在小學科學教學中培養學生數學意識的嘗試

童秋蘋

摘 要：教師要充分認識數學知識與方法在學生科學學習中的重要性，從不同的角度入手，帶領學生探究科學知識的過程中，培養多種數學意識，促進良好學習習慣的培養與科學學習核心素養的提高。

關鍵詞：小學科學;數學意識;數據整理;圖像;人文情懷

《基礎教育課程改革綱要》在課程改革的目標中提出：要改變課程結構過份重視學科本位、科目過多而缺乏有效整合的現狀，要適應學生發展的需要，體現課程結構的綜合性與均衡性。目前在以科學學科為中心的學科整合的研究中，以通過寫觀察日記的方式把語文學科整合進科學學科是比較常見的，但對于科學與數學的整合方面很少有人提及。那么，我們該如何在小學科學教學中整合數學學科體系，促進學生的可待續發展呢？教師應從不同的角度入手，在帶領學生探究科學知識的過程中，培養多種數學意識：

一、培養實事求是記錄實驗數據的意識

科學探究會產生許多實時數據，這些數據為后續的實驗解釋與分析提供重要依據，影響著實驗結果的性質，也是實驗報告有效性的主要數據支撐。教師需要在平時的教學中引導學生樹立嚴謹對待數據并作如實記錄的習慣。

比如科學教科版三上年級《測量氣溫》一課時，教師讓學生測量一天不同時段的氣溫時，有不少學生認為中午12時的氣溫是一天中最高的，所以當他測得14時的氣溫比12時還高時，就開始懷疑自己的測量出了問題，于是他可能用嘴巴去吹玻璃泡幫助降溫，也可能直接抄襲他人的部分實驗數據，這樣刻意偽造數據的結果，只會導致實驗結果失實。當然，教師不一定能發現學生的作假行為，但事后可以讓學生自己總結一下實驗結果與別人有差異的原因，也有可能起到教育學生要相信自己的實驗結果并能如實測量與記錄的作用。

二、借助數學手段減小數據誤差的意識

科學實驗中產生誤差是難以避免的，我們只能盡量減少誤差而不能消除誤差。減少誤差的方法多種多樣，但學校一般不具備使用高精度儀器的條件，所以多測量幾次再取平均值是減少實驗偶然誤差的一種重要方法。比如在研究“擺長怎樣影響擺動次數”的實驗中，教師讓學生將懸掛著的30厘米長的木條上，在木條的10厘米處固定一塊金屬圓片，觀察擺在15秒鐘內擺動了多少次，并做好記錄，由于秒表使用的習慣等多種因素的影響，實驗也會有很多誤差，此時學會多測量幾次也是非常必要的。隨著學生數學學習知識的日益豐富，中位數、眾數的概念也陸續進入學生的視線，科學教師要與數學學科結合，引導學生用不同形式的數據來代表研究對象的實際情況，從而使數據誤差盡可能降低。

三、運用表格對數據進行系統整理的意識

與傳統教材不同，現行教科版小學科學教材中出現了大量的表格，教材編寫者是怎么考慮的呢？這是因為對科學觀察或實驗的數據進行有序記錄、分類與整理，是科學探究進行有序觀察的延續，更是培養學生科學學習核心素養的重要指標，而統計表是對實驗現象進行觀察與記錄的重要工具。如讓學生觀察小動物時，我們可以讓學生按外形特征、身長、運動方式等項目進行觀察并記錄在表格中，其目的不僅僅在數據本身，更在于學生形成這種規范而有條理整理知識的意識與習慣，當然習慣與意識的培養應該循序漸進地滲透：

1.從單一變量聯系中形成對表格邏輯的理解

簡單的表格更有助學生初步接觸與認識表格內容的邏輯關系，形成數據條理化的意識。比如對于四上《測量氣溫》一節中教室外一天中氣溫的變化的表1是一份單式統計表，一列數據呈一線式分布。根據這類簡易的統計表，學生的觀察行為將提前進行規劃，文字記錄也能得到規范與簡化，整個探究活動過程就可能會以一種有條不紊的方式開展。

2.從多變量聯系中形成規律總結

隨著探究的深入，上述單式統計表顯然已經不能滿足要求，所以讓學生學習更接觸更復雜的復式統計表也是必須的。如四上年級教材中有一張“心跳與呼吸記錄表”（表2），表格信息呈縱橫兩個方向發展，數據變化受兩個自變量所控制。學生不但需要記錄每分鐘心跳與呼吸在不同狀態下的次數，從而初步形成科學學習中的變量意識，還可以讓學生從不同的角度讓學生總結規律：人的心跳在運動狀態與平靜狀態上有什么規律？呼吸呢？兩種規律之間是否有相似性？

四、借助圖像進行規律分析的意識

小學科學探究活動中，會經常使用求差、求倍數等常用方法對數據進行分析，從而促進對實驗的解釋與推理。利用數形轉換建立圖像，可以化解學生理解的難度，促進學生由數據歸納出結論，作出規律性的推斷。在五上《怎樣得到更多的光與熱》一節觀察物體的顏色與吸熱本領之間的關系時，填寫了記錄表，如果能幫學生一個圖像模型——物體的顏色與吸熱本領的關系統計圖，學生借助曲線變化的總趨勢，能清晰地得出：深色物體的吸熱本領比淺色物體強，物體表面越光滑，吸熱本領越弱。（圖1）

借助圖像感知，有助于學生把科學現象中的概念、性質與規律以圖式的方式建構起來，圖式建構就象二維碼一樣容量極小，可以在頭腦中大量存儲，且調用這些資源幾乎毫不費力。

盡管小學數學中統計圖的繪制一般在高年級才出現，但是在低中年級的科學教學中，可以讓學生在教材的提示與教師的指導下進行有的放矢地滲透一些淺顯的統計圖的填充。在條件許可的時候，也可以讓學生自己嘗試繪制一些統計圖。

五、依據等式模型科學表述規律的意識

等式是用數字與字在運算符號及運算規則的串聯下形成的數學結構表達式。雖然對于小學科學來說，應用等式的情況并不普遍，但通過建立等式來表達科學研究對象間的數量關系對高年級學生來說并沒有多大的困難。比如在“平衡尺平衡”的探究學習中，抓住數據特征可以引導學生思考：在兩邊平衡的條件下所掛的鉤碼數與位置之間的關系是怎么樣的？這種關系似乎說明了什么？從而作出假設：左邊鉤碼個數× 左邊的距離 = 右邊鉤碼數×右邊的距離（即 F1×L1=F2×L2），再進行驗證即可，而且這種規律性認識可以幫助學生遷移到后續的杠桿、滑輪、斜面等內容的學習中。

六、借助數學問題建立良好人文情懷的意識

科學教學的目標繞不開學生人文情感的培養，在科學教學中廣泛存在的保護生命、呵護健康、注重環保、節能減排等意識與情感培養對學生來說也是非常重要的。當一般性的說教顯得蒼白的時候，借助數學運算讓學生觸動心靈、引發內心的震撼就顯得棋高一著。

如教學六下《一天的垃圾》一課，我先讓調查平均每天每個家庭大約產生多少垃圾，大家得出每戶每天約1.5公斤左右，那么如果按照一個班級40人（即一般來說40個家庭）計算，一個班級所在的家庭一年要產生多少垃圾呢？顯然，這么多垃圾最終都會占據我們的土地表面，腐爛產生的臭味會污染我們的環境，滋生蚊蠅、傳播疾病等，這就對學生進行了更鮮明的環保教育。再如結合教科版六上年級《相貌各異的我們》中，可以從每個臉部特征如單眼皮和雙眼皮、直發和卷發等對人進行分類，1個特征可以把人分成兩大類，2個特征可以把人分成四大類，3個特征可以把人分成八類，40個特征就可以把人分成一萬億類，即使是雙胞胎也有長得不一樣的細小特征，所以世界上沒有兩個完全一樣的人，我們是唯一的。

總而言之，把數學知識與方法整合進小學科學的教學過程中，對于學生形成良好的學習習慣、建立科學的思維方式極為有利。本文權且拋磚引玉，期望能帶動小學科學學科的課程融合的研究與探討，有待同行批評與指正。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.義務教育小學科學課程標準[S].北京：北京師范大學出版社，2017.

[2]惠浩，劉國良.數學建模在小學科學探究學習中的運用.教學與管理。2020（9）.