数学课堂渗透科学教育探讨

◇汪静静（江苏：淮安市淮海小学）

在小学课程教学中，数学与科学之间有着密切的联系，两门学科的教学都注重激发学生的好奇心与求知欲，侧重于培养学生的观察分析、探究发现、创新实践、理性思维等能力。但在实际教学中，两门学科却是相互孤立、鲜有交集的，存在“重学科知识学习，轻科学素养培养”的割裂现象，致使学生的课程学习缺少综合性、整体性和创新性。作为一名数学教师，应在学科融合理念的指导下，充分利用学科优势，不断打破学科边界，促进数学与科学两门学科之间的相互渗透、相互融合，有效提升学生的学习效率，促进学生的全面发展。

一、挖掘科学素材，强化学生科学意识

法国作家巴尔扎克说过：“问号是开启任何一门科学的钥匙。”在生活、学习中处处有科学，教师要善于从细微处入手，挖掘数学教材中的科学元素，合理利用这些科学素材培养学生的问题意识，助其产生探究学习的内驱力。

例如，教学六上《树叶中的比》一课时，教师先组织学生搜集生活中常见的树叶，如柳树叶、桃树叶、槐树叶、银杏叶、枫叶等，让学生仔细观察并说一说有什么发现？然后提出猜想：形状各不相同的树叶之间有联系吗？不同树叶的长和宽的比值是否有一定的规律呢？生活中随处可见的树叶竟然也有秘密，学生的好奇心一下子被调动了起来，充满热情地运用有关比的数学知识投入科学探究中去。本课时教学时，学生通过搜集整理、发现问题、提出猜想、细心测量、认真计算，得到数据，并对数据进行分析比较，发现常见的树叶中蕴藏的规律，很好地激起了学生科学探究的欲望，强化了学生的科学意识和实践能力。

二、组织实验操作，激发学生探究精神

实验操作是验证猜想、得出结论、解决问题的必经之路，是激发学生主动参与、探究交流的有效措施，更是培养学生动手能力、创新精神、科学意识的重要手段。在数学教学中，教师要结合内容特点，巧妙组织实验操作，促使学生学会思考、学会合作，感受实验研究的科学性和数学结论的严谨性。

（一）科学实验，学会思考

例如，教学六上《长方体和正方体的体积》一课时，在“验证猜想”这一环节，教师给学生提供了多样的实验工具，打开了实验的空间：有选择画一画的，即在长方体相邻的三个面上分别画出边长是1 厘米的正方形网格图；有选择摆一摆的，即用1 立方厘米的小正方体分别靠着大长方体的长宽高去摆；还有的组想到了“阿基米德测皇冠体积”的故事，采用排水法，即将长方体轻轻地放入装有水的量杯中直至完全浸没，观察发现量杯中的水由原来的700 毫升上升至1000 毫升，得出长方体排开水的体积是300 毫升。不同的实验过程，都验证了猜想，即长方体的体积是300 立方厘米。这一过程，借助科学实验化抽象为直观、化结果为过程、化静态为动态，学生在实验操作、自主探究中经历知识的形成过程，大大增强了数学课的趣味性、探究性和生长性，有效提升了学生的思维能力。

（二）实践活动，学会合作

在数学实践活动中，教师要引导学生多感官积极参与，从真实情境中提取数学问题，让他们亲自动手实践、动脑分析，在此过程中，锻炼学生的沟通交流能力，掌握团队协作的方法与技巧，提升了学生分析问题、解决问题的能力。

例如教学六下《大树有多高》，这是一节综合实践课，与科学课上“影子的形成”有着密切关系。在解决实际问题时，人们往往需要知道一根旗杆、一棵大树、一幢楼房有多高，但因无法登上物体的最高点或没有足够长的尺子，而无法直接测量得出结果。如何解决这个问题呢？学生展开了激烈的讨论并提出设想：虽然不能直接测量出大树的高度，但是由于光在同种均匀介质中是沿直线传播的，大树在阳光下会形成影子，我们可以通过探索物体的高度和影长之间的关系，来推算出大树的高度。然后组织学生分组进行了两次实验：第一次是测量同样长的几根竹竿的影长，发现同样长的竹竿影长相等；第二次是测量长短不一的几根竹竿的影长，发现影长也不相等，但是竹竿长度与影长的比值是相同的，从而得出结论“同一时间，竿长与影长成正比例”。这样的实践活动，巧妙融合了科学知识，有效解决了真实情境中的问题，实现了应用迁移，做到了融会贯通。

三、融合科学知识，提升学生科学素养

教师要引导学生关注数学学习中的科技教育点，融合不同的科学知识，在学习过程中因势利导，体会数学思想与数学方法，同时感悟科技创新的巧妙，并在多样的练习中学习科学家细心严谨的态度，培养敢想敢干的创新能力。

“行程问题”是小学数学教学中的典型内容，涉及速度、时间、路程三个量，这部分知识在解决科学问题时也经常用到。例如，结合“声音的传播”这部分知识，可以设计如下习题：声音在15℃空气中的传播速度为340 米/秒，声音在海水中的传播速度约是空气中声速的4.5倍。专业人员利用“声呐探测仪”探测海水的深度时，发现从发出声波到接收到声波共用时4.8 秒，你能计算出海水的深度吗？

再如，二下《认识时、分、秒》一课与科学《时间在流逝》一课有很多的共通之处：认识“时针、分针、秒针”“感受1 分钟有多长”“估计时间”“制订学习计划”等。教学时，教师要有“整体意识”和“学科融合意识”，将这两部分进行整合后再展开教学，可以实现事半功倍的效果。

小学数学教材的每个单元、每个课时、每个练习中，都会隐藏着不同的科学知识，需要我们教师有足够的知识储备量，做个有心人，有意识地在数学教学过程中渗透相关科学知识，在解决数学问题的同时引导学生关注科学知识、乐于探究科学问题、勇于进行科学实验，切实提升学生的科学素养。

四、设计多元作业，培养学生综合能力

作业作为学习活动的重要组成部分，是教学活动的补充与延续，具有巩固知识、分析学情、形成技能等功能，在教学过程中有着举足轻重的作用。在教学中，我们可以根据数学与科学的学科特点，设计多元化的课后作业，以实现学科的育人价值，提升学生的综合能力。

（一）科学常识类作业

科学知识来源于生活，运用于生活，它具有很强的实用性，生活中有很多有趣的自然现象、科学常识供我们选择。教师要善于发现细节，在细微处培养学生的科学意识，教师可以根据所学内容布置如下作业。

如作业1：尝试用所学知识解释“为什么先看到闪电后听到雷声？”学生通过查阅资料得知：在雷雨云中，虽然闪电和雷声是同时发生的，但光的传播速度是3×108米/秒，声音的传播速度是340 米/秒，光的传播速度比声音的传播速度快得多，所以先看到闪电后听到雷声。

如作业2：查阅资料，解释生活问题。“向日葵为什么总是朝着太阳开”“一只被摘掉头的蟑螂还能存活吗”……

在数学教学中适当渗透科学小常识，可以提高作业的趣味性、针对性、综合性和挑战性，让学生能够在巩固知识的基础上，树立学好科学、爱上科学的信心。

（二）科普阅读类作业

科普阅读是学生科学教育的重要方式。数学教材中有大量的“你知道吗”内容，大多是结合本课时或本单元的教学内容渗透的一些课外科学人文知识，具有一定的可读性、科学性与拓展性。教学时，教师要重视这部分内容的落实，布置相应的科普阅读类作业，切不可忽视或一带而过。

例如教学五下“圆”这一单元时，“你知道吗”板块详细介绍了圆周率。通过阅读，学生不仅了解了人类对圆周率的研究历程，还知道了我国南北朝科学家祖冲之是第一个将圆周率的值精确到小数点后七位的人，感受到我国古代数学发展的璀璨历史，增强学生的民族自豪感，这些都是科学历史人文知识的渗透。

再如教学四下“三角形、平行四边形和梯形”这一单元时，“你知道吗”板块介绍了三角形的稳定性及平行四边形易变形的特性，独立解决“如何使一个四边形框架变牢固”这一问题。“做框架”是科学课的要求，这里充分体现了数学知识与科学的完美融合。

教学中，除了关注数学教材中的“你知道吗”这部分阅读内容外，还可以鼓励不同年龄段的学生阅读相应的科普书籍，如《十万个为什么》《科技改变中国》《藏在地图里的二十四节气》等，观看纪录片《蓝色星球》《地球脉动》《你最想知道的科学》等。这些书籍或纪录片以科普生活和人文知识为主，不仅能让学生增长知识、拓宽视野，还能启发学生进行独立观察与思考，培养学生的理性思维。

（三）科学探究类作业

科学探究类作业有助于促进学生主动参与、深入思考、充分体验，实现学生创新能力的培养。学生很喜欢这类充满探究性、挑战性的课外作业。因此，教师在设计作业时可以根据教材内容和学生的年龄特点选择合适的探究素材，提炼成可探究的数学问题，引导学生分组合作，通过努力完成一项探究性任务。

例如教学四上《怎样滚得远》一课时，适时渗透科学中“斜面”的相关知识。斜面是最简单的机械之一，利用木板搭成的斜面来运输物品，以实现省时、省力的目的。教师可以布置这样的作业：大胆猜一猜，当木板与地面呈多少度时，物体滚得比较远？请通过实验探究寻找答案。学生通过分工合作、多次实验、测量距离、记录数据、分析数据后得出结论，发现并不是木板与地面所形成的夹角越大滚得越远，而是木板与地面所形成的夹角大约是45°时滚得最远。

再如“神奇的莫比乌斯带”“大树有多高”“创造轴对称图形”“自制量器”“画雪花”“三角形拼角”等课后探究类作业，都能让学生获得学科知识、提升实践能力，更能使他们感受到科学知识的美妙、科学思想的深邃和科学创造的乐趣。

（四）跨学科融合作业

根据多元智能理论，任何一门学科都不是独立的。在设计作业时，教师要尽可能地将数学知识与其他学科相融合，将不同学科的学习方法、思维方式等运用到数学作业设计中，引导学生综合运用不同学科的知识巧妙解决生活中的实际问题。

例如五下《蒜叶的生长》一课与科学中《种植凤仙花》有着类似的教学目标与教学流程，教学时可以合二为一，布置学生选择自己喜欢的植物进行种植，并详细记录植物的生长变化过程，完成实验记录单和实验报告。跨学科融合作业不仅能让数学学习向更宽、更广、更深的领域延伸，汲取不同学科的知识精华，更能学以致用，将所学知识运用于不同领域中，促使学科知识具体化、广泛化、综合化，培养学生的综合能力。

总之，数学是科学的基础。小学数学教师要有广博的学识，从学生的年龄特点和已有经验出发，在教学中巧妙渗透科学教育，点燃学生科技创新之光，促进学生的全面发展。