高中數(shù)學(xué)和物理相互滲透的可行性研究

◆謝雨萱

(天津市武清區(qū)崔黃口中學(xué))

高中數(shù)學(xué)和物理相互滲透的可行性研究

◆謝雨萱

(天津市武清區(qū)崔黃口中學(xué))

數(shù)學(xué)和物理作為高中十分關(guān)鍵的兩門學(xué)科，對(duì)高中學(xué)生來說，掌握好這兩門基礎(chǔ)性學(xué)科，有著重要的作用。這兩門學(xué)科之間有著許多相通的地方，物理需要數(shù)學(xué)來進(jìn)行計(jì)算，數(shù)學(xué)需要靠物理推動(dòng)自身發(fā)展。兩者之間相通的特性，決定了他們?cè)诟咧须A段可以相互滲透，幫助學(xué)生在數(shù)學(xué)和物理之間融匯貫通。對(duì)高中數(shù)學(xué)和物理相互的可行性進(jìn)行了研究，以期幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)這兩門功課，幫助教師在數(shù)學(xué)和物理教學(xué)時(shí)相互滲透教學(xué)，拓寬學(xué)生思維。

【摘要】數(shù)學(xué) 物理 相互滲透 可行性

數(shù)學(xué)思想方法是研究和解決物理問題的一個(gè)很重要的工具，運(yùn)用數(shù)學(xué)的思維，可將物理概念與物理規(guī)律清晰而精確地表達(dá)出來；而物理中的推理方式和抽象概念，會(huì)促進(jìn)對(duì)數(shù)學(xué)問題的深人理解。然而，實(shí)際教學(xué)中，高中物理教學(xué)與數(shù)學(xué)教學(xué)并沒有很好地聯(lián)系起來。這就需要研究?jī)砷T學(xué)科的滲透式教學(xué)，進(jìn)一步幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)興趣，擴(kuò)大知識(shí)面，提高綜合素質(zhì)，能夠使教師在拓寬視野的同時(shí)促進(jìn)教師的專業(yè)成長(zhǎng)。

一、高中數(shù)學(xué)與物理相互滲透問題研究的必要性

數(shù)學(xué)與物理都是培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維的重要性基礎(chǔ)學(xué)科，在在實(shí)際教學(xué)和應(yīng)用中的區(qū)別主要是兩者研究時(shí)，具體的關(guān)注視野不同。數(shù)學(xué)在實(shí)際教學(xué)中，更多的是通過運(yùn)算去得到問題的答案；物理在實(shí)際教學(xué)中，更多的是通過邏輯推理、在縫合科學(xué)自然認(rèn)知的基礎(chǔ)上進(jìn)行研究，強(qiáng)調(diào)的是得到答案的過程。在物理的發(fā)展史上，數(shù)學(xué)的推動(dòng)起到了關(guān)鍵作用；物理的發(fā)展也為數(shù)學(xué)研究領(lǐng)域拓寬了思路。在數(shù)學(xué)和物理教學(xué)中，相互滲透既能幫助學(xué)生邏輯思維能力質(zhì)的提升。又能幫助學(xué)生理解事物本質(zhì)，為以后的科研學(xué)習(xí)培養(yǎng)良好的思維能力。

二、高中數(shù)學(xué)物理相互滲透的理論基礎(chǔ)

1.知識(shí)遷移理論

學(xué)習(xí)的目的是為了靈活運(yùn)用知識(shí)，一門知識(shí)在被學(xué)生掌握后能靈活運(yùn)用就能遷移到另外一門中去，這樣的一個(gè)過程就叫做知識(shí)遷移。知識(shí)遷移，可以通過學(xué)生自發(fā)進(jìn)行，也能通過學(xué)生在老師的提點(diǎn)下進(jìn)行知識(shí)遷移。

2.系統(tǒng)論理論

系統(tǒng)科學(xué)理論是我國(guó)學(xué)者查有梁先生最先提出來的，他把控制論、信息論、系統(tǒng)論等作為一個(gè)整體學(xué)科研究。提出了在研究系統(tǒng)科學(xué)理論時(shí)應(yīng)該遵循三個(gè)基本原則：一是反饋原理；二是有序原理；三是整體原理。根據(jù)這個(gè)靈活應(yīng)用在實(shí)際教學(xué)活動(dòng)中時(shí)就應(yīng)該明確學(xué)習(xí)該學(xué)科的意義，在系統(tǒng)理論框架下綜合運(yùn)用各科知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生興趣，提高學(xué)生能力。

3.系統(tǒng)關(guān)聯(lián)模式

系統(tǒng)關(guān)聯(lián)模式是查有梁先生在系統(tǒng)科學(xué)的基本原路基礎(chǔ)上，吸收認(rèn)識(shí)論關(guān)于概念形成的種種模式，對(duì)所有概念模式的總稱。關(guān)聯(lián)模式在物理教學(xué)和數(shù)學(xué)教學(xué)過程中都有很好的指導(dǎo)作用。根據(jù)系統(tǒng)關(guān)聯(lián)模式，物理的改臉型成是由多個(gè)因素決定的，如感知、觀察、記錄、理解等等；邏輯數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)同樣需要感知、記錄、分析等過程。這兩種概念意識(shí)的形成就是形成好的思維結(jié)構(gòu)，幫助物理教學(xué)和數(shù)學(xué)教學(xué)的順利進(jìn)行。

4.數(shù)理匹配模式

物理概念的形成有時(shí)不可避免地會(huì)運(yùn)用到數(shù)學(xué)知識(shí)和數(shù)學(xué)方法；而數(shù)學(xué)知識(shí)在很多題目中，都會(huì)出現(xiàn)物理概念。數(shù)學(xué)概念和物理概念兩者在匹配中，通過數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)可以很好地實(shí)現(xiàn)。

給數(shù)學(xué)公式賦予特定的物理意義很能力可以很好地把物理知識(shí)和數(shù)學(xué)知識(shí)聯(lián)系在一起。兩者在靈活運(yùn)用過程中，也不能完全相同。

三、高中數(shù)學(xué)與物理相互滲透的調(diào)查研究

在國(guó)內(nèi)有許多研究者都對(duì)數(shù)學(xué)和物理之間做過相關(guān)性研究，對(duì)相互滲透采取實(shí)地調(diào)查。其中，隨州市物理教研所陳雨田老師花費(fèi)3年時(shí)間對(duì)隨州市高中三個(gè)年級(jí)的考試成績(jī)進(jìn)行了科學(xué)系統(tǒng)的研究分析，其中運(yùn)用教育測(cè)量方法進(jìn)行可行性的分析探討，最后根據(jù)調(diào)查的結(jié)果得出調(diào)查評(píng)價(jià)。

1.高中數(shù)學(xué)、物理教材數(shù)理相互滲透知識(shí)點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)及時(shí)間上的匹配統(tǒng)計(jì)

本文選擇江蘇數(shù)學(xué)和物理作為調(diào)查研究點(diǎn)，因?yàn)榻K是我國(guó)課改的先行試驗(yàn)區(qū)。對(duì)這一地區(qū)進(jìn)行高中數(shù)學(xué)和物理相互滲透的研究，有利于幫助研究據(jù)有代表性。江蘇高考數(shù)學(xué)使用的是蘇教版，其中物理教材用的是人教版。因此，本文通過調(diào)查統(tǒng)計(jì)的方法對(duì)蘇教版的數(shù)學(xué)教材和人教版的物理教材進(jìn)行了細(xì)致統(tǒng)計(jì)。且對(duì)數(shù)學(xué)教材中的所有相關(guān)聯(lián)的物理知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，對(duì)物理知識(shí)所涉及到的數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，并且統(tǒng)計(jì)了數(shù)學(xué)知識(shí)和物理知識(shí)分別在時(shí)間上的匹配。

2.高中物理學(xué)習(xí)與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)相關(guān)性的調(diào)查

本文通過調(diào)查高中物理對(duì)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的影響，來間接性的說明高中物理和數(shù)學(xué)間的相互滲透的可行性。調(diào)查的方式通過采取走訪問卷調(diào)查，最后分析數(shù)據(jù)。其中調(diào)查的目的是，調(diào)查高中中學(xué)教師在實(shí)際教學(xué)中，數(shù)學(xué)和物理相互影響的可能性，以期間接性的證明高中物理和數(shù)學(xué)之間的可以相互滲透。實(shí)際的調(diào)差內(nèi)容包括了以下幾項(xiàng)：

(1)學(xué)生基本信息；(2)數(shù)學(xué)物理成績(jī)；(3)學(xué)科興趣；(4)學(xué)生在數(shù)學(xué)課上對(duì)物理思想的認(rèn)刻度；(5)學(xué)生在物理課上對(duì)數(shù)學(xué)思想的認(rèn)可度.

3.調(diào)查結(jié)論

通過統(tǒng)計(jì)分析和調(diào)查問卷兩種調(diào)查方式，后對(duì)調(diào)查所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行了綜合分析，得出了以下幾個(gè)調(diào)查結(jié)論：

(1)在高中數(shù)學(xué)教材中運(yùn)用到的物理思想知識(shí)點(diǎn)有，但沒有物理教材運(yùn)用的數(shù)學(xué)知識(shí)點(diǎn)多；

(2)高中數(shù)學(xué)考卷和高中物理考卷出現(xiàn)的試題，都會(huì)應(yīng)用到對(duì)方領(lǐng)域知識(shí)。

(3)高中數(shù)學(xué)老師在授課時(shí)會(huì)運(yùn)用一些物理知識(shí)，更多的是物理思想；高中物理老師在授課時(shí)，運(yùn)用數(shù)學(xué)工具答題是常有的事，有時(shí)運(yùn)用的數(shù)學(xué)知識(shí)會(huì)超過學(xué)生所學(xué)的數(shù)學(xué)知識(shí)范圍。

(4)學(xué)生中數(shù)學(xué)成績(jī)好壞，一般與物理成績(jī)好壞成正相關(guān)。

(5)大部分學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)課上能運(yùn)用到物理思想表示能接受；大部分學(xué)生在物理課上能運(yùn)用到數(shù)學(xué)知識(shí)表示接受。

(6)高中學(xué)生一般喜歡物理，也會(huì)喜歡數(shù)學(xué)；一般喜歡數(shù)學(xué)，也會(huì)喜歡物理。

四、數(shù)學(xué)知識(shí)向物理知識(shí)學(xué)習(xí)的滲透與應(yīng)用

高中學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)已將掌握了初等函數(shù)、圖形與計(jì)算等數(shù)學(xué)知識(shí)，這些知識(shí)在物理上的應(yīng)用都是十分明顯的。在物理中，速度-時(shí)間、勻速運(yùn)動(dòng)、加速運(yùn)動(dòng)等知識(shí)，都需要數(shù)學(xué)中函數(shù)知識(shí)的應(yīng)用；在物理中，力的平衡問題，靜力學(xué)等知識(shí)，都需要用到圖形與計(jì)算等數(shù)學(xué)知識(shí)點(diǎn)。除了這兩個(gè)之外，還有許多物理知識(shí)的學(xué)習(xí)和解答都需要應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)。在高中物理考試中，有許多題目也需要用到數(shù)學(xué)知識(shí)來解。如能量守恒題型、磁場(chǎng)題型、牛頓定律等。這一系列數(shù)學(xué)知識(shí)在物理中的應(yīng)用，說明在高中學(xué)學(xué)習(xí)階段，數(shù)學(xué)知識(shí)在物理學(xué)科中的應(yīng)用之廣，物理學(xué)科需要數(shù)學(xué)方法手段去解決問題。

五、物理知識(shí)向數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的滲透與應(yīng)用

物理知識(shí)向數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的滲透與應(yīng)用，主要體現(xiàn)在物理知識(shí)對(duì)數(shù)學(xué)能力上的提升。這種提升體現(xiàn)在物理思想的運(yùn)用對(duì)數(shù)學(xué)能力的提升，這種能力的提升體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：學(xué)生利用物理思想對(duì)數(shù)學(xué)解題思維能力的提升，物理學(xué)科在邏輯思維上更加難，比起數(shù)學(xué)，所以在弄懂物理后再研究數(shù)學(xué)，學(xué)生能力會(huì)有很大的提升；學(xué)生計(jì)算能力的提升，高中物理，要么不算，要么一算就很難，學(xué)生在物理上面計(jì)算后，在對(duì)數(shù)學(xué)計(jì)算就會(huì)得心應(yīng)手；學(xué)生做題速度的提升，高中物理知識(shí)考慮的點(diǎn)很多，需要在短時(shí)間內(nèi)分析計(jì)算，因此再對(duì)數(shù)學(xué)進(jìn)行做題時(shí)，做題速度可以有明顯提升。

六、總結(jié)

現(xiàn)在，學(xué)校教育正提倡著素質(zhì)教育，素質(zhì)教育就是提高學(xué)生的能力。把數(shù)學(xué)和物理相互滲透，可以極大提高學(xué)生能力，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，是一種可行的教育方式。

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