密切科学与数学教学的结合

徐旦

科学是为了观察和解释已有的客观世界。数学与人类的活动息息相关，作为对客观现象抽象概括而逐渐形成的科学语言与工具，不仅是自然科学和技术科学的基础，而且在社会科学与人文科学中发挥着越来越大的作用。小学科学学习强调要以探究为核心，在科学课堂中应根据科学教学本身的特点，寻找与数学课程综合的切入点，创设具有丰富性、挑战性和开放性的教学环境，追求真实、互动，让课堂焕发生命的活力。

对于数学与科学的关系，真可谓源远流长。从最早的人类开始他们的观察活动时，就经常数周围事物的个数。人们天生的好奇心使他们带着极大的兴趣来观察着周围的一切。他们热衷于计算事物的数量，并将它们进行分类以便更好地了解。这使得科学与数学在人类早期文明中就已经紧密联系起来。数学是自然科学的基础，也是重大技术发展的基础。数学教育独立于科学教育，但不是说科学教育与数学教育毫无干系。这两者是能够相互渗透，并彼此提供知识和能力的支持的。在现代科学发展的进程中，科学技术数学化是一个很重要的手段。小学科学的教学离不开数学知识，如何用好、用活数学知识对自然科学知识的掌握和运用有很重要的作用。

一、善用数学工具 精确观察数据

测量是小学生进行实验活动的第一步，只有获得较为可靠的原始数据，才能进行后续的科学分析活动。小学科学教学中涉及的测量项目主要有：质量、体积、长度、时间、温度等。教师在教学到相应的实验章节时要考虑到学生在数学中学习的测量精度;数学中三、四年级小数及计算器应用的学习;高年级的测量数据可以出现小数并借助计算器帮助计算，大大提高了科学数据的可靠性。学生在接触科学课的第一个内容——《我看到了什么》一课中，学生就已经涉及什么才是真正的观察，尝试理解怎样才是真正有目的地观察，才是科学探究中地观察，而就是在这第一个活动中就已涉及了测量这一手段的应用。从开始观察大树的外形，触摸树皮，直至引导学生猜测树干有多粗，接触第一样工具——卷尺。从这里尺子的运用，到今后温度计、弹簧秤、天平秤等工具的运用，测量这一手段始终与学生的探究活动紧密伴随，从始至终服务着学生的科学探究。从案例中可以看出，我们的目的是要在科学课中引导学生在科学探究过程中根据需要，适时地想到测量这一观察手段并较好地选择适合的测量工具进行观察，得到自己所需要的数据，让学生的探究活动更加的“真刀真枪”，更具有科学的“味道”。数学的确是科学探究的工具，与我们科学课堂确实应该紧密结合。

二、运用数据统计 寻找事物规律

科学的结论是探究与分析的结果，结论是建立在证据的基础之上。从实验中获得了充分的事实证据，而逻辑推理则获得理论上的证据。整理数据，是一个审视收集的资料是否符合观察事实、选择相关数据、排除不可靠信息的过程;是一个运用批判性和逻辑性思维分析证据与解释之间关系的过程。学生应学习如何分析、总结从简单实验中得到的数据，并正确运用逻辑思维，对结果做出解释，同时考虑如何选择相关的证据解释奇异数据。

如在小学科学三年级下册第四单元《磁铁》一课中，要求比较条形磁铁各个部分磁性的大小。一般用到的方法是在磁铁的上设置五个点ABCDE。分别在下面挂回形针，通过统计回形针的数量来比较条形磁铁各部分磁力的大小。

一般应该是A、E两点的磁性最强，C点没有磁性。但是在小组活动汇报中会出现一定的偶然性，要去掉这个偶然性就必须利用这样的方法。统计方法可以尽可能去掉数据所呈现的偶然性，找出统计数据中所隐含的内在规律性。这是一种非常重要的科学探究手段，对于学生今后在探究事物的内在规律时将起到至关重要的作用。

另外，孩子们还常犯以偏概全的错误，如以一次观察实验数据中得出普遍性结果、简单地将相关事件解释为因果关系等。需要我们在研究的交流反思阶段，交流过程和结果并重，以归纳法和演绎法为主，有意识地培养他们的逻辑推理能力。

三、建立数学模型，理论联系公式

一切科学原理最终都要形成数学模型才能被人接受和运用。小学生的发现也是一样，不能只是简单语言描述一下就结束。他们的发现里面包含了最基本的逻辑推理，有的还运用了数学方法，比如归纳类比等。教师如果抓住学生的思维核心，以图表绘画实物公式等形式，鼓励他们将自己的研究心得表达出来，这无疑会使他们的科学学习迈上一个新台阶。

介于小学数学模型的学习，小学科学教学中最容易建立的数学模型主要有：图表、图画、表达式这三种。平时实验中的记录表就可以看成一个简单的数学模型，它里面要包含自变量应变量结论等。表格设计也要考虑学生的数学阅读习惯，便于各个数值之间的联系和分析。数学中一、二年级对图画的方式的学习，使科学教学中对图画方式从现在的一年级开始就可以运用，而且可以起到相互促进的作用。在新的一年级科学教材中，第一单元关于测量，在数学教学中学到，可以在科学课中使用，这样对于一年级的学生从小可以有一个意识，我学的知识有什么用，在上科学课中可以给他们一个小小的答案。

比如动植物的形态描述土壤的过滤方法等。表达式是数学模型中比较高级的一种，它在描述物理现象时所起的作用尤为明显。数学中四年级用字母表示数的学习，使小学高年级在科学教学中比较适合运用表达式建立数学模型。又如五年级学生在学习简单机械时，教师首先要讲到杠杆原理，教材上的内容只是让学生明白距离支点越远的物体产生的重力越大，并未作过深要求，可实际上只要分析一下实验数据，学生就会得出“动力臂×动力=阻力臂×阻力”这样的猜测，这就是一个物理公式，如果学生能自己发现出来，教师应该引导他们建立这个数学模型，因为这要比以后直接告诉他们要来得更有意义。

从以上的论述，可见在学生的许多科学探究活动中，科学与数学的结合是如此密切，两门学科的许多概念和技能均可以统一到一项学习活动中，数学的技能可以而且必须应用到科学实践课的教学中。从儿童认知学的角度來说，知识的学习与吸纳，本身就是复合的，没有单纯的科学，也不存在纯粹的数学，就是一种融合教育。在小学里，教师当是全科教师，课堂当然也应该是融合的课堂。

【作者单位：苏州市彩香实验小学江苏】