初探在數(shù)學(xué)教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)

摘要：科學(xué)素養(yǎng)是影響人一生的素養(yǎng)，作為基礎(chǔ)學(xué)科的數(shù)學(xué)承擔(dān)著培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)的任務(wù)。數(shù)學(xué)教學(xué)中主要以滲透的方式培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維能力和方法。作為數(shù)學(xué)教師洞察教學(xué)中存在的問題，按照課程目標(biāo)的要求和班級(jí)實(shí)際的情況展開試驗(yàn)。本文著重從課堂教學(xué)、條件教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、課外延伸四個(gè)層面談在數(shù)學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的策略方法。
主題詞：數(shù)學(xué)教學(xué) 培養(yǎng) 科學(xué)素養(yǎng)
《初中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》總目標(biāo)都不同程度地提出要在教學(xué)中注意科學(xué)滲透，培養(yǎng)科學(xué)的世界觀，使學(xué)生掌握初步的實(shí)驗(yàn)操作和技能，能提出問題進(jìn)行初步的探究活動(dòng)，逐步樹立實(shí)事求是，崇尚科學(xué)，反對(duì)迷信的觀念；發(fā)展善于合作，勤于思考，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)，勇于創(chuàng)新和實(shí)踐的科學(xué)精神。數(shù)學(xué)是一門基礎(chǔ)學(xué)科，內(nèi)容廣泛，層次性強(qiáng)，適于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。因此數(shù)學(xué)教育與科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)成為了全面實(shí)施數(shù)學(xué)素質(zhì)教育的嶄新課題。但是科學(xué)素養(yǎng)無法向知識(shí)那樣直接的進(jìn)行傳授，需要在知識(shí)的探究、學(xué)習(xí)、應(yīng)用的過程中潛移默化的進(jìn)行滲透從而培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維能力，掌握數(shù)學(xué)思想方法，樹立科學(xué)的世界觀、人生觀、價(jià)值觀，提升自己的科學(xué)素養(yǎng)。如何在數(shù)學(xué)課教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素養(yǎng)，是數(shù)學(xué)教師必須面對(duì)而又困惑的問題。為了使學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)素養(yǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，我做了初步的探索與研究。
一、抓好課堂教學(xué)，結(jié)合數(shù)學(xué)教學(xué)進(jìn)行科學(xué)教育
1、培養(yǎng)學(xué)生崇尚科學(xué)的態(tài)度
數(shù)學(xué)學(xué)科的內(nèi)容不僅包括大量的科學(xué)知識(shí)，還包括科學(xué)研究的過程和方法。這些內(nèi)容不僅可開闊學(xué)生的眼界，而且讓學(xué)生受到科學(xué)方法和科學(xué)思維的訓(xùn)練。例如：在《概率》這一章的教學(xué)的起始課上介紹由投擲骰子的問題，數(shù)學(xué)家帕斯卡、費(fèi)馬等人如何展開思考、討論、研究形成最初的概率。學(xué)生聽得津津有味，產(chǎn)生了學(xué)習(xí)的濃烈興趣。在這樣的氛圍中當(dāng)即提出問題：談?wù)劼犕旯适潞蟮母惺?。引發(fā)學(xué)生思考生活中處處存在知識(shí)，在遇到問題時(shí)要尋求科學(xué)的解決問題的方法，任何知識(shí)的發(fā)現(xiàn)都需要克服困難，需要科學(xué)的探索精神。
2、訓(xùn)練學(xué)生掌握科學(xué)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的基本方法
科學(xué)方法是從事學(xué)科探究活動(dòng)所必須采用的一些方法，學(xué)生一旦掌握了這些方法，也就學(xué)會(huì)了“真刀真槍搞科學(xué)”的真實(shí)本領(lǐng)，就能在數(shù)學(xué)探索的過程中，獲取科學(xué)新知、發(fā)展科學(xué)能力、提高科學(xué)素質(zhì)。在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)過程中教給學(xué)生“發(fā)現(xiàn)問題——作出假設(shè)——論證假設(shè)——得出結(jié)論——應(yīng)用結(jié)論”的科學(xué)研究的基本方法。
3、訓(xùn)練學(xué)生觀察、思考、實(shí)驗(yàn)、推理等基本的科學(xué)方法。
從具體的認(rèn)識(shí)活動(dòng)來說，就是要訓(xùn)練學(xué)生遇到問題認(rèn)真審查題目給出的信息，明確解題的目的。（即看到了什么？）把握解題的重點(diǎn)，有計(jì)劃、有步驟地按順序進(jìn)行多方位的科學(xué)的思考。（即想到了什么？）通過猜想、推理、實(shí)驗(yàn)等方法得出新結(jié)論。（即得到了什么？）從而培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真細(xì)致的科學(xué)態(tài)度，掌握基本的科學(xué)方法。
4、訓(xùn)練學(xué)生對(duì)事物進(jìn)行分類的科學(xué)方法
在數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)過程中往往會(huì)對(duì)一些事物進(jìn)行分類，但是學(xué)生在分類時(shí)往往出現(xiàn)漏或重的現(xiàn)象，究其原因是不能確定分類標(biāo)準(zhǔn)。因此在教學(xué)中只要遇到分類問題時(shí)一定先讓學(xué)生確定分類標(biāo)準(zhǔn)再實(shí)施分類。比如在《圓》一章中無論是直線與圓的位置關(guān)系、還是圓和圓的位置關(guān)系在探究分類的過程中都要求學(xué)生在觀察中找不同，確定分類標(biāo)準(zhǔn)，再觀察、比較，實(shí)施分類，在匯報(bào)時(shí)先指明分類標(biāo)準(zhǔn)。
二、創(chuàng)造條件，激發(fā)學(xué)生勇于參與、經(jīng)歷科學(xué)探索活動(dòng)的興趣
學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)，不僅僅是獲取信息、接受知識(shí)，更重要的是能運(yùn)用一定的科學(xué)方法去自行探究科學(xué)，探索自然界的規(guī)律，并讓他們?cè)诮?jīng)歷科學(xué)研究的過程中，更好地掌握獲取知識(shí)的方法和能力，來解決生產(chǎn)生活中的一些具體問題。
1、抓住學(xué)生特點(diǎn)，激發(fā)科學(xué)探究欲望
華羅庚說過：“科學(xué)的靈感，決不是坐等可以等來的。如果說，科學(xué)上的發(fā)現(xiàn)有什么偶然的機(jī)遇的話，那么這種“偶然的機(jī)遇”只能給那些學(xué)有素養(yǎng)的人，給那些善于獨(dú)立思考的人，給那些具有鍥而不舍的精神的人，而不會(huì)給懶漢。”探究意識(shí)的培養(yǎng)是打開數(shù)學(xué)知識(shí)的金鑰匙。在《圓》一章中“不在同一直線上的三個(gè)點(diǎn)確定一個(gè)圓”這一結(jié)論的探究過程中有意識(shí)的培養(yǎng)學(xué)生的探究意識(shí)。首先提出問題：兩點(diǎn)確定一條直線，幾點(diǎn)可以確定一個(gè)圓？引導(dǎo)學(xué)生展開研究：作過已知一點(diǎn)A的圓。學(xué)生通過作圖發(fā)現(xiàn)這樣的圓有無數(shù)個(gè)，究其原因圓心、半徑都不確定。也就是找到了解決問題的根本：圓心、半徑要確定。學(xué)生自然的開始探究作過已知兩點(diǎn)A、B的圓。在這一探究過程中對(duì)圓心的位置有了限定：必須在AB的垂直平分線上。但是仍然不能確定圓，但是這個(gè)研究過程實(shí)際上為下面的探究奠定了方法。學(xué)生自然轉(zhuǎn)到探究作過已知三點(diǎn)A、B、C的圓，學(xué)生并沒有分類的意識(shí)，只探究三點(diǎn)不在同一直線上的情況。過A、B的圓的圓心位置？過B、C的圓的圓心位置？得出圓心在兩垂直平分線交點(diǎn)處（確定圓心）。如何確定半徑？學(xué)生經(jīng)過觀察推理很快發(fā)現(xiàn)，交點(diǎn)到點(diǎn)A、B、C距離相等（確定半徑）。于是總結(jié)出自己的結(jié)論：三點(diǎn)確定一個(gè)圓。教師提出問題：作過在同一直線上A、B、C三點(diǎn)的圓。學(xué)生按照上述方法發(fā)現(xiàn)兩垂直平分線不相交，無法作出過這樣三點(diǎn)的圓。于是發(fā)現(xiàn)探究過程和結(jié)論的瑕疵，趕快修改，從而得出正確結(jié)論。但是探究并沒有結(jié)束，“過任意四個(gè)點(diǎn)是不是一定可以作一個(gè)圓？舉例說明。”引發(fā)“探究四點(diǎn)共圓的條件”讓學(xué)生課下完成。這樣引導(dǎo)學(xué)生有目的的探究，主動(dòng)去探究，在探究中慢慢的形成一種意識(shí)，勝過記住某些定理，有了這種意識(shí)學(xué)生會(huì)自己走進(jìn)科學(xué)研究領(lǐng)域。
2、鼓勵(lì)學(xué)生大膽猜想，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神
猜想是點(diǎn)燃創(chuàng)造思維的火花，猜想對(duì)于創(chuàng)造性思維的產(chǎn)生和發(fā)展有著極大的作用?？茖W(xué)上許多“發(fā)現(xiàn)”都是憑借直覺作出猜想，而后去加以證明或驗(yàn)證。“歌德巴赫猜想”就是一個(gè)很好的例證。在數(shù)學(xué)研究里面，“先猜測(cè)后證明”幾乎是一條規(guī)律。在這個(gè)過程中還可以使學(xué)生學(xué)會(huì)“觀察（實(shí)驗(yàn)、分析）--猜想—證明”的科學(xué)思考方法。例如，學(xué)習(xí)三角形全等判定時(shí)，提出問題：已知兩邊和其中一邊的對(duì)角對(duì)應(yīng)相等，能否判定兩個(gè)三角形全等？采取先讓學(xué)生自己畫圖、觀察、分析、動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，再提出自己的猜想，然后證明自己的猜想，這樣既磨練了學(xué)生的意志品質(zhì)，又培養(yǎng)了學(xué)生解決問題的能力，從而培養(yǎng)和提高了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。
3、創(chuàng)設(shè)和諧環(huán)境，營造科學(xué)探究氛圍。
數(shù)學(xué)教學(xué)活動(dòng)必須建立在學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展水平和已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上。教師應(yīng)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，向?qū)W生提供充分從事數(shù)學(xué)活動(dòng)的機(jī)會(huì)，幫助他們?cè)谧灾魈剿骱秃献鹘涣鞯倪^程中真正理解和掌握基本的數(shù)學(xué)知識(shí)與技能、數(shù)學(xué)思想和方法，獲得廣泛的數(shù)學(xué)活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)。在課堂上，民主的學(xué)習(xí)氛圍、和諧的人際環(huán)境，都為學(xué)生探究活動(dòng)的進(jìn)行和深入提供了心理上的安全保證。對(duì)學(xué)生的探究活動(dòng)，教師還要舍得花時(shí)間，讓學(xué)生多“看一看”，認(rèn)真“想一想”，互相“說一說“，動(dòng)手“做一做”，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主體作用。課堂上，教師一個(gè)鼓勵(lì)的眼神，一句發(fā)自肺腑的贊美都將為學(xué)生的探究活動(dòng)注入不竭的動(dòng)力，從而使學(xué)生做到敢想、敢說、敢做、敢于面對(duì)困難、敢于挑戰(zhàn)權(quán)威。
4、引導(dǎo)鼓勵(lì)學(xué)生，加注科學(xué)探究活力。
在數(shù)學(xué)教學(xué)中，探究性活動(dòng)很多。教師要善于引導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)生在探究中去思考、去發(fā)現(xiàn)、去創(chuàng)造，這種引導(dǎo)和鼓勵(lì)為學(xué)生深入地探究注入了活力。結(jié)合學(xué)校春游活動(dòng)，讓學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)游覽計(jì)劃。面對(duì)大量的相關(guān)信息（乘車所需時(shí)間、車型及 租車費(fèi)用、每個(gè)同學(xué)需要繳納的費(fèi)用等），學(xué)生要學(xué)會(huì)科學(xué)整理信息，學(xué)會(huì)傾聽別人的需求，學(xué)會(huì)全面的考慮問題，從而創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)活動(dòng)計(jì)劃，對(duì)開發(fā)學(xué)生的情感潛能、思維潛能、操作潛能起到了推動(dòng)作用。
三、重視實(shí)踐，訓(xùn)練學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握一定基本的科學(xué)方法
實(shí)踐，是一種手腦并用的操作活動(dòng)。物理學(xué)家楊振寧曾經(jīng)指出“不該說，讀書努力就是好學(xué)生。應(yīng)該說，有很強(qiáng)的動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神才是有潛能的學(xué)生。”數(shù)學(xué)課中很多知識(shí)都為動(dòng)手實(shí)踐創(chuàng)造了有利條件。在數(shù)學(xué)教學(xué)過程中，教師要?jiǎng)?chuàng)造一切有利條件，善于調(diào)動(dòng)學(xué)生的多種感官，引導(dǎo)學(xué)生充分地動(dòng)眼、動(dòng)手、動(dòng)腦、動(dòng)口，按一定的要求對(duì)研究客體，包括對(duì)探究的結(jié)果進(jìn)行認(rèn)真、細(xì)致的觀察，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和操作，使學(xué)生獲得更直接、更清晰、印象更新的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，在這個(gè)過程中，通過訓(xùn)練而掌握了一定的科學(xué)研究方法，為學(xué)生以后進(jìn)一步的學(xué)習(xí)、工作、研究，乃至創(chuàng)造發(fā)明等打好不可缺少的素養(yǎng)基礎(chǔ)。
四、課外延伸，拓寬學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新的途徑
數(shù)學(xué)課堂教學(xué)的時(shí)間和空間是有限的，而學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的探索是無止境的。在學(xué)生已理解了一定的科學(xué)概念，掌握了一定的科學(xué)研究方法之后，教師要十分重視引導(dǎo)學(xué)生靈活地應(yīng)用已有的知識(shí)與技能，去解決生活中遇到的一些實(shí)際問題，去進(jìn)行一些新的或較深層次的探索，這是學(xué)生從學(xué)習(xí)知識(shí)到靈活應(yīng)用知識(shí)的一個(gè)深化過程，一個(gè)知識(shí)有效遷移的過程，更是思維與能力的重要表現(xiàn)。例如：在《相似形》一章的教學(xué)后有“數(shù)學(xué)活動(dòng)”—測(cè)量旗桿高度。這正是促使學(xué)生綜合運(yùn)用相似的有關(guān)知識(shí)，發(fā)展應(yīng)用意識(shí)，提升科學(xué)的解決問題的好時(shí)機(jī)。學(xué)生在交流的過程中總結(jié)了產(chǎn)生誤差的原因：測(cè)量工具粗糙、運(yùn)用鏡子測(cè)量時(shí)鏡間距測(cè)量誤差大、用身高代替眼高等，促使學(xué)生進(jìn)行科學(xué)的思考和歸因意識(shí)的形成。有了這樣的科學(xué)實(shí)踐經(jīng)歷不僅促進(jìn)知識(shí)的掌握，也促使學(xué)生科學(xué)的研究意識(shí)和研究方法的形成。在活動(dòng)中教師針對(duì)活動(dòng)及時(shí)的進(jìn)行點(diǎn)評(píng)：方案和報(bào)告有雷同，語言表述不夠準(zhǔn)確，活動(dòng)中創(chuàng)新少，促進(jìn)學(xué)生進(jìn)一步思考研究改進(jìn)。
總之，數(shù)學(xué)課是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的主陣地，要在數(shù)學(xué)教學(xué)中更好地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)、探究、實(shí)踐、創(chuàng)新，還需要不斷地進(jìn)行教育探索，不斷地潛移默化地在學(xué)生心靈上播撒科學(xué)和創(chuàng)新的種子。