在教学中渗透科学思维方式

〔摘""要〕"在小学数学教育重要性日益凸显的背景下，本研究聚焦科学思维方式在教学中的应用，探讨科学思维对小学数学教学在优化认知、提升逻辑推导及激发思维活力等方面的作用。提出创设思维冲突情境、运用科学探究模式、借助类比与迁移以及开展反思性学习活动等渗透策略，旨在为在小学数学教学中有效融入科学思维提供理论支持与实践指导，助力学生科学思维能力的培养与提升。〔关键词〕"小学数学；科学思维方式；思维培养策略小学数学是基础教育的重要组成部分，对学生思维能力的启蒙与发展至关重要。随着教育理念的不断更新，培养学生的科学思维方式成为数学教学的重要目标。科学思维不仅有助于学生更好地理解数学知识，更是提升其解决实际问题能力、激发其创新意识的关键。然而，当前在小学数学教学中渗透科学思维方式仍面临诸多挑战，如何将科学思维有效融入教学过程，成为亟待解决的问题。因此，深入研究科学思维方式在小学数学教学中的作用及渗透策略，具有重要的理论与实践意义。一、小学数学教学渗透科学思维方式的意义（一）优化认知路径，深化概念理解小学数学是学生数学学习的启蒙课程，学生对数学概念的理解至关重要。科学思维方式能够为学生开辟优化的认知路径，助力他们深入理解数学概念。在数学学习中，学生接触到的概念往往较为抽象，他们理解起来存在一定难度。科学思维中的具象化思维，可将抽象概念转化为更易感知的形式。可引导学生运用图形、图表等方式呈现数学概念，将抽象的数字、符号转化为直观的视觉形象，降低认知难度。同时，科学思维中的分类思维能帮助学生对众多数学概念进行梳理。学生可以依据概念的属性、特征等，将相似概念归为一类，分析各类概念间的异同。这种分类梳理过程，能使学生对概念的理解更为清晰，在脑海中构建起有序的概念网络，深化对概念本质的把握。（二）提升逻辑推导，强化问题解决能力小学数学教学的核心目标之一是培养学生解决问题的能力，而科学思维中的逻辑推导能力是实现这一目标的关键。在解决数学问题时，逻辑推导能够帮助学生对问题所涉及的条件进行细致分析。学生依据条件之间的逻辑关系，准确判断哪些条件是关键的，哪些是辅助的，从而确定解题的方向。通过对科学思维的训练，学生能够学会运用归纳、演绎等逻辑方法，从多个具体的数学实例中归纳出一般性的规律，或者依据已有的数学原理和规则，演绎推理出问题的答案。而且，逻辑推导还能使学生在解题过程中保持清晰的思路，每一步推理都基于合理的依据，避免盲目猜测或随意解题。这不仅提高了解题的准确性，还培养了学生严谨的治学态度。学生在面对复杂的数学问题时，凭借逻辑推导能力将问题逐步分解，各个击破，最终实现问题的解决，提升自身的数学应用能力。（三）激发思维活力，奠定创新基础小学阶段是学生思维发展的关键时期，科学思维方式能够有效激发学生的思维活力，为其未来的创新能力发展奠定基础。科学思维鼓励学生突破常规的思维定式。在小学数学学习中，学生习惯按照既定的方法和步骤解题，而科学思维引导学生尝试从不同角度思考问题。当遇到传统解法难以解决的问题时，学生受科学思维启发，探索新的解题途径，这种尝试能够激活学生的思维，让思维更灵活。此外，科学思维中的发散思维，促使学生从一个数学问题出发，联想到多个相关的知识点或解题思路。学生不再局限于单一的答案或方法，而是尽可能多地提出各种可能性。这种思维的拓展训练，丰富着学生的思维方式，激发学生的创新意识。在不断探索和尝试新方法的过程中，学生逐渐养成创新的思维习惯，为今后在更高层次的学习和生活中进行创新活动积累经验、奠定基础。二、小学数学教学渗透科学思维方式的策略（一）创设思维冲突情境，激发学生科学思维动机在小学数学教学中要有效渗透科学思维，教师需匠心独运地创设充满思维冲突的情境。小学生的好奇心如同幼苗，思维冲突恰似春雨，能催发他们探索与思考的热情，为科学思维成长注入源头活水。以“小数的性质”教学为例，教师展示两支铅笔标价：2.50元与2.5元。紧接着抛出问题：“这两个价格相等吗？既然相等为何写法不同？若不相等，差异又在哪？”这一情境，如投入平静湖面的石子，激起学生认知的涟漪。学生基于整数认知，习惯了在整数末尾添“0”改变数值的概念认知，此时面对小数便产生了强烈疑惑。这种疑惑驱使他们从不同角度思考，如联系生活实际，思考价格所代表的货币价值；从数学意义出发，探究小数数位与数值的关系，进而深度探索小数性质。教师还可深挖数学史素材制造思维冲突。在教授圆周长时，可详述古代数学家对圆周率的探索，从早期简单认为圆周长与直径是整数倍关系，到后来发现并非如此，历经无数次测量、计算与修正的历程。以祖冲之为例，他在简陋条件下，凭借坚韧毅力与创新思维，将圆周率精确到小数点后七位。教师把这一漫长且充满挑战的过程呈现给学生，可让他们明白科学思维是在不断打破固有认知、持续质疑与修正中发展的。使学生由此意识到，探索圆周长与直径的精确关系需持严谨的态度与不懈努力，进而培养自身的科学思维。（二）运用科学探究模式，探寻学生科学思维路径借鉴科学探究模式，能助力学生搭建起系统且有序的科学思维路径。科学探究通常涵盖提出问题、做出假设、设计实验、收集证据、得出结论以及反思拓展等一系列紧密相连的环节。在关于“三角形稳定性”的教学中，教师可先展示生活中诸多应用三角形结构的实例，如自行车车架、塔吊支架等，引导学生细致观察并提出问题：“为什么在这些关键的建筑和工具结构中，三角形被广泛应用？三角形结构究竟具备何种独特的性质？”学生在观察与思考后，结合已有的生活经验和初步的直观感受，做出假设。例如，部分学生推测三角形结构也许具有更强的稳固性，能承受更大的外力而不变形。随后，教师指导学生设计严谨的实验验证假设。学生选取合适长度的小棒，分别精心搭建三角形和四边形框架。在搭建过程中，思考如何确保框架的连接方式一致，以保证实验的准确性。学生搭建完成后，通过按压、拉伸等方式，对两种框架施加外力，对比两者的稳定性。在操作过程中，学生认真观察并收集证据，清晰地发现三角形框架在受力时，三条边相互支撑，结构基本保持不变；而四边形框架则容易发生变形，四条边的角度和形状都可能改变。基于收集到的证据，学生得出三角形具有稳定性的结论。此时，教师进一步引导学生反思实验过程，思考实验设计是否存在可改进之处，以及三角形稳定性在其他场景中的应用。通过这种完整的科学探究模式，学生不仅透彻掌握了“三角形稳定性”这一知识，更重要的是，学会了遵循科学思维的严谨流程思考问题，从敏锐地发现问题，到大胆假设、精心设计实验、细致收集证据、合理得出结论，再到深入反思拓展，逐步形成严谨、有序且富有深度的思维方式。（三）借助类比与迁移，拓展科学思维广度类比与迁移作为科学思维的核心方法，在小学数学教学中具有不可忽视的价值，能够有效拓展学生科学思维的广度。教师应积极引导学生挖掘新知识与旧知识的关联，通过类比实现知识迁移，促使学生思维向更广阔的领域延伸。在“圆柱体积”的教学中，教师可先带领学生回顾长方体体积的计算方法及其原理。长方体体积是底面积乘以高，这一计算方式源于对长方体空间占位的量化理解。而圆柱同样具有上下两个平行且相等的底面，这一相似特征为类比提供了切入点。教师提问：“既然圆柱和长方体在底面特征上有相似之处，那么圆柱体积的计算能否也用底面积乘以高这种方法呢？”激发学生思考。接着，教师借助教具或多媒体演示，引导学生将圆柱底面分割成若干相等的扇形，再拼接成近似长方体。学生在观察过程中，直观地看到圆柱与长方体之间的转化关系，理解到圆柱体积同样可以通过底面积乘以高来计算。这种类比迁移，不仅让学生掌握圆柱体积公式的推导，更重要的是，可使学生意识到不同形状的立体图形在体积计算上存在着内在逻辑联系，拓展学生对几何知识的整体认知。在分数运算的学习中，类比迁移同样发挥着关键作用。以加减法为例，学生熟知整数加减法需数位对齐，其本质是保证相同计数单位相加减。教师引导学生思考分数加减法的运算规则，分数加减法需先通分使分母相同，这其实也是为了让分数具有相同的计数单位。通过这样的类比，学生清晰认识到整数与分数加减法在本质上的一致性，从而将整数运算的思维方式迁移到分数运算中。这种类比迁移可帮助学生构建起更为完整的运算知识体系，使学生明白数学运算规则虽形式多样，但本质相通，从而极大地拓宽学生科学思维的广度。（四）开展反思性学习活动，促进学生科学思维发展反思性学习活动是促进学生科学思维发展的重要途径。教师应积极引导学生对学习全程进行反思，促使其对思考过程、方法及结果展开全面审视。在解决复杂数学问题后，组织学生反思解题思路能有效提升其思维能力。以“鸡兔同笼”问题为例，教师引导学生复盘解题过程。有的学生采用假设法，先假设全是鸡或兔，通过计算腿数差异来求解。此方法直观易懂，能让学生从具体情境出发理解问题，但面对数据复杂的情况，计算过程易出错，且逻辑推导步骤较多，若思路不清晰，易陷入混乱。而使用方程法的学生，通过设未知数，依据鸡兔腿数的等量关系列出方程求解。方程法通用性强，只要找到正确等量关系，就能解决各类“鸡兔同笼”及类似问题，但解方程过程可能涉及较多计算步骤，对于计算能力稍弱的学生有一定挑战性。学生通过交流反思，对比不同方法的优劣，能深刻理解每种方法的适用场景。这样的反思促使学生优化思维方式，在未来面对类似问题时，能依据题目特点，灵活、准确地选择最合适的解题方法，提升解题效率与准确性。在完成一个单元学习后，引导学生反思知识结构有助于其构建系统的知识体系。以“图形的认识”单元为例，学生回顾所学图形，如长方形、正方形、三角形、平行四边形等。不仅要明确各图形的特征，如长方形对边相等、四个角是直角；还要理解其性质，如三角形的稳定性；更要梳理图形间的相互关系，如正方形是特殊的长方形，平行四边形通过割补可转化为长方形来推导面积公式。通过这样的反思，学生能将碎片化的知识整合为清晰的知识网络，深化对知识的理解与记忆。不仅清楚各图形的独特