在小学科学教学中培养学生数学意识的尝试

童秋苹

摘 要：教师要充分认识数学知识与方法在学生科学学习中的重要性，从不同的角度入手，带领学生探究科学知识的过程中，培养多种数学意识，促进良好学习习惯的培养与科学学习核心素养的提高。

关键词：小学科学;数学意识;数据整理;图像;人文情怀

《基础教育课程改革纲要》在课程改革的目标中提出：要改变课程结构过份重视学科本位、科目过多而缺乏有效整合的现状，要适应学生发展的需要，体现课程结构的综合性与均衡性。目前在以科学学科为中心的学科整合的研究中，以通过写观察日记的方式把语文学科整合进科学学科是比较常见的，但对于科学与数学的整合方面很少有人提及。那么，我们该如何在小学科学教学中整合数学学科体系，促进学生的可待续发展呢？教师应从不同的角度入手，在带领学生探究科学知识的过程中，培养多种数学意识：

一、培养实事求是记录实验数据的意识

科学探究会产生许多实时数据，这些数据为后续的实验解释与分析提供重要依据，影响着实验结果的性质，也是实验报告有效性的主要数据支撑。教师需要在平时的教学中引导学生树立严谨对待数据并作如实记录的习惯。

比如科学教科版三上年级《测量气温》一课时，教师让学生测量一天不同时段的气温时，有不少学生认为中午12时的气温是一天中最高的，所以当他测得14时的气温比12时还高时，就开始怀疑自己的测量出了问题，于是他可能用嘴巴去吹玻璃泡帮助降温，也可能直接抄袭他人的部分实验数据，这样刻意伪造数据的结果，只会导致实验结果失实。当然，教师不一定能发现学生的作假行为，但事后可以让学生自己总结一下实验结果与别人有差异的原因，也有可能起到教育学生要相信自己的实验结果并能如实测量与记录的作用。

二、借助数学手段减小数据误差的意识

科学实验中产生误差是难以避免的，我们只能尽量减少误差而不能消除误差。减少误差的方法多种多样，但学校一般不具备使用高精度仪器的条件，所以多测量几次再取平均值是减少实验偶然误差的一种重要方法。比如在研究“摆长怎样影响摆动次数”的实验中，教师让学生将悬挂着的30厘米長的木条上，在木条的10厘米处固定一块金属圆片，观察摆在15秒钟内摆动了多少次，并做好记录，由于秒表使用的习惯等多种因素的影响，实验也会有很多误差，此时学会多测量几次也是非常必要的。随着学生数学学习知识的日益丰富，中位数、众数的概念也陆续进入学生的视线，科学教师要与数学学科结合，引导学生用不同形式的数据来代表研究对象的实际情况，从而使数据误差尽可能降低。

三、运用表格对数据进行系统整理的意识

与传统教材不同，现行教科版小学科学教材中出现了大量的表格，教材编写者是怎么考虑的呢？这是因为对科学观察或实验的数据进行有序记录、分类与整理，是科学探究进行有序观察的延续，更是培养学生科学学习核心素养的重要指标，而统计表是对实验现象进行观察与记录的重要工具。如让学生观察小动物时，我们可以让学生按外形特征、身长、运动方式等项目进行观察并记录在表格中，其目的不仅仅在数据本身，更在于学生形成这种规范而有条理整理知识的意识与习惯，当然习惯与意识的培养应该循序渐进地渗透：

1.从单一变量联系中形成对表格逻辑的理解

简单的表格更有助学生初步接触与认识表格内容的逻辑关系，形成数据条理化的意识。比如对于四上《测量气温》一节中教室外一天中气温的变化的表1是一份单式统计表，一列数据呈一线式分布。根据这类简易的统计表，学生的观察行为将提前进行规划，文字记录也能得到规范与简化，整个探究活动过程就可能会以一种有条不紊的方式开展。

2.从多变量联系中形成规律总结

随着探究的深入，上述单式统计表显然已经不能满足要求，所以让学生学习更接触更复杂的复式统计表也是必须的。如四上年级教材中有一张“心跳与呼吸记录表”（表2），表格信息呈纵横两个方向发展，数据变化受两个自变量所控制。学生不但需要记录每分钟心跳与呼吸在不同状态下的次数，从而初步形成科学学习中的变量意识，还可以让学生从不同的角度让学生总结规律：人的心跳在运动状态与平静状态上有什么规律？呼吸呢？两种规律之间是否有相似性？

四、借助图像进行规律分析的意识

小学科学探究活动中，会经常使用求差、求倍数等常用方法对数据进行分析，从而促进对实验的解释与推理。利用数形转换建立图像，可以化解学生理解的难度，促进学生由数据归纳出结论，作出规律性的推断。在五上《怎样得到更多的光与热》一节观察物体的颜色与吸热本领之间的关系时，填写了记录表，如果能帮学生一个图像模型——物体的颜色与吸热本领的关系统计图，学生借助曲线变化的总趋势，能清晰地得出：深色物体的吸热本领比浅色物体强，物体表面越光滑，吸热本领越弱。（图1）

借助图像感知，有助于学生把科学现象中的概念、性质与规律以图式的方式建构起来，图式建构就象二维码一样容量极小，可以在头脑中大量存储，且调用这些资源几乎毫不费力。

尽管小学数学中统计图的绘制一般在高年级才出现，但是在低中年级的科学教学中，可以让学生在教材的提示与教师的指导下进行有的放矢地渗透一些浅显的统计图的填充。在条件许可的时候，也可以让学生自己尝试绘制一些统计图。

五、依据等式模型科学表述规律的意识

等式是用数字与字在运算符号及运算规则的串联下形成的数学结构表达式。虽然对于小学科学来说，应用等式的情况并不普遍，但通过建立等式来表达科学研究对象间的数量关系对高年级学生来说并没有多大的困难。比如在“平衡尺平衡”的探究学习中，抓住数据特征可以引导学生思考：在两边平衡的条件下所挂的钩码数与位置之间的关系是怎么样的？这种关系似乎说明了什么？从而作出假设：左边钩码个数× 左边的距离 = 右边钩码数×右边的距离（即 F1×L1=F2×L2），再进行验证即可，而且这种规律性认识可以帮助学生迁移到后续的杠杆、滑轮、斜面等内容的学习中。

六、借助数学问题建立良好人文情怀的意识

科学教学的目标绕不开学生人文情感的培养，在科学教学中广泛存在的保护生命、呵护健康、注重环保、节能减排等意识与情感培养对学生来说也是非常重要的。当一般性的说教显得苍白的时候，借助数学运算让学生触动心灵、引发内心的震撼就显得棋高一着。

如教学六下《一天的垃圾》一课，我先让调查平均每天每个家庭大约产生多少垃圾，大家得出每户每天约1.5公斤左右，那么如果按照一个班级40人（即一般来说40个家庭）计算，一个班级所在的家庭一年要产生多少垃圾呢？显然，这么多垃圾最终都会占据我们的土地表面，腐烂产生的臭味会污染我们的环境，滋生蚊蝇、传播疾病等，这就对学生进行了更鲜明的环保教育。再如结合教科版六上年级《相貌各异的我们》中，可以从每个脸部特征如单眼皮和双眼皮、直发和卷发等对人进行分类，1个特征可以把人分成两大类，2个特征可以把人分成四大类，3个特征可以把人分成八类，40个特征就可以把人分成一万亿类，即使是双胞胎也有长得不一样的细小特征，所以世界上没有两个完全一样的人，我们是唯一的。

总而言之，把数学知识与方法整合进小学科学的教学过程中，对于学生形成良好的学习习惯、建立科学的思维方式极为有利。本文权且抛砖引玉，期望能带动小学科学学科的课程融合的研究与探讨，有待同行批评与指正。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.义务教育小学科学课程标准[S].北京：北京师范大学出版社，2017.

[2]惠浩，刘国良.数学建模在小学科学探究学习中的运用.教学与管理。2020（9）.