初探在數學教學中如何培養學生的科學素養

摘要：科學素養是影響人一生的素養，作為基礎學科的數學承擔著培養科學素養的任務。數學教學中主要以滲透的方式培養學生科學的思維能力和方法。作為數學教師洞察教學中存在的問題，按照課程目標的要求和班級實際的情況展開試驗。本文著重從課堂教學、條件教學、實踐教學、課外延伸四個層面談在數學教學中培養學生科學素養的策略方法。
主題詞：數學教學 培養 科學素養
《初中數學課程標準》總目標都不同程度地提出要在教學中注意科學滲透，培養科學的世界觀，使學生掌握初步的實驗操作和技能，能提出問題進行初步的探究活動，逐步樹立實事求是，崇尚科學，反對迷信的觀念；發展善于合作，勤于思考，嚴謹求實，勇于創新和實踐的科學精神。數學是一門基礎學科，內容廣泛，層次性強，適于學生科學素養的培養。因此數學教育與科學素養的培養成為了全面實施數學素質教育的嶄新課題。但是科學素養無法向知識那樣直接的進行傳授，需要在知識的探究、學習、應用的過程中潛移默化的進行滲透從而培養學生科學的思維能力，掌握數學思想方法，樹立科學的世界觀、人生觀、價值觀，提升自己的科學素養。如何在數學課教學中培養學生良好的科學素養，是數學教師必須面對而又困惑的問題。為了使學生的數學素養和科學素養協調發展，我做了初步的探索與研究。
一、抓好課堂教學，結合數學教學進行科學教育
1、培養學生崇尚科學的態度
數學學科的內容不僅包括大量的科學知識，還包括科學研究的過程和方法。這些內容不僅可開闊學生的眼界，而且讓學生受到科學方法和科學思維的訓練。例如：在《概率》這一章的教學的起始課上介紹由投擲骰子的問題，數學家帕斯卡、費馬等人如何展開思考、討論、研究形成最初的概率。學生聽得津津有味，產生了學習的濃烈興趣。在這樣的氛圍中當即提出問題：談談聽完故事后的感受。引發學生思考生活中處處存在知識，在遇到問題時要尋求科學的解決問題的方法，任何知識的發現都需要克服困難，需要科學的探索精神。
2、訓練學生掌握科學學習數學的基本方法
科學方法是從事學科探究活動所必須采用的一些方法，學生一旦掌握了這些方法，也就學會了“真刀真槍搞科學”的真實本領，就能在數學探索的過程中，獲取科學新知、發展科學能力、提高科學素質。在數學學習過程中教給學生“發現問題——作出假設——論證假設——得出結論——應用結論”的科學研究的基本方法。
3、訓練學生觀察、思考、實驗、推理等基本的科學方法。
從具體的認識活動來說，就是要訓練學生遇到問題認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，有計劃、有步驟地按順序進行多方位的科學的思考。（即想到了什么？）通過猜想、推理、實驗等方法得出新結論。（即得到了什么？）從而培養學生認真細致的科學態度，掌握基本的科學方法。
4、訓練學生對事物進行分類的科學方法
在數學的學習過程中往往會對一些事物進行分類，但是學生在分類時往往出現漏或重的現象，究其原因是不能確定分類標準。因此在教學中只要遇到分類問題時一定先讓學生確定分類標準再實施分類。比如在《圓》一章中無論是直線與圓的位置關系、還是圓和圓的位置關系在探究分類的過程中都要求學生在觀察中找不同，確定分類標準，再觀察、比較，實施分類，在匯報時先指明分類標準。
二、創造條件，激發學生勇于參與、經歷科學探索活動的興趣
學生學習數學，不僅僅是獲取信息、接受知識，更重要的是能運用一定的科學方法去自行探究科學，探索自然界的規律，并讓他們在經歷科學研究的過程中，更好地掌握獲取知識的方法和能力，來解決生產生活中的一些具體問題。
1、抓住學生特點，激發科學探究欲望
華羅庚說過：“科學的靈感，決不是坐等可以等來的。如果說，科學上的發現有什么偶然的機遇的話，那么這種“偶然的機遇”只能給那些學有素養的人，給那些善于獨立思考的人，給那些具有鍥而不舍的精神的人，而不會給懶漢。”探究意識的培養是打開數學知識的金鑰匙。在《圓》一章中“不在同一直線上的三個點確定一個圓”這一結論的探究過程中有意識的培養學生的探究意識。首先提出問題：兩點確定一條直線，幾點可以確定一個圓？引導學生展開研究：作過已知一點A的圓。學生通過作圖發現這樣的圓有無數個，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。學生自然的開始探究作過已知兩點A、B的圓。在這一探究過程中對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，但是這個研究過程實際上為下面的探究奠定了方法。學生自然轉到探究作過已知三點A、B、C的圓，學生并沒有分類的意識，只探究三點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處（確定圓心）。如何確定半徑？學生經過觀察推理很快發現，交點到點A、B、C距離相等（確定半徑）。于是總結出自己的結論：三點確定一個圓。教師提出問題：作過在同一直線上A、B、C三點的圓。學生按照上述方法發現兩垂直平分線不相交，無法作出過這樣三點的圓。于是發現探究過程和結論的瑕疵，趕快修改，從而得出正確結論。但是探究并沒有結束，“過任意四個點是不是一定可以作一個圓？舉例說明。”引發“探究四點共圓的條件”讓學生課下完成。這樣引導學生有目的的探究，主動去探究，在探究中慢慢的形成一種意識，勝過記住某些定理，有了這種意識學生會自己走進科學研究領域。
2、鼓勵學生大膽猜想，培養學生的科學探究精神
猜想是點燃創造思維的火花，猜想對于創造性思維的產生和發展有著極大的作用。科學上許多“發現”都是憑借直覺作出猜想，而后去加以證明或驗證。“歌德巴赫猜想”就是一個很好的例證。在數學研究里面，“先猜測后證明”幾乎是一條規律。在這個過程中還可以使學生學會“觀察（實驗、分析）--猜想—證明”的科學思考方法。例如，學習三角形全等判定時，提出問題：已知兩邊和其中一邊的對角對應相等，能否判定兩個三角形全等？采取先讓學生自己畫圖、觀察、分析、動手做實驗，再提出自己的猜想，然后證明自己的猜想，這樣既磨練了學生的意志品質，又培養了學生解決問題的能力，從而培養和提高了學生的科學素養。
3、創設和諧環境，營造科學探究氛圍。
數學教學活動必須建立在學生的認知發展水平和已有的知識經驗基礎之上。教師應激發學生的學習積極性，向學生提供充分從事數學活動的機會，幫助他們在自主探索和合作交流的過程中真正理解和掌握基本的數學知識與技能、數學思想和方法，獲得廣泛的數學活動經驗。在課堂上，民主的學習氛圍、和諧的人際環境，都為學生探究活動的進行和深入提供了心理上的安全保證。對學生的探究活動，教師還要舍得花時間，讓學生多“看一看”，認真“想一想”，互相“說一說“，動手“做一做”，充分發揮學生學習的主體作用。課堂上，教師一個鼓勵的眼神，一句發自肺腑的贊美都將為學生的探究活動注入不竭的動力，從而使學生做到敢想、敢說、敢做、敢于面對困難、敢于挑戰權威。
4、引導鼓勵學生，加注科學探究活力。
在數學教學中，探究性活動很多。教師要善于引導和鼓勵學生在探究中去思考、去發現、去創造，這種引導和鼓勵為學生深入地探究注入了活力。結合學校春游活動，讓學生利用所學知識設計一個游覽計劃。面對大量的相關信息（乘車所需時間、車型及 租車費用、每個同學需要繳納的費用等），學生要學會科學整理信息，學會傾聽別人的需求，學會全面的考慮問題，從而創造性的設計活動計劃，對開發學生的情感潛能、思維潛能、操作潛能起到了推動作用。
三、重視實踐，訓練學生學習和掌握一定基本的科學方法
實踐，是一種手腦并用的操作活動。物理學家楊振寧曾經指出“不該說，讀書努力就是好學生。應該說，有很強的動手能力和創新精神才是有潛能的學生。”數學課中很多知識都為動手實踐創造了有利條件。在數學教學過程中，教師要創造一切有利條件，善于調動學生的多種感官，引導學生充分地動眼、動手、動腦、動口，按一定的要求對研究客體，包括對探究的結果進行認真、細致的觀察，進行實驗和操作，使學生獲得更直接、更清晰、印象更新的認識。同時，在這個過程中，通過訓練而掌握了一定的科學研究方法，為學生以后進一步的學習、工作、研究，乃至創造發明等打好不可缺少的素養基礎。
四、課外延伸，拓寬學生實踐和創新的途徑
數學課堂教學的時間和空間是有限的，而學生對數學知識的探索是無止境的。在學生已理解了一定的科學概念，掌握了一定的科學研究方法之后，教師要十分重視引導學生靈活地應用已有的知識與技能，去解決生活中遇到的一些實際問題，去進行一些新的或較深層次的探索，這是學生從學習知識到靈活應用知識的一個深化過程，一個知識有效遷移的過程，更是思維與能力的重要表現。例如：在《相似形》一章的教學后有“數學活動”—測量旗桿高度。這正是促使學生綜合運用相似的有關知識，發展應用意識，提升科學的解決問題的好時機。學生在交流的過程中總結了產生誤差的原因：測量工具粗糙、運用鏡子測量時鏡間距測量誤差大、用身高代替眼高等，促使學生進行科學的思考和歸因意識的形成。有了這樣的科學實踐經歷不僅促進知識的掌握，也促使學生科學的研究意識和研究方法的形成。在活動中教師針對活動及時的進行點評：方案和報告有雷同，語言表述不夠準確，活動中創新少，促進學生進一步思考研究改進。
總之，數學課是培養學生科學素質的主陣地，要在數學教學中更好地引導學生學習、探究、實踐、創新，還需要不斷地進行教育探索，不斷地潛移默化地在學生心靈上播撒科學和創新的種子。