例談高中數(shù)學(xué)教學(xué)中物理知識(shí)的有效融合

葉誠(chéng)理 林品玲

摘 要：在高中階段，數(shù)學(xué)和物理學(xué)科聯(lián)系緊密，但是在實(shí)際教學(xué)中，數(shù)學(xué)和物理教學(xué)屬于分離的狀態(tài)，這不利于培養(yǎng)學(xué)生的理性思維，因此，需要教師在教學(xué)中將二者有機(jī)融合：在數(shù)學(xué)教學(xué)中，應(yīng)通過物理模型抽象概括出數(shù)學(xué)概念，恰當(dāng)引用物理知識(shí)類比出數(shù)學(xué)運(yùn)算步驟，以激發(fā)學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)。文章首先分析了在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中融入物理知識(shí)的背景和價(jià)值，隨后闡述了在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中有效融入物理知識(shí)的措施及數(shù)學(xué)教學(xué)可以應(yīng)用的物理思想。

關(guān)鍵詞：高中數(shù)學(xué);物理知識(shí);有效融合

中圖分類號(hào)：G427? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-9192（2021）29-0019-02

引? 言

數(shù)學(xué)源于對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的抽象解讀，是運(yùn)算和推理的工具，而邏輯推理和定量分析是物理學(xué)科的常用學(xué)習(xí)手段。因此，數(shù)學(xué)與物理學(xué)科有十分密切的聯(lián)系。高中數(shù)學(xué)教師需要深刻認(rèn)識(shí)到在教學(xué)中融入物理知識(shí)的重要性，同時(shí)在具體的融合過程中要理順數(shù)學(xué)知識(shí)和物理知識(shí)之間的邏輯關(guān)系。教師只有明確地掌握各個(gè)相關(guān)概念，做好融合物理知識(shí)的條件分析，才能更好地實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)知識(shí)和物理知識(shí)的有效融合。

一、數(shù)學(xué)與物理的關(guān)聯(lián)性

高中階段，數(shù)學(xué)與物理是兩門非常重要的學(xué)科，單純從教育角度來看，這是兩門自成體系的學(xué)科，而且嚴(yán)格分離，它們有著各自的研究對(duì)象與研究方法?？陀^世界內(nèi)各種數(shù)量關(guān)系及空間形式是數(shù)學(xué)的主要研究對(duì)象;而客觀現(xiàn)實(shí)世界中事物的物理特征及各種運(yùn)動(dòng)規(guī)律是物理學(xué)的研究對(duì)象。然而，從歷史發(fā)展角度來看，數(shù)學(xué)和物理是相對(duì)而言的分離，實(shí)際上，二者在發(fā)展中有密切的聯(lián)系[1]。

二、高中物理知識(shí)和數(shù)學(xué)知識(shí)融合的相關(guān)認(rèn)識(shí)

數(shù)學(xué)知識(shí)與物理知識(shí)有較為密切的聯(lián)系，數(shù)學(xué)教師在解決數(shù)學(xué)問題的過程中，會(huì)高頻率運(yùn)用到物理知識(shí)，但是高中數(shù)學(xué)與物理之間還是有本質(zhì)區(qū)別的，即并非所有的物理知識(shí)都可以運(yùn)用到數(shù)學(xué)教學(xué)中。數(shù)學(xué)教師在具體的教學(xué)過程中可以適時(shí)根據(jù)數(shù)學(xué)問題有機(jī)融合相關(guān)物理知識(shí)，從而將復(fù)雜的數(shù)學(xué)問題簡(jiǎn)單化。教師科學(xué)、合理地開展二者的融合教學(xué)，有助于獲得理想的教學(xué)效果，如果教學(xué)過程中二者融合得不理想，如教師強(qiáng)行將物理知識(shí)融入數(shù)學(xué)課堂，就會(huì)讓數(shù)學(xué)問題變得更加復(fù)雜。因此，在數(shù)學(xué)課堂上，教師需要積極引導(dǎo)學(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中融入物理知識(shí)時(shí)，時(shí)刻做到明晰物理學(xué)科知識(shí)的內(nèi)涵，從而降低學(xué)生理解物理概念和數(shù)學(xué)概念的難度。教師只有恰到好處地結(jié)合物理知識(shí)和數(shù)學(xué)知識(shí)，才能既有效增強(qiáng)學(xué)生的記憶能力，又順利激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促使高中課堂教學(xué)效率得以提升。精準(zhǔn)性、科學(xué)性、簡(jiǎn)約性和邏輯性是高中數(shù)學(xué)學(xué)科語言的主要優(yōu)勢(shì)，而抽象性和邏輯性強(qiáng)是物理學(xué)科的主要優(yōu)勢(shì)。以下是高中數(shù)學(xué)知識(shí)和物理知識(shí)教學(xué)有效融合的主要價(jià)值分析：第一，增強(qiáng)學(xué)科聯(lián)系性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。高中數(shù)學(xué)與物理兩個(gè)學(xué)科有密切的聯(lián)系，數(shù)學(xué)是學(xué)生開展物理學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，物理思想、方法同樣影響著學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)規(guī)律的探索。在具體的教學(xué)中，教師有效融合數(shù)學(xué)知識(shí)與物理知識(shí)，更有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。第二，利用物理知識(shí)能有效解決數(shù)學(xué)問題。在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中，教師有效融入物理知識(shí)，能幫助學(xué)生順利解決重難點(diǎn)問題，加深學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的理解，提高數(shù)學(xué)教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率[2]。

三、在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中融入物理知識(shí)的有效策略

（一）在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中合理選擇融入的物理知識(shí)

在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中，教師借助物理知識(shí)能深化學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的印象。然而，物理知識(shí)的融入并非盲目進(jìn)行，需要教師根據(jù)所要講解的數(shù)學(xué)知識(shí)的特征，科學(xué)、有效地融入合適的物理知識(shí)，如此才能真正發(fā)揮物理知識(shí)在數(shù)學(xué)教學(xué)中的輔助作用[3]。

以“函數(shù)表示”教學(xué)為例，在新課講授中，教師可以融入熱力學(xué)及自由落體運(yùn)動(dòng)、速度與時(shí)間關(guān)系、位移與時(shí)間關(guān)系等物理知識(shí)，并創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的教學(xué)情境。在學(xué)生學(xué)習(xí)函數(shù)知識(shí)的過程中，這些物理模型能夠發(fā)揮一定的促進(jìn)作用。

（二）將物理知識(shí)創(chuàng)造性地融入數(shù)學(xué)教學(xué)中

缺乏創(chuàng)造性的教學(xué)設(shè)計(jì)是高中數(shù)學(xué)教學(xué)中運(yùn)用物理知識(shí)的一個(gè)主要問題。因此，在教學(xué)設(shè)計(jì)中，教師需要將物理知識(shí)創(chuàng)造性地融入數(shù)學(xué)課堂，進(jìn)而有效銜接數(shù)學(xué)知識(shí)與物理知識(shí)，讓學(xué)生對(duì)物理學(xué)科中的數(shù)學(xué)模型有更加深刻的認(rèn)知。

在教學(xué)“等差數(shù)列”時(shí)，教師可融入勻加速直線運(yùn)動(dòng)知識(shí)。首先，利用多媒體設(shè)備創(chuàng)設(shè)物理情境：從樹上掉落一個(gè)熟透的蘋果。教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)蘋果掉落的過程進(jìn)行思考，探討蘋果下落的位移和下落的速度與時(shí)間之間的關(guān)系，進(jìn)而引出等差數(shù)列的相關(guān)知識(shí)。

師：在動(dòng)畫中你們看到了什么？

生：從樹上掉落下來一個(gè)熟透的蘋果。

師：可以聯(lián)想到哪位物理學(xué)家？

生：牛頓，蘋果從樹上掉落，牛頓的頭被砸到，由此研究出了“萬有引力”定律。

師：那么樹上掉落的蘋果以何種形式在運(yùn)動(dòng)呢？

生：自由落體。

師：對(duì)于蘋果掉落期間時(shí)間與速度的變化，你能表示出來嗎？位移有哪些變化？

生：vt=gt為速度隨時(shí)間變化的公式，s=gt2為位移隨時(shí)間變化的公式。

接著，教師組織學(xué)生對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)速度與時(shí)間、位移和時(shí)間之間的關(guān)系進(jìn)行探究，并設(shè)置以下問題：假設(shè)樹的高度無限高，思考在1s～5s末蘋果的速度分別為多少？這里g我們?nèi)?0m/s2。

生：v1=10m/s，v2=20m/s…以此類推。

師：用如下數(shù)列統(tǒng)計(jì)每秒末的速度：10、20、30、40、50。

生：前n秒末的速度比為：v1∶v2∶v3…=1∶2∶3…n;n秒的位移比例為：x1∶x2∶x3…∶xn=1∶3∶5…（2n-1）;連續(xù)相同時(shí)間中位移差是：?x=at2。

由此可見，高中數(shù)學(xué)等差數(shù)列與物理的勻速運(yùn)動(dòng)知識(shí)有直接的聯(lián)系。

（三）將數(shù)學(xué)疑問與物理疑問有效融合

高中數(shù)學(xué)與高中物理知識(shí)有一定的聯(lián)系，而且部分高中數(shù)學(xué)知識(shí)與物理知識(shí)具有相似的特征。將物理問題解答與數(shù)學(xué)問答知識(shí)相結(jié)合，符合高考數(shù)學(xué)和高考物理改革的新趨勢(shì)及新要求[4]。在高中階段的授課過程中，數(shù)學(xué)教師和物理教師要加強(qiáng)合作，將兩個(gè)學(xué)科的知識(shí)有機(jī)融合。例如，數(shù)學(xué)學(xué)科的集合問答知識(shí)、代數(shù)問答知識(shí)、極值問題及函數(shù)知識(shí)等，數(shù)學(xué)教師能夠通過滲透物理的運(yùn)動(dòng)知識(shí)開展教學(xué)，從而使學(xué)生不斷拓展解題思路，促進(jìn)自身解題速度和準(zhǔn)確性的提升。此外，在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中融入物理知識(shí)還能幫助學(xué)生快速突破物理教學(xué)難點(diǎn)，使學(xué)生在學(xué)好數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，能更好地提升物理學(xué)習(xí)能力。

結(jié)? 語

總之，教師在數(shù)學(xué)教學(xué)中融入物理知識(shí)，不僅能夠更加準(zhǔn)確地詮釋數(shù)學(xué)知識(shí)，同時(shí)，利用物理的直觀現(xiàn)象還能幫助學(xué)生深刻體會(huì)數(shù)學(xué)規(guī)律、定理和公式的邏輯性和科學(xué)性。教師將物理和數(shù)學(xué)知識(shí)有效融合，不僅能激發(fā)學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)興趣，還能培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦硇运季S。因此，高中數(shù)學(xué)教師要引導(dǎo)學(xué)生掌握正確的學(xué)習(xí)方法，不斷發(fā)揮數(shù)學(xué)教學(xué)中融入物理知識(shí)的教學(xué)價(jià)值，促進(jìn)學(xué)生理性思維的發(fā)展和綜合素養(yǎng)的提高。

[參考文獻(xiàn)]

王超偉.高中物理教學(xué)中數(shù)學(xué)知識(shí)應(yīng)用策略的實(shí)踐研究[D].武漢：華中師范大學(xué)，2019.

褚衍寬.數(shù)學(xué)知識(shí)的掌握對(duì)高中物理教學(xué)效果的影響研究[D].濟(jì)南：山東師范大學(xué)，2019.

陶佳.高中物理深化函數(shù)思想應(yīng)用的教學(xué)策略研究[D].蘇州：蘇州大學(xué)，2018.

羅皓月.高中物理教學(xué)中的數(shù)學(xué)思想滲透[D].南充：西華師范大學(xué)，2018.

基金項(xiàng)目：本文系福建省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2020年度立項(xiàng)課題“基于學(xué)科融合的高中數(shù)學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)案例研究”（立項(xiàng)編號(hào)：FJJKXB20—694）的階段性成果。

作者簡(jiǎn)介：葉誠(chéng)理（1979.4-），男，福建福清人，教育碩士，中學(xué)一級(jí)教師。

林品玲（1983.11-），女，福建福清人，本科學(xué)歷，中學(xué)二級(jí)教師。