科学教学与数学整合途径

〔摘""要〕"小学科学与数学学科存在着许多联系。通过组织跨学科学习活动，可以增加学生对理论知识的理解，提高学生知识迁移应用的能力，有助于学生建构系统的知识体系，有效培育学生的学科核心素养。本文探讨了小学科学和数学学科的关联性，指出二者能力培养目标相同、教学内容相似、教学方法共通，然后分析了小学科学和数学教学融合的要点，包括科学设计跨学科学习主题，加强合作学习，组织探究活动。在此基础上，论述小学科学和数学教学有效融合的路径，旨在提高学生的跨学科学习效果，促进学生综合、全面发展。〔关键词〕"小学科学；数学教学；整合新课标中明确指出，在小学科学教学中，应基于培养学生学科核心素养的要求积极组织跨学科学习活动，打破原有学科设置的限制，促进科学与数学两个学科紧密融合，整合和优化教学内容，丰富跨学科主题活动的形式。要将数学思想、知识、方法应用到科学实验探究中，深化学生对科学知识的理解和迁移，提高学生的实践操作能力、创新能力和解决问题能力，从而推动教学改革顺利开展，激发科学课堂活力，展现学科育人功能，致力于培养全面发展的现代化人才。一、小学科学和数学学科的关联性（一）能力培养目标相同无论是科学学科还是数学学科，主要教学目标都是培养学生的知识应用能力，引导学生应用所学知识解决生活中的实际问题。而在新课标中，对在小学科学教学中的跨学科学习活动也有着明确表述，指出在跨学科学习活动中要以培养学生综合能力为目标，给学生创造思考、交流、讨论、实践和探究的机会，助力学生全面发展。这为小学科学与数学教学的融合提供了理论支撑。（二）教学内容相似通过对小学科学和数学教学内容进行分析，可以找到许多相似之处。例如，在小学数学“位置与方向”的教学中，通常会使用指南针传授给学生辨认方向的方法；而小学科学课程拓展了这一内容，带领学生走进大自然，了解太阳、北极星、大树等天然的指南针，揭示了小学科学与数学学科的密切联系。通过组织开展跨学科学习活动，有助于深化学生对知识的理解和记忆，提高学生的学科核心素养。（三）教学方法共通在素质教育的背景下，小学科学与数学教学中通常应用合作探究法、实验法、观察法等多种教学方法，充分调动学生的主观能动性，在手脑配合中促进学生知识能力协同发展，降低学生的学习难度，提高教学质效。这说明，小学科学与数学教学在教学方法上具有共通性，为跨学科学习活动的开展奠定了基石，能够实现立德树人目标。二、小学科学教学与数学整合的要点（一）科学设计跨学科学习主题跨学科学习活动实施效果如何主要取决于主题设计是否合理。基于小学科学和数学教学融合的要求，教师要深入解读新课标和教材内容，找到小学科学和数学学科的契合点，科学设计跨学科学习主题，将零散的知识加以整合和优化，组织开展层次性、递进性的跨学科学习活动。引导学生逐层深入思考，学会从不同角度看待问题，将科学知识、数学思想与生活经验相结合进行分析，创新性地解决各类复杂的现实问题，建构系统的知识体系。（二）加强合作学习小学生的兴趣爱好、思维特征、学习能力、知识结构都有着显著的差异。应在小学科学和数学教学跨学科融合学习中开展合作学习活动，鼓励各小组成员科学分配职责，加强交流与协作，互相启发，在思维激烈碰撞之下形成创新观点。同时，通过合作学习，促进学生分享跨学科学习经验，改正不良学习习惯，提升跨学科学习效能。（三）组织探究活动科学和数学这两门学科都对学生的探究精神和探究能力有一定的要求。在小学科学跨学科学习活动中，应加强科学与数学知识的整合，组织学生探究知识内涵，引导学生独立思考、归纳知识，在实践操作中发现学科规律，深层洞察科学现象。要使学生能够运用数学概念、定理、公式加以解释，从而激发他们的探究热情，提高其学习质量。三、小学科学教学与数学整合的途径为了有效促进小学科学和数学教学深度融合，提高跨学科学习活动实施效果，小学科学教师应合理设计跨学科学习主题，加强生活情境创设，引导学生进行实验操作，在观察、思考、交流中深化对理论知识的理解，建构系统的知识体系，提高解决实际问题的能力。下面以人教版小学五年级下册第14课《斜面》为例，阐述小学科学和数学教学融合的策略。本课的教学重点是研究斜面的特点、规律及其在生活中的应用，要求学生以小组的形式设计实验，采集和分析数据，运用数学思维解决问题，培养学生的学科核心素养。具体教学流程如下。（一）创设生活情境小学生的知识和经验主要来源于现实生活。在小学科学跨学科学习活动中，应创设生活情境，让学生结合自己的所见所闻进行交流和探究，以激发学生的学习兴趣，发挥学生的主体作用，促使学生始终保持思维活跃，高质量完成跨学科学习任务，强化学生的学科核心素养。在《斜面》一课的教学中，教师可以展示关于斜面的图片，让学生思考他们在生活中的哪些地方看到过斜面，这些斜面的用途是什么，斜面给人们的生产生活带来了哪些好处，引发学生的联想。当学生形成了对斜面的初步认知后，教师提出以下问题：“倾斜面与水平面的夹角多大时最省力？”这类问题体现了科学与数学学科的有机融合，引导学生打破传统思维的桎梏，从不同视角观察现实生活；综合运用科学和数学知识、方法、思维探究生活问题，改造生活中的事物，更好地服务于人；培养学生学以致用的意识，激发学生的跨学科学习动机，为开展跨学科学习活动打下良好基础。（二）设计实验方案学生是课堂教学的主体。在小学科学跨学科学习活动中，应鼓励学生设计实验方案，采集、整理、分析实验数据，引导学生运用数学方法和思维解释生活问题，培养其高阶思维能力。在《斜面》一课的教学中，教师可组织开展多项实验活动，保证不同实验之间的关联性、递进性，促进学生的思维向纵深发展。实验一：探究斜面的作用。实验材料为斜面、小车、测力计。让学生利用这些材料设计实验，观察实验现象，说出自己发现的规律。有些学生在设计实验时容易陷入误区，或是没有匀速拉动小车，或是实验次数较少，没有取平均值，这些都会影响到实验结果的准确可靠性。教师要鼓励学生在小组中讨论为什么要这样设计实验，为什么要取平均值，强化学生的科学思维，提高学生应用数学思维和方法的实践能力。实验二：探究斜面坡度大小对拉力的影响。实验材料为斜面、小车、木板、测力计。先要让学生预测斜面坡度大小是否会影响测力计的示数，然后让学生设计实验方案，观察坡度变化前后测力计的数值，分析拉力大小与坡面角度的关系，得出正确结论。在实验环节，教师要鼓励学生尽可能提出多种实验方法，在小组中交流和讨论，选出最为科学、简单易行的一种，明确实验材料、实验步骤和操作要点，提高实验效率，以保证实验结果的准确性。教师要在学生设计实验方案时进行有效引导，攻克几个难点问题，包括如何进行对比实验，如何调整斜坡角度，需要使用哪些材料，如何保证小车匀速拉动，应该进行几次实验，等等。通过帮助学生完善实验方案，为实验操作提供标准指导，增强学生的认知，培养学生的科学精神和数学思维。（三）提高实验操作的准确性和规范性验证学生猜想的有效手段，就是让学生亲自动手操作，将观察的现象记录下来，以揭示自然规律，运用科学思维和数学思维适度改造自然，创造美好生活。在小学科学跨学科学习活动中，教师要注重培养学生规范操作、认真观察、准确填写实验数据的意识，确保学生能够得到真实可靠的实验结果，理解和内化理论知识，增强学生的成就感。在开展“斜面”的相关实验之前，教师要讲解各类仪器设备的操作方法，校正测力计的示数，使测力计竖直方向上读数为零。在学生操作的过程中，教师要做好巡查工作，记录每个学生的实验情况。这样，在对学生进行评价时就能提出更具针对性的指导建议，帮助学生改正不良的实验操作习惯，提高学生实验操作的准确性和规范性。应采用小组合作学习模式开展实验活动，并使每个小组成员都有专属任务，当一个组员操作时，其他小组成员认真观察，指出其错误行为，要求该组员重新操作，这可以保证实验数据准确无误，并营造良好的合作学习氛围。（四）加强数据分析和教学评价当获取实验数据后，小组成员要填写表格，运用统计图表将实验数据清晰直观地呈现出来。同时，要运用数学知识、方法、思维对实验数据进行深入分析，辅助科学研究的开展，使学生能够迅速找到规律，揭示实验内涵，提高核心素养。在与“斜面”相关的实验中，学生通过多次实验采集数据，取平均值，分析实验数据，用事实证明：斜面省力，斜面坡度与拉力大小有着密切联系，较小坡度的斜面会比较省力，增大斜坡角度会更费力。教师要鼓励各个小组对实验数据进行分析，从实验数据中发现了哪种规律，提出自己的观点；其他小组成员提出相同或不同的意见，经过讨论获得一致见解；各小组依次展示实验数据、实验现象和发现的规律。应采用学生自评、组员和组间互评、教师评价的方式，对学生的跨学科学习效果进行综合全面评价，引导学生加强自我反思，改正不当的思想和行为，学习他人的长处。尤其要对那些提出创新观点的学生予以表扬，如斜面虽省力，但花费时间更长；斜面不能太光滑，否则会引发安全问题；等等。从而培养学生实事求是的科学态度和逻辑严谨的数学思维，实现小学科学与数学教学有效融合的育人目标。（五）在生活实践中迁移应用现实生活既是小学科学与数学教学深度融合的切入点，又是应用科学与数学思维、方法、知识解决问题的归宿。在跨学科学习活动中，小学科学教师要拓展学生的思维深度，引导学生将知识迁移和创新应用，以提高学生的学科核心素养。例如，在“斜面”的实验研究过后，教师可以设计以下几个生活问题，引导学生应用斜面特点和作用等知识加以解决：（1）盘山公路蜿蜒曲折通向山顶，这涉及了哪些科学知识？（2）生活中经常使用螺钉固定物品，这应用了什么原理？（3）要把大卡车上的油桶滚到仓库里，怎样搭建斜面能够延长油桶的滚动长度？通过设置关于斜面应用的问题，引导学生应用科学知识和数学思维解决生活中的各类问