在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)意識的嘗試

童秋蘋

摘 要：教師要充分認(rèn)識數(shù)學(xué)知識與方法在學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)中的重要性，從不同的角度入手，帶領(lǐng)學(xué)生探究科學(xué)知識的過程中，培養(yǎng)多種數(shù)學(xué)意識，促進(jìn)良好學(xué)習(xí)習(xí)慣的培養(yǎng)與科學(xué)學(xué)習(xí)核心素養(yǎng)的提高。

關(guān)鍵詞：小學(xué)科學(xué);數(shù)學(xué)意識;數(shù)據(jù)整理;圖像;人文情懷

《基礎(chǔ)教育課程改革綱要》在課程改革的目標(biāo)中提出：要改變課程結(jié)構(gòu)過份重視學(xué)科本位、科目過多而缺乏有效整合的現(xiàn)狀，要適應(yīng)學(xué)生發(fā)展的需要，體現(xiàn)課程結(jié)構(gòu)的綜合性與均衡性。目前在以科學(xué)學(xué)科為中心的學(xué)科整合的研究中，以通過寫觀察日記的方式把語文學(xué)科整合進(jìn)科學(xué)學(xué)科是比較常見的，但對于科學(xué)與數(shù)學(xué)的整合方面很少有人提及。那么，我們該如何在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中整合數(shù)學(xué)學(xué)科體系，促進(jìn)學(xué)生的可待續(xù)發(fā)展呢？教師應(yīng)從不同的角度入手，在帶領(lǐng)學(xué)生探究科學(xué)知識的過程中，培養(yǎng)多種數(shù)學(xué)意識：

一、培養(yǎng)實(shí)事求是記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的意識

科學(xué)探究會產(chǎn)生許多實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)解釋與分析提供重要依據(jù)，影響著實(shí)驗(yàn)結(jié)果的性質(zhì)，也是實(shí)驗(yàn)報(bào)告有效性的主要數(shù)據(jù)支撐。教師需要在平時(shí)的教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生樹立嚴(yán)謹(jǐn)對待數(shù)據(jù)并作如實(shí)記錄的習(xí)慣。

比如科學(xué)教科版三上年級《測量氣溫》一課時(shí)，教師讓學(xué)生測量一天不同時(shí)段的氣溫時(shí)，有不少學(xué)生認(rèn)為中午12時(shí)的氣溫是一天中最高的，所以當(dāng)他測得14時(shí)的氣溫比12時(shí)還高時(shí)，就開始懷疑自己的測量出了問題，于是他可能用嘴巴去吹玻璃泡幫助降溫，也可能直接抄襲他人的部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這樣刻意偽造數(shù)據(jù)的結(jié)果，只會導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果失實(shí)。當(dāng)然，教師不一定能發(fā)現(xiàn)學(xué)生的作假行為，但事后可以讓學(xué)生自己總結(jié)一下實(shí)驗(yàn)結(jié)果與別人有差異的原因，也有可能起到教育學(xué)生要相信自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果并能如實(shí)測量與記錄的作用。

二、借助數(shù)學(xué)手段減小數(shù)據(jù)誤差的意識

科學(xué)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生誤差是難以避免的，我們只能盡量減少誤差而不能消除誤差。減少誤差的方法多種多樣，但學(xué)校一般不具備使用高精度儀器的條件，所以多測量幾次再取平均值是減少實(shí)驗(yàn)偶然誤差的一種重要方法。比如在研究“擺長怎樣影響擺動(dòng)次數(shù)”的實(shí)驗(yàn)中，教師讓學(xué)生將懸掛著的30厘米長的木條上，在木條的10厘米處固定一塊金屬圓片，觀察擺在15秒鐘內(nèi)擺動(dòng)了多少次，并做好記錄，由于秒表使用的習(xí)慣等多種因素的影響，實(shí)驗(yàn)也會有很多誤差，此時(shí)學(xué)會多測量幾次也是非常必要的。隨著學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)知識的日益豐富，中位數(shù)、眾數(shù)的概念也陸續(xù)進(jìn)入學(xué)生的視線，科學(xué)教師要與數(shù)學(xué)學(xué)科結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生用不同形式的數(shù)據(jù)來代表研究對象的實(shí)際情況，從而使數(shù)據(jù)誤差盡可能降低。

三、運(yùn)用表格對數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)整理的意識

與傳統(tǒng)教材不同，現(xiàn)行教科版小學(xué)科學(xué)教材中出現(xiàn)了大量的表格，教材編寫者是怎么考慮的呢？這是因?yàn)閷茖W(xué)觀察或?qū)嶒?yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行有序記錄、分類與整理，是科學(xué)探究進(jìn)行有序觀察的延續(xù)，更是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)核心素養(yǎng)的重要指標(biāo)，而統(tǒng)計(jì)表是對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行觀察與記錄的重要工具。如讓學(xué)生觀察小動(dòng)物時(shí)，我們可以讓學(xué)生按外形特征、身長、運(yùn)動(dòng)方式等項(xiàng)目進(jìn)行觀察并記錄在表格中，其目的不僅僅在數(shù)據(jù)本身，更在于學(xué)生形成這種規(guī)范而有條理整理知識的意識與習(xí)慣，當(dāng)然習(xí)慣與意識的培養(yǎng)應(yīng)該循序漸進(jìn)地滲透：

1.從單一變量聯(lián)系中形成對表格邏輯的理解

簡單的表格更有助學(xué)生初步接觸與認(rèn)識表格內(nèi)容的邏輯關(guān)系，形成數(shù)據(jù)條理化的意識。比如對于四上《測量氣溫》一節(jié)中教室外一天中氣溫的變化的表1是一份單式統(tǒng)計(jì)表，一列數(shù)據(jù)呈一線式分布。根據(jù)這類簡易的統(tǒng)計(jì)表，學(xué)生的觀察行為將提前進(jìn)行規(guī)劃，文字記錄也能得到規(guī)范與簡化，整個(gè)探究活動(dòng)過程就可能會以一種有條不紊的方式開展。

2.從多變量聯(lián)系中形成規(guī)律總結(jié)

隨著探究的深入，上述單式統(tǒng)計(jì)表顯然已經(jīng)不能滿足要求，所以讓學(xué)生學(xué)習(xí)更接觸更復(fù)雜的復(fù)式統(tǒng)計(jì)表也是必須的。如四上年級教材中有一張“心跳與呼吸記錄表”（表2），表格信息呈縱橫兩個(gè)方向發(fā)展，數(shù)據(jù)變化受兩個(gè)自變量所控制。學(xué)生不但需要記錄每分鐘心跳與呼吸在不同狀態(tài)下的次數(shù)，從而初步形成科學(xué)學(xué)習(xí)中的變量意識，還可以讓學(xué)生從不同的角度讓學(xué)生總結(jié)規(guī)律：人的心跳在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與平靜狀態(tài)上有什么規(guī)律？呼吸呢？兩種規(guī)律之間是否有相似性？

四、借助圖像進(jìn)行規(guī)律分析的意識

小學(xué)科學(xué)探究活動(dòng)中，會經(jīng)常使用求差、求倍數(shù)等常用方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而促進(jìn)對實(shí)驗(yàn)的解釋與推理。利用數(shù)形轉(zhuǎn)換建立圖像，可以化解學(xué)生理解的難度，促進(jìn)學(xué)生由數(shù)據(jù)歸納出結(jié)論，作出規(guī)律性的推斷。在五上《怎樣得到更多的光與熱》一節(jié)觀察物體的顏色與吸熱本領(lǐng)之間的關(guān)系時(shí)，填寫了記錄表，如果能幫學(xué)生一個(gè)圖像模型——物體的顏色與吸熱本領(lǐng)的關(guān)系統(tǒng)計(jì)圖，學(xué)生借助曲線變化的總趨勢，能清晰地得出：深色物體的吸熱本領(lǐng)比淺色物體強(qiáng)，物體表面越光滑，吸熱本領(lǐng)越弱。（圖1）

借助圖像感知，有助于學(xué)生把科學(xué)現(xiàn)象中的概念、性質(zhì)與規(guī)律以圖式的方式建構(gòu)起來，圖式建構(gòu)就象二維碼一樣容量極小，可以在頭腦中大量存儲，且調(diào)用這些資源幾乎毫不費(fèi)力。

盡管小學(xué)數(shù)學(xué)中統(tǒng)計(jì)圖的繪制一般在高年級才出現(xiàn)，但是在低中年級的科學(xué)教學(xué)中，可以讓學(xué)生在教材的提示與教師的指導(dǎo)下進(jìn)行有的放矢地滲透一些淺顯的統(tǒng)計(jì)圖的填充。在條件許可的時(shí)候，也可以讓學(xué)生自己嘗試?yán)L制一些統(tǒng)計(jì)圖。

五、依據(jù)等式模型科學(xué)表述規(guī)律的意識

等式是用數(shù)字與字在運(yùn)算符號及運(yùn)算規(guī)則的串聯(lián)下形成的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)表達(dá)式。雖然對于小學(xué)科學(xué)來說，應(yīng)用等式的情況并不普遍，但通過建立等式來表達(dá)科學(xué)研究對象間的數(shù)量關(guān)系對高年級學(xué)生來說并沒有多大的困難。比如在“平衡尺平衡”的探究學(xué)習(xí)中，抓住數(shù)據(jù)特征可以引導(dǎo)學(xué)生思考：在兩邊平衡的條件下所掛的鉤碼數(shù)與位置之間的關(guān)系是怎么樣的？這種關(guān)系似乎說明了什么？從而作出假設(shè)：左邊鉤碼個(gè)數(shù)× 左邊的距離 = 右邊鉤碼數(shù)×右邊的距離（即 F1×L1=F2×L2），再進(jìn)行驗(yàn)證即可，而且這種規(guī)律性認(rèn)識可以幫助學(xué)生遷移到后續(xù)的杠桿、滑輪、斜面等內(nèi)容的學(xué)習(xí)中。

六、借助數(shù)學(xué)問題建立良好人文情懷的意識

科學(xué)教學(xué)的目標(biāo)繞不開學(xué)生人文情感的培養(yǎng)，在科學(xué)教學(xué)中廣泛存在的保護(hù)生命、呵護(hù)健康、注重環(huán)保、節(jié)能減排等意識與情感培養(yǎng)對學(xué)生來說也是非常重要的。當(dāng)一般性的說教顯得蒼白的時(shí)候，借助數(shù)學(xué)運(yùn)算讓學(xué)生觸動(dòng)心靈、引發(fā)內(nèi)心的震撼就顯得棋高一著。

如教學(xué)六下《一天的垃圾》一課，我先讓調(diào)查平均每天每個(gè)家庭大約產(chǎn)生多少垃圾，大家得出每戶每天約1.5公斤左右，那么如果按照一個(gè)班級40人（即一般來說40個(gè)家庭）計(jì)算，一個(gè)班級所在的家庭一年要產(chǎn)生多少垃圾呢？顯然，這么多垃圾最終都會占據(jù)我們的土地表面，腐爛產(chǎn)生的臭味會污染我們的環(huán)境，滋生蚊蠅、傳播疾病等，這就對學(xué)生進(jìn)行了更鮮明的環(huán)保教育。再如結(jié)合教科版六上年級《相貌各異的我們》中，可以從每個(gè)臉部特征如單眼皮和雙眼皮、直發(fā)和卷發(fā)等對人進(jìn)行分類，1個(gè)特征可以把人分成兩大類，2個(gè)特征可以把人分成四大類，3個(gè)特征可以把人分成八類，40個(gè)特征就可以把人分成一萬億類，即使是雙胞胎也有長得不一樣的細(xì)小特征，所以世界上沒有兩個(gè)完全一樣的人，我們是唯一的。

總而言之，把數(shù)學(xué)知識與方法整合進(jìn)小學(xué)科學(xué)的教學(xué)過程中，對于學(xué)生形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣、建立科學(xué)的思維方式極為有利。本文權(quán)且拋磚引玉，期望能帶動(dòng)小學(xué)科學(xué)學(xué)科的課程融合的研究與探討，有待同行批評與指正。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2017.

[2]惠浩，劉國良.數(shù)學(xué)建模在小學(xué)科學(xué)探究學(xué)習(xí)中的運(yùn)用.教學(xué)與管理。2020（9）.