例談高中數學教學中物理知識的有效融合

葉誠理 林品玲

摘 要：在高中階段，數學和物理學科聯系緊密，但是在實際教學中，數學和物理教學屬于分離的狀態，這不利于培養學生的理性思維，因此，需要教師在教學中將二者有機融合：在數學教學中，應通過物理模型抽象概括出數學概念，恰當引用物理知識類比出數學運算步驟，以激發學生的數學學習興趣，提升學生的數學素養。文章首先分析了在高中數學教學中融入物理知識的背景和價值，隨后闡述了在高中數學教學中有效融入物理知識的措施及數學教學可以應用的物理思想。

關鍵詞：高中數學;物理知識;有效融合

中圖分類號：G427? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2095-9192（2021）29-0019-02

引? 言

數學源于對現實世界的抽象解讀，是運算和推理的工具，而邏輯推理和定量分析是物理學科的常用學習手段。因此，數學與物理學科有十分密切的聯系。高中數學教師需要深刻認識到在教學中融入物理知識的重要性，同時在具體的融合過程中要理順數學知識和物理知識之間的邏輯關系。教師只有明確地掌握各個相關概念，做好融合物理知識的條件分析，才能更好地實現數學知識和物理知識的有效融合。

一、數學與物理的關聯性

高中階段，數學與物理是兩門非常重要的學科，單純從教育角度來看，這是兩門自成體系的學科，而且嚴格分離，它們有著各自的研究對象與研究方法。客觀世界內各種數量關系及空間形式是數學的主要研究對象;而客觀現實世界中事物的物理特征及各種運動規律是物理學的研究對象。然而，從歷史發展角度來看，數學和物理是相對而言的分離，實際上，二者在發展中有密切的聯系[1]。

二、高中物理知識和數學知識融合的相關認識

數學知識與物理知識有較為密切的聯系，數學教師在解決數學問題的過程中，會高頻率運用到物理知識，但是高中數學與物理之間還是有本質區別的，即并非所有的物理知識都可以運用到數學教學中。數學教師在具體的教學過程中可以適時根據數學問題有機融合相關物理知識，從而將復雜的數學問題簡單化。教師科學、合理地開展二者的融合教學，有助于獲得理想的教學效果，如果教學過程中二者融合得不理想，如教師強行將物理知識融入數學課堂，就會讓數學問題變得更加復雜。因此，在數學課堂上，教師需要積極引導學生在數學學習中融入物理知識時，時刻做到明晰物理學科知識的內涵，從而降低學生理解物理概念和數學概念的難度。教師只有恰到好處地結合物理知識和數學知識，才能既有效增強學生的記憶能力，又順利激發學生的學習興趣，促使高中課堂教學效率得以提升。精準性、科學性、簡約性和邏輯性是高中數學學科語言的主要優勢，而抽象性和邏輯性強是物理學科的主要優勢。以下是高中數學知識和物理知識教學有效融合的主要價值分析：第一，增強學科聯系性，提高學生的學習能力。高中數學與物理兩個學科有密切的聯系，數學是學生開展物理學習的基礎，物理思想、方法同樣影響著學生對數學規律的探索。在具體的教學中，教師有效融合數學知識與物理知識，更有利于提高學生的學習能力。第二，利用物理知識能有效解決數學問題。在高中數學教學中，教師有效融入物理知識，能幫助學生順利解決重難點問題，加深學生對數學知識的理解，提高數學教學質量和教學效率[2]。

三、在高中數學教學中融入物理知識的有效策略

（一）在高中數學教學中合理選擇融入的物理知識

在高中數學教學中，教師借助物理知識能深化學生對知識的理解，加深學生對所學知識的印象。然而，物理知識的融入并非盲目進行，需要教師根據所要講解的數學知識的特征，科學、有效地融入合適的物理知識，如此才能真正發揮物理知識在數學教學中的輔助作用[3]。

以“函數表示”教學為例，在新課講授中，教師可以融入熱力學及自由落體運動、速度與時間關系、位移與時間關系等物理知識，并創設相應的教學情境。在學生學習函數知識的過程中，這些物理模型能夠發揮一定的促進作用。

（二）將物理知識創造性地融入數學教學中

缺乏創造性的教學設計是高中數學教學中運用物理知識的一個主要問題。因此，在教學設計中，教師需要將物理知識創造性地融入數學課堂，進而有效銜接數學知識與物理知識，讓學生對物理學科中的數學模型有更加深刻的認知。

在教學“等差數列”時，教師可融入勻加速直線運動知識。首先，利用多媒體設備創設物理情境：從樹上掉落一個熟透的蘋果。教師引導學生對蘋果掉落的過程進行思考，探討蘋果下落的位移和下落的速度與時間之間的關系，進而引出等差數列的相關知識。

師：在動畫中你們看到了什么？

生：從樹上掉落下來一個熟透的蘋果。

師：可以聯想到哪位物理學家？

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動呢？

生：自由落體。

師：對于蘋果掉落期間時間與速度的變化，你能表示出來嗎？位移有哪些變化？

生：vt=gt為速度隨時間變化的公式，s=gt2為位移隨時間變化的公式。

接著，教師組織學生對自由落體運動速度與時間、位移和時間之間的關系進行探究，并設置以下問題：假設樹的高度無限高，思考在1s～5s末蘋果的速度分別為多少？這里g我們取10m/s2。

生：v1=10m/s，v2=20m/s…以此類推。

師：用如下數列統計每秒末的速度：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）;連續相同時間中位移差是：?x=at2。

由此可見，高中數學等差數列與物理的勻速運動知識有直接的聯系。

（三）將數學疑問與物理疑問有效融合

高中數學與高中物理知識有一定的聯系，而且部分高中數學知識與物理知識具有相似的特征。將物理問題解答與數學問答知識相結合，符合高考數學和高考物理改革的新趨勢及新要求[4]。在高中階段的授課過程中，數學教師和物理教師要加強合作，將兩個學科的知識有機融合。例如，數學學科的集合問答知識、代數問答知識、極值問題及函數知識等，數學教師能夠通過滲透物理的運動知識開展教學，從而使學生不斷拓展解題思路，促進自身解題速度和準確性的提升。此外，在高中數學教學中融入物理知識還能幫助學生快速突破物理教學難點，使學生在學好數學基礎知識的同時，能更好地提升物理學習能力。

結? 語

總之，教師在數學教學中融入物理知識，不僅能夠更加準確地詮釋數學知識，同時，利用物理的直觀現象還能幫助學生深刻體會數學規律、定理和公式的邏輯性和科學性。教師將物理和數學知識有效融合，不僅能激發學生的數學學習興趣，還能培養學生嚴謹的理性思維。因此，高中數學教師要引導學生掌握正確的學習方法，不斷發揮數學教學中融入物理知識的教學價值，促進學生理性思維的發展和綜合素養的提高。

[參考文獻]

王超偉.高中物理教學中數學知識應用策略的實踐研究[D].武漢：華中師范大學，2019.

褚衍寬.數學知識的掌握對高中物理教學效果的影響研究[D].濟南：山東師范大學，2019.

陶佳.高中物理深化函數思想應用的教學策略研究[D].蘇州：蘇州大學，2018.

羅皓月.高中物理教學中的數學思想滲透[D].南充：西華師范大學，2018.

基金項目：本文系福建省教育科學“十三五”規劃2020年度立項課題“基于學科融合的高中數學教學設計案例研究”（立項編號：FJJKXB20—694）的階段性成果。

作者簡介：葉誠理（1979.4-），男，福建福清人，教育碩士，中學一級教師。

林品玲（1983.11-），女，福建福清人，本科學歷，中學二級教師。