淺談小學(xué)數(shù)學(xué)知識在科學(xué)實驗中的深化作用

摘 要：小學(xué)科學(xué)實驗教學(xué)是一個探索的過程，在實驗中，教師不僅要帶領(lǐng)學(xué)生明確實驗現(xiàn)象，更要追根溯源探索其中的原理。數(shù)學(xué)是科學(xué)之王，運用數(shù)學(xué)知識解釋科學(xué)現(xiàn)象，既深化了科學(xué)教學(xué)，又有助于提高學(xué)生的探索能力和創(chuàng)造能力。

關(guān)鍵詞：科學(xué)實驗教學(xué);數(shù)學(xué)知識;深化教學(xué);探索能力

小學(xué)科學(xué)是以實驗教學(xué)為主的學(xué)科，小學(xué)生的年齡特點決定了靠單一的理論講解，難以達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，通過動手實驗了解知識的運作，往往更容易引發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)熱情。所以小學(xué)科學(xué)教學(xué)主要從實驗課中汲取營養(yǎng)，通過實驗教學(xué)達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、動手操作能力和思維能力的目的。但在平時的實驗教學(xué)中，教師更多的為學(xué)生展示一種現(xiàn)象，很少去探究實驗的本質(zhì)，這樣的過程學(xué)生難以有深刻的認(rèn)識和較大的興趣。因而教師在現(xiàn)象出現(xiàn)后組織學(xué)生探究實驗原理就顯得至關(guān)重要。數(shù)學(xué)是一門基礎(chǔ)學(xué)科，它是一切科學(xué)的基礎(chǔ)，達(dá).芬奇說過：在科學(xué)中，凡是用不上數(shù)學(xué)的地方，凡是和數(shù)學(xué)沒有聯(lián)系的地方，都是不可靠的。因而此時，用數(shù)學(xué)知識解釋科學(xué)原理就顯得畫龍點睛，更能激發(fā)學(xué)生探索真理的欲望。

以五年級下冊《杠桿》這一課為例，教學(xué)中，我首先通過在平衡木上演示，使學(xué)生體會到機(jī)械產(chǎn)生的效力和距離有關(guān)。進(jìn)而又在平衡木左側(cè)2格放4個砝碼，讓學(xué)生推測，右側(cè)該怎么放才能平衡？學(xué)生通過第一層次的實驗對距離在杠桿中的正作用已經(jīng)有了初步認(rèn)識，進(jìn)而開始有根據(jù)的推測，這些推測雖不能全部準(zhǔn)確但都做到了近距離砝碼多，遠(yuǎn)距離砝碼少的原則，我根據(jù)學(xué)生的推測一一演示，最后集體發(fā)現(xiàn)了平衡條件，即：左2段掛4=右2段掛4=右4段掛2=右1段掛8。此時我趁熱打鐵讓學(xué)生在小組內(nèi)交流討論：為什么這些條件下就能平衡？學(xué)生內(nèi)心的探索興趣被激起，紛紛展開研究，終于部分小組有了答案并用乘法算式揭示出了關(guān)系：2ⅹ4=2ⅹ4=4ⅹ2=1ⅹ8，即左右兩邊重物與距離的乘積是相等的，所以才能保持平衡。其他學(xué)生此時恍然大悟紛紛說到：原來右側(cè)距離短用的砝碼多，距離長用的砝碼少，是因為它們的乘積是一定的。驚喜之余我不得不為孩子們喝彩，用數(shù)學(xué)知識解釋了杠桿省力的原理，使得對杠桿的認(rèn)識更加深刻。

又比如在教學(xué)《動滑輪與定滑輪》時，學(xué)生通過實驗發(fā)現(xiàn)，動滑輪能省一半的力，定滑輪不省力，我及時追問為什么？學(xué)生積極動腦思考，但還是心中惘然，這時我出示動靜滑輪原理的圖片（下圖1），并標(biāo)出它們的支點和阻力點、動力點，讓學(xué)生展開討論。因為有了前面杠桿學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)很快有學(xué)生發(fā)現(xiàn)動滑輪動力點到支點的距離是阻力點到支點距離的2倍，所以只需用一半的力，定滑輪動力點到支點的距離等于阻力點到支點的距離，所以用的力一樣。教室里此時想起了雷鳴般的掌聲，其他學(xué)生紛紛說道：滑輪和杠桿一樣，必須兩邊的乘積相等才能平衡，所以距離越長用的力就越小。這又是一個用數(shù)學(xué)知識解釋科學(xué)原理的過程，我想這樣的實驗結(jié)論學(xué)生更容易接受，印象也更深刻。

再比如在學(xué)習(xí)《齒輪》這一課時，學(xué)生通過轉(zhuǎn)動齒輪組的實驗發(fā)現(xiàn)：大齒輪轉(zhuǎn)的最慢，小齒輪轉(zhuǎn)的最快（上圖2）。大齒輪轉(zhuǎn)一圈時，中齒輪能轉(zhuǎn)1圈半，小齒輪能轉(zhuǎn)3圈。我及時拋出問題：為什么大齒輪轉(zhuǎn)一圈時，中齒輪能轉(zhuǎn)1圈半，小齒輪能轉(zhuǎn)3圈呢？學(xué)生積極思考，我提示他們數(shù)一數(shù)大中小齒輪的齒數(shù)看看有什么發(fā)現(xiàn)？不過一會兒大半個班的學(xué)生都舉起了手并揭示出其中原理：原來大中小三個齒輪分別有42個齒，28個齒，14個齒，因為42÷28=1.5 ?42÷14=3所以會出現(xiàn)以上的圈數(shù)關(guān)系。更有的學(xué)生總結(jié)到：各個齒輪在相同時間內(nèi)轉(zhuǎn)動的總齒數(shù)是一樣的，只是它們每圈的齒數(shù)不同才導(dǎo)致了轉(zhuǎn)動圈數(shù)的不同等等。我想，實驗研究到了這樣的深度，學(xué)生應(yīng)該心中了然，不僅看到了實驗現(xiàn)象，更明白了其中的原理，這些都和數(shù)學(xué)知識的運用密不可分。

高斯說：數(shù)學(xué)是科學(xué)之王。很多科學(xué)現(xiàn)象都可以用數(shù)學(xué)知識來解釋，在實驗教學(xué)中，教師多問幾個為什么，讓學(xué)生追根溯源用數(shù)學(xué)知識去解釋其中的原理，有助于學(xué)生從實驗現(xiàn)象邁向科學(xué)本質(zhì)，深化科學(xué)教學(xué)，同時提高他們的探索熱情、創(chuàng)新意識和勇于探究的能力。

作者簡介：

杭艷（1982--）女，陜西省西安市西北工業(yè)大學(xué)附屬小學(xué)數(shù)學(xué)高級教師。