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(guò)程中，必然會(huì)與其他學(xué)科產(chǎn)生交叉和聯(lián)系。在實(shí)際教學(xué)過(guò)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(shí)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(shí)的局限性，兩門學(xué)科往往各自為戰(zhàn)。特別對(duì)于小學(xué)科學(xué)來(lái)說(shuō)，離開了小學(xué)數(shù)學(xué)的輔助，常常會(huì)遇到意想不到的問(wèn)題。

一、問(wèn)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(shí)，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(shí)，課堂上老師請(qǐng)同學(xué)們將一天的氣溫?cái)?shù)據(jù)，繪制成一張折線統(tǒng)計(jì)圖。老師的本意是通過(guò)折線圖使孩子們更加直觀地了解一天氣溫變化的趨勢(shì)。然而，由于科學(xué)老師不了解四年級(jí)的學(xué)生并沒(méi)有掌握折線統(tǒng)計(jì)圖的繪制能力，所以選擇了錯(cuò)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(huì)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(jiàn)的圖形，我們時(shí)常把維恩圖作為比較異同的圖示，廣泛運(yùn)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(wèn)題、解決問(wèn)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(gè)功能，一是對(duì)自然現(xiàn)象定量的描述與測(cè)量，二是對(duì)科學(xué)思維方式的補(bǔ)充，將演繹、推理的方法融入科學(xué)驗(yàn)證的過(guò)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(cè)量——從感性到理性

首先，科學(xué)教學(xué)中首先對(duì)數(shù)學(xué)的借鑒是在測(cè)量的過(guò)程中，測(cè)量是數(shù)學(xué)的基本技能，也是科學(xué)探究過(guò)程中的基本技能。

2.統(tǒng)計(jì)——分析數(shù)據(jù)，歸納得出結(jié)論

其次，是對(duì)數(shù)學(xué)中統(tǒng)計(jì)的運(yùn)用。科學(xué)的驗(yàn)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(jì)。運(yùn)用統(tǒng)計(jì)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(jì)圖——直觀發(fā)現(xiàn)變化的趨勢(shì)

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(jì)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(shì)和規(guī)律。通過(guò)對(duì)數(shù)學(xué)的測(cè)量、統(tǒng)計(jì)、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(méi)有“量”這個(gè)具體的數(shù)據(jù)支持，僅僅依靠“性”這個(gè)感性的認(rèn)知，有時(shí)候也會(huì)造成學(xué)生理解的困難。這時(shí)，適時(shí)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(shí)點(diǎn)。

在教科版五下《沉浮》單元，學(xué)生對(duì)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(shí)“單一材料構(gòu)成的物體沉浮狀態(tài)與物體的重量、體積無(wú)關(guān)”這條概念矛盾，難以理解。適時(shí)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(guò)程中，我們經(jīng)常用的思維方法是歸納法。即用很多實(shí)驗(yàn)例證來(lái)不斷證明自己的假設(shè)，如果出現(xiàn)一個(gè)反例則證明為假。但是由于課堂時(shí)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(lái)驗(yàn)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(diǎn)，提升學(xué)習(xí)效率

不難看出，對(duì)于小學(xué)數(shù)學(xué)的借鑒可以對(duì)小學(xué)科學(xué)的不少教學(xué)難點(diǎn)進(jìn)行突破，使得原本棘手的問(wèn)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(jiǎn)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(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)是客觀的，但有時(shí)，我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果由于客觀原因會(huì)出現(xiàn)偏差。這時(shí)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(yàn)證，是檢驗(yàn)數(shù)據(jù)是否合理的重要方式。

（二）關(guān)于課程借鑒整合對(duì)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(diǎn)。教師在科學(xué)課上遇到一些問(wèn)題，和我們教師本身缺乏對(duì)其他學(xué)科的了解，斬?cái)嗔藢W(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(gè)年段、時(shí)段，學(xué)生對(duì)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(diǎn)，選取合適的內(nèi)容，為學(xué)生量身定做。

此外，對(duì)于數(shù)學(xué)的借鑒不能僅僅停留在知識(shí)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！