小學(xué)科學(xué)和數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)資源有效融合的實踐

從近代自然科學(xué)誕生以來，數(shù)學(xué)就一直作為自然科學(xué)的重要基礎(chǔ)而存在。自然科學(xué)和數(shù)學(xué)的聯(lián)系緊密而復(fù)雜：科學(xué)為數(shù)學(xué)提供了值得研究的問題，而數(shù)學(xué)則為科學(xué)數(shù)據(jù)的分析提供了有力的工具。

小學(xué)科學(xué)教學(xué)離不開數(shù)學(xué)知識，如何用好用活數(shù)學(xué)知識，對自然科學(xué)知識的掌握和運用有很重要的作用。數(shù)學(xué)作為科學(xué)的工具主要有兩個功能：一是把科學(xué)理論抽象成“公式”，另一個是對自然現(xiàn)象進(jìn)行定量的描述與測量。在小學(xué)階段，數(shù)學(xué)在科學(xué)中的作用主要表現(xiàn)在第二功能，即計算、測量、制表作圖以及用數(shù)學(xué)語言來描述、解釋圖表。如果只是對科學(xué)中觀察的現(xiàn)象和測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行大致的了解，不但不會實現(xiàn)科學(xué)課探究的目的，同時也有悖于科學(xué)的學(xué)習(xí)態(tài)度。因此，將數(shù)學(xué)知識運用到科學(xué)探究中可以使科學(xué)探究更加嚴(yán)謹(jǐn)、準(zhǔn)確。

從現(xiàn)在的教科版小學(xué)科學(xué)教材和人教版小學(xué)數(shù)學(xué)教材中，我們發(fā)現(xiàn)它們之間存在著許多聯(lián)系。如下表所示：

從上表中不難看出，教科版小學(xué)科學(xué)教材和人教版小學(xué)數(shù)學(xué)教材的很多知識互相關(guān)聯(lián)。但在學(xué)校課程中，因為“科學(xué)”和“數(shù)學(xué)”分列為兩個學(xué)科，分科教學(xué)，“各自為政”，學(xué)科間知識的呈現(xiàn)順序不一致，缺乏縱向的、統(tǒng)籌的安排。

小學(xué)科學(xué)和數(shù)學(xué)知識具有很強的系統(tǒng)性，很多新知識都是在已有知識的基礎(chǔ)上形成和發(fā)展起來的，知識間相互聯(lián)系，從而形成了知識的整體性和連續(xù)性。筆者就此進(jìn)行了兩門學(xué)科相關(guān)內(nèi)容的重組嘗試，力圖形成學(xué)科間學(xué)習(xí)內(nèi)容的優(yōu)勢互補，更好地為科學(xué)和數(shù)學(xué)教學(xué)服務(wù)。

一、 注重知識的整體聯(lián)系

知識發(fā)展是一個連續(xù)的過程，每一個階段都是前一階段的延伸，更是在新水平上對前階段進(jìn)行改進(jìn)而形成的新知識體系。如果學(xué)生獲得的知識繁雜無序、無系統(tǒng)性，也就不能使學(xué)生獲得連續(xù)的知識，這樣就會制約學(xué)生能力和智力的發(fā)展。因此作為教師，我們首先要著力研究科學(xué)和數(shù)學(xué)間有內(nèi)在聯(lián)系的知識網(wǎng)絡(luò)體系，這樣才能在教學(xué)中有意識地溝通知識間的聯(lián)系，引領(lǐng)學(xué)生形成連續(xù)性、系統(tǒng)性的知識。

1.聯(lián)系舊知，創(chuàng)造新知

科學(xué)和數(shù)學(xué)學(xué)科之間的知識是有機(jī)聯(lián)系的，具有嚴(yán)密性、系統(tǒng)性的特點。在課堂教學(xué)中，教師可以結(jié)合教材，將一些問題提供給學(xué)生，讓學(xué)生根據(jù)已有的知識和經(jīng)驗去分析、比較，再進(jìn)行討論，并處理加工形成自己的看法、結(jié)論，這個過程實質(zhì)上就是學(xué)生創(chuàng)造“新知”、發(fā)現(xiàn)“規(guī)律”的過程，也是學(xué)生綜合運用知識的過程。

例如，六年級上冊科學(xué)第二單元“形狀與結(jié)構(gòu)”第五課“做框架”。

本課的科學(xué)概念是：三角形框架具有穩(wěn)定性，利用三角形框架可以加固框架結(jié)構(gòu)。其實學(xué)生早在四年級的數(shù)學(xué)課上就已經(jīng)學(xué)習(xí)了“三角形具有穩(wěn)定性，四邊形易變形”這一知識點，如果教師沒有基于學(xué)生的認(rèn)知起點，在導(dǎo)入新課后按照教材編排的活動，組織學(xué)生扎一個三角形框架和一個長方形框架，那么學(xué)生只沉浸在動手操作的實踐活動中，興奮點僅集中在操作上，而他們的思維沒有在原有的基礎(chǔ)上得以提升，這樣的課堂教學(xué)效率會大打折扣。

因此，在本課設(shè)計中，我們聯(lián)系學(xué)生已有的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識，把以制作、體驗為主的活動改為以探究為主的活動。先組織學(xué)生觀看生活中的三角形：從古埃及的金字塔到現(xiàn)代的宏偉建筑物，從大型的橋梁到輕巧的晾衣架，勾起學(xué)生對“三角形具有穩(wěn)定性”這一特性的回憶……隨后拋出問題：“你能通過這些材料來證明三角形確實比其他圖形穩(wěn)定嗎？”學(xué)生立即想到了“做框架”；接著分組讓學(xué)生用小棒圍一個三角形和一個四邊形，這時他們的操作是帶有目的的。推、拉之后再引導(dǎo)學(xué)生觀察全班已圍好的三角形，大小、形狀都相同，是唯一的；而圍好的四邊形大小、形狀都各不相同，不是唯一的；通過對比、分析，從數(shù)學(xué)角度再次證明了“三角形具有穩(wěn)定性”，讓學(xué)生知其然也知其所以然。

實踐證明，通過上述知識的重新整理、組合和比較，不僅有利于學(xué)生整體觀念的建立，有利于基礎(chǔ)知識的落實，而且為培養(yǎng)學(xué)生的思維能力提供了基礎(chǔ)條件。

2.調(diào)整進(jìn)度，形成整體

新課程倡導(dǎo)：教學(xué)中應(yīng)突破一些傳統(tǒng)的東西，創(chuàng)造性地使用教材，既重視知識點間的內(nèi)在聯(lián)系，又注重學(xué)科間知識點的結(jié)合和應(yīng)用，突破學(xué)科中心，突破固有的模式，以學(xué)生素質(zhì)發(fā)展為目標(biāo)。但在具體教學(xué)中，教師往往忽略了知識的內(nèi)在聯(lián)系，常常采用較為單一的教學(xué)模式和方法。這樣，雖然便于教師日常教學(xué)，但學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中，無法整體把握知識點之間的內(nèi)在聯(lián)系，無法形成實際解決問題的能力。長此以往，他們只能被動地學(xué)習(xí)，缺乏基本的實踐能力。因此，我們要根據(jù)知識的特點，對教材中的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行有針對性的適度調(diào)整，便于科學(xué)和數(shù)學(xué)間關(guān)聯(lián)知識的遷移。

科學(xué)課中，教師通過改變橡皮泥的形狀，讓學(xué)生思考橡皮泥的重量有沒有發(fā)生變化，再通過把橡皮泥放入水中，讓學(xué)生觀察水的體積有沒有發(fā)生變化，從而得出：我們把物體在水中排開水的體積叫做排開的水量。但此時的學(xué)生還沒有形成正確的、清晰的、完整的“體積”概念，對體積（容積）單位毫升也非常陌生。為了推動學(xué)生對知識的完整把握，在教學(xué)本課之前，應(yīng)該先把數(shù)學(xué)第三單元“認(rèn)識體積和體積單位”這一內(nèi)容前移，讓學(xué)生明白什么是物體的體積，體積和容積之間的關(guān)系，這樣可以讓學(xué)生透徹地理解概念，溝通科學(xué)和數(shù)學(xué)之間的橫向聯(lián)系，從而使學(xué)生形成合理的知識結(jié)構(gòu)。

這樣調(diào)整，既溝通了學(xué)科內(nèi)容之間的橫向聯(lián)系，又使學(xué)生知道知識是如何產(chǎn)生的，明白其發(fā)生過程，懂得如何運用所學(xué)知識去解決實際遇到的問題，從而培養(yǎng)學(xué)生的整體觀念，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。這樣，學(xué)生掌握的科學(xué)知識和數(shù)學(xué)知識就不會變成無本之木、無源之水，就能夠體驗和理解知識的真實來源和意義。

二、 加強資源的延伸拓展

《科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（3-6年級）》提出：“科學(xué)不應(yīng)是一門孤立的學(xué)科，應(yīng)融入各學(xué)科組成的大知識之中，要關(guān)注科學(xué)與其他學(xué)科的綜合，要讓學(xué)生善于學(xué)科學(xué)，愛科學(xué)和用科學(xué)。”這意味著科學(xué)與其他學(xué)科之間要相互開放、相互延伸、彼此關(guān)聯(lián)。只有這樣，才可以讓學(xué)生的思維“觸須”向外延伸，從其他學(xué)科中汲取營養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提高。

1.有效合作，溝通聯(lián)系

對于學(xué)科之間的整合，單憑一位學(xué)科教師獨立來完成，是不可能的。所以需要各學(xué)科教師進(jìn)行合作交流，以最直接的方法在最短的時間內(nèi)獲得最廣泛的綜合性教學(xué)資源。要實現(xiàn)小學(xué)科學(xué)課程與數(shù)學(xué)課程的良好整合需要科學(xué)教師和數(shù)學(xué)教師進(jìn)行密切的交流和聯(lián)系，通過兩者之間的有機(jī)結(jié)合來促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。

如三年級數(shù)學(xué)下冊“平均數(shù)”一課，因為平均數(shù)的意義非常抽象，對于三年級學(xué)生來說，是比較難理解的。教師在課堂中必須讓學(xué)生置身于一個生活化的情境，在感知用總體和個體不公平的情況下，用代表這一組數(shù)據(jù)整體水平的一個數(shù)據(jù)來衡量。而五年級科學(xué)下冊“我們的小纜車”中，在研究“小車的運動與拉力的大小有什么關(guān)系”的實驗過程中，用一次實驗就得出“拉力越大，小車的運動就越快”的結(jié)論，難以讓人信服，所以需要通過多次實驗，求這幾次實驗的平均時間來得出結(jié)論，才更科學(xué)，更有說服力。學(xué)生在這個過程中，不僅能明白平均時間的意義，還能得出科學(xué)的結(jié)論，有利于養(yǎng)成科學(xué)的探究精神。

這是一節(jié)科學(xué)與數(shù)學(xué)有機(jī)整合的課例，我是這樣設(shè)計的：

教師談話：小車在受到拉力時會運動起來，那么小車運動的快慢與什么有關(guān)系呢？我們不妨預(yù)測一下。 （學(xué)生預(yù)測）

教師小結(jié)：同學(xué)們提出的這些條件都可能影響小車運動的快慢，但是這些因素我們不可能都研究，我們要選擇一下。

（針對學(xué)生提出的預(yù)測，教師引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注“小車運動的快慢與所受到的拉力有關(guān)系”。）

探究思路：教師可以引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計讓小車爬上斜面或橋的模型，把掛的鉤碼當(dāng)成小車的拉力，改變小車所掛鉤碼的數(shù)量，可以改變小車受到的拉力。

學(xué)生在做了第一次實驗后，匯報結(jié)果。我提出了這樣的問題：“每個小組的結(jié)果都不一樣，我們用哪個結(jié)果來記錄更合適呢？”通過討論，學(xué)生在對本組和其他組結(jié)果難以取舍的情況下，一致同意用他們的平均數(shù)來表示更合適。

這樣的整合不僅減輕了學(xué)生的負(fù)擔(dān)，更重要的是不同學(xué)科得以聯(lián)通、整合，使學(xué)生得到了更好的發(fā)展。

2.課外延伸，聯(lián)系生活

小學(xué)科學(xué)、數(shù)學(xué)教學(xué)中應(yīng)結(jié)合教材內(nèi)容，根據(jù)教學(xué)需要，選取一些能與書本知識發(fā)生聯(lián)系的生活內(nèi)容作為基本素材，引領(lǐng)學(xué)生帶著問題去了解周圍的事物，充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性，激發(fā)學(xué)生愛科學(xué)、學(xué)科學(xué)、用科學(xué)的意識，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)。

例如，六年級下冊科學(xué)第四單元“一天的生活用水”的教學(xué)，教師組織學(xué)生通過課前的“水資源狀況”調(diào)查，課堂上觀看關(guān)于水的公益廣告和圖片，兩種刷牙方式用水量的對比，了解水資源信息，讓學(xué)生的心靈產(chǎn)生震撼，從而呼吁人們珍惜水資源，保護(hù)水資源，有效地培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識和節(jié)水意識，滲透了環(huán)保教育。之后，我們可以結(jié)合六年級下冊數(shù)學(xué)教科書第74頁“節(jié)約用水”這一內(nèi)容，布置有關(guān)節(jié)約用水的實踐項目：測量一個滴水的水龍頭單位時間的滴水量，如果學(xué)校教學(xué)樓里每個水龍頭都按這個滴水速度滴水，計算一下學(xué)校一年要浪費多少水？

下面是一位學(xué)生的調(diào)查結(jié)果：

學(xué)校教學(xué)樓共有30個水龍頭，如果這些水龍頭都按這個速度滴水，一年就要白白浪費210立方米的水。計算一下學(xué)校每年要多支付多少水費？

通過這樣的實踐活動，讓學(xué)生親自參與測量、收集和整理數(shù)據(jù)，不僅幫助學(xué)生鞏固了數(shù)學(xué)知識，還更充分地認(rèn)識到科學(xué)課中提倡節(jié)約用水的重要性和必要性。

我們打破學(xué)科界限，提倡科學(xué)與數(shù)學(xué)學(xué)科知識的溝通和融合，但還要把握一點：無論是哪一方面的“融合”，都不應(yīng)放棄本學(xué)科應(yīng)有的本質(zhì)屬性。我們除了關(guān)注這兩門學(xué)科之間的資源融合外，更應(yīng)注重思想方法的滲透。課程整合教學(xué)的根本目標(biāo)不是將數(shù)學(xué)作為一種單一的工具，而是希望把數(shù)學(xué)完美地融合到科學(xué)課程的教學(xué)過程中去，從而有效改善科學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境，提高科學(xué)探究效率，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 郝京華.科學(xué)（3—6年級）課程標(biāo)準(zhǔn)解讀.武漢：湖北教育出版社，2002.

[2] 劉謙，孫曉天.數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)解讀.北京：北京師范大學(xué)出版社，2005.

[3] 張永春.數(shù)學(xué)課程論.南寧：廣西教育出版社，1996.

[4] 張紅霞.小學(xué)科學(xué)課程與教學(xué)（第2版）.北京：高等教育出版社，2010.

[5] 金燕娜.初探學(xué)科整合在科學(xué)課中的應(yīng)用價值.浙江省舟山小學(xué)，2008.