初中物理教學(xué)中拓展數(shù)理融合路徑的實踐舉隅

李宇

【摘要】近些年以來，為促進(jìn)初中學(xué)生高階思維的發(fā)展，在初中物理課程教學(xué)中，數(shù)理融合這種方法得到了廣泛運(yùn)用，并獲取了良好應(yīng)用成效.因為物理思維有著抽象性、具物性以及具象性特征，所以在物理學(xué)習(xí)過程中，除了需要培養(yǎng)學(xué)生的具物思維，還需要培養(yǎng)他們的具象思維與抽象思維，而這些都可以通過數(shù)理融合來實現(xiàn).本文結(jié)合當(dāng)前初中物理教學(xué)中數(shù)理融合不足的原因，提出擴(kuò)展數(shù)理融合路徑的實踐策略，包括做好物理概念的傳授，對初中學(xué)生梳理模型進(jìn)行構(gòu)建、對語言表達(dá)思維進(jìn)行培養(yǎng)、對數(shù)理能力進(jìn)行優(yōu)化、對解題能力進(jìn)行提升，同時培養(yǎng)學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中數(shù)理方法的實踐運(yùn)用能力，注重數(shù)理有效銜接，培養(yǎng)學(xué)生數(shù)理意識這幾方面，以期為初中物理教師提供參考.

【關(guān)鍵詞】初中物理；數(shù)理融合；課堂教學(xué)

現(xiàn)階段，在初中物理課程教學(xué)中，通過數(shù)理融合來培養(yǎng)學(xué)生們的數(shù)理能力，對于促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)成長和發(fā)展物理教學(xué)來說具有重要價值.所謂數(shù)理能力，就是通過數(shù)學(xué)知識和方法，對物理問題進(jìn)行分析與描述的一種能力.通過數(shù)理融合的方式，可以在物理課程教學(xué)中促進(jìn)初中學(xué)生數(shù)理能力的全面發(fā)展，有著顯著的學(xué)科優(yōu)勢.因此需要物理教師在教學(xué)實踐過程中立足于實際，根據(jù)初中學(xué)生物理基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)能力和認(rèn)知水平，采取更加科學(xué)的教學(xué)策略，著重培養(yǎng)學(xué)生們的數(shù)理能力.

1 當(dāng)前初中物理教學(xué)中數(shù)理融合不足的原因分析

盡管初中物理學(xué)科中的具象和具物兩種思維能夠培養(yǎng)初中學(xué)生的觀察能力、建模能力與實驗?zāi)芰Γ部梢蕴峁└嗯囵B(yǎng)這些能力的契機(jī)，但從具體情況來看，依舊存在數(shù)理思維培養(yǎng)不夠充分的問題.具體因素可以總結(jié)為以下幾點：首先，課程標(biāo)準(zhǔn)影響.為促進(jìn)初中學(xué)生認(rèn)知能力和物力思維的全面發(fā)展.在新課標(biāo)中，針對需要理解和需要計算的物理規(guī)律都沒有提出過多標(biāo)準(zhǔn)與要求，也沒有過高的定量計算標(biāo)準(zhǔn)，物理教學(xué)中的內(nèi)容與教學(xué)要求也更加注重定向分析；其次，教師重視度影響.在現(xiàn)如今的物理教學(xué)期間，教師們普遍不具備良好的跨學(xué)科思維能力，各學(xué)科教師間也沒有基于教學(xué)常見問題進(jìn)行溝通互動.日常教學(xué)期間，教師往往會采取單一模式帶領(lǐng)學(xué)生嘗試解決物理問題，導(dǎo)致他們結(jié)合數(shù)理知識的意識被削弱，能力也逐漸下降.長此以往，就會導(dǎo)致他們在物理學(xué)習(xí)中的數(shù)理結(jié)合思維與實踐運(yùn)用能力得不到有效提高.

2 初中物理教學(xué)中的數(shù)理關(guān)系分析

物理學(xué)科屬于研究物質(zhì)相互作用與運(yùn)動規(guī)律的一門基礎(chǔ)學(xué)科，數(shù)學(xué)學(xué)科則屬于一門工具學(xué)科，更有利于物理學(xué)者們對物理現(xiàn)象進(jìn)行充分描述、預(yù)測與分析.在初中時期的物理課程教學(xué)中，數(shù)學(xué)學(xué)科屬于一種具有“支持性”功能的學(xué)科，它能夠幫助學(xué)生們充分理解與掌握物理概念，并提高他們解決物理問題的能力.

例如 在學(xué)習(xí)有關(guān)力學(xué)的知識時，通常需要借助數(shù)學(xué)方式來推導(dǎo)力學(xué)公式，理解其中各物理量間存在的關(guān)系；在學(xué)習(xí)有關(guān)熱力學(xué)的知識時，則需要借助數(shù)學(xué)統(tǒng)計這種方式解決其中的物理問題.通過數(shù)學(xué)工具的應(yīng)用，能夠讓物理實驗變得更加準(zhǔn)確、更加可靠，也能夠幫助學(xué)生們充分掌握數(shù)據(jù)處理方法與物理實驗技能，提高他們的數(shù)理融合能力.

3 初中物理教學(xué)中數(shù)理方法的應(yīng)用體現(xiàn)與實例分析

在初中時期的物理課程教學(xué)中，已經(jīng)廣泛運(yùn)用了數(shù)學(xué)方法.在對物理概念進(jìn)行理解和對物理問題進(jìn)行解決時，通常離不開數(shù)學(xué)方法的運(yùn)用.首先，體現(xiàn)在物理量大小與單位的計算方面.比如在測量時間、質(zhì)量以及體積這些物理量過程中，需要計算其大小與換算單位.計算期間還需要借助基礎(chǔ)數(shù)學(xué)理論，比如四則運(yùn)算、單位轉(zhuǎn)換等等.其次，體現(xiàn)在運(yùn)用數(shù)學(xué)方法推導(dǎo)物理公式方面.物理原理教學(xué)中，通常需要我們借助數(shù)學(xué)方法完成物理公式的推導(dǎo).比如在講解“功、功率、機(jī)械效率”過程中，就需要借助力的概念與速度定義，從數(shù)學(xué)角度出發(fā)推導(dǎo)力、速度以及距離間存在的關(guān)系.最后，還體現(xiàn)于解決物理問題方面.在對一些物理問題進(jìn)行解決的過程中，也離不開數(shù)學(xué)方法的運(yùn)用.比如在解決運(yùn)動有關(guān)的問題時，就需要運(yùn)用速度、時間以及路程這些物理量來進(jìn)行計算，還需要運(yùn)用平均速度等公式；在解決有關(guān)熱力學(xué)的物理問題時，則需要運(yùn)用溫度、比熱容以及熱量這些物理量進(jìn)行計算，還需要運(yùn)用熱傳導(dǎo)等知識.

從實例分析角度來看，物理教學(xué)中的數(shù)理方法應(yīng)用體現(xiàn)在以下幾方面：

第一，物理實驗當(dāng)中應(yīng)用數(shù)理結(jié)合.將數(shù)學(xué)方法運(yùn)用到物理實驗中能夠幫助學(xué)生們充分掌握實驗技巧與數(shù)據(jù)處理方式，提高實驗結(jié)果分析效率.

例如 在講解有關(guān)“機(jī)械運(yùn)動”的知識時，就可以通過實驗的方式進(jìn)行教學(xué)，借助實驗獲取斜面傾角與摩擦系數(shù)，而后通過數(shù)學(xué)方法來計算阻力與力的實際大小，讓學(xué)生們充分了解斜面工作原理與力平衡知識.

第二，物理中數(shù)理模型的應(yīng)用.數(shù)理模型就是借助模型方法把現(xiàn)實物理問題變成數(shù)學(xué)問題，并通過數(shù)學(xué)方法完成求解.物理教學(xué)中，通過運(yùn)用數(shù)理模型能夠幫助學(xué)生們充分理解各種物理現(xiàn)象，并解決其中的物理問題.

例如 在講解有關(guān)“聲波”的知識時，便可把波傳播的過程簡單理解成空間中的振動傳播過程，借助數(shù)學(xué)方法來建立一個波動方程，從而讓學(xué)生們充分了解波的特性與應(yīng)用.

第三，對數(shù)理結(jié)合的運(yùn)用進(jìn)行自主探究.在進(jìn)行自主探究活動過程中，學(xué)生們可以結(jié)合自身興趣愛好，自主選擇一種適合自己的方式運(yùn)用數(shù)理結(jié)合.

例如 在講解有關(guān)“靜電”的知識時，學(xué)生們便可自主設(shè)計靜電力實驗，借助實驗數(shù)據(jù)來計算靜電力方向與大小，從而了解電場應(yīng)用與電荷特點.

4 初中物理教學(xué)中拓展數(shù)理融合路徑的實踐策略分析

4.1 做好物理概念教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生數(shù)理語言表達(dá)能力

數(shù)理語言一般都是通過符號、文字、圖形集中語言構(gòu)成.初中物理學(xué)科當(dāng)中的數(shù)理語言，則通常能夠在物理定理、物理概念當(dāng)中表示.

例如 在講解“密度”這一課時，密度概念則可以借助文字語言完整表述為“物體質(zhì)量與物體體積的比值”；借助圖形這種語言，則可以表述為“第一象限內(nèi)存在的正比例線”；借助符號語言，能夠?qū)⑵浔硎鰹椤唉?m/v”.可見，物理知識的學(xué)習(xí)要求學(xué)生可以借助數(shù)理語言直接表達(dá)一些物理概念和定律.

在課堂當(dāng)中，教師想要對學(xué)生們的這項技能進(jìn)行培養(yǎng)，需要通過提升邏輯思維能力，促使他們掌握正確的數(shù)理表達(dá)方法與表達(dá)技巧.物理教學(xué)期間，還要求教師帶領(lǐng)學(xué)生們借助文字語言對某種物理概念或定律加以表述，并從這個角度出發(fā)，適當(dāng)增加表述難度，以此培養(yǎng)初中學(xué)生數(shù)理結(jié)合的語言能力.

例如 在學(xué)習(xí)“阿基米德原理”時，教材中對有關(guān)浮力的實驗原理和現(xiàn)象，做出了這樣的表述：在物體浸入液體之后，受浮力和排開液體面積影響，物體所受重力大小相同.所以教師首先便可帶領(lǐng)學(xué)生們選擇另外一種表達(dá)方式，讓他們通過實驗歸納總結(jié)，借助自己的語言重新表述這種實驗原理與現(xiàn)象，并對比分析教材內(nèi)表述的具體內(nèi)容，找出自身存在的表述偏差.同時要求教師對學(xué)生在語言概述和語言表述等方面的能力進(jìn)行修正，從中幫助初中學(xué)生體會數(shù)理語言具有的精煉性優(yōu)勢和準(zhǔn)確性特點，以掌握更加科學(xué)的表述方式.

4.2 構(gòu)建數(shù)理學(xué)習(xí)模型，培養(yǎng)學(xué)生數(shù)理能力

物理學(xué)習(xí)期間，知識構(gòu)建與知識運(yùn)用是兩個重要環(huán)節(jié)，需要學(xué)生們通過學(xué)習(xí)充分掌握知識并合理運(yùn)用知識.因此要求教師借助科學(xué)的課堂教學(xué)手段，從中引導(dǎo)初中學(xué)生建立數(shù)理模型，并通過模型完善來運(yùn)用物理知識、轉(zhuǎn)化學(xué)科知識.結(jié)合教學(xué)現(xiàn)狀不難發(fā)現(xiàn)，物理教學(xué)期間培育初中學(xué)生數(shù)理能力，最為重要的一個方式就是培育初中學(xué)生數(shù)理建模能力.具體而言，就是要求初中學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)期間可以結(jié)合物理規(guī)律、數(shù)量關(guān)系與具體的物理概念，把物理問題變成數(shù)學(xué)問題，再借助數(shù)學(xué)思維與階梯方法解決物理問題，獲取正確的答案.教師在引導(dǎo)初中學(xué)生進(jìn)行數(shù)理建模時，應(yīng)當(dāng)結(jié)合具體問題情境并指導(dǎo)學(xué)生審題.最為常見的構(gòu)建方法就是數(shù)量關(guān)系和問題歸類.如問題歸類就是根據(jù)問題情境和問題歸類標(biāo)準(zhǔn)，把相關(guān)問題歸類整理至特定梯形當(dāng)中或歸類到對應(yīng)知識范圍之內(nèi).

例如 在講解力學(xué)方面的知識時，就需要結(jié)合所學(xué)內(nèi)容，確定知識是浮力、二力平衡以及液體壓強(qiáng)這幾個問題中的哪一種，在問題歸類結(jié)束后，可以讓學(xué)生具備清晰且明確的解題思路，明白應(yīng)當(dāng)運(yùn)用哪一范圍之內(nèi)的知識進(jìn)行解題，從而大幅提升解題效率與精度.

4.3 合理利用物理習(xí)題，培養(yǎng)學(xué)生數(shù)理方法運(yùn)用能力

物理知識和數(shù)學(xué)知識之間有著密切聯(lián)系.在學(xué)習(xí)物理知識和解題期間，通常會用到一些數(shù)學(xué)知識與思維方式，比如在引導(dǎo)學(xué)生解決有關(guān)物理知識的問題時，在遇到一些需要進(jìn)行定量分析的問題時，就可以引導(dǎo)他們借助數(shù)學(xué)思想或數(shù)學(xué)方法進(jìn)行解題.因此培養(yǎng)初中學(xué)生數(shù)理結(jié)合能力，需要重點培育他們的數(shù)理結(jié)合思維與運(yùn)用能力，促使他們靈活運(yùn)用自己掌握的數(shù)理方式，提高物理問題的解答效率與準(zhǔn)確率，最終實現(xiàn)物理成績的提升.而在培養(yǎng)他們的數(shù)理技能時，教師同樣可以結(jié)合具體的教學(xué)內(nèi)容來創(chuàng)設(shè)情境，將物理問題以更加復(fù)雜的形式展現(xiàn)出來，從中培養(yǎng)初中學(xué)生數(shù)理思維能力.在這個過程中，同樣要求教師根據(jù)初中學(xué)生實踐能力，把控問題難度，避免問題的復(fù)雜程度過高對學(xué)生自信造成不良影響.

例如 在講解“測量物質(zhì)的密度”這一課時，教師便可結(jié)合教材中的習(xí)題進(jìn)行適當(dāng)復(fù)雜化處理，比如針對問題“一塊長方形的均勻鋁箔，用天平和刻度尺能不能求出它的厚度？”教師便可要求學(xué)生們在解題過程中嘗試加入一些其他工具，并在求得厚度后，反向推出其密度.通過這種方式，能夠有效提高學(xué)生們運(yùn)用數(shù)理方法來解決物理問題的能力，發(fā)揮出初中物理教學(xué)中的數(shù)理融合作用.

4.4 注重數(shù)理有效銜接，培養(yǎng)學(xué)生數(shù)理意識

在物理教學(xué)中，物理公式屬于必不可少的內(nèi)容，而學(xué)生們通過數(shù)理融合學(xué)習(xí)往往可以掌握公式中的數(shù)學(xué)表達(dá)方法，但無法真正理解其中的數(shù)學(xué)表達(dá)意義，也無法結(jié)合數(shù)學(xué)表達(dá)與物理意義.因此教師便可在教學(xué)中結(jié)合物理公式和數(shù)學(xué)語言.

例如 在講解“歐姆定律”時，教師便可引導(dǎo)學(xué)生們首先借助實驗來獲取數(shù)據(jù)，了解電流、電阻與電壓間存在的關(guān)系.而后讓他們借助圖像與數(shù)據(jù)分析，理解歐姆定律中的具體內(nèi)容.在進(jìn)行有關(guān)電學(xué)的內(nèi)容教學(xué)時，教師都能夠通過數(shù)學(xué)語言來表達(dá)物理公式.通過這種方式可以實現(xiàn)數(shù)理之間的有效銜接，逐步培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)理意識，讓學(xué)生學(xué)會運(yùn)用數(shù)理思維解決物理問題.

5 結(jié)語

綜上所述，在初中物理教學(xué)中，通過數(shù)理融合的方式，結(jié)合豐富的數(shù)理知識，把數(shù)學(xué)思維代入到物理解題當(dāng)中，促進(jìn)數(shù)理之間的充分融合與轉(zhuǎn)化，讓學(xué)生在解決物理問題過程中可以運(yùn)用數(shù)學(xué)知識與思維，從而提高學(xué)生的解題效率與精度，這樣能夠進(jìn)一步促進(jìn)初中學(xué)生物理素養(yǎng)的發(fā)展.

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