小學(xué)科學(xué)和數(shù)學(xué)教學(xué)有效融合的實踐

鄧萬蘭

摘 要：數(shù)學(xué)與科學(xué)內(nèi)容存在大量“交集”，若能在小學(xué)科學(xué)中積極應(yīng)用這些“交集”，發(fā)揮數(shù)學(xué)知識在科學(xué)學(xué)習(xí)中的獨到作用，意味著科學(xué)教學(xué)的升華，還能幫助學(xué)生鞏固數(shù)學(xué)知識，可謂“一舉兩得”。因此，科學(xué)教師要有學(xué)科聯(lián)系意識，盡可能多地探索兩門學(xué)科的知識交融點，并結(jié)合學(xué)科的知識交匯情況擬定科學(xué)教學(xué)方案，幫助學(xué)生從更高的角度認識科學(xué)知識，同時體現(xiàn)科學(xué)課程的包容性。

關(guān)鍵詞：小學(xué)科學(xué);數(shù)學(xué);融合

小學(xué)科學(xué)課程內(nèi)容蘊含著大量數(shù)學(xué)因素，也為跨學(xué)科教學(xué)提供了豐富的素材。教師若能在科學(xué)教學(xué)中深入挖掘其中的數(shù)學(xué)因素，加強與數(shù)學(xué)教學(xué)的融合，不僅能突破傳統(tǒng)科學(xué)教學(xué)的局限，而且能為學(xué)生深層次理解科學(xué)知識奠定基礎(chǔ)，間接提升自身的綜合素養(yǎng)。因此，教師有必要探索數(shù)學(xué)與科學(xué)融合的教學(xué)思路，充分體現(xiàn)跨學(xué)科教學(xué)的優(yōu)越性。

一、兩門課程的聯(lián)系

（一）教學(xué)目標(biāo)

科學(xué)與數(shù)學(xué)課程在教學(xué)目標(biāo)方面有諸多相通之處，兩門學(xué)科的教學(xué)都與生活關(guān)系密切，可引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注日常生活，從生活的細微之處挖掘問題并深入探究。學(xué)生在學(xué)科學(xué)習(xí)中要有合作的意識，通過協(xié)作完成各類學(xué)習(xí)任務(wù)。兩門學(xué)科都強調(diào)培養(yǎng)學(xué)生精益求精的態(tài)度，利用常見的測量工具完成部分參數(shù)信息的測量任務(wù)，并將測量結(jié)果準(zhǔn)確地記錄在表格或者文本之中，為深入探討數(shù)據(jù)因素奠定基礎(chǔ)。學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)與科學(xué)知識后，能夠靈活運用所學(xué)知識應(yīng)對生活中的小問題，這與數(shù)學(xué)、科學(xué)兩門學(xué)科的“學(xué)以致用”原則吻合。教師應(yīng)強調(diào)圖表數(shù)據(jù)信息的應(yīng)用，由此提升學(xué)生的數(shù)據(jù)意識和分析數(shù)據(jù)的能力。

（二）教學(xué)內(nèi)容

數(shù)學(xué)與科學(xué)的知識“交集”也有很多，例如在科學(xué)教材中安排了“認識固體”的課程，與數(shù)學(xué)課程中“認識圖形”的內(nèi)容有共通之處;科學(xué)教材中的“空氣質(zhì)量”課程則與數(shù)學(xué)教材中“認識重量”的課程有交匯之處;數(shù)學(xué)課程中的“數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析”課程則與科學(xué)教材中的“關(guān)心天氣”內(nèi)容有較多的融合點。兩門學(xué)科知識交匯點不僅限于上述層面，還有更多的知識交匯點等待教師探索。教師在探究兩門課程內(nèi)容交匯點的前提下，為兩門課程之間的優(yōu)勢互補奠定基礎(chǔ)，借助跨學(xué)科效應(yīng)實現(xiàn)良好的教學(xué)效果。

二、課程融合路徑

（一）注重知識聯(lián)系

1.聯(lián)系新舊知識

數(shù)學(xué)與科學(xué)教學(xué)的融合需要從知識點入手，根據(jù)教材知識點擬定問題并作為學(xué)習(xí)任務(wù)。學(xué)生根據(jù)問題自行討論分析，總結(jié)得出屬于自己的結(jié)論。學(xué)生討論的過程也是思考的過程，從中發(fā)現(xiàn)知識點之間的規(guī)律，對數(shù)學(xué)與科學(xué)知識的理解更勝一籌。例如在講授科學(xué)教材中的“形狀與結(jié)構(gòu)”時，常規(guī)路徑是在課堂中展示三角形和四邊形框架，讓學(xué)生動手操作并認識這兩種圖形。盡管這種方式鍛煉了學(xué)生的動手能力，課堂形式更加立體，但是自身的思維能力并沒有提升，實際教學(xué)效果并不理想。

因此在“形狀與結(jié)構(gòu)”的教學(xué)過程中，可適當(dāng)融入探究性因素，與數(shù)學(xué)學(xué)科“三角形”“四邊形”課程融合，將生活環(huán)境中的三角形、四邊形建筑物引入課堂。教師通過多媒體播放金字塔、朝鮮酒店等代表性的三角形建筑物，說明三角形的穩(wěn)定性屬性。隨后引導(dǎo)學(xué)生主動設(shè)計方案證明“三角形足夠穩(wěn)定”，由此引入“形狀與結(jié)構(gòu)”中的“搭支架”課程，讓學(xué)生親自動手搭支架證明三角形的穩(wěn)定性。學(xué)生可以使用小棒搭建三角形，學(xué)生行動的目的性較強。隨后讓學(xué)生利用同樣的材料搭建“四邊形”，并讓學(xué)生展示個人的“三角形”“四邊形”搭建成果。學(xué)生的三角形搭建效果統(tǒng)一，四邊形的搭建效果各有不同，直接說明三角形的穩(wěn)定性優(yōu)勢。學(xué)生搭建圖形的過程中也會思考圖形的特征，鍛煉個人思維能力。

2.把握教學(xué)進度

教師要有“突破傳統(tǒng)、厲行創(chuàng)新”的意識，盡可能多地探索教材知識點的聯(lián)系，同時突破不同學(xué)科的桎梏，打通不同學(xué)科知識點之間的“溝通”渠道。結(jié)合多門學(xué)科知識點并綜合應(yīng)用，真正實現(xiàn)多學(xué)科教學(xué)的融合效果。教師在教學(xué)活動中或多或少地忽視了知識點的聯(lián)系，實際教學(xué)過程比較單一。學(xué)生雖然接觸并掌握教學(xué)計劃內(nèi)的知識點，但是對知識點的聯(lián)系仍然一無所知。學(xué)生只能被動接受知識，無法實現(xiàn)知識學(xué)習(xí)立體化效應(yīng)，因此對教師把握教學(xué)進度的能力提出較高要求，教師要整體把握學(xué)科知識，從學(xué)科結(jié)合的角度出發(fā)，適當(dāng)調(diào)整知識的教學(xué)順序，為學(xué)科之間知識的關(guān)聯(lián)和遷移做好準(zhǔn)備。例如，在講授科學(xué)教材“固體和液體”單元的“把固體放到水里”一課時，可能涉及物體體積的相關(guān)知識。由于數(shù)學(xué)課程中的“體積”知識安排相對靠后，教師可以將數(shù)學(xué)“體積”知識前移。在“把固體放到水里”一課中，教師將兩塊質(zhì)量完全相同的橡皮泥做成不同的形狀，讓學(xué)生思考形狀變化是否會影響橡皮泥的質(zhì)量。隨后將這兩個橡皮泥放入水中，讓學(xué)生觀察橡皮泥對水體積變化的影響。在上述操作后，教師引入“體積”概念，也就是橡皮泥放入水中后的排水量。但是學(xué)生尚未全面理解“體積”概念，對與“體積”有關(guān)的“容積”概念認識更加模糊。將數(shù)學(xué)課程的“體積”概念前移，首先讓學(xué)生建立“體積”概念的基本認識，明確體積、容積等概念之間的關(guān)系，幫助學(xué)生更好地理解“體積”的概念，也為后續(xù)正式學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)“體積”知識奠定基礎(chǔ)。不同學(xué)科之間的橫向聯(lián)系明顯增強，學(xué)生也能建構(gòu)“體積”的知識結(jié)構(gòu)。另外，學(xué)生可真正理解“體積”從何而來，與何種因素有密切關(guān)系，懂得利用所學(xué)知識分析生活中的種種問題，掌握學(xué)科知識的脈絡(luò)，使知識點不再是“無源之水”。

（二）注重知識拓展

1.注重知識的溝通和聯(lián)系

學(xué)科整合不能僅靠某一學(xué)科教師單方面努力，不同學(xué)科的教師要有合作意識，通過溝通交流確定學(xué)科之間的融合點，提升學(xué)科教學(xué)的綜合性特征，共同促進學(xué)科融合。數(shù)學(xué)與科學(xué)教師要有合作意識，結(jié)合各自講授的學(xué)科知識盡可能多地定位融合點，為學(xué)科之間的結(jié)合提供更多機會，學(xué)生得以通過學(xué)習(xí)全面發(fā)展。例如，教師講授數(shù)學(xué)“平均數(shù)”知識時，學(xué)生直接理解“平均數(shù)”概念比較困難，體現(xiàn)了“平均數(shù)”概念的抽象性?！捌骄鶖?shù)”概念的講授必須結(jié)合生活實際，讓學(xué)生感受到“平均數(shù)”的體現(xiàn)方式和重要作用，方可理解“平均數(shù)”的含義，也就是用一個數(shù)字代表一個群體的整體水平。在講授科學(xué)教材“神奇的機械”單元中“怎樣移動重物”一節(jié)時，教師可以將小纜車引入課堂，探索小纜車運動速度與拉力之間的關(guān)系。在課堂中設(shè)計拉動小纜車的實驗，并得出“小車運動速度與拉力成正比”的結(jié)論。僅僅進行一次實驗得出的結(jié)論未必可靠，需要多次進行實驗，確保得出的結(jié)論讓學(xué)生信服。例如，教師進行了五次拉動小纜車的活動，獲得五個數(shù)據(jù)樣本。通過計算五個樣本的平均值得到的結(jié)論使人信服，說明“平均數(shù)”的作用，學(xué)生對“平均數(shù)”概念與重要性有更深刻的認識，體會到“平均數(shù)”在生活中的巨大作用。

在“拉動小纜車”的課堂實驗中，教師首先演示小纜車在外力作用下“動”起來的場景，誘導(dǎo)學(xué)生思考影響小車速度的因素，讓學(xué)生大膽猜測。學(xué)生會提出很多影響小車速度的可能性因素，教師總結(jié)這部分因素后，強調(diào)無法全部驗證這些因素，需要選擇其中的典型因素。多數(shù)學(xué)生提出的因素涉及“小纜車運動的快慢”，教師圍繞這個因素設(shè)計“上坡實驗”。教師準(zhǔn)備小纜車、斜面、砝碼，通過調(diào)整砝碼數(shù)量改變拉力，判斷拉力對小車運動速度的影響。首先讓全部學(xué)生進行實驗并匯報結(jié)果，學(xué)生匯報的結(jié)果存在差異。教師提出“如何記錄匯報結(jié)果”的問題，但是否定任何一組學(xué)生的實驗成果都不合適。在學(xué)生共同商議下，將全部實驗結(jié)果的平均數(shù)作為最終結(jié)果。這種教學(xué)方式實現(xiàn)了“平均數(shù)”概念的延展效應(yīng)，同時鍛煉了學(xué)生的合作與協(xié)商能力。

2.注重課外延伸

數(shù)學(xué)和科學(xué)知識與生活環(huán)境緊密關(guān)聯(lián)，在生活范圍中選擇學(xué)科關(guān)聯(lián)素材，根據(jù)生活中常見的現(xiàn)象設(shè)問，為學(xué)科融合注入更多創(chuàng)造性因素，學(xué)生因此會更加熱愛科學(xué)、熱愛生活。在講授“生命之源——水”單元課程時，教師搜集、整理關(guān)于水資源的素材信息，并在科學(xué)課堂中播放，讓學(xué)生認識到日益緊張的水資源狀況，引導(dǎo)學(xué)生在生活中隨時隨地都要有節(jié)約用水的意識。例如，教師展示兩種不同的刷牙方式，對比兩種刷牙方式的耗水量，從生活點滴之處激發(fā)學(xué)生的節(jié)水熱情。為了進一步說明節(jié)水的重要意義，可以將數(shù)學(xué)學(xué)科中的四則運算引入課堂，并布置“計算水龍頭滴水量”的課外任務(wù)，計算某個時間段內(nèi)水龍頭的滴水總量。在掌握單個水龍頭的滴水量后，教師給出學(xué)校衛(wèi)生間的全部水龍頭數(shù)量，讓學(xué)生計算學(xué)校全部水龍頭一個月內(nèi)浪費的水量。學(xué)生的課外調(diào)查結(jié)果中，體現(xiàn)30分鐘、1小時、2小時等不同時間段內(nèi)的耗水量，由此推導(dǎo)出更長時間范圍內(nèi)的水龍頭耗水量，并通過計算結(jié)果體現(xiàn)生活中浪費水資源的嚴重性。教師還可以進一步拓展任務(wù)，將每立方米的水費引入其中，讓學(xué)生計算學(xué)校每年因為浪費水需要額外支出的水費。這項課外任務(wù)不僅強調(diào)學(xué)生的自主參與，還鍛煉了學(xué)生的計算能力，培養(yǎng)學(xué)生的社會意識，在完成計算任務(wù)的同時實現(xiàn)個人情操的升華。

3.注重協(xié)作

跨學(xué)科教學(xué)對協(xié)作提出較高要求，學(xué)科教師需要更新教學(xué)觀念，從學(xué)科融合的角度備課并設(shè)計教學(xué)方案，在更新個人思維方式的基礎(chǔ)上為學(xué)科教學(xué)融合奠定基礎(chǔ)。在學(xué)科有效融合的過程中，可以采用單學(xué)科教師獨立教學(xué)或者雙學(xué)科教師共同教學(xué)的方式。例如，在教學(xué)科學(xué)“空氣的質(zhì)量”一課時，設(shè)計探索空氣質(zhì)量的實驗方案以及具體的步驟。首先讓學(xué)生選擇稱量工具，以生活中常見的稱量工具為首選項，如天平、磅秤等，并在科學(xué)課堂中介紹自己選擇的稱量工具。隨后讓學(xué)生思考記錄數(shù)據(jù)的方式，注意計量物體質(zhì)量的單位。在學(xué)生思考的過程中，教師引導(dǎo)學(xué)生觀察稱量工具中的單位信息，由此導(dǎo)入質(zhì)量單位知識。

通過協(xié)作性活動，學(xué)生親自參與到實際任務(wù)中，自己動手測量水龍頭的滴水情況，并獲取第一手數(shù)據(jù)。隨后利用個人測量獲取的數(shù)據(jù)進行整理計算，鍛煉了個人的數(shù)學(xué)學(xué)科素養(yǎng)，對數(shù)學(xué)學(xué)科中的計算知識理解得更加透徹。協(xié)作性任務(wù)具有社會意義，學(xué)生計算水龍頭浪費水的規(guī)模以及對應(yīng)的水費，能夠直觀認識浪費水資源的不利影響，在心靈深處埋下節(jié)約用水的“種子”，并將節(jié)約用水的意識融合在個人生活的方方面面，實現(xiàn)科學(xué)知識陶冶情操的效果。

三、對融合兩門課程的總結(jié)

（一）強調(diào)知識的連續(xù)性

任何學(xué)科的知識都不是孤立的，不同知識點之間存在或多或少的聯(lián)系。某種程度上來講，每個階段的知識點都是對上一階段知識點的總結(jié)與延伸，并構(gòu)成全新的知識體系。傳統(tǒng)學(xué)科教學(xué)中并不注重知識點的聯(lián)系，學(xué)生雖然接受到一大堆知識點，但是這些知識點沒有固定規(guī)律，無法構(gòu)建成熟的知識系統(tǒng)，降低學(xué)科知識點之間的連續(xù)性，對學(xué)生智力與綜合素養(yǎng)的發(fā)展有抑制作用。教師應(yīng)當(dāng)致力于探究學(xué)科間知識的融合點，系統(tǒng)梳理小學(xué)階段的數(shù)學(xué)與科學(xué)教材，將兩個學(xué)科的知識融合點制作為清單。這樣的話，學(xué)科之間的聯(lián)系一目了然，也為數(shù)學(xué)與科學(xué)的融合教學(xué)指明了方向。列舉知識聯(lián)系清單，還能直觀展示知識點之間的密切關(guān)系，形成數(shù)學(xué)與科學(xué)的“知識鏈”，使知識點的系統(tǒng)性更強。學(xué)生在學(xué)習(xí)中也會有意識地理解知識之間的聯(lián)系，對知識的連續(xù)性有更深刻的認識。

（二）強調(diào)知識的延伸、拓展

在小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中，明確指出科學(xué)課程的包容性特征?？茖W(xué)課程不應(yīng)當(dāng)孤立存在，而應(yīng)與其他課程充分融合，將科學(xué)課程知識融合在其他學(xué)科的知識體系之中，在小學(xué)教學(xué)中構(gòu)建“大知識”體系。在課程知識廣泛融合的基礎(chǔ)上，使學(xué)生從更高的角度看待科學(xué)課程，在任何學(xué)科的學(xué)習(xí)中具有應(yīng)用科學(xué)知識的意識，將“用科學(xué)”的意識扎根在心中。結(jié)合小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)不難看出，科學(xué)知識的延伸導(dǎo)向。不同學(xué)科之間要相互包容、相互開放，盡可能多地找到知識之間的關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)學(xué)科知識的延伸效果。學(xué)生在其他學(xué)科學(xué)習(xí)中也能感受到科學(xué)的魅力，同樣提升學(xué)生個體的科學(xué)素養(yǎng)。

（三）把握課程原本屬性

跨學(xué)科教學(xué)的融合意義顯而易見，但是在數(shù)學(xué)、科學(xué)的融合教學(xué)中，要始終把握學(xué)科原本的“度”。學(xué)科融合并不意味著輕視學(xué)科的基本屬性，任何融合教學(xué)都要從學(xué)科的基本屬性出發(fā)，方可體現(xiàn)學(xué)科融合的意義。教師在科學(xué)教學(xué)中融合數(shù)學(xué)課程資源，不能讓數(shù)學(xué)知識喧賓奪主，必須圍繞科學(xué)教學(xué)的核心展開。因此，教師在積極推動兩門學(xué)科資源融合的同時，也要將思想方法擺在重要的位置。在滲透有效思想方法的基礎(chǔ)上，幫助學(xué)生建立正確的學(xué)科思想。教師在科學(xué)教學(xué)中對數(shù)學(xué)知識的認識不能停留在工具層面，而應(yīng)將數(shù)學(xué)知識真正融合在教學(xué)體系中，真正實現(xiàn)“以數(shù)學(xué)知識促科學(xué)教學(xué)”的效果，數(shù)學(xué)知識理應(yīng)是科學(xué)教學(xué)中的關(guān)鍵角色。教師通過兩門課程的完美融合，為科學(xué)課程學(xué)習(xí)提供更優(yōu)質(zhì)的環(huán)境;學(xué)生感悟到科學(xué)的重要意義，愿意主動投身到科學(xué)探究之中，理解科學(xué)原理的奧秘并提升科學(xué)素養(yǎng)。

四、結(jié)語

數(shù)學(xué)與科學(xué)教學(xué)深度融合，不僅是跨學(xué)科教學(xué)的典型探索，也為學(xué)生從更廣闊的角度看待數(shù)學(xué)與科學(xué)知識提供了一扇窗戶。相關(guān)教師在教學(xué)過程中要逐步積累兩門學(xué)科的融合思路，將“跨學(xué)科合作”理念作為重中之重，不斷挖掘數(shù)學(xué)與科學(xué)教材內(nèi)容的潛在價值，提升課程教學(xué)的實用導(dǎo)向，契合小學(xué)學(xué)科教學(xué)的新精神導(dǎo)向，使學(xué)生在學(xué)習(xí)中感受到別樣的樂趣。

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