让科学和数学教学比翼双飞

何国军

长期以来，我们过多的界定各学科的特点和内涵，不同学科目标的差异。数学课程独立于科学课程，不是说科学与数学教学毫无瓜葛。两者是相互渗透，并彼此提供知识和能力支撑的。笔者从大课程的背景下重新审视科学教学，探讨新形势下科学与数学教学的整合。从知识、技能和活动经验三个方面寻找交集，有机整合。

小学科学与其他学科教学的整合是当前科学教育的一个热门话题，也是目前学科教育研究的一个方向。小学科学培养了学生的科学素养，但在课程时代性、整体性、高效性等方面还有待加强。笔者认为，小学科学课程应该以科学课为核心，形成百花齐放的跨学科学习，让科学课与数学课程有机结合。小学科学学习以探究为核心，科学课上学生表现出非常高的热情，兴趣浓厚，科学课总也上不够；而数学教学是为了培养学生的逻辑思维和推理能力，从而解决身边的各种数学问题。两者虽有差别，但也有明显的交集。引导学生用科学的方法提出猜想并验证，得出结论来解决数学问题；同时可以用数学知识、技能来验证或解释科学的奇妙。

一、整合知识，整体建构

学科知识在课程学习中起着基础和核心作用，没有学科知识就没有课程，更谈不让课程整合。因此小学科学与数学学科的整合，首先面临的是学科知识的整合。科学和数学两门学科在知识上互相交织，螺旋上升，由于学科特点不同，教材呈现的时间不同步，有不同年级的，也有同一学期内不同时期的。学生进行科学探究时，如果缺乏相应的数学知识的掌握，将直接影响科学结果的习得，学生往往举手无措。然而，小学科学与数学知识同样存在着相似的地方，可以有效地进行整合。

例如：“地球的公转和自转”的教学，笔者与年月日的整合。让学生认识到地球公转和自转实际上是有规律性的事件，也就是数学上的周期现象。将月相和一年四季变化都看成是一个周期，不论是自转还是公转都是周而复始的不停出现的。地球公转一周的时间，地球自转的时间，与年月日有着紧密而复杂的关系。年月日的知识是抽象的，类似这样的数学知识数不胜数，而数学知识的抽象性和纯粹性在自然界和生活实际中总能找到答案。

二、综合技能，优势互补

科学技能包括，提出科学问题、运用科学知识、解释科学现象；而这些技能同样也包括科学态度、科学能力和科学精神等。这些技能的高低都依赖于学生观察力和测量水平的高低。观察是小学科学学习的源头和基础，学生通过对身边事物耐心、仔细、系统地观察，并从观察中发现科学问题。在科学和学习中，观察力是学习能力的重要指标，也是学生的核心心智水平高低的体现。学生的观察力是在科学探究中逐渐形成的，必将成为一种重要的心理品质。如果仅仅以科学观察到的现象进行测量和分析，或进行大致的了解，不但不会达成科学探究的目的，还可能有悖科学的学习态度。所以，将数学观察力和测量水平运用到科学探究中，可以让科学更科学、严谨。

例如：“影子与太阳高度”的教学，其实学生对同一时间，同一地点影长与物体高度的关系已经有了一个感性的认识。这种认识是浅显的，而学生对知识本质的学习必须依赖数学测量和計算。笔者事先让学生测量同一时间物体的影长和高度并记录数值，再带人数学课堂。在课堂中，学生根据测量结果，通过观察、计算，发现同一时间不同物体影长和高度的比值是一定的，也就是成正比例的。也可以根据数值，让学生在二维坐标系中画图研究，坐标系中的横轴和纵轴分别表示物体影长和高度，把每个物体的影长和高度用不同的点标出，发现这些点连接起来是一条直线。

三、积累经验，拓展学习

小学科学是以培养小学生科学素养为宗旨的科学启蒙课程，它不仅强调科学教育的目标是培养科学素养，而且对科学教育的定位是科学启蒙。学生科学素养的形成必将是一个长期而复杂的过程，它以学生科学活动经验的积累为表征。科学活动经验的积累能培养科学精神和态度，从而提升学生科学研究的能力。由于小学生认知水平还处于发展的初级阶段，学生数学活动经验的积累还依赖于感性、直观的科学活动，单纯的科学活动必然依靠数学活动经验才能顺利实施。小学科学和数学教学密不可分，用数学的严密性来研究科学问题，为科学研究提供数据支撑。因此，教师在组织科学活动中，要综合考量各种因素，既能明显的得出结论，从而构建知识，又要便于操作进行实证。在这种操作和实证阶段，学生的数学活动经验对学生的科学学习起着至关重要的作用。加强科学课程中数学知识、能力的应用教学，能够使学生对科学由感性的、浅显的认识向理性的、深入的认识转化。

例如，“细胞”的教学，教材中只是给了图片和文字来描述细胞的分裂和繁殖，这仅仅是对结果的呈现，忽视了对学生细胞分裂过程的再现。而分裂的过程，恰恰是一个重要的知识点，多数学生不易理解。笔者给学生讲“棋盘摆米”的故事，尝试在棋盘的第1格放1粒，第2格放2粒，第3格放4粒，然后是16粒、32粒……，尝试在纸上画细胞分裂图，学生在数学故事和活动中由难生智，准确的理解了细胞的分裂形式和过程。

科学与数学教学的整合，绝不是简单形式上的叠加，而是内容和结构上的融合。在科学学习中，培养学生的科学素养，同时重视学生知识、技能和活动经验的积累。小学科学和数学的相互融合，可以改变它们孤立的局面，保持它们相对独立的情况下，加强科学教学和数学教学的相互融合是课程整合的必然趋势。两者相辅相成，犹如给学生的拓展学习插上一对隐形的翅膀，比翼双飞。