數學思維方法在初中科學教學中的滲透研究

江彩芬

摘要：目前，學生問題意識還存在許多問題，在一定程度上不利于提高學生的學習成績和培養學生的綜合素質。隨著教育改革的深入，教育工作者越來越意識到科學教學中數學思維的重要價值。在整體初中階段科學教學中，數學是研究和解決科學問題的重要工具。它不僅提供了科學概念和科學規律的簡明精確的表達、推理工具和抽象手段，而且還提供了對科學問題進行定量分析和計算的方法。然而，在實際的教育教學中，人們發現中學科學教學與數學沒有很好的關聯，學生往往因為數學而影響科學問題的完美解決。

關鍵詞：初中科學;數學思維;滲透策略

引言：隨著數學思想的廣泛應用，數學思維和方法在自然科學領域的作用越來越重要。目前教育界也非常重視數學思想方法的教學，現代教育的工作者們也越來越注重學生的能力和素質。數學思想方法作為科學教育的重要內容，越來越受到教育界的重視。目前，教育出版社的科學書籍中有很多與數學思想和方法有關的知識，這些知識在近年來的中考試題中得到了體現。然而，目前科學教學的現狀是，數學思想和方法沒有真正滲透到科學教師的日常教學中，沒有系統有序的滲透策略，數學思維方法的普遍性和適用性對于中學生學習科學具有重要意義。

一、目前初中科學教學中存在的問題

1、教學內容和生活實踐存在脫軌

一些科學教師嚴重依賴教材，如抄襲教材實驗和對實驗原理的冗長解釋，忽視科學與生活的實際關系，完全沒有將科學實驗和探索活動的設計與學生的生活實踐相結合。中學科學教學內容與生活實踐存在差異，許多學生只記住科學原理，很少探索科學在生活中的應用，從科學的角度分析生活現象，用科學知識解決生活問題，這也是中學科學教師急需解決的問題。

2、科學教學形式比較單一

初中的科學內容包括物理、生物、化學等知識，學科教師往往采用斷章取義的教學方法，采用大量習題練習與演示實驗相結合的方式進行教學。這種教學方式忽視了學科之間的差異，影響了科學課程的教育效果[1]。例如，教師在課堂上采用實驗演示的模式進行教學，一些難度較大的實驗直接讓學生背誦實驗現象和實驗結果。這種教學方法比較枯燥，忽視了信息技術在實驗教學中的輔助作用，以及探索性實驗的開展和小組互助。

3、對于探究精神的重視度不夠

一些中學的學科教師仍然把分數作為評價學生的重要標準，忽視了對學生科學精神、科研能力和科學創新能力的培養，這與中央素養觀的教育目標背道而馳。例如，在實驗教學中，科學學科教師只指導學生重復教科書中的實驗步驟，而忽視了引導學生進行探索，思考生活中這一實驗原則的具體案例，以及是否有類似的實驗。科學教師缺乏探索性實驗的設計和定位，影響了學生科學素養的培養。

二、數學思維方法在初中科學教學中的滲透實施策略

1、加強對數學思想方法的認識

數學思維方法往往具有高度的抽象性和概括性，必須經過長期的積累和滲透，才能逐漸為學生所掌握，數學思想和方法的滲透主要發生在具體知識的教學過程中。因此，為了貫徹滲透性原則，我們必須不斷優化教學過程[2]。例如，發展概念的過程，推導公式和定律的過程，思考解決問題的方法的過程，綜合知識的過程等等。只有在這些過程的教學中，數學思維方法才能充分顯示其生命力。如果取消整體教學反思的過程，將科學知識視為教學知識的結論，就會失去滲透數學思維方法的機會。學生對數學思想和方法的理解和掌握遵循從個體到一般、從具體到抽象、從感性到理性、從低級到高級的認知規律。因此，這一認知過程具有長期性和重復性的特點，其中存在著一個由低到高的過程。對于同一種數學思維方法，我們應該注意它在不同知識階段的再現，從而加強學生對數學思維方法的理解。例如，在初中一年級，學生不斷接觸特定的物理模型，如眼睛模型和細胞結構模型，然后接觸虛擬模型，如磁感應線和光。在教學中，我們應盡最大努力發掘現有數學思想和方法的機遇，并將這些思想和數學方法不斷滲透到初中科學教學中。這樣，隨著時間的推移，學生的良好習慣可以形成。

2、激發學生的學習興趣

初中階段的學生正處于一個非常活躍的時期，對一些新事物有著濃厚的興趣。雖然中學科學教學過程中也涉及到一些抽象的內容，但也有一些有趣的實驗。通過科學實驗，使抽象的內容具體化，激發學生的學習興趣，提高初中科學課堂教學中數學思維滲透的質量。創設有趣的實驗教學情境，可以使抽象的科學教學內容生動具體。通過實踐實驗，學生可以發現對科學知識的興趣，從中探索關于數學思維的思考途徑。一旦創設簡單有趣的實驗情境，就可以讓學生發現中學學習科學的興趣，提高初中生在中學學習科學的興趣，從而提高中學科學教育的質量。

3、對數學思維進行概括和強化

學習不應該是一個被外界被動接受的過程，而應該是一個主動構建知識的過程，思維和數學方法的泛化和強化是掌握和運用思維和數學方法的前提[3]。在中學科學教學中，要鼓勵學生自覺地充分地運用數學思想和方法研究科學問題、分析科學現象，使他們能夠組織相應的數學思想和原始經驗的方法去構建材料，提出問題，選擇方法，探索和驗證，表達、交流和糾正它們，從而有效地構建新的認知結構。這種數學建構活動是主體的一種積極行為，是一種探索性的創造活動。例如，在問題解決教學中，通常可以引導學生嘗試一個問題多解決或多個問題統一解決的方案。一個問題多解決方案是使用不同的思想和數學方法來尋找各種解決方案，多個問題統一解決方案是在各種問題中使用相同的數學思想方法。

結束語：在初中科學教學中有效地滲透思想和數學方法，一般滲透的方法包括：在教學目標的制定中有意識地體現數學思想和方法;在產生知識的過程中，隨著時間的推移滲透思想和數學方法;通過總結復習，提煉和綜合數學思維方法;通過解決問題，掌握并深化數學思維方法。教師還應注重與學生情感的培養和交流，在合理上課的同時，要形成民主平等的教學氛圍，構建相互信任的師生關系和學習氛圍，努力讓學生釋放出巨大的創新潛力。引導學生積極投入科學探索問題，取得良好教學效果。

參考文獻：

[1]宗早建.探討初中科學教學中培養問題意識的對策[J].漢字文化，2018（18）.

[2]蔣亞群.問題化教學在初中科學教學中的運用心得[J].課程教育研究，2017（42）.

[3]林文忠.基于核心素養下的初中科學實驗細節教學研究[J].科教文匯（上旬刊） ，2020（1）.

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