將科學素材融入數學教學

〔摘" "要〕" 跨學科融合教學是新課程標準的要求，旨在引領學生進行深度學習，實現高效課堂的目標。本文立足小學數學教學，以跨學科融合為導向，分析科學與數學學科的內在聯系、數學教學融入科學的意義和必要性，探究將科學素材融入數學教學的途徑。

〔關鍵詞〕" 科學素材；數學教學；跨學科教學；融入途徑

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " "〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）" 07" " 130-132

在小學數學教學中融入相關的科學素材，跨越學科邊界，屬于跨學科融合學習的范疇，符合新課程標準的要求。數學與科學有許多契合點，適時滲透融入科學素材，不僅可拓展學習領域，開闊知識視野，還有利于培養學生學習數學的興趣，引領學生深度學習數學，有助于培養學生熱愛科學的興趣和探究科學的精神。在教學中，有些教師常常忽視跨學科融合教學的重要環節，導致數學學習枯燥乏味，低效無效課堂頻頻存在。實踐表明，在數學教學中適時融入相關的科學素材，可增加數學課堂的活力，多層面提高學習效率。

一、科學與數學學科聯系緊密

數學是研究數量、結構、變化以及空間模型等領域的學科，主要培養運算、邏輯思維等能力，是科學研究的基礎。科學是對未知事物進行學習、探索、研究、利用的過程，涉及自然、社會、邏輯思維等領域，是數學研究的深入。數學的確是科學探究的工具，與科學課程應該緊密結合。數學與科學相互依存、相互促進，二者聯系緊密。現代科學的進步，有利于數學的發展，比如計算機、統計學、大數據等領域，都離不開科學的支撐。數學的深入發展，也為科學進步提供了巨大的幫助，科學的進步與發展都離不開數學的思維方法，科學的發展以數學精密測算為依據，才能實現理論上的飛躍。

小學數學與科學的內在聯系表現在多個層面。二者在課堂教學中都比較注重培養學生的觀察思考、分析推理、動手操作等能力。在新課程標準中，二者在學習目標、教學方式、學習活動等方面，都有許多相似之處：都比較注重引領學生從實踐中獲取有用信息，培養學生發現、分析和解決問題的能力，引領學生多角度去審題，探究多種解決問題的方法。在教學中，二者都需要運用簡單的測量儀器，測量物體的長、寬、高等基本信息，并用度量單位記錄下來；都需要用前后左右、東西南北等方位詞表達物體的具體位置。在教材編排中，小學數學與科學有不少契合點，且大部分教材編排基本同步，比如科學中的“氣溫、降水量”與數學中的“條形統計圖”，科學中“食物”單元的內容與數學中的“營養午餐”，數學“軸對稱”圖形與科學中“光的折射”，科學中“橡皮泥的排水量”與數學中的“認識體積和體積單位”，科學中“一天的生活用水”與數學中的“節約用水”，等等。適時抓住這些契合點進行跨學科融合教學，有利于促進學生深度學習，實現高效課堂的教學目標。

二、將科學素材融入數學教學的意義

（一）有利于激發學生學習數學、熱愛科學的興趣

小學數學教材中有不少與科學相關的閱讀材料，在課堂上引領學生閱讀，可激發學生學習數學、熱愛科學的興趣。比如我國古代民間的發明成果日晷和銅漏壺，是最早的計時工具。在教學時，有條件的可利用多媒體教學技術，演示日晷和銅漏壺的計時方法及過程，了解其計時原理，進而激發學生熱愛科學的興趣，同時促進數學深度學習。再如學習“圓的周長”一節，課前或課中可介紹相關的數學史料，如我國古代數學家祖沖之的研究成果，他計算出圓周率在3.1415926和3.1415927之間，第一個把圓周率推算到小數點后七位，其成果比國外數學家至少要早一千年。這些數學史料與科學密切相關，教學中融入相關科學等跨學科知識，學生會產生自豪、敬畏之情，從而培養學生學習數學、熱愛科學的精神。另外，可引領學生學習身邊的數學及相關的科學，比如可介紹高德地圖、“慧眼”衛星、高鐵和動車等重要發明成果，這些成果都離不開數學和科學知識，有利于激發學生學習數學的積極性和求知欲，培養學生的科學態度和科學精神。

（二）有利于促進跨學科主題學習

《義務教育數學課程標準（2022年版）》指出，開展跨學科主題教學，強化課程協同育人功能；各門課程用不少于10％的課時設計跨學科主題學習。"小學數學教學中融入相關的科學知識，也屬于跨學科主題學習的領域。小學數學與科學聯系密切，將其與相關的科學知識進行滲透融合，可開闊學生學習視野，拓展知識面，培養熱愛科學的興趣，提升學習數學的能力。

例如，學習《平均數》一節，對三年級學生來說，平均數這一知識模塊比較抽象，不容易理解。三年級下冊《科學》有一節內容是《小車的運動》，在教學平均數時，可引入“小車的運動”進行動手操作。通過初次操作實踐，便可預知“拉力越大，小車的運動速度就越快”的結論。可一次、兩次的實踐結果難以讓人認同，需進行多次實踐。經過數次實踐，從感性到理性，學生不但獲得正確的科學結論，也能認識到“平均數”的抽象意義。在動手實踐中探究數學知識，有利于促進跨學科主題學習。

（三）有利于對學生進行科學教育

在小學數學教材中，幾乎每一冊都選編了相關的數學史知識或著名的數學家事跡，內容包括數學知識的發現及發展歷程，其間蘊藏著相應的科學知識。比如，在《圓周長》一課中，就選編了我國古代數學家祖沖之發現“圓周率”的史料；在《三角形》一章中，編排了我國最早的一部數學著作《周髀算經》。另外，像古希臘歐幾里得等著名數學家、我國古代著名的雞兔同籠等數學趣題，教材里都有介紹。然而教材篇幅有限，在教學時還可結合教學內容引入其他的數學史料及科學素材。教師要立足教材，讓學生了解相關的數學發展史，以及古今中外在數學領域做出貢獻的數學家、科學家，在學好數學的同時，對學生進行科學教育，同步提升學生的綜合素質。

三、將科學素材融入數學教學的途徑

（一）引入科學實驗，培養學生數學學習興趣

引入與學習內容相關的科學實驗，可促進學生深度學習，輕松掌握數學知識，掌握科學的學習方法。前后比較發現，對小學數學的教材編排，幾乎每個年級的教材中都有統計的知識。統計這部分內容與日常生活聯系緊密。而引領學生學習統計知識，主要目的不是讓學生會作統計表、統計圖，是能將所學的知識運用到生活實踐中去，分析解決實際問題。比如小學科學《種子的萌發》一課中，有一個要求學生對種子的萌發情況進行觀察、比較的實驗，將學生帶來的黃豆、綠豆等進行實驗，讓學生觀察了解種子的發芽過程，并將種子的發芽數、未發芽數、腐爛數等數據記錄下來，指導學生進行初步分析，比較黃豆、綠豆的發芽率各是多少？學以致用，在教師引領下自編練習題，以便鞏固新知識。

（二）將數學與科學進行有機整合

對小學數學的學習，如果摒棄相關的科學素材，就會成為孤立的狹隘的學習；同樣對小學科學的學習，如果不利用數學知識、數學方法，就難以上升為理論知識。在小學階段的教學中，教師應更好地促進小學數學與科學的融合教學，幫助學生更好地體會自然科學的奧秘。數學與科學雖然是兩個學科，但二者之間有一定的內在聯系，便于將數學與科學進行有機整合。數學與科學的整合可以增強數學課堂的生動性。比如五年級上冊科學課《光的折射》中，就蘊藏著軸對稱圖形、射線等數學知識；三年級下冊有科學課《指南針》，在學習數學《位置與方向》時，就可與《指南針》一課進行整合。

再如學習“容積和容積單位”，與此教學內容相關的科學是“認識量筒”，進一步認識量杯。學會認讀量筒上的刻度，有利于規范使用量筒測量液體的體積。對小學生而言，理解容積單位“1升與1毫升”的實際意義有一定的難度。如果通過倒入液體、讀出量杯數據的實踐操作，學生就容易感知“1升與1毫升”的容積大小。適時將數學與科學進行有機整合，可拓展教學內容，促進學生跨學科深度學習。對數學中未學而科學中已學過的內容，可以用已學習的科學知識指導未學的數學內容，促進科學知識在數學中的遷移和應用。實踐表明，數學可使科學的研究成果更加符合客觀事實，更加有理有據；科學研究利用數學方式、方法，對學生的思維發展和科學素養有積極的促進作用。

（三）通過動手實踐發現數學規律

動手實踐可以發現數學規律，掌握學習數學的方法。作為數學教師，需結合教學內容，積極創造實踐條件，參與實踐過程，觀察實踐現象，由感性到理性，得出科學的結論，提高數學課堂教學效率。適時構建小學數學實踐性課堂，讓學生在課堂上動起來，在做中分析思考，輕松解決實際問題。

教師應充分挖掘教育資源，對教材進行“二次開發”，設計和組織學生開展內容豐富、形式多樣的實踐活動，開辟實踐基地，創新實踐器材。比如教學場地不一定每節課都在室內，也可以在室外；教學器材不一定非要量角器、圓規或粉筆，也可以是橡皮泥、杯子、沙子等。大家知道，語文課《曹沖稱象》便是非常有趣的數學實踐，課堂上可讓學生復述《曹沖稱象》的故事，之后再引領學生分析討論曹沖稱象的科學原理，再引領學生思考哪些數學知識可以通過動手實踐，實現科學求證或求解的目的。

再如，學習《圓錐體的體積》一課，學生在學習中容易忽視圓錐的體積等于等底、等高圓柱體積的三分之一。基于此，很有必要設計一些實驗教學，把學習思考的時空留給學生，讓學生經歷“提出猜測—設計實驗—動手操作—得出結論（公式）”的探究過程。課前讓學生準備好等底、等高的圓柱和圓錐各一個，通過實踐驗證自己的猜想結論。先用圓錐裝滿沙子，之后倒入圓柱中，注意觀察幾次就可以裝滿。分析探究等底、等高的圓錐體和圓柱體體積之間的關系，以及圓錐體體積的計算方法。在實驗教學中，學生發現圓錐體的體積就是等底、等高圓柱體體積的三分之一。

（四）利用多媒體技術突破教學重難點

多媒體信息技術屬于科學的范疇，集圖、文、聲、像為一體，比較形象直觀，可變抽象為具體，可展示豐富多彩的學習情景，擴大教學容量，拓展學習領域，讓學生接觸更多的數學知識和豐富多彩的數學世界，利于學生掌握重點、突破難點，獲釋疑點，從而提高課堂學習效率。多媒體信息技術是課堂教學的延伸，可為教學建立問題模型，通過模型建構解決相關數學問題。結合教學內容，適時利用多媒體技術輔助教學，可使教學效果實現質的飛躍，從而突破重難點。

例如教學《圓柱的體積》一節，比較抽象，學生難以掌握，其中“圓柱體積的推理過程”是本節課的重點，又是難點。對小學生來說，圓柱體不像正方體、長方體那樣規則，因此不好測量，圓柱體積的推理也很抽象，如果按照傳統教學，學生將不知所措，一片茫然。如果借助多媒體技術適時輔助教學，就能解決這些問題。多媒體技術可將圓柱體底面沿直徑平均分成若干個面積相等的小扇形，之后將圓柱體沿著一條直徑切割開，通過拼組形成一個長方體。這樣，學生就能直觀地感悟到，圓柱的底面積就是長方體的底面積，圓柱的高就等于長方體的高，圓柱的體積就可用長方體的體積計算公式來進行計算，即底面積×高。如此借助多媒體技術輔助教學，有利于學生輕松掌握本課的重難點，實現高效課堂的目標。

綜上所述，將科學素材融入數學教學是跨學科學習的具體實踐，不僅可拓展教學內容和知識領域，還可激發學生學習數學、熱愛科學的興趣。寓科學于數學教學中，教師需轉變觀念，改進教法，實施跨學科主題學習，進行深度融合，才能確保課堂實效。

參考文獻

[1]吳維紅.小學數學與小學科學之間的整合策略[J].教育科學（引文版），2016（7）：68.

[2]中華人民共和國教育部.義務教育數學課程標準[M].北京：北京師范大學出版社，2022.

[3]董光號.數學與科學教學的融合策略[J].小學科學（教師版），2021（4）：17-18.

[4]周米潔.小學數學課程與科學課程的整合策略[J].考試周刊，2018（80）：95.