小学数学教学中学生科学素养的培养策略

一、引言

《中国学生发展核心素养》将“科学精神”列为六大核心素养之一，强调培养学生的理性思维、批判质疑与勇于探究的品质。小学数学课程标准明确提出，要“使学生体会数学与自然及人类社会的密切联系，感受数学的应用价值”，这与科学素养培养目标高度契合。然而，当前小学数学教学中，教师往往侧重知识传授与解题技能训练，对科学观察、实验探究、逻辑推理等素养的培养重视不足。研究小学数学教学中科学素养的培养策略，对拓展学科育人价值、促进学生全面发展具有重要意义。

二、小学数学教学中科学素养的内涵与培养现状

（一）科学素养的内涵界定

在小学数学语境下，科学素养主要包

1. 科学知识：理解数学与科学现象的关联（如几何图形与物理结构的关系）；

2. 科学方法：掌握观察、实验、归纳、推理等探究方法；

3. 科学思维：具备逻辑严谨性、批判性思考与创新意识；

4. 科学态度：形成实事求是、勇于质疑、乐于探究的学习品质。

（二）培养现状与问题

1. 教学目标偏差：多数教师将教学重点放在“应试知识”上，如速算技巧、公式记忆，忽视“提出科学问题”“设计验证方案”等素养的培养。

2. 学科融合不足：数学与科学课程独立实施，缺乏跨学科主题设计（如用统计知识分析植物生长数据），学生难以体会数学的科学应用价值。

3. 实践环节薄弱：课堂以讲授为主，学生缺乏动手实验、数据收集等科学探究体验，如学习“测量”时，仅停留在课本例题，未开展实际物体的测量误差分析。

4. 评价方式单一：以笔试成绩评价学习效果，未关注学生的观察记录、实验报告等科学素养表现。

三、小学数学教学中科学素养的培养策略

（一）挖掘教材科学元素，构建融合性课程内容

数与代数领域：在“统计与概率”教学中，引导学生收集校园环境数据（如不同季节的气温变化），用折线图分析规律，渗透科学的数据记录与分析方法。例如，教学“平均数”时，让学生调查班级同学的身高数据，计算平均值并探讨“平均数是否能代表全体同学的身高特征”，培养数据分析与质疑思维。

图形与几何领域：结合“立体图形”教学，让学生用纸板制作长方体、圆柱体等模型，探究“不同形状的承重能力”，如比较正方体与圆柱体纸盒的抗压强度，体会数学几何知识在科学工程中的应用。

综合与实践领域：设计跨学科主题活动，如“校园植物测量与统计”，学生需测量树木高度、树冠面积，用数学方法分析数据，同时结合科学课的植物生长知识，撰写观察报告，培养综合探究能力。

（二）创新科学探究式教学方法，培养科学思维

问题驱动教学法：以科学问题为导向设计教学，如学习“圆的周长”时，提出“为什么车轮是圆形而非方形”，引导学生通过测量不同圆形物体的周长与直径，归纳圆周率规律，体验科学探究中的“猜想 - 验证”过程。

实验探究教学法：将数学知识转化为可操作的科学实验，如教学“可能性”时，让学生分组抛硬币 100 次，记录正反两面朝上的次数，分析数据是否接近“1/2”，理解概率的统计意义，培养严谨的科学态度。

批判性思维训练：设置“争议性”数学问题，如“一根绳子剪去 1/2 米和剪去 1/2，结果是否相同”，引导学生从不同角度分析，质疑“分数带单位”与“分数表示比例”的差异，培养逻辑推理与批判性思考能力。

（三）拓展科学实践活动，提升探究能力

数学科学小实验：开展“制作简易天平”“测量影子长度与时间的关系”等活动，学生需设计实验方案、记录数据、分析误差。例如，在“比例”教学后，让学生用竹竿和卷尺测量教学楼高度，通过“同一时刻物高与影长成比例”的原理，将数学知识转化为科学测量实践。

校园科学调查：组织“垃圾分类中的数学”调查，学生统计班级一周的垃圾种类与重量，用扇形图表示比例，结合科学课的环保知识，提出垃圾分类优化建议，培养数据分析与实践创新能力。

家庭科学任务：布置“厨房中的数学”任务，如测量食材重量、计算烹饪时间与温度的关系（如“煮鸡蛋时水温与熟度的关联”），让学生在生活中应用数学方法解决科学问题，增强探究兴趣。

（四）构建多元评价体系，关注科学素养发展

过程性评价：记录学生在科学探究活动中的表现，如实验方案设计的合理性、数据记录的完整性、质疑问题的质量等。可设计“科学素养成长档案袋”，收集学生的观察笔记、实验报告、探究反思等材料。

表现性评价：通过具体任务评估科学素养，如给出“设计一个节水方案并计算每月节水量”的任务，考察学生的问题解决、数据处理与科学表达能力。

同伴互评与自评：开展“科学探究小组”互评活动，学生从“是否积极参与实验”“能否提出有价值的问题”等维度互评，同时进行自我反思，如“我在本次实验中遇到的困难及解决方法”。

四、实施保障与案例分析

（一）教师专业能力提升

定期组织“数学与科学融合教学”培训，邀请科学教师与数学教师共同教研，如探讨“如何用数学方法分析科学实验数据”。某小学开展“跨学科备课组”活动后，数学教师设计的科学探究式课程比例从 15% 提升至 42% 。

（二）资源与环境支持

建立“数学科学探究角”，配备测量工具、实验材料（如天平、量筒、磁铁等）；开发校本课程《数学与科学的奇妙之旅》，包含 20 个跨学科探究案例。

（三）典型案例分析

以“长方体的表面积”教学为例，教师引导学生提出问题：“如何设计一个最省材料的长方体包装盒？”学生分组进行实验： ① 测量不同规格长方体的表面积与体积； ② 计算“表面积 / 体积”比值，分析规律； ③ 结合科学课的“材料强度”知识，探讨“节省材料”与“包装牢固”的平衡。该案例中，学生通过数学计算与科学分析，不仅掌握了表面积计算方法，更培养了工程思维与科学决策能力。

五、结论与展望

在小学数学教学中培养学生的科学素养，需打破学科壁垒，将数学知识作为科学探究的工具，通过融合性课程、探究式教学、实践活动与多元评价，实现“知识传授”与“素养培养”的统一。未来研究可进一步探索数字化工具（如数学建模软件、科学数据可视化平台）在素养培养中的应用，以及如何通过家校社协同，拓展科学探究的场景与资源，为学生科学素养的终身发展奠定坚实基础。

参考文献：

[1] 胡生军 . 小学数学教育中学生核心素养培养方法探究 [J]. 考试周刊 ，2025，（01）：64-67.

[2] 李红银 . 探索小学数学教学中学生核心素养的培养 [J]. 课堂内外 （ 高中版 ），2024，（47）：114-115.

[3] 周林芳 . 新形势下小学数学教学中学生应用意识的培养 [J]. 亚太教育 ，2024，（22）：186-189.