新课标下初中数学与自然科学学科整合初探

新课标下初中数学与自然科学学科整合初探
数学是人们生活、劳动和学习必不可少的工具，能够帮助人们处理数据。进行计算、推理和证明，为其他科学提供了语言、思想和方法。数学模型可以有效地描述自然现象和社会现象，是一切重大技术发展的基础。
我们人人要学有价值的数学，这个是我们的目标之一。那如何让我们的学生在学习中体会到数学是有价值的呢？数学新课程标准的总体目标是让学生在学习中获得未来社会生活和进一步发展所必须的重要数学知识以及基本的数学思想方法和必要的应用技能；初步学会用数学的思维方式去观察分析现实社会，去解决日常生活中和其他学科学习中遇到的问题，增强应用数学的意识；体会数学与人类自然社会的密切联系，了解数学的价值，增进对数学的理解和学好数学的信心；具有初步的创新精神和实践能力，在情感态度和一般能力方面都能得到充分发展。
从此目标出发，我们应该要注重发挥数学与其他学科的整合。
而这些学科整合中，从现行浙教版初中教材体现出来，数学与科学学科的整合尤为重要！
整合就是一个系统或事物内部诸要素之间以及与其他系统或事物之间的联系，整体协调，并通过相互的结合、渗透，使系统各要素都能发挥最大、最优的效益，从而达到优化程序，提高效率的目的。
许多的人知道大多数的物理学家都是数学家，从此可以看出物理和数学是分不开的两个学科。
我们都知道的著名的数学物理学家牛顿，他的数理研究特色是一方面运用已有的数学工具探求物理问题，另一方面当已有的数学工具无法满足需要时，便创造新的数学工具。在他回家乡躲避瘟疫的时候，他潜心研究探索，发明了二项式定理、无穷数的展开、微积分，还进行了光的颜色的一系列研究，并开始把重力问题和天体运行结合起来，产生了万有引力的最初构想。
所以应该说数学和自然科学两门学科之间是密不可分的，彼此相互促进相互发展的！
首先，数学为自然科学学科提供了工具。
前苏联数学家辛欣指出，数学之所以在中小学学科地位中长盛不衰，其主要原因之一在于数学的工具性。数学应用范围的空前拓展已经说明，数学是所有学科重要的基础之一，其工具作用日益显现出来。数学在爱因斯坦完成广义相对论的建立中起到了一种工具作用；数学家黎曼对数学的工具作了精辟的阐述：数学帮助物理学的研究，不会受到过分局限的概念之妨害，而且不会因传统定见而难于理解事务的联系。量子力学创始人海森堡采用矩阵来描述物理量，清晰地解释了测不准原理，并在此基础上建立了量子力学。这些充分显示了数学在物理学中的工具作用。
数学在科学活动中所发挥的实际应用作用是显而易见的，数学本身就是属于一种实际应用技术性的工具，如果说没有数学也就没有科学，是毫不夸张的。数学家或几何学家们为物理学家们准备了各种可供选择使用的数学公式或几何形式。公式是数学家通过抽象归纳发明的，它起到了物理学家所起不到的作用，这是数学在社会发展中或科学研究中所起到的作用。
其次，自然学科为数学学科搭建了一个个优良平台。
数学在实际应用技术方面是获得巨大的成功，数学在应用技术方面的成效是不容抹杀和否定的。众所周知数学是在实际应用过程中产生的，如果离开了实际应用就是再好的数学也会失去其价值。数学生命力的源泉是现实，所以通过引入自然科学学科的知识让数学内容更有一个实际背景，是将数学用到生活中去途径之一！
这种整合方式，在教学过程中，经常以创设的情景教学和实例教学应用。让我们的数学看得到摸得着。
教学实例：
选题出自新浙教版七年级下最后的阅读材料：《王冠疑案与浮力定律》以及文后的设计题——“你能运用浮力定律和分式的有关知识来解释阿基米德查清‘王冠疑案’的方法和依据吗？有一块合金由两种金属合成，你怎样知道这块合金中两种金属的质量比？设计一个实验方案，你需要收集哪些数据，你将用到哪些材料？实验的步骤是什么？写一份报告在班上交流。”
因为当时初一的学生并没有开始学浮力，所以对于这个课题是比较陌生的。此项课题是在分式方程学习之后，又是设计题形式出现，所以学生以同桌小组形式完成。
首先：在思考过程先把自然科学知识初步熟悉。
由于当时还没有学过什么是浮力，的确让不少同学有些困惑。在鼓励之下学生简要的看了一下下学期要学的浮力知识，明白了一些基本知识。
接下来分析问题：
1、选择合金的好处是因为它掉入水中会下沉，液面上升的部分（排开水的体积）就等于物质的本身体积。
2、质量=密度×体积
接着是归纳问题。这种混合金属的计算就如同小学时候学习的质量百分比（也就是化学中的配浓度比），虽然没有学过化学但是可以调动他们小学时候知识进行。
各组设计实验开始前的准备材料和测量数据：
1、选择含有两种金属的合金块，并已知两种金属的密度
2、测量数据：合金块质量、排开水体积。
实验步骤：
取适合大小的量筒（保证合金块可以被完全淹没），量取适量的水，记录水面刻度值；
称取合金块的质量，记录；
把合金块放入量筒的水中，沉入后，读取量筒中水面刻度值；
清理物品后放好。
主要考虑到他们自然科学上还没有接触这个问题，动手能力又比较差。所以最后我做了一个演示实验，请他们做好数据的记录。
归纳为数学问题：用记录下来的数据进行处理，总结归纳。
最后有份学生根据实验得到的数据后得出一份总结报告《如何确定王冠真假？》（节选一部分）:因为纯金的密度是一个定值，即一样质量的纯金体积相同。阿基米德向国王要１６５０克纯金，与王冠质量相同。分别把王冠，纯金放入装有满满的水的盆子里，测出溢出的水的体积就是王冠，纯金的体积。若溢出的水的体积相同，则王冠没有搀假．反之则搀假。
通过实验可以这样知道已知合金的体积比？
首先要知道两种金属的密度也就是知道合金是有哪两种金属混合而成的，这样才能在合金总质量及体积已知的情况下求出体积比。通过已知的数据，假设第一种金属密度a克/立方厘米，第二种金属b克/立方厘米，合金的质量100克，体积30立方厘米，则可用二元一次方程组解出质量．设第一种金属立方厘米，第二种金属立方厘米．可得出便可以求出的值，即已知合金的体积比。
大家发现刚才那位同学的最后总结报告，它验证“阿基米德的王冠疑案”是用了分式的知识，即在质量相等的情况下体积比等于密度比；后者在求合金体积比的时候用的是七年级下学的二元一次方程组。应该说很好的把科学和数学知识融会贯通，在科学的背景下，运用数学方法，解决实际问题。
这里涉及到的物理知识比较浅，学生应该比较容易接受，比较好的为数学搭建了一个生活中的数学平台。在数学教学过程中，我们要注意从实际问题的情境出发，经过抽象、分析和归纳，把科学转化为数学问题，用数学方法使问题得到解决，然后再回到实际中去，学习数学的应用，切实让每个人感受到我们的数学是有价值的数学。
最后，学科在整合的过程中要注意学科渗透的深浅。
如果自然学科新知识提早出现在数学教材中的话，那么自然科学的概念能浅显一些，只搭建一个好用的平台就好。解决如果难度加大，那么毕竟让数学老师去教授自然科学知识总是不够透彻的，也超出了整合概念的范畴。
比如浙教版数学九年级上第一章《反比例函数》第一节例题和课后作业出现了动力臂×动力=阻力臂×阻力。现行的华师大版本的《自然科学》教材在九年级上第三章才讲解这个概念。在例题中只是一个公式的应用，问题本来是不大的，但是课后作业题B中第五题（如右图）这里牵涉到动力臂和阻力臂的意义。从自然科学角度来解释，力臂是从支点到力的作用线的垂直距离。书本例题如右图出现的，力臂的意义是自然科学教学中的一个难点问题，所以先于自然科学教学在数学教学中出现，对于抽象、分析、转化为数学问题有一定的难度。
所以各学科之间的教材内容安排更协调一些，能进一步的推进学科之间的整合，让学生能在掌握基本数学知识的情况下更好的开展数学活动，教学生像数学家那样去思考问题。
新课程实践中，有人欢呼“新课程内容密切联系生产生活实际，易教易学”，有人斥责“新课程刻意打破原有的知识结构，教学无所适从”。两者都是教师理解与实施新课程的真实反映，它再次启示我们：新课程教学要“用”教材但不能局限于“教”教材，要重视内容的整合，最大限度地创造出满足当前课堂教学实际需要的教学内容。
我们相信大自然都是可以用数学公式来描述的，所以说数学的力量是无穷的。因此在新课程标准下，数学与自然科学学科整合在教学过程中是必要的，可以让学生对数学的理解更加深刻，并解决自然科学中的问题。
除了与自然科学学科的整合，数学与其他学科的整合教学同样也可以互相促进互相发展，对彼此都能起到积极的作用。