探尋數(shù)學(xué)教學(xué)與科學(xué)融合之路

◇莊景蘭（福建：泉州市泉港區(qū)第三實驗小學(xué)）

隨著新課改的不斷深入，“核心素養(yǎng)”等教育熱詞的出現(xiàn)讓教育工作者的教學(xué)思想和教學(xué)行為發(fā)生了巨大的變化?！皩W(xué)科融合”慢慢成為教學(xué)新常態(tài)。數(shù)學(xué)與科學(xué)課程性質(zhì)、課程目標(biāo)與學(xué)習(xí)要素之間存在巨大的可融合空間，因此，小學(xué)數(shù)學(xué)教師應(yīng)順應(yīng)課程改革的要求，積極打破學(xué)科邊界，推動數(shù)學(xué)與科學(xué)的相互滲透、交叉融合，最大限度地體現(xiàn)知識的整體性，切實提高學(xué)生的核心素養(yǎng)。從教學(xué)實踐來看，小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)融合科學(xué)知識的策略，可以從以下三個方面展開。

一、找準(zhǔn)關(guān)聯(lián)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中融合科學(xué)知識不是簡單的“內(nèi)容拼盤”，也不是單純的“形式點綴”。真正意義的融合，應(yīng)該是一種自然而然的知識關(guān)聯(lián)；是在學(xué)生興趣基礎(chǔ)上，在提出問題、分析問題、解決問題中的無縫銜接，巧妙運用；是融在知識的關(guān)聯(lián)處，合在知識的共通點。因此，在教學(xué)指導(dǎo)中，教師應(yīng)深入分析數(shù)學(xué)與科學(xué)的特點，并根據(jù)教材，結(jié)合學(xué)情找準(zhǔn)關(guān)聯(lián)點，構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

第一，研讀教材，確定重點融合內(nèi)容。小學(xué)數(shù)學(xué)教師要深入研讀數(shù)學(xué)教材和科學(xué)教材，讀懂知識的關(guān)聯(lián)，研透教材的重點、難點，預(yù)設(shè)學(xué)生的疑點、易錯點和易混點，明確那些能夠?qū)W(xué)生獲取新知有推波助瀾作用的教學(xué)內(nèi)容。

例如在北師大版1～2年級數(shù)學(xué)“加減法”相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)指導(dǎo)中，教師通過教材分析確定了“10 以內(nèi)數(shù)的認(rèn)識和加減法”這一重點內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生將抽象的數(shù)字和具體的數(shù)量相聯(lián)系，能夠?qū)Σ煌臄?shù)字進(jìn)行比大小。在教學(xué)準(zhǔn)備階段，教師融合科學(xué)中“比較與測量”的相關(guān)知識，從“比較大小”這一關(guān)鍵點切入，引導(dǎo)學(xué)生在不同學(xué)科中認(rèn)識抽象數(shù)字，并且在數(shù)數(shù)的過程中理解加減法的含義，突破難點。

第二，專研教學(xué)，適當(dāng)拓展教學(xué)內(nèi)容。隨著數(shù)學(xué)課堂教學(xué)自然發(fā)生，教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容促使學(xué)生思考數(shù)學(xué)問題、運用科學(xué)知識，并打破學(xué)科邊界，進(jìn)行綜合思考。

例如在數(shù)學(xué)學(xué)科“分類”這一部分的教學(xué)指導(dǎo)中，教師以“分類”為知識融合點，將科學(xué)課程中“給動物分類”的相關(guān)知識融入其中。教師通過創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，為學(xué)生展現(xiàn)不同的小動物，并引導(dǎo)學(xué)生按照某一給定的標(biāo)準(zhǔn)或選擇某個標(biāo)準(zhǔn)對這些動物進(jìn)行分類，以此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也讓學(xué)生初步感知分類，學(xué)習(xí)分類、整理的方法。學(xué)科內(nèi)容的融合會激發(fā)學(xué)生的興趣，激活學(xué)生的思維，進(jìn)而了解不同學(xué)科對同一知識點的不同呈現(xiàn)，把科學(xué)的知識設(shè)置于數(shù)學(xué)的情境中深入分析，讓已有的知識經(jīng)驗產(chǎn)生更多關(guān)聯(lián)，促進(jìn)更充分的深度學(xué)習(xí)。

第三，研究學(xué)情，精選學(xué)科融合點。學(xué)科融合的主體是學(xué)生。因此，小學(xué)數(shù)學(xué)教師應(yīng)深入研究學(xué)情，找準(zhǔn)學(xué)生認(rèn)知的最近發(fā)展區(qū)，確定教學(xué)的起點，遴選知識的關(guān)聯(lián)點，精選學(xué)科的融合點，進(jìn)而以不同的形式呈現(xiàn)出來，推動學(xué)生感知、探究課程內(nèi)容。

例如在“位置與順序”相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)指導(dǎo)中，教師以“方向和位置”為融合點，引入科學(xué)中“我們的地球家園”中的知識。在預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，教師將學(xué)科融合內(nèi)容以任務(wù)單的形式呈現(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合太陽的位置與方向變化的相關(guān)內(nèi)容，在一定的活動情境中體驗位置關(guān)系的相對性，進(jìn)而初步培養(yǎng)學(xué)生的空間觀念，鍛煉學(xué)生空間推理能力。這樣的設(shè)計有利于突出學(xué)生的主體地位，讓學(xué)生在特定情境中實現(xiàn)學(xué)科知識融合，產(chǎn)生探究學(xué)習(xí)的興趣。

確定融合點是學(xué)科融合的開始。小學(xué)數(shù)學(xué)教師應(yīng)潛心研究數(shù)學(xué)與科學(xué)之間的聯(lián)系，細(xì)致入微地斟酌，大膽地嘗試和研究，逐漸打破學(xué)科知識界限，融通數(shù)學(xué)知識關(guān)聯(lián)科學(xué)知識的關(guān)鍵點，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

二、加強引導(dǎo)，促使學(xué)生深度探究

在學(xué)科融合背景下，小學(xué)數(shù)學(xué)中融入科學(xué)知識，需要教師打破學(xué)科教學(xué)的知識壁壘，引導(dǎo)學(xué)生實現(xiàn)數(shù)學(xué)的深度探究。同時還需要教師優(yōu)化課堂構(gòu)建，推動以往學(xué)科碎片化知識點講解、記憶、演練和再現(xiàn)的教學(xué)邏輯，向核心素養(yǎng)培養(yǎng)、知識之間的深層探究、自主查證、協(xié)作探究、批判質(zhì)疑的生態(tài)化課堂轉(zhuǎn)化?；诖?，在小學(xué)數(shù)學(xué)課堂上，教師應(yīng)突出自身的主導(dǎo)地位，營造學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作探究的課堂氛圍，幫助學(xué)生在知識融合的基礎(chǔ)上實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。

第一，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，做好教學(xué)指導(dǎo)。例如，在教學(xué)統(tǒng)計學(xué)相關(guān)知識的過程中，教師以“統(tǒng)計表”“條形統(tǒng)計圖”為融合點，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，搜集當(dāng)?shù)啬衬?月份降水量的相關(guān)數(shù)據(jù)，并獨立制作統(tǒng)計圖，直觀展示降水量變化。教師在學(xué)生自主學(xué)習(xí)中利用微課進(jìn)行啟發(fā)，幫助學(xué)生厘清思路，完成數(shù)據(jù)的獲取、整理。這樣的教學(xué)設(shè)計有利于突出學(xué)生的主體地位，讓學(xué)生理解、運用、融合數(shù)學(xué)與科學(xué)知識，實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。

第二，設(shè)計實驗活動，促使學(xué)生合作探究。例如在“角”的相關(guān)知識探究中，教師設(shè)計數(shù)學(xué)實驗活動，引導(dǎo)學(xué)生合作探究。在活動中，教師利用問題引發(fā)學(xué)生思考、討論，其中在頭腦風(fēng)暴環(huán)節(jié)，教師提問：“同學(xué)們，怎樣把一頭大象運到卡車上，既省錢又省力？”在探究環(huán)節(jié)教師提問：“如果斜坡的角度相同，斜坡表面的材質(zhì)不同，哪個圓柱體滾得遠(yuǎn)些呢？”“在其他條件都相同的情況下，斜面與地面角度不同，哪個角度物體滾得遠(yuǎn)一些呢？”在總結(jié)環(huán)節(jié)，教師提問：“生活中還有沒有比45°角斜坡滾得更遠(yuǎn)的角度呢？”這些問題激發(fā)了學(xué)生探究的欲望，促使學(xué)生根據(jù)學(xué)習(xí)要求展開實驗探索。在動手實驗的過程中，教師引導(dǎo)各組學(xué)生通過討論厘清實驗步驟，即通過拼搭、滾動、測量、記錄、計算這五個步驟，按部就班地完成操作，小組成員之間分工合作、相互配合，共同獲得成功的體驗。最后，教師為各組學(xué)生提供展示成果的機(jī)會，讓學(xué)生理解“當(dāng)坡度大約是45°角時圓柱體滾得最遠(yuǎn)?！薄靶逼略焦饣矬w滾得越遠(yuǎn)。”等知識內(nèi)容。這樣的教學(xué)設(shè)計讓學(xué)生猜想、實驗、論證，最終得出結(jié)論，以此來培養(yǎng)學(xué)生縝密的思維能力和嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)精神。同時，學(xué)生在合作中鍛煉了相互溝通、團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力，讓學(xué)生在獨立思考的基礎(chǔ)上完成了更加深入的探究學(xué)習(xí)。

課堂教學(xué)指導(dǎo)是實現(xiàn)學(xué)科融合的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。小學(xué)數(shù)學(xué)教師要立足學(xué)生學(xué)情，為學(xué)生提供自主學(xué)習(xí)與合作探究的機(jī)會，同時要發(fā)揮主導(dǎo)作用，對學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)和點撥。這樣，能讓學(xué)生在獨立思考、集思廣益的過程中準(zhǔn)確把握數(shù)學(xué)與科學(xué)的知識融合點，深入思考科學(xué)背景下數(shù)學(xué)知識的本質(zhì)，探究數(shù)學(xué)知識的應(yīng)用情境，進(jìn)而更加深入地掌握學(xué)科知識。

三、拓展實踐，發(fā)展學(xué)生綜合素養(yǎng)

數(shù)學(xué)與科學(xué)的融合不僅體現(xiàn)在課堂上，還應(yīng)體現(xiàn)在課外拓展學(xué)習(xí)中。小學(xué)數(shù)學(xué)教師應(yīng)立足生活實際，設(shè)計綜合實踐活動，有意識地融入科學(xué)知識，并在更廣闊的空間內(nèi)為學(xué)生提供親身體驗、親身實踐、自主活動的機(jī)會，讓學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識、科學(xué)知識靈活解決生活中的實際問題，促進(jìn)學(xué)生綜合發(fā)展。

例如，在教學(xué)了分?jǐn)?shù)以及統(tǒng)計學(xué)相關(guān)知識后，教師聯(lián)系科學(xué)課程中的“彈力”知識，以現(xiàn)實生活為背景為學(xué)生設(shè)計“反彈高度”的綜合實踐活動。在活動中，教師首先利用生活化問題引發(fā)頭腦風(fēng)暴：在日常運動中，我們發(fā)現(xiàn)玩的籃球、乒乓球從高處落地后都會反彈，那同學(xué)們有沒有觀察過它們落地后能反彈多高呢？猜猜可能是哪個球反彈得高？我們怎么做實驗得出結(jié)論呢？怎么設(shè)計實驗才能盡可能地減少誤差呢？帶著這些問題，學(xué)生分組討論，猜測各種結(jié)果，想象各種研究方法，同時也產(chǎn)生了實踐探究的熱情。其次，明確探究要求，確定實驗任務(wù)。在各組學(xué)生產(chǎn)生探究熱情的基礎(chǔ)上，教師提出了綜合實驗的要求及實驗?zāi)繕?biāo)：學(xué)會用分?jǐn)?shù)表示落球高度和反彈高度之間的關(guān)系；知道生活中存在著彈力，了解彈力在生活中的應(yīng)用；學(xué)會對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)處理和分析，得出科學(xué)性結(jié)論；經(jīng)歷實驗過程，獲得科學(xué)實驗和實際測量的經(jīng)驗，感受實驗研究的科學(xué)性和數(shù)學(xué)結(jié)論的嚴(yán)謹(jǐn)性；發(fā)展實事求是的科學(xué)態(tài)度，與他人分工合作，增強合作意識；在回顧、反思、交流的過程中，進(jìn)一步學(xué)會全面合理地評價活動過程和方法等，養(yǎng)成自我反思的習(xí)慣。實驗內(nèi)容：籃球、乒乓球從高處落地后都會反彈。落地的乒乓球能反彈多高呢？籃球呢？實驗任務(wù)：探究籃球、乒乓球從同一高度自由落下，哪種球會反彈得高一些，各自反彈的高度是多少？然后組織學(xué)生設(shè)計實驗過程，收集相關(guān)數(shù)據(jù)。各組學(xué)生分工協(xié)作，利用不同的測量工具分別測量乒乓球和籃球起始和反彈的高度，多次操作后記錄數(shù)據(jù)。同時組內(nèi)討論分析數(shù)據(jù)的合理性，為后續(xù)研究打好基礎(chǔ)。接下來，指導(dǎo)學(xué)生科學(xué)處理數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。面對一大堆數(shù)據(jù)，如何才能運用數(shù)據(jù)得出嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕Y(jié)論，是學(xué)生需要重點思考的問題。在這一過程中，教師融合數(shù)學(xué)學(xué)科中數(shù)據(jù)處理的知識以及科學(xué)探索的方法，引導(dǎo)各組學(xué)生經(jīng)歷觀察數(shù)據(jù)、明確思考方向、選擇合適方法處理數(shù)據(jù)、匯總數(shù)據(jù)、得出結(jié)論、生活應(yīng)用等系列過程，最終對乒乓球和籃球的反彈高度進(jìn)行理性分析。這樣的過程能夠讓學(xué)生感受到科學(xué)處理數(shù)據(jù)的必要性和誤差對實驗結(jié)論造成的影響，促使學(xué)生深度融合數(shù)學(xué)與科學(xué)知識，實現(xiàn)綜合探索，發(fā)展綜合素養(yǎng)。

總之，在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)實踐中，教師應(yīng)整合教學(xué)內(nèi)容，加強教學(xué)引導(dǎo)，組織拓展學(xué)習(xí)，進(jìn)而推動數(shù)學(xué)知識與科學(xué)知識的有效融合。上述內(nèi)容從多方面探尋數(shù)學(xué)教學(xué)與科學(xué)融合之路。當(dāng)然，還存在探究未及之處，小學(xué)數(shù)學(xué)教師在學(xué)科融合的新時代教育背景下，還應(yīng)進(jìn)一步探究，利用生動有趣的教學(xué)內(nèi)容激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，讓他們切實感受數(shù)學(xué)教學(xué)的科學(xué)魅力，進(jìn)而獲得綜合素養(yǎng)的持續(xù)提升。