周率的值精確到小數(shù)點后七位的人，感受到我國古代數(shù)學發(fā)展的璀璨歷史，增強學生的民族自豪感，這些都是科學歷史人文知識的滲透。

再如教學四下“三角形、平行四邊形和梯形”這一單元時，“你知道嗎”板塊介紹了三角形的穩(wěn)定性及平行四邊形易變形的特性，獨立解決“如何使一個四邊形框架變牢固”這一問題?！白隹蚣堋笔强茖W課的要求，這里充分體現(xiàn)了數(shù)學知識與科學的完美融合。

教學中，除了關(guān)注數(shù)學教材中的“你知道嗎”這部分閱讀內(nèi)容外，還可以鼓勵不同年齡段的學生閱讀相應(yīng)的科普書籍，如《十萬個為什么》《科技改變中國》《藏在地圖里的二十四節(jié)氣》等，觀看紀錄片《藍色星球》《地球脈動》《你最想知道的科學》等。這些書籍或紀錄片以科普生活和人文知識為主，不僅能讓學生增長知識、拓寬視野，還能啟發(fā)學生進行獨立觀察與思考，培養(yǎng)學生的理性思維。

（三）科學探究類作業(yè)

科學探究類作業(yè)有助于促進學生主動參與、深入思考、充分體驗，實現(xiàn)學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。學生很喜歡這類充滿探究性、挑戰(zhàn)性的課外作業(yè)。因此，教師在設(shè)計作業(yè)時可以根據(jù)教材內(nèi)容和學生的年齡特點選擇合適的探究素材，提煉成可探究的數(shù)學問題，引導學生分組合作，通過努力完成一項探究性任務(wù)。

例如教學四上《怎樣滾得遠》一課時，適時滲透科學中“斜面”的相關(guān)知識。斜面是最簡單的機械之一，利用木板搭成的斜面來運輸物品，以實現(xiàn)省時、省力的目的。教師可以布置這樣的作業(yè)：大膽猜一猜，當木板與地面呈多少度時，物體滾得比較遠？請通過實驗探究尋找答案。學生通過分工合作、多次實驗、測量距離、記錄數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)后得出結(jié)論，發(fā)現(xiàn)并不是木板與地面所形成的夾角越大滾得越遠，而是木板與地面所形成的夾角大約是45°時滾得最遠。

再如“神奇的莫比烏斯帶”“大樹有多高”“創(chuàng)造軸對稱圖形”“自制量器”“畫雪花”“三角形拼角”等課后探究類作業(yè)，都能讓學生獲得學科知識、提升實踐能力，更能使他們感受到科學知識的美妙、科學思想的深邃和科學創(chuàng)造的樂趣。

（四）跨學科融合作業(yè)

根據(jù)多元智能理論，任何一門學科都不是獨立的。在設(shè)計作業(yè)時，教師要盡可能地將數(shù)學知識與其他學科相融合，將不同學科的學習方法、思維方式等運用到數(shù)學作業(yè)設(shè)計中，引導學生綜合運用不同學科的知識巧妙解決生活中的實際問題。

例如五下《蒜葉的生長》一課與科學中《種植鳳仙花》有著類似的教學目標與教學流程，教學時可以合二為一，布置學生選擇自己喜歡的植物進行種植，并詳細記錄植物的生長變化過程，完成實驗記錄單和實驗報告。跨學科融合作業(yè)不僅能讓數(shù)學學習向更寬、更廣、更深的領(lǐng)域延伸，汲取不同學科的知識精華，更能學以致用，將所學知識運用于不同領(lǐng)域中，促使學科知識具體化、廣泛化、綜合化，培養(yǎng)學生的綜合能力。

總之，數(shù)學是科學的基礎(chǔ)。小學數(shù)學教師要有廣博的學識，從學生的年齡特點和已有經(jīng)驗出發(fā)，在教學中巧妙滲透科學教育，點燃學生科技創(chuàng)新之光，促進學生的全面發(fā)展。