数学跨学科整合培养学生科学素养的实践路径

张磊

初中数学是培养学生科学素养的重要学科之一，它涉及数学、自然科学、社会科学等多个学科的知识与技能。初中数学跨学科整合可以促进学生对科学知识的理解，提高他们的创新思维能力和实际应用能力，从而提升他们的科学素养，使他们更好地理解和应用数学知识，更好地适应未来的发展需求。因此，教师应重视初中数学跨学科整合，利用丰富的教学资源和多样的活动，提高学生的知识水平和能力，从而增强教学效果。同时，学生也应该积极主动地参与跨学科整合的学习中，从中获得更多的知识和经验，提高自己的学习能力。

一、初中数学跨学科整合的意义

跨学科整合对于教育改革和推进素质教育具有重要意义，它不仅能够培养人们崇尚科研、了解科研、进一步发展科研的意识，而且还能够为经济社会的蓬勃发展提供支撑。数学本身是一种重要的工具，它不仅可以帮助学生认识客观、真实的世界，而且还可以推动物理、化学、天文等学科的蓬勃发展，为解决实际问题提供有力的支持。跨学科整合的运用是当今社会蓬勃发展的必然趋势，数学教师可以结合其他学科，设计出具有吸引力的教学内容，开阔学生的眼界和思路，从而提升学生的科学素养。

（一）增强各学科之间联系

跨学科整合以数学与其他学科的交叉点为载体，将各学科的知识相融合，增强各学科之间的联系，促进教师之间的合作，各学科教师可以共同探索跨学科整合的有效路径。对于学生而言，每个学科都不是独立存在的，教师在设计教学内容时，可以融合各个学科的知识点，打造趣味课堂，能有效提高学生的知识应用能力，帮助学生运用所学知识解决实际生活中的问题，提升学生的学科素养。

（二）提高学生的学习兴趣

在传统教学中，学生知识体系的构建具有一定的局限性，这对学生创新性思维能力的发展有一定的限制。跨学科整合通过跨学科的方式将学科之间的知识点进行整合，能够提高数学知识的趣味性，让学生体会到数学学习的乐趣。教师将数学知识与实际应用相结合，学生能够感受到数学与生活的密切联系，提高对数学的学习兴趣。

（三）培养学生的创新思维

跨学科整合这一教学方式可以促进各学科教师之间的协作，从而培养学生的创新意识。同时，不同学科教师之间的头脑风暴可以帮助教师突破教学瓶颈，从而增强教学效果。通过跨学科整合，教师可以为学生提供不同的解题思路，发展学生的发散思维并设计出多角度的解决方案，从而提高他们的创新能力，培养他们的创新思维。

二、数学跨学科整合的建议

（一）适当控制整合难度

部分学生的数学基础不够扎实，跨学科整合教学可能会增加他们的学习负担。在进行初中数学跨学科整合时，教师需要注意整合的难度和程度，逐步引导学生理解跨学科整合教学的重要性。同时，教师也要充分考虑学生认知水平的差异，适当控制整合难度，让学生逐步掌握数学知识。

（二）提升教师的专业素养

部分教师缺乏跨学科授课的经验，还有部分教师教育观念落后，认为跨学科授课无法有效提高学生的学习能力。笔者认为，学校可以通过成立跨学科备考组、开展跨学科课堂教学实践活动、组织教师参加跨学科教学专家讲座等方式，加强各科教师之间的交流与合作，让他们更好地了解和掌握跨学科整合方面的知识，提升自身的专业素养，从而提高学生的学习积极性，增强教学效果。

三、数学跨学科整合以促进学生科学素养的课堂教学案例

（一）教学内容

以初中数学“正比例函数和反比例函数”中第一节知识点的教学为例，这一课的教学目标是引导学生深入探讨函数及其相关的定义，并通过实例分析和讨论，帮助学生更好地理解函数的性质和特征，从而提升学生的数学素养。函数是数学中非常重要的基本概念之一，它揭示了真实生活中数量关系之间互相依存和变化的实质。笔者以“天宫一号”载人航天工程为背景，在这节课中，首先利用视频导入给学生介绍了变数和常量的概念；其次，笔者结合例题，让学生了解变数相互之间的联系，概括出函数的核心概念“变数相互之间的关联”；最后，笔者通过布置作业和知识回顾环节帮助学生巩固函数的概念，加深学生对所学知识的印象，并让他们明白科学与数学之间的关系。

（二）教学目标

这一节课的教学重点是让学生理解变量、常量、自变量、函数和函数解析式的概念，教学难点是使学生理解变量之间的相互依赖关系。这一节课的教学目标如下：一是经过对“天宫一号”的数量分析，引导学生更好地了解数量的意义，并知道常用的数量；二是根据实例，使学生能区分变数和常量这两个概念，并能够以运动和变化的观点看待相关数量关系；三是引导学生理解函数、自变量、函数解析式的概念，了解函数不同的表示方法。

（三）教学过程

1.课程导入环节。笔者带领学生观看了四季交替、花朵绽放、天宫一号发射的相关视频。在这个环节中，笔者以科学实例和生活情景为载体，创设了科学情境，以引出数量的概念，让学生体会“数”与“量”的关系，同时培养学生探索科学的兴趣，从而提升学生的科学素养。

2.学习探索环节。在这个环节中，笔者创设了如下问题情境：地球上的赤道是一个大圆，半径r0≈6.378×106米，设想天宫一号环绕赤道飞行一周，其轨道是与赤道在同一个平面且同圆心的圆E，如果圆E的周长为a米，那么圆E的半径r是多少米。结合上述问题情境，笔者给学生设计了以下问题：在这个变化过程中，体现了哪些数量；哪些量是保持不变的，哪些量是可以根据需要进行调整的；变量r和变量a有怎样的联系；在这个变化的过程中，当变量a取一个确定的值时，变量r的值是否可以确定；变量a是否可以取任意值，其原因是什么。

在“天宫一号”载人航天工程的背景下，笔者以问题串的形式引导学生深入探讨了变量与常量之间的关系，让学生更加清楚变量之间的依赖关系，了解自变量的取值范围，从而培养学生分析、解决问题的重要技能。在教学过程中，笔者通过创设问题情境，让学生试图掌握函数的概念，加深对函数知识点的理解，促使他们学会用数学的眼光观察世界、运用数学思维探索世界。

3.作业布置环节。笔者给学生布置了以下练习题：某地某日的气温变化情况如图所示（见图1），请根据图1，得出这天的最高气温和最低气温；如果在图像上取一个点，请问这个点代表什么意思。这个环节旨在跨学科整合的引领下，通过摄氏度、华氏度之间的转换和气温的变化关系，促使学生利用数学知识来分析、解决问题，帮助学生巩固所学知识点。

4.知识回顾环节。在知识回顾环节，笔者询问学生：“在这节课中，你们学到了什么？关于这节课你们还想知道什么？”有学生回答道：“在这节课中，我掌握了函数的概念，了解了关于‘天宫一号载人航天工程的相關科学知识，还有摄氏度与华氏度的转换公式，还学会了读取图像信息的方法。我还想知道更多的与航天有关的资料，争取以后成为一个对社会有用的人。”通过知识回顾环节，学生表达了自己的想法。在该环节中，教师不仅要帮助学生巩固所学知识点，加深他们的记忆，还要让他们明白，科学与数学是相互促进的，数学是科学研究的基础和主要工具，要想深入研究科学技术，就必须学好数学。

结语

笔者以“天宫一号”载人航天工程为教学背景，实施跨学科融合，旨在让学生了解科学、认识科学，从而培养学生的科学兴趣，促使他们爱上科学，进而提升他们的科学素养。在整个初中数学中，还有许多课程内容可以进行跨学科整合，如“百分比的应用”“科学计数法”“勾股定理”“一次函数的应用”等，教师应该借助其他学科的知识，实施跨学科整合教学，避免使数学学习枯燥无味，让学生带着兴趣去了解和学习数学知识。教师应该提高自身跨学科整合的教学水平，创设有意义且符合生活实际的教学情境，将数学思想和核心概念与其他学科相融合，以培养学生的创造性思维，提高他们的独立思考能力和自主探索能力，从而促进他们成长和发展。

（作者单位：上海市奉贤区实验中学）