淺談小學數學知識在科學實驗中的深化作用

摘 要：小學科學實驗教學是一個探索的過程，在實驗中，教師不僅要帶領學生明確實驗現象，更要追根溯源探索其中的原理。數學是科學之王，運用數學知識解釋科學現象，既深化了科學教學，又有助于提高學生的探索能力和創造能力。

關鍵詞：科學實驗教學;數學知識;深化教學;探索能力

小學科學是以實驗教學為主的學科，小學生的年齡特點決定了靠單一的理論講解，難以達成教學目標，通過動手實驗了解知識的運作，往往更容易引發其學習興趣，提高學習熱情。所以小學科學教學主要從實驗課中汲取營養，通過實驗教學達到培養學生學習興趣、動手操作能力和思維能力的目的。但在平時的實驗教學中，教師更多的為學生展示一種現象，很少去探究實驗的本質，這樣的過程學生難以有深刻的認識和較大的興趣。因而教師在現象出現后組織學生探究實驗原理就顯得至關重要。數學是一門基礎學科，它是一切科學的基礎，達.芬奇說過：在科學中，凡是用不上數學的地方，凡是和數學沒有聯系的地方，都是不可靠的。因而此時，用數學知識解釋科學原理就顯得畫龍點睛，更能激發學生探索真理的欲望。

以五年級下冊《杠桿》這一課為例，教學中，我首先通過在平衡木上演示，使學生體會到機械產生的效力和距離有關。進而又在平衡木左側2格放4個砝碼，讓學生推測，右側該怎么放才能平衡？學生通過第一層次的實驗對距離在杠桿中的正作用已經有了初步認識，進而開始有根據的推測，這些推測雖不能全部準確但都做到了近距離砝碼多，遠距離砝碼少的原則，我根據學生的推測一一演示，最后集體發現了平衡條件，即：左2段掛4=右2段掛4=右4段掛2=右1段掛8。此時我趁熱打鐵讓學生在小組內交流討論：為什么這些條件下就能平衡？學生內心的探索興趣被激起，紛紛展開研究，終于部分小組有了答案并用乘法算式揭示出了關系：2ⅹ4=2ⅹ4=4ⅹ2=1ⅹ8，即左右兩邊重物與距離的乘積是相等的，所以才能保持平衡。其他學生此時恍然大悟紛紛說到：原來右側距離短用的砝碼多，距離長用的砝碼少，是因為它們的乘積是一定的。驚喜之余我不得不為孩子們喝彩，用數學知識解釋了杠桿省力的原理，使得對杠桿的認識更加深刻。

又比如在教學《動滑輪與定滑輪》時，學生通過實驗發現，動滑輪能省一半的力，定滑輪不省力，我及時追問為什么？學生積極動腦思考，但還是心中惘然，這時我出示動靜滑輪原理的圖片（下圖1），并標出它們的支點和阻力點、動力點，讓學生展開討論。因為有了前面杠桿學習的基礎很快有學生發現動滑輪動力點到支點的距離是阻力點到支點距離的2倍，所以只需用一半的力，定滑輪動力點到支點的距離等于阻力點到支點的距離，所以用的力一樣。教室里此時想起了雷鳴般的掌聲，其他學生紛紛說道：滑輪和杠桿一樣，必須兩邊的乘積相等才能平衡，所以距離越長用的力就越小。這又是一個用數學知識解釋科學原理的過程，我想這樣的實驗結論學生更容易接受，印象也更深刻。

再比如在學習《齒輪》這一課時，學生通過轉動齒輪組的實驗發現：大齒輪轉的最慢，小齒輪轉的最快（上圖2）。大齒輪轉一圈時，中齒輪能轉1圈半，小齒輪能轉3圈。我及時拋出問題：為什么大齒輪轉一圈時，中齒輪能轉1圈半，小齒輪能轉3圈呢？學生積極思考，我提示他們數一數大中小齒輪的齒數看看有什么發現？不過一會兒大半個班的學生都舉起了手并揭示出其中原理：原來大中小三個齒輪分別有42個齒，28個齒，14個齒，因為42÷28=1.5 ?42÷14=3所以會出現以上的圈數關系。更有的學生總結到：各個齒輪在相同時間內轉動的總齒數是一樣的，只是它們每圈的齒數不同才導致了轉動圈數的不同等等。我想，實驗研究到了這樣的深度，學生應該心中了然，不僅看到了實驗現象，更明白了其中的原理，這些都和數學知識的運用密不可分。

高斯說：數學是科學之王。很多科學現象都可以用數學知識來解釋，在實驗教學中，教師多問幾個為什么，讓學生追根溯源用數學知識去解釋其中的原理，有助于學生從實驗現象邁向科學本質，深化科學教學，同時提高他們的探索熱情、創新意識和勇于探究的能力。

作者簡介：

杭艷（1982--）女，陜西省西安市西北工業大學附屬小學數學高級教師。