利用科學知識進行數(shù)學教學

〔摘" "要〕" 充分發(fā)揮學科間的綜合育人功能，開展跨學科主題教育教學活動，是促進學生德智體美勞全面發(fā)展、實現(xiàn)綜合素質(zhì)水平提升的有效嘗試。數(shù)學與科學均是人類認識和改造世界的有力工具，二者在本質(zhì)上緊密聯(lián)系。因此，在小學數(shù)學教學實踐中可合理且巧妙地融入科學知識，引領學生開展跨學科主題學習，進一步強化數(shù)學學科的育人價值，更好地培養(yǎng)和發(fā)展學生的綜合思維與綜合能力。本文著眼于跨學科主題學習，就利用科學知識進行數(shù)學教學展開深入探討，首先闡述科學與數(shù)學的關系，其次分析小學數(shù)學與科學知識相融合的原則，最后從輔助數(shù)學實驗開展、降低數(shù)學概念學習難度、加強學生深入思考探究、引導學生感知數(shù)學魅力四個角度提出融合路徑。

〔關鍵詞〕" 小學數(shù)學；科學知識；融合路徑

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）16" " 0130-03

《義務教育課程方案（2022年版）》《關于加強新時代中小學科學教育工作的二十條措施》等文件明確指出，要統(tǒng)籌設計綜合課程和跨學科主題學習，打破學科壁壘，實施跨學科主題學習，并強調(diào)各學科開展的跨學科主題學習要占總課時的10%以上。在此背景下，聚焦教學方式變革，將數(shù)學與其他學科有機融合，是小學數(shù)學教師的一個重要研究課題。科學知識的實踐性和綜合性，可激發(fā)學生的數(shù)學學習熱情，科學實驗中的單位轉(zhuǎn)換與實踐體驗，可幫助學生更直觀地理解數(shù)學中的抽象概念，而數(shù)學則是科學研究中不可或缺的工具，能夠為其提供理論基礎和研究方法。基于此，數(shù)學與科學的融合是可行的，教師應在小學數(shù)學教學中探索融入科學知識的有效路徑，進一步推動跨學科融合教學的有效實施。

一、數(shù)學與科學的關系

數(shù)學與科學之間存在著密切關系。在應用方面，數(shù)學是科學研究中不可或缺的工具，不僅能夠幫助科學家建立模型，還提供了理論和實驗的堅實基礎，比如物理學家側(cè)重使用數(shù)學方法來描述力學和電學現(xiàn)象。反之，在科學研究中對數(shù)學知識的充分利用，既能夠促使學生進一步理解和掌握數(shù)學概念與數(shù)學技能，還能夠提高學生綜合運用數(shù)學知識分析解決實際問題的能力。在學生發(fā)展方面，數(shù)學的抽象性和邏輯性使科學能夠以嚴謹?shù)姆绞桨l(fā)展和驗證理論，學生參與這一過程可以實現(xiàn)邏輯思維、抽象思維與創(chuàng)新創(chuàng)造性思維發(fā)展。在科學探究過程中，經(jīng)常需要進行數(shù)據(jù)的整理和分析，這一過程自然而然地促進了學生數(shù)學綜合能力的提升。

由此可見，站在數(shù)學角度上看，科學知識不僅能夠豐富教學內(nèi)容，還能夠促進學生核心素養(yǎng)與關鍵能力提升。因此，推動小學數(shù)學與科學知識相融合，是落實新課標的要求，實施跨學科主題教學，是強化數(shù)學學科綜合育人功能的發(fā)力點。

二、利用科學知識進行數(shù)學教學的原則

（一）問題導向原則

將小學數(shù)學與科學知識相融合，旨在更好地激發(fā)學生的求知和探索欲望，使其主動參與自主思考、深度探究等活動，在此過程中實現(xiàn)核心素養(yǎng)與綜合能力發(fā)展。基于此，在小學數(shù)學與科學知識相融合的過程中，應遵循問題導向原則，結(jié)合課程標準、教學內(nèi)容、學生學情提出環(huán)環(huán)相扣、層層遞進且具有啟發(fā)性、挑戰(zhàn)性的問題，通過問題提高學生學習的內(nèi)驅(qū)力，使其主動地運用數(shù)學思維分析和解決問題，并借助科學知識進行分析和驗證。

（二）活動實踐原則

小學數(shù)學教學要注重理論聯(lián)系實際，使學生既有扎實的理論知識功底，又具備熟練使用數(shù)學技能的能力。因此，小學數(shù)學與科學知識的融合要堅持活動實踐原則，多加設計與實施數(shù)學與科學相結(jié)合的實驗探究活動。要讓學生在活動中既能夠廣泛地應用數(shù)學概念、方法和理論來驗證科學現(xiàn)象的合理性，又能夠借助科學知識更直觀地理解數(shù)學中的抽象化知識，并看到數(shù)學方法和理論在實際生活中的應用，以此提高學生的數(shù)學綜合能力，同時感受數(shù)學與科學的存在與價值。

（三）情境體驗原則

對小學生而言，無論是數(shù)學還是科學，整體的學習難度都較大，部分學生容易出現(xiàn)畏難情緒，進而缺乏學習積極性和主動性。教師要想促進小學數(shù)學與科學知識相融合，并取得理想的融合效果，就應貫徹落實情境體驗原則，注重豐富與強化學生的學習和情感體驗，為提高教學效率與學生學習質(zhì)量奠定良好基礎。比如，教師在教學有關折線圖和數(shù)據(jù)分析的內(nèi)容時，可在課堂上引入生活中植物生長這一科學實驗，讓學生將所學知識應用到實際生活情境中，如記錄植物的生長高度，并利用數(shù)學中的折線圖繪制其生長趨勢。

三、利用科學知識進行數(shù)學教學的策略

（一）利用科學知識引導學生開展數(shù)學實驗

小學數(shù)學實驗教學具有激發(fā)學生學習興趣與動機、喚醒學生求知與探索欲望、鍛煉學生數(shù)學思維與能力，進而促進學生核心素養(yǎng)發(fā)展等積極作用。為進一步發(fā)揮小學數(shù)學實驗教學的育人功能，教師可在實驗指導中有意識地將科學知識與數(shù)學探究相結(jié)合，旨在利用科學知識更好地輔助數(shù)學實驗開展，讓學生可以深入到實驗教學中，實現(xiàn)學習質(zhì)量的提升。以“克、千克、噸”實驗教學為例，融合方向是引導學生經(jīng)歷“猜測—實驗→結(jié)論”這一過程，在科學探索發(fā)現(xiàn)中深入學習數(shù)學，進而能夠感受并認識質(zhì)量單位千克和克，了解1千克和1克的實際質(zhì)量，初步建立千克、克的質(zhì)量觀念，發(fā)展量感。

在教學中，教師可嘗試引入科學課程中有關“測量”的知識和實驗內(nèi)容，通過應用類比科學實驗知識，完成對質(zhì)量單位的探究。環(huán)節(jié)一：設計問題，激發(fā)學生學習興趣與動機。教師利用多媒體設備展示食品包裝袋，面向?qū)W生提出“包裝袋上有哪些信息？”“150克、300克這些信息代表什么含義？”等問題，將學生的注意力聚焦在質(zhì)量單位上。

環(huán)節(jié)二：提出實驗，引導探究。教師展示砝碼和抽紙這兩種物品，請學生仔細觀察，猜一猜誰更重。部分學生認為抽紙重，因為抽紙外觀看起來更大；另一部分學生則認為砝碼重，因為砝碼是鐵做的。此時，教師順勢提出“有什么好的方法來判斷它們的輕重呢？”這一問題，引導學生開展實驗探究。學生在電子秤輔助下測量出砝碼和抽紙的重量，發(fā)現(xiàn)二者一樣重，均是1千克。教師由此引出課題：1千克到底有多重？

環(huán)節(jié)三：開展實驗，建立概念。教師將提前準備好的蘋果、雞蛋、橘子、數(shù)學書提供給學生，要求學生依次完成“估一估、議一議大約多少個蘋果/橘子/雞蛋以及幾本數(shù)學書的重量約1千克；稱出相對應物品的1千克，數(shù)出數(shù)量；掂一掂、拎一拎感受1千克的重量；說一說你知道的1千克”等任務，讓學生在此過程中清晰地感知1千克，形成量感。在此基礎上，教師再次引導學生思考“1千克與1克均是質(zhì)量單位，二者有何關系呢？”這一問題，待學生提出“1千克=1000克”這一猜想后，指導學生測量生活中的物品，通過科學探索驗證猜想。經(jīng)實踐發(fā)現(xiàn)，這種融合方式不僅可幫助學生回顧科學課程的測量知識和實驗過程，讓數(shù)學探索更加嚴謹、客觀，還能夠降低學習抽象化數(shù)學概念的難度，使學生更直觀地理解數(shù)學中的抽象化知識。

（二）利用科學知識拓寬學生思考探究范圍

了解當前小學數(shù)學教學中學生的表現(xiàn)可發(fā)現(xiàn)，部分學生存在明顯的淺層學習與淺層思考現(xiàn)象，整體的學習效果較為薄弱。為此，小學數(shù)學與科學知識的融合重點可放在利用科學知識拓展學生思考探究范圍與深度、在教學“混合運算”以及培養(yǎng)學生數(shù)學思維能力、數(shù)學分析能力、問題解決能力時，教師可適當?shù)匾搿笆澄镏械臓I養(yǎng)”等科學知識，以此為著眼點設計主題為“舌尖上的數(shù)學——制作科學菜單”的小組合作探究活動。在具體實踐中，教師指導學生以小組為單位，通過合作的方式搜集、整理與健康飲食相關的科普材料，明確不同肉類、蔬菜、水果、谷物的營養(yǎng)含量，并將其制作成表格。隨后，引導學生審視自己的飲食習慣，以“我要健康飲食，健康成長”為著眼點，計算、比較、討論各種食材的營養(yǎng)，精心設計適合自己的營養(yǎng)菜單。經(jīng)實踐發(fā)現(xiàn)，在科學知識輔助下設計與實施貼合學生生活的小組合作探究活動，不僅可促使學生結(jié)合科學知識探索數(shù)學，有效鏈接數(shù)學與科學知識，建立多學科知識體系，為學生綜合運用多學科知識分析解決生活中的實際問題創(chuàng)造條件，還能夠拓寬學生的思考探究范圍，增長學生的見識。

（三）利用科學知識幫助學生理解抽象概念

小學數(shù)學中存在一些抽象化、復雜化的概念，面對這些晦澀難懂的知識點，教師可嘗試引入與之相關的科學知識，利用科學知識將其變得形象化與簡單化。比如，幾何圖形中的對稱性是學生學習與“吃透”幾何知識的基礎概念，教師在講解此概念時可融入鏡面反射方面的科學知識，通過解釋和引導學生觀看光線在鏡面上的反射過程，讓學生更加直觀地理解幾何學中的對稱性概念。在具體教學實踐中，教師可將一塊平面鏡放在講桌上，利用激光筆照射鏡面，指導學生觀察光線的入射和反射過程，并鼓勵學生分享自己的觀察和思考結(jié)果。如有學生表示：“激光照射鏡面會形成兩個角，這兩個角通過肉眼觀察可能相等。”此時，教師可順勢引導學生使用量角器測量入射角和反射角，以驗證入射角和反射角是否相等。待學生通過實踐操作驗證猜想后，教師引入幾何學中的對稱性概念，讓學生在提前發(fā)現(xiàn)的光反射定律的支持下，相對輕松地理解對稱性概念。經(jīng)教學實踐發(fā)現(xiàn)，利用科學知識幫助學生理解抽象概念可以降低學生的學習難度，提高小學數(shù)學教學效率，同時也有助于學生運用數(shù)學知識解釋生活中的一些現(xiàn)象，對發(fā)展學生的知識遷移與運用能力有著積極意義。

（四）利用科學知識促使學生感知數(shù)學價值

幫助學生感受數(shù)學與科學的存在與價值，是小學數(shù)學與科學知識相融合的目的之一。教師在實際教學中應找尋數(shù)學與科學知識的融通點，以此為抓手設計綜合性學習活動，促使學生體會科學知識、數(shù)學知識的應用價值。例如，教師可圍繞瓦楞紙設計主題為“神奇的紙”的綜合性學習活動。在此活動中，教師先引導學生分享生活中瓦楞紙的用途，并從數(shù)學與科學角度說一說其特點，如瓦楞紙側(cè)面的一小部分像一個個三角形，連在一起是鋸齒狀等。隨后，教師指導學生開展科學實驗，探究瓦楞紙的彈性、隔熱效果和承重力，并要求學生在實驗探究中運用數(shù)學的統(tǒng)計分析知識記錄、總結(jié)和表達實驗現(xiàn)象和結(jié)果，旨在培養(yǎng)學生用數(shù)學的思維分析世界、用數(shù)學的語言表達世界的能力。

綜上所述，研究小學數(shù)學與科學知識融合路徑可發(fā)現(xiàn)，推動二者融合時應遵循問題導向原則、活動實踐原則、情境體驗原則，并將重點放在利用科學知識引導學生開展數(shù)學實驗、拓寬學生思考探究范圍、幫助學生理解抽象概念、促使學生感知數(shù)學價值四個方面，以加強小學數(shù)學與科學知識的融合深度與廣度，取得相對理想的融合效果。

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