科學精神在小學數學教學中的培養策略

黃鴻君 覃利華

【摘要】科學精神是時代發展的要求，它的培養需要經歷一個漫長的滲透過程.文章首先提出了崇左市部分地區小學在數學教學中培養學生科學精神環節存在的問題，然后進行了存在問題的成因分析，最后從提高“教師對科學精神的認識”和“立足課堂教學，培養科學精神”兩個角度提出了在小學數學教學中培養學生科學精神的幾點策略.

【關鍵詞】科學精神；小學數學；培養策略

【基金項目】廣西民族師范學院2020年小學教育特色專業建設教改項目：民族地區小學數學教學中學生科學精神培養策略研究（編號：2020XJTS05）；廣西民族師范學院2021年校級一流課程項目：小學數學課程與教學論（編號：YLHHKC202104）；廣西民族師范學院2021年校級教改項目：互聯網時代下信息技術在民族高中數學教學的思考與實踐（編號：msyjjzx2021B02）.

一、問題的提出

《義務教育數學課程標準（2022年版）》指出：“數學是研究數量關系和空間形式的科學.”“數學在形成人的理性思維、科學精神和促進個人智力發展中發揮著不可替代的作用.”因此，在小學階段，數學教學承載著培養學生科學精神的育人使命.然而，在帶隊實習、見習過程中，筆者深入崇左市部分地區6所小學數學課堂觀察學習，通過隨堂聽課、與一線教師及小學生交流發現，當前周邊地區的小學數學課堂教學依然存在以下問題.第一，學生不愛發問.學生對學習缺乏思考，不問知識的來龍去脈，只會做“聽話”的好學生；機械做題，不求對數學知識本質的理解，只依靠量的堆砌進行技能的強化訓練.第二，學生易想當然.如問題：“一張邊長為10厘米的正方形紙片，將其四個角各減去一個邊長為2厘米的小正方形后得到新圖形，比較原正方形的周長與新圖形的周長，誰更長？”部分學生想當然地回答新圖形的周長更長，理由是邊變多了.第三，學生“迷信”權威.學生堅信教師、課本的觀點就是準確無疑的.如當教師由于口誤不自知地說出錯誤結論而與自己原認知不一致時，學生便立馬否定自我的原認知.第四，學生存在思維定式，創造性薄弱.具體表現為知識的遷移應用能力不強，會解一道題，但不會解一類題.

以上問題表面看是小學生學習方法不當導致的，但如果進一步深層次地反思就可以發現，這些問題反映出學生數學學科科學精神的缺失.這些問題的存在不僅是提升小學數學教學質量的障礙，也是培養小學生數學核心素養的障礙.

二、問題的成因分析

關于上述問題存在的原因，筆者通過與教師的訪談總結得出以下結論.

第一，在科學精神的認知層面上，教師對科學精神的認識不夠透徹.主要體現在：（1）關于“科學精神的內涵是什么”，大家的普遍回答是“實事求是”；（2）在“科學精神的教育意義有哪些”這一問題上，大家都知道它很重要，但真要“說個一二三”的話卻又說不上來；（3）關于“小學數學學科中的科學精神主要包括什么”，大家回答最多的是數學與科學研究一樣都需要嚴謹的精神.受訪教師對這三個問題的回答都不全面，這也側面反映出部分小學一線教師對科學精神的認識不足.

第二，在科學精神培養的實踐層面上，教師過多注重知識與技能目標，忽視過程與方法、情感態度與價值觀目標.具體體現在：教師在授課中主要進行知識點的強化記憶及訓練，忽視知識發生的過程引導與情感滲透.例如，在《位置與方向（一）》———“認識東南西北”課例中，教師在講授如何辨別東南西北后，就進行習題訓練，其間并未讓學生感知學習上下左右之后再學習東南西北的必要性（方向上下左右隨著人所面向的位置改變而改變，但方向東南西北卻是固定不變的）.換言之，教師在數學課堂教學中忽視了科學精神的培養.

三、在小學數學教學中培養學生科學精神的策略

（一）提高教師對科學精神的認識

思想上深入理解認識才能更好地開展實踐工作，所以提高教師對科學精神的認識是踐行學生科學精神培養的必要準備.

1.科學精神的內涵

科學精神的內涵是什么？梁啟超先生認為：可以教人求得有系統之真智識的方法，叫作科學精神.還有很多學者對新時代科學精神的內涵進行了研究探討.從各方說法可知科學精神的內涵非常豐富，至今未有統一說法.在筆者看來，科學精神是實證、探索、質疑和創新等精神的總和.實證是通過推理、實踐或實驗去論證理論的準確性；探索是發現問題后，鍥而不舍地探尋解決路徑；質疑是不迷信權威，不盲從，合理懷疑，擺脫直觀，相信實證和邏輯；創新是拋開舊的，創造新的.基于科學精神的內涵理解可見科學精神并非科學家獨有的，在普及教育的當代，它也體現在很多普通人的日常生活、工作、學習中，且隨著時代的發展，它的重要性越趨顯現.

2.科學精神的教育意義

科學精神的培養是一個長期過程，小學生是國家的未來與希望，他們的世界觀、價值觀還未形成.關于科學精神的培養，他們的可塑性更強、更適宜.從小學階段開始有意識地培養其科學精神，有利于培養小學生科學的學習習慣，提高小學生分辨是與非的能力，激發學生探索未知的興趣.

3.數學學科中的科學精神

將數學學科特點與科學精神的內涵相結合可知，數學的科學精神主要有系統化精神、嚴密化精神、應用化精神.系統化是知識、方法的系統化，嚴密化是邏輯推理思維的嚴密化，應用化是學科知識的應用化.立足數學學科培養學生的科學精神就是培養他們系統的抽象思維、嚴密的邏輯思維、廣泛的應用思維.然而這些思維能力并不會自發地遷移為學生的個人素養，學生學科素養的獲得途徑是滲透.

（二）立足課堂教學，培養科學精神

教師在小學數學課堂培養學生科學精神時，應在課前深入挖掘教材中所蘊含的科學元素，如數學概念概括的抽象性思維、數學性質驗證中嚴密的邏輯推理等；課中設計以問題、任務為主線，將教學內容融于問題、任務，讓學生在發現問題和解決問題中體驗科學探索的精神.同時，教師要全程式滲透，將數學知識的發生、發展過程還原為學生的學習過程，讓學生感悟數學家的科學精神.

接下來，筆者將結合小學數學“三角形邊的關系”一課，節選其中幾個教學片段，探析小學數學教學中培養學生科學精神的策略.

1.重視發問意識，培養學生的探索精神

問題是科學探索的出發點，也是數學的“心臟”.在教學過程中，教師要滲透問題意識，引導學生從數學的角度出發，發現和提出與數學相關的問題，養成深思善問的好習慣.小學生的問題從何而來？從生活中來.因此，教師可以設計貼近學生生活或已有經驗的教學情境進行導入，放飛學生思維，開啟學生的探索之旅.

片段一：

問題一：請從圖中找出小明從家到學校的路有幾條，以及哪條路最近.（出示圖1）

問題二：如果將圖中三段直的線段看作圖形的邊，則以小明家、郵局、學校為頂點構成一個三角形，請你大膽猜一猜，能得到什么結論？

首先，教師從貼近學生生活的問題入手，創設上學路線問題，引導學生進行觀察、思考.然后，教師從具體情境中抽象出數學模型（三角形模型），探索、發現、猜想：三角形兩邊之和大于第三邊.這一片段的教學組織中，學生經歷了“發現生活問題—抽象出數學問題—探索問題本質”的過程.對于有著“十萬個為什么”心理的小學生，教師利用其好奇心，引導他們向生活發問，培養發問意識，潛移默化地讓他們擁有對未知積極探索的欲望，同時向學生滲透：“科學并不僅僅存在于各研究院，只要我們擁有一雙善于觀察的眼睛和一個勤于思考的大腦，生活中也處處有科學.”

2.強化實踐積累，培養學生的實證精神

實踐是檢驗科學理論的唯一標尺，有了猜想，就需要找出證據檢驗猜想.而掌握科學方法才能開展科學驗證.對小學生來說，他們還未掌握系統的科學驗證方法.在教學過程中，教師可以活動、任務要求的形式滲透科學活動方法，通過任務活動，讓學生積累活動經驗，領悟科學的嚴謹性.

片段二：

任務一：量一量你們手中每個三角形三條邊的長度，然后將其中任意的兩條邊的長度相加，與第三邊長度比較，你有什么發現？

任務二：做一做，小組合作，用準備好的每組小棒圍三角形，邊實驗邊記錄，你又發現了什么？完成下表.

本片段中有兩個不同的任務，體現了科學實驗的“一驗再驗”精神.這樣的教學組織，不僅能讓學生通過“做”積累實踐方法、經驗，而且能在學生親歷探索驗證猜想的過程中滲透“科學來不得半點虛假，需要采用多角度、多方法進行實證”的道理，引導學生用真實的體驗去感知、探求真理.

3.以激勵評價回應質疑，培養學生的質疑精神

科學的發展需要懷疑已有知識的正確性，揭示其中隱藏的內在矛盾，這一過程也是在現有知識基礎上的“標新立異”.在教學活動中，學生的實踐結果不全是預設中的統一結果，小學生的“真”讓他們大膽質疑，而此類質疑容易引出所謂的“內在矛盾”，從而厘清“矛盾”發現科學本質.故教師應呵護學生的“質疑心”，鼓勵學生合理質疑.

片段三：

任務二的第二、三組小棒實驗中，當有學生得出“能圍成三角形”的結論時，教師應適當給予鼓勵，鼓勵他們展示出證據.發現他們的做法如圖2，3所示.

教師請圖2小組自述三角形的定義，比照定義，發現拼出來的圖形不能稱作三角形，再次讓學生鞏固了三角形定義.而圖3小組中，學生確實是被表象蒙騙了，小棒是立體的，線段是平面的，用起來是有區別的.教師借助幾何畫板用平面線段展示動態圖：做出9cm的線段AB，分別以A，B為圓心，4cm，5cm為半徑畫圓，發現兩圓僅有一個交點且在線段AB上（如圖4所示）.結果表明它們圍不成三角形.

教師首先贊揚學生能勇敢說出不一樣的聲音，再引導學生發現并驗證自己的結果是否正確.這樣一來，學生大膽質疑的品質得到了培養與鼓勵.要知道，許多重大科學發現都源于質疑，因此，即使是錯誤的想法，教師也不應直接進行否定，不然有可能扼殺學生的創造性思維.質疑是科學精神不可或缺的一部分.小學生正是天真爛漫的時候，用激勵代替否定，鼓勵學生理性分析、合理懷疑、不盲從、不迷信權威，勇于表達自己的見解，更有助于培養學生的質疑精神.

4.引導角色代入，培養學生的創新應用精神

創新是科學精神的靈魂，角色代入型的換位思考是激發學生創新意識的一種有效方式.“橫看成嶺側成峰”，不同的切入角度有不一樣的風景，教學活動中，教師要打破常規，注重引導學生發散思維.

片段四：

問題一：觀察圖片（圖5），說說你看到了什么現象.

問題二：為什么生活中人們都喜歡抄近道，你能用數學知識解釋嗎？

問題三：路是人們根據生活需要修出來的，如果你是設計者，你會怎么做？

通過三個問題，回歸生活，使學生意識到知識要服務生活.問題三中，教師沒有因循守舊地強調“勿踐踏草坪”，而是讓學生以設計者的身份思考，拋開傳統固有思考模式，發散學生思維，培養學生的創新應用精神.

以上幾個教學片段設置，主要以創新教學模式為依據：向生活發問激發學生探索求真的興趣，初次驗證，再次驗證，然后獲得結論“三角形任意兩邊之和大于第三邊”，最后將知識回歸生活.這一過程事實上就是教師向學生滲透科學精神的過程.

結 語

綜上，文章結合實例探析科學精神在小學數學課堂教學的培養策略：注重發問意識、強化實踐積累、以激勵評價回應質疑、引導角色代入.科學精神的豐富內涵造就了其培養策略的多樣性，其滲透過程可以由教師主導、學生觀察，也可由學生主導、教師從旁指點.在小學數學課堂教學中，教師需要深入挖掘教材、領悟教材背后蘊含的科學精神，采用多樣的教學組織形式，重視知識發生的過程，才能更好地對學生進行科學精神的滲透培養.

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