徐旦

科學(xué)是為了觀察和解釋已有的客觀世界。數(shù)學(xué)與人類的活動(dòng)息息相關(guān)，作為對(duì)客觀現(xiàn)象抽象概括而逐漸形成的科學(xué)語言與工具，不僅是自然科學(xué)和技術(shù)科學(xué)的基礎(chǔ)，而且在社會(huì)科學(xué)與人文科學(xué)中發(fā)揮著越來越大的作用。小學(xué)科學(xué)學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)要以探究為核心，在科學(xué)課堂中應(yīng)根據(jù)科學(xué)教學(xué)本身的特點(diǎn)，尋找與數(shù)學(xué)課程綜合的切入點(diǎn)，創(chuàng)設(shè)具有豐富性、挑戰(zhàn)性和開放性的教學(xué)環(huán)境，追求真實(shí)、互動(dòng)，讓課堂煥發(fā)生命的活力。

對(duì)于數(shù)學(xué)與科學(xué)的關(guān)系，真可謂源遠(yuǎn)流長。從最早的人類開始他們的觀察活動(dòng)時(shí)，就經(jīng)常數(shù)周圍事物的個(gè)數(shù)。人們天生的好奇心使他們帶著極大的興趣來觀察著周圍的一切。他們熱衷于計(jì)算事物的數(shù)量，并將它們進(jìn)行分類以便更好地了解。這使得科學(xué)與數(shù)學(xué)在人類早期文明中就已經(jīng)緊密聯(lián)系起來。數(shù)學(xué)是自然科學(xué)的基礎(chǔ)，也是重大技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。數(shù)學(xué)教育獨(dú)立于科學(xué)教育，但不是說科學(xué)教育與數(shù)學(xué)教育毫無干系。這兩者是能夠相互滲透，并彼此提供知識(shí)和能力的支持的。在現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展的進(jìn)程中，科學(xué)技術(shù)數(shù)學(xué)化是一個(gè)很重要的手段。小學(xué)科學(xué)的教學(xué)離不開數(shù)學(xué)知識(shí)，如何用好、用活數(shù)學(xué)知識(shí)對(duì)自然科學(xué)知識(shí)的掌握和運(yùn)用有很重要的作用。

一、善用數(shù)學(xué)工具 精確觀察數(shù)據(jù)

測(cè)量是小學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的第一步，只有獲得較為可靠的原始數(shù)據(jù)，才能進(jìn)行后續(xù)的科學(xué)分析活動(dòng)。小學(xué)科學(xué)教學(xué)中涉及的測(cè)量項(xiàng)目主要有：質(zhì)量、體積、長度、時(shí)間、溫度等。教師在教學(xué)到相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)章節(jié)時(shí)要考慮到學(xué)生在數(shù)學(xué)中學(xué)習(xí)的測(cè)量精度;數(shù)學(xué)中三、四年級(jí)小數(shù)及計(jì)算器應(yīng)用的學(xué)習(xí);高年級(jí)的測(cè)量數(shù)據(jù)可以出現(xiàn)小數(shù)并借助計(jì)算器幫助計(jì)算，大大提高了科學(xué)數(shù)據(jù)的可靠性。學(xué)生在接觸科學(xué)課的第一個(gè)內(nèi)容——《我看到了什么》一課中，學(xué)生就已經(jīng)涉及什么才是真正的觀察，嘗試?yán)斫庠鯓硬攀钦嬲心康牡赜^察，才是科學(xué)探究中地觀察，而就是在這第一個(gè)活動(dòng)中就已涉及了測(cè)量這一手段的應(yīng)用。從開始觀察大樹的外形，觸摸樹皮，直至引導(dǎo)學(xué)生猜測(cè)樹干有多粗，接觸第一樣工具——卷尺。從這里尺子的運(yùn)用，到今后溫度計(jì)、彈簧秤、天平秤等工具的運(yùn)用，測(cè)量這一手段始終與學(xué)生的探究活動(dòng)緊密伴隨，從始至終服務(wù)著學(xué)生的科學(xué)探究。從案例中可以看出，我們的目的是要在科學(xué)課中引導(dǎo)學(xué)生在科學(xué)探究過程中根據(jù)需要，適時(shí)地想到測(cè)量這一觀察手段并較好地選擇適合的測(cè)量工具進(jìn)行觀察，得到自己所需要的數(shù)據(jù)，讓學(xué)生的探究活動(dòng)更加的“真刀真槍”，更具有科學(xué)的“味道”。數(shù)學(xué)的確是科學(xué)探究的工具，與我們科學(xué)課堂確實(shí)應(yīng)該緊密結(jié)合。

二、運(yùn)用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) 尋找事物規(guī)律

科學(xué)的結(jié)論是探究與分析的結(jié)果，結(jié)論是建立在證據(jù)的基礎(chǔ)之上。從實(shí)驗(yàn)中獲得了充分的事實(shí)證據(jù)，而邏輯推理則獲得理論上的證據(jù)。整理數(shù)據(jù)，是一個(gè)審視收集的資料是否符合觀察事實(shí)、選擇相關(guān)數(shù)據(jù)、排除不可靠信息的過程;是一個(gè)運(yùn)用批判性和邏輯性思維分析證據(jù)與解釋之間關(guān)系的過程。學(xué)生應(yīng)學(xué)習(xí)如何分析、總結(jié)從簡單實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)，并正確運(yùn)用邏輯思維，對(duì)結(jié)果做出解釋，同時(shí)考慮如何選擇相關(guān)的證據(jù)解釋奇異數(shù)據(jù)。

如在小學(xué)科學(xué)三年級(jí)下冊(cè)第四單元《磁鐵》一課中，要求比較條形磁鐵各個(gè)部分磁性的大小。一般用到的方法是在磁鐵的上設(shè)置五個(gè)點(diǎn)ABCDE。分別在下面掛回形針，通過統(tǒng)計(jì)回形針的數(shù)量來比較條形磁鐵各部分磁力的大小。

一般應(yīng)該是A、E兩點(diǎn)的磁性最強(qiáng)，C點(diǎn)沒有磁性。但是在小組活動(dòng)匯報(bào)中會(huì)出現(xiàn)一定的偶然性，要去掉這個(gè)偶然性就必須利用這樣的方法。統(tǒng)計(jì)方法可以盡可能去掉數(shù)據(jù)所呈現(xiàn)的偶然性，找出統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中所隱含的內(nèi)在規(guī)律性。這是一種非常重要的科學(xué)探究手段，對(duì)于學(xué)生今后在探究事物的內(nèi)在規(guī)律時(shí)將起到至關(guān)重要的作用。

另外，孩子們還常犯以偏概全的錯(cuò)誤，如以一次觀察實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中得出普遍性結(jié)果、簡單地將相關(guān)事件解釋為因果關(guān)系等。需要我們?cè)谘芯康慕涣鞣此茧A段，交流過程和結(jié)果并重，以歸納法和演繹法為主，有意識(shí)地培養(yǎng)他們的邏輯推理能力。

三、建立數(shù)學(xué)模型，理論聯(lián)系公式

一切科學(xué)原理最終都要形成數(shù)學(xué)模型才能被人接受和運(yùn)用。小學(xué)生的發(fā)現(xiàn)也是一樣，不能只是簡單語言描述一下就結(jié)束。他們的發(fā)現(xiàn)里面包含了最基本的邏輯推理，有的還運(yùn)用了數(shù)學(xué)方法，比如歸納類比等。教師如果抓住學(xué)生的思維核心，以圖表繪畫實(shí)物公式等形式，鼓勵(lì)他們將自己的研究心得表達(dá)出來，這無疑會(huì)使他們的科學(xué)學(xué)習(xí)邁上一個(gè)新臺(tái)階。

介于小學(xué)數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)，小學(xué)科學(xué)教學(xué)中最容易建立的數(shù)學(xué)模型主要有：圖表、圖畫、表達(dá)式這三種。平時(shí)實(shí)驗(yàn)中的記錄表就可以看成一個(gè)簡單的數(shù)學(xué)模型，它里面要包含自變量應(yīng)變量結(jié)論等。表格設(shè)計(jì)也要考慮學(xué)生的數(shù)學(xué)閱讀習(xí)慣，便于各個(gè)數(shù)值之間的聯(lián)系和分析。數(shù)學(xué)中一、二年級(jí)對(duì)圖畫的方式的學(xué)習(xí)，使科學(xué)教學(xué)中對(duì)圖畫方式從現(xiàn)在的一年級(jí)開始就可以運(yùn)用，而且可以起到相互促進(jìn)的作用。在新的一年級(jí)科學(xué)教材中，第一單元關(guān)于測(cè)量，在數(shù)學(xué)教學(xué)中學(xué)到，可以在科學(xué)課中使用，這樣對(duì)于一年級(jí)的學(xué)生從小可以有一個(gè)意識(shí)，我學(xué)的知識(shí)有什么用，在上科學(xué)課中可以給他們一個(gè)小小的答案。

比如動(dòng)植物的形態(tài)描述土壤的過濾方法等。表達(dá)式是數(shù)學(xué)模型中比較高級(jí)的一種，它在描述物理現(xiàn)象時(shí)所起的作用尤為明顯。數(shù)學(xué)中四年級(jí)用字母表示數(shù)的學(xué)習(xí)，使小學(xué)高年級(jí)在科學(xué)教學(xué)中比較適合運(yùn)用表達(dá)式建立數(shù)學(xué)模型。又如五年級(jí)學(xué)生在學(xué)習(xí)簡單機(jī)械時(shí)，教師首先要講到杠桿原理，教材上的內(nèi)容只是讓學(xué)生明白距離支點(diǎn)越遠(yuǎn)的物體產(chǎn)生的重力越大，并未作過深要求，可實(shí)際上只要分析一下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，學(xué)生就會(huì)得出“動(dòng)力臂×動(dòng)力=阻力臂×阻力”這樣的猜測(cè)，這就是一個(gè)物理公式，如果學(xué)生能自己發(fā)現(xiàn)出來，教師應(yīng)該引導(dǎo)他們建立這個(gè)數(shù)學(xué)模型，因?yàn)檫@要比以后直接告訴他們要來得更有意義。

從以上的論述，可見在學(xué)生的許多科學(xué)探究活動(dòng)中，科學(xué)與數(shù)學(xué)的結(jié)合是如此密切，兩門學(xué)科的許多概念和技能均可以統(tǒng)一到一項(xiàng)學(xué)習(xí)活動(dòng)中，數(shù)學(xué)的技能可以而且必須應(yīng)用到科學(xué)實(shí)踐課的教學(xué)中。從兒童認(rèn)知學(xué)的角度來說，知識(shí)的學(xué)習(xí)與吸納，本身就是復(fù)合的，沒有單純的科學(xué)，也不存在純粹的數(shù)學(xué)，就是一種融合教育。在小學(xué)里，教師當(dāng)是全科教師，課堂當(dāng)然也應(yīng)該是融合的課堂。

【作者單位：蘇州市彩香實(shí)驗(yàn)小學(xué)江蘇】