讓科學素養融入數學學習

郭華敏

摘要：數學的課堂、學習，可以通過創造條件，激發探索的興趣，將理論與實踐相結合，培養學生認真細致的科學態度，掌握科學的思考方法，實現科學素養數學化。隨著中學數學新課程標準（2011版）的頒布，新教材的使用以及新的中、高考制度的推進，教師將科學、技術、社會的關系作為科學教育內容的一個領域，并作為科學素養的一個重要方面，把三者聯系起來，并通過探究性活動培養學生的創造性思維，學生對科學的興趣得到提高，思維得到鍛煉，從而培養了他們的科學素養。

關鍵詞：數學教學;科學素養;方法;能力

中圖分類號：G423文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1992-7711（2014）23-033-2

一、發揮數學實驗的作用，激發學生的科學興趣

數學是一門實驗科學，而數學實驗是洞察數學世界的窗口。數學實驗對學生往往有著一種特別的吸引力。因此，實驗不僅有提供感性知識和對實驗技能的培養作用，還具有培養興趣、激發求知欲和激發科學興趣的作用。數學實驗教學中，對實驗的精心設計和恰當分析可以把從實驗中激發起來的興趣和熱情進一步引向對科學的熱愛。一個好的數學實驗往往體現著對完美的追求。魔方的發明，堪稱數學實驗藝術品而流傳至今，數學史上利用數學思維，林林總總的發明創造不僅給人以賞心悅目之感，而且給人以智力上的滿足。通過數學實驗，激發求知欲，培養創造性思維，樹立學生熱愛科學的理想，對科學事業充滿熱情。教學實踐及諸多調查表明，有啟發、有挑戰的數學實驗、結論及應用能激發學生強烈的興趣和探求欲望，一旦保持下來，就會產生巨大的學習動力，進而達到培養學生創造能力的目的。

例如：在“用字母表示數”的利用火柴棒搭正方形探究正方形的個數與火柴棒的根數的關系時可以采取實驗教學：

師：我們自己先動手來搭正方形，然后一起討論下面一組問題：

①圖1的方式，搭2個正方形需要多少根火柴棒，搭3個正方形需要多少根火柴棒？

②搭10個這樣的正方形需要多少根火柴棒？

③搭100個這樣的正方形需要多少根火柴棒？你是怎樣得到的？

生1：搭2個這樣的正方形需要7根火柴棒;3個這樣的正方形需要10根火柴棒;100個這樣的正方形需要301根火柴棒。我是這樣考慮的：先用一根，其他所有的正方形都用3根，所以總共用301根。

師：你能用算式表示嗎？

生1：能，算式：1+100×3。

師：很好。還有不同的方法嗎？

……

師：如果用n表示所搭正方形的個數，那么搭n個這樣的正方形，需要多少根火柴棒？

生：列的算式是：

①先用一根，其它所有的正方形都用3根，則搭n個正方形就需要火柴棒（1+3n）根。

②搭一個正方形需要3根火柴棒，搭n個需要3n根，再加1根火柴棒圖形封閉，共用了（3n+1）根。

③上下一行各用了n根火柴棒，豎直方向用了（n+1）根，共用了[n+n+（n+1）]根。

④搭一個正方形需要4根火柴棒，搭n個需要4n根，其中有（n-1）根火柴棒重復，共用了[4n-（n-1）]根。

設計意圖：只有親身參與的數學活動，才會有生動的思維過程，學生從“數學現實”出發，自己動手、動腦做數學，用觀察、模仿、實驗、猜想等手段收集材料、獲得體驗，并作類比、分析、推理、歸納，漸漸形成自己的數學知識結構。

二、聯系生活中的數學，豐富學生的科學知識，提高學生解決問題的能力

中學數學知識在生產、生活中有著廣泛的應用，這些參透在生產、生活中的數學知識，一方面體現出數學的巨大社會價值，同時也為學生加深理解書本知識提供了生動的素材。既然數學與學生的生活聯系密切，我們就可以以學生的日?；顒訛橐劳校寣W生時時與數學為伴，使數學成為學生生活的一個重要組成部分，然后進一步利用學生的生活經驗在創造中學習數學，發展學生的創新思維。比如，在教學過程中，引導學生想想、議議我們的衣、食、住、行包含的數學知識，同學們最后總結出衣、食、住、行都與數學有關。數學是自然科學的基礎，是進一步學習其他理工類學科等的前提。從這個觀點出發，中學數學必須打下牢固的學科知識基礎，強調中學數學的學科系統性。對更多的人而言，學習數學目的不在于進一步研究它，而在于應用它，應用它來理解、處理和決策個體在社會、生活及工作中的實際問題。

聯系生活事例教授數學知識，讓學生產生一種樂趣和愉悅，并從中感受到學習數學知識的意義、價值。所以，數學教學中應讓學生從身邊熟悉的自然現象和生活現象開始，探索和認知其中的科學規律，并盡量地把認識到的數學知識和研究方法與生活、生產中的應用相聯系，這也是“從生活走向數學，從數學走向社會”的課程觀念，讓學生真切感受到數學就在我們身邊，從而激發學生學數學的興趣，豐富學生的科學知識，提高解決問題的能力。

三、利用探究式學習的方式，培養學生實事求是的科學態度

“數學是一切科學之母”、“數學是思維的體操”，它是一門研究數與形的科學，在數學中有太多值得探究的內容，探究性學習是對原有數學教學方式的一個補充，它強調科學概念、科學方法、科學態度三者的結合，強調學生在探究活動中的經歷、體驗和感悟。探究式學習是數學課程的內容，也是科學素養的重要組成部分，意在強調讓學生經歷觀察思考過程，經歷提出問題的過程，經歷分析和知識應用的過程，在“過程”中動腦、動手，發展學生對科學技術的興趣愛好，培養學生應用科學知識的能力。

如在研究此題時：

已知四邊形ABCD的對角線AC、BD相交于點O，給出下列條件：

①AB=CD，②∠BAD=∠DCB。

能推出四邊形ABCD是平行四邊形嗎？如果能，請說明理由，不能，請舉出反例。endprint

探究1：你能根據條件畫出圖形嗎？

學生活動：根據條件，畫出對應圖形（大部分圖形都是平行四邊形），培養了學生的操作的能力。

探究2：請想一想并嘗試證一證，可以進行討論。

學生活動：學生動手思考證明思路，小組討論方案的可行性，然后進行證明探究。同學們有的連對角線，有的作垂直……

至此，教師還要進一步引導學生運用科學探究的方法去分析問題，之后，讓學生進行再討論。這幾個方案中哪些是可行的，哪些是不可行的，直至利用上圖證出結論。

探究3：還有其他滿足條件的圖形畫法嗎？

學生通過討論得出結論：還有其他圖形。

探究4：你能用作圖的方法說明如何得出此反例嗎？

學生活動：利用尺規作出了如下圖形：

設計意圖：

學生在通過獨立思考，設計并通過操作，掌握了舉反例的正確方法。教師并不直接告訴學生的反例內容，而是不斷創設問題情境，引導學生對問題進行探究，反例的探究任務引導學生的探究活動，通過從判定方法入手獲得條件的不合理性，再通過畫圖操作，培養學生幾何知識的應用意識，最后通過說理形成合情推理思維能力，符合反例學習的一般學習思考方法，突出思維過程，從而掌握所學的知識，培養學生實事求是的科學態度。

四、借助數學學科的學習特點，培養學生的科學精神和科學意識

數學學科的特色總結為：（1）以實例為基礎是數學最大的特色;（2）數學用語;（3）數學學科與人們的日常生活息息相關;（4）數學是多門學科的基礎;（5）數學是一門既古老又具開放性的基礎學科;（6）數學發展的獨特歷史——數學史;（7）數學是一門不斷發展、創新的學科。英國哲學家培根說：“實驗是自然科學的基礎?！币徊繑祵W史展現了數學學科從低級向高級、從謬誤向真理探究的不斷發展的歷史。在這一發展過程中始終閃爍著辯證唯物主義的光輝，是進行科學人文教育的活生生的素材。數學與社會、技術、自然環境的密切關系，凸現出了科學的巨大價值，也顯示了科學所具有的破壞力，因此數學學習正好是進行科學價值觀、科學倫理觀、科學情感教育的途徑。

19世紀以來，數學理論、數學研究方法不斷發展，不斷創新，不斷完善。進入20世紀后，數學在提高生產、科技發展也作出了不朽的貢獻，可見，離開了數學家的不懈努力和創新能力，這是不可想象的。因此，數學學科的創新特色是培養科學素養中創新精神時難得的例子。同時，數學研究的創造性思維、數學中的科學探究、實驗探究模式對形成學生的創新意識與創新能力也具有不可估量的價值。

總之，現代數學教育的核心就是提高科學素養。在數學教育中不但要加強數學雙基的傳授，同時必須重視使學生感悟和學習貫徹在知識體系中的科學方法、科學態度。

[參考文獻]

[1]張奠宙.數學素質教育教案精編[M].北京：中國青年出版社，2000.

[2]吳效鋒.新課程怎樣教[M].沈陽出版社，2012.endprint

探究1：你能根據條件畫出圖形嗎？

學生活動：根據條件，畫出對應圖形（大部分圖形都是平行四邊形），培養了學生的操作的能力。

探究2：請想一想并嘗試證一證，可以進行討論。

學生活動：學生動手思考證明思路，小組討論方案的可行性，然后進行證明探究。同學們有的連對角線，有的作垂直……

至此，教師還要進一步引導學生運用科學探究的方法去分析問題，之后，讓學生進行再討論。這幾個方案中哪些是可行的，哪些是不可行的，直至利用上圖證出結論。

探究3：還有其他滿足條件的圖形畫法嗎？

學生通過討論得出結論：還有其他圖形。

探究4：你能用作圖的方法說明如何得出此反例嗎？

學生活動：利用尺規作出了如下圖形：

設計意圖：

學生在通過獨立思考，設計并通過操作，掌握了舉反例的正確方法。教師并不直接告訴學生的反例內容，而是不斷創設問題情境，引導學生對問題進行探究，反例的探究任務引導學生的探究活動，通過從判定方法入手獲得條件的不合理性，再通過畫圖操作，培養學生幾何知識的應用意識，最后通過說理形成合情推理思維能力，符合反例學習的一般學習思考方法，突出思維過程，從而掌握所學的知識，培養學生實事求是的科學態度。

四、借助數學學科的學習特點，培養學生的科學精神和科學意識

數學學科的特色總結為：（1）以實例為基礎是數學最大的特色;（2）數學用語;（3）數學學科與人們的日常生活息息相關;（4）數學是多門學科的基礎;（5）數學是一門既古老又具開放性的基礎學科;（6）數學發展的獨特歷史——數學史;（7）數學是一門不斷發展、創新的學科。英國哲學家培根說：“實驗是自然科學的基礎。”一部數學史展現了數學學科從低級向高級、從謬誤向真理探究的不斷發展的歷史。在這一發展過程中始終閃爍著辯證唯物主義的光輝，是進行科學人文教育的活生生的素材。數學與社會、技術、自然環境的密切關系，凸現出了科學的巨大價值，也顯示了科學所具有的破壞力，因此數學學習正好是進行科學價值觀、科學倫理觀、科學情感教育的途徑。

19世紀以來，數學理論、數學研究方法不斷發展，不斷創新，不斷完善。進入20世紀后，數學在提高生產、科技發展也作出了不朽的貢獻，可見，離開了數學家的不懈努力和創新能力，這是不可想象的。因此，數學學科的創新特色是培養科學素養中創新精神時難得的例子。同時，數學研究的創造性思維、數學中的科學探究、實驗探究模式對形成學生的創新意識與創新能力也具有不可估量的價值。

總之，現代數學教育的核心就是提高科學素養。在數學教育中不但要加強數學雙基的傳授，同時必須重視使學生感悟和學習貫徹在知識體系中的科學方法、科學態度。

[參考文獻]

[1]張奠宙.數學素質教育教案精編[M].北京：中國青年出版社，2000.

[2]吳效鋒.新課程怎樣教[M].沈陽出版社，2012.endprint

探究1：你能根據條件畫出圖形嗎？

學生活動：根據條件，畫出對應圖形（大部分圖形都是平行四邊形），培養了學生的操作的能力。

探究2：請想一想并嘗試證一證，可以進行討論。

學生活動：學生動手思考證明思路，小組討論方案的可行性，然后進行證明探究。同學們有的連對角線，有的作垂直……

至此，教師還要進一步引導學生運用科學探究的方法去分析問題，之后，讓學生進行再討論。這幾個方案中哪些是可行的，哪些是不可行的，直至利用上圖證出結論。

探究3：還有其他滿足條件的圖形畫法嗎？

學生通過討論得出結論：還有其他圖形。

探究4：你能用作圖的方法說明如何得出此反例嗎？

學生活動：利用尺規作出了如下圖形：

設計意圖：

學生在通過獨立思考，設計并通過操作，掌握了舉反例的正確方法。教師并不直接告訴學生的反例內容，而是不斷創設問題情境，引導學生對問題進行探究，反例的探究任務引導學生的探究活動，通過從判定方法入手獲得條件的不合理性，再通過畫圖操作，培養學生幾何知識的應用意識，最后通過說理形成合情推理思維能力，符合反例學習的一般學習思考方法，突出思維過程，從而掌握所學的知識，培養學生實事求是的科學態度。

四、借助數學學科的學習特點，培養學生的科學精神和科學意識

數學學科的特色總結為：（1）以實例為基礎是數學最大的特色;（2）數學用語;（3）數學學科與人們的日常生活息息相關;（4）數學是多門學科的基礎;（5）數學是一門既古老又具開放性的基礎學科;（6）數學發展的獨特歷史——數學史;（7）數學是一門不斷發展、創新的學科。英國哲學家培根說：“實驗是自然科學的基礎?！币徊繑祵W史展現了數學學科從低級向高級、從謬誤向真理探究的不斷發展的歷史。在這一發展過程中始終閃爍著辯證唯物主義的光輝，是進行科學人文教育的活生生的素材。數學與社會、技術、自然環境的密切關系，凸現出了科學的巨大價值，也顯示了科學所具有的破壞力，因此數學學習正好是進行科學價值觀、科學倫理觀、科學情感教育的途徑。

19世紀以來，數學理論、數學研究方法不斷發展，不斷創新，不斷完善。進入20世紀后，數學在提高生產、科技發展也作出了不朽的貢獻，可見，離開了數學家的不懈努力和創新能力，這是不可想象的。因此，數學學科的創新特色是培養科學素養中創新精神時難得的例子。同時，數學研究的創造性思維、數學中的科學探究、實驗探究模式對形成學生的創新意識與創新能力也具有不可估量的價值。

總之，現代數學教育的核心就是提高科學素養。在數學教育中不但要加強數學雙基的傳授，同時必須重視使學生感悟和學習貫徹在知識體系中的科學方法、科學態度。

[參考文獻]

[1]張奠宙.數學素質教育教案精編[M].北京：中國青年出版社，2000.

[2]吳效鋒.新課程怎樣教[M].沈陽出版社，2012.endprint