初中物理教學中拓展數理融合路徑的策略

摘 要：在初中物理教學中拓展數理融合路徑，無論是對課堂教學質量的提高，還是對學生物理核心素養的培養，均具有一定的積極作用。從漸進性、適度性、系統性三個方面闡述了初中物理教學中拓展數理融合路徑的基本原則，在此基礎上，從善用比值定義、巧用數形結合、妙用方程思想、活用邏輯推理、精用數據分析等方面探討了初中物理教學中拓展數理融合路徑的策略。

關鍵詞：初中物理；數理融合；融合路徑

數理融合是指將數學和物理兩門學科的知識、思想等加以整合。在基于數理融合理念開展初中物理教學時，教師應積極優化授課模式，深入挖掘兩門學科的關聯性內容，并以此為依據，結合學生的基本學情組織多元化探究活動，以此幫助學生加深對物理知識的理解，培養學生的物理核心素養。

一、初中物理教學中拓展數理融合路徑的原則

（一）漸進性原則

在初中物理教學中拓展數理融合路徑需要經過一段時間的沉淀，因為對于物理基礎相對薄弱的學生而言，他們需要一定的時間來接受［1］。為保證學生的學習效果，物理教師應秉持漸進性原則展開教學，在全面了解學生的物理水平、認知規律、發展需求的基礎上，挖掘與課程主題有關的數學知識和思想，確保所選素材符合學生的學情，由淺入深地引領學生學習物理知識，以此提升教學效果。需要注意的是，教師要根據學生的真實反饋靈活調整數理融合方式，為其營造良好的學習環境，以此促進高效物理課堂的構建。

（二）適度性原則

在傳統的初中物理教學中，部分教師在拓展數理融合路徑時，會用很多時間介紹物理概念、公式等內容，忽視對相關數學知識以及兩門學科間內在聯系的講解，這樣無法充分發揮數理融合的價值。對此，教師要遵循適度性原則優化教學設計，深入理解數理融合的內涵，合理安排課堂流程，組織有針對性的數理融合探究活動，并引導全體學生參與其中，以此提高學生物理學習的有效性。如此一來，既能拓寬學生的學習空間，又能有效提升課堂教學效果。

（三）系統性原則

為了保證基于數理融合理念開展的初中物理課堂教學的效果，教師應秉持系統性原則，將相關的物理與數學知識有機結合，以此為各項教學活動的順利開展奠定理論基礎。具體而言，在課前準備階段，物理教師要深入了解學生的基本學情，根據教學內容引入相關的數學知識或思想方法，并在此基礎上制訂有針對性的教學目標，設計課堂活動，以此幫助學生構建系統的數理知識框架。在課堂教學中，教師應關注學生的學習反饋，不斷拓展數理融合路徑，為他們指明深度學習的方向，使其更加深刻地理解物理現象背后蘊含的數學原理，提高其解決復雜物理問題的能力。

二、初中物理教學中拓展數理融合路徑的策略

（一）善用比值定義，分析物理概念

在物理學科中，比值定義思想的內涵是以兩個物理量的比值定義新的物理量。在義務教育階段，常見的與比值定義思想有關的物理量有速度、壓強、功率等，如何幫助學生理解其深層內涵是教師要重點研究的課題。隨著《義務教育物理課程標準（2022年版）》（以下簡稱《新課標》）的頒布，跨學科教育理念得以推行，初中物理教師應提高對數理融合的重視程度，靈活運用比值定義思想幫助學生理解物理概念，引導他們從數學的角度分析比值定義的合理性與必要性，以此為后續的教學提供支持［2］。在初中物理教學中拓展數理融合路徑時，教師要根據《新課標》提出的教學要求確定重點研究的物理量，結合學生的物理基礎和接受能力引入比值定義思想，引導他們運用現有的數學知識與技能分析物理概念，以此加深他們對相關知識的理解。

以“快與慢”一課的教學為例，本課重難點知識是速度的概念、速度的測量方法以及勻速直線運動和變速直線運動的特征。教師在講解速度的概念時，可以“如何判斷物體運動的快慢？”這一問題導入新課，引導學生自主探究判斷物體運動快慢的方法。在自主探究過程中，學生會遇到如下情況：路程和時間不相同時，很難比較物體運動的快慢。此時，教師便要發揮自身的引導作用，引導學生運用比值定義思想理解速度的概念。在此基礎上，教師可引導學生思考如下問題：為什么速度等于路程除以時間，而不是時間除以路程？此問題與前一個問題類似，學生運用比值定義思想便能順利解決。在此基礎上，教師可以運用引導式教學的方法帶領學生驗證相應的比值關系，以此幫助他們加深對速度概念的理解，促進他們數理融合思維能力的提升。

（二）巧用數形結合，揭示物理規律

數形結合倡導學生以畫圖的方式探尋物理規律，或利用圖中的信息解決實際問題。數形結合思想不僅能拓寬學生的學習渠道，還能在潛移默化中增強學生的自主探究意識，為其物理核心素養的提升奠定堅實的基礎。初中物理課程中涉及函數圖象的知識較多，通常揭示了某種原理或規律，在學習這些知識時，教師要帶領學生重點研究函數圖象的形狀和單調性，結合具體情況歸納相應信息。物理知識具有一定的抽象性，教師僅憑語言描述很難讓學生透徹地理解相關物理原理。為此，教師應創新授課模式，利用多種手段優化數形結合思想的引入方式。具體而言，教師可先引導學生自主閱讀教材內容，分析其中的文字信息和相關公式，而后利用希沃白板等繪制函數圖象，讓學生自主提煉圖中的有效信息，并結合現有的知識經驗總結物理規律。

以“科學探究：歐姆定律”一課的教學為例，本課的主要內容如下：利用實驗研究電流和電壓、電阻的關系；探究歐姆定律的具體內容和公式。在教學中，教師可利用希沃白板展示電流與電壓、電流與電阻的相關數據，并結合這些數據，運用希沃白板的“畫板”功能繪制相應的函數圖象。同時，教師可鼓勵學生根據數據自行繪制展現電流與電壓、電流與電阻的關系的函數圖象，以此讓其加深對相關知識的理解。這樣一來，在希沃白板的輔助下，教師能將數形結合思想巧妙地融入初中物理教學中，加深學生對歐姆定律的理解，彰顯數理融合在提高學生物理學習效率方面的積極作用。

（三）妙用方程思想，解決物理問題

方程思想是指以列方程的方式計算相關物理量，對于培養學生解決問題的能力具有重要作用［3］。初中生系統性學習物理的時間較短，遇到較為復雜的計算問題時很難快速找到解題思路，但是通過數學學科的學習，他們已經掌握了利用一元一次方程、二元一次方程組以及一元二次方程等解決問題的基本方法。為此，在初中物理教學中，教師可以利用方程思想拓展數理融合路徑，在完成理論知識的講解后出示經典例題，引導學生自主尋找題目中的等量關系，以列方程的方式解答問題，這樣能有效提高學生的問題解決能力。

以“聲音的產生與傳播”一課的教學為例，在學生掌握“聲音是怎樣產生的”“聲音是怎樣向遠處傳播的”等基礎知識后，教師可出示一道經典例題：當兩次聲音的時間間隔不低于0.1 s時，人便能區分這兩次聲音；假設有一個人站在空鋼管的一端敲打一下空鋼管，則空鋼管最少要多長，另一個人才能在空鋼管的另一端聽到兩次聲響？（聲音在鋼管中的傳播速度為5200 m/s，在空氣中的傳播速度為340 m/s。）在出示題目后，教師可引導學生利用方程思想進行探究，思考問題的解決思路。學生通過深入探究能發現：聲音在空氣中傳播的時間要比在鋼管中傳播的時間多0.1 s，另一個人才能聽到兩次聲響。由此，學生運用方程思想便可找到解題思路。（1）設空鋼管長為L，結合題目中的等量關系可列方程：-=0.1。（2）設聲音在空鋼管中傳播的時間為t，則聲音在空氣中傳播的時間為t+0.1，進而可根據題意列出方程：340（t+0.1）=5200·t，由此可得出t的值，再根據相關公式便能得出空鋼管的長度。教師引入方程思想，不僅能拓寬學生的解題思路，還能在無形中提高學生的物理知識運用能力，促進學生學科核心素養的發展。

（四）活用邏輯推理，發展物理思維

邏輯推理是指基于邏輯關系，通過分析和推斷得出全新結論，它是義務教育階段每一名學生都應掌握的思維方法，被廣泛應用于數學、計算機等學科領域［4］。教師在初中物理教學中拓展數理融合路徑時，要注重邏輯推理方法的運用，引導學生利用現有的知識儲備自主推測新課內容，或鼓勵他們以邏輯推理的方式解決實際問題，以此彰顯數理融合的重要性。具體而言，教師在講解新知識時，要尊重學生的課堂主體地位，引導他們自主閱讀教材內容，根據之前學過的物理知識進行推理，提出對課程主題的獨特見解，同時認真傾聽同學的觀點，以此加深他們對新課知識的理解，提升他們的物理學習效率。此外，教師還可以在學生初步掌握新課知識后，根據課程主題設計個性化練習題，讓他們運用邏輯推理的方法自主探究解題方案，以此有效提高其物理思維能力。

以“電流做功”一課的教學為例，教師可以生活化問題“電流通過日光燈，燈亮了，這個過程消耗了電而產生了光，從能量轉化的角度分析，消耗的是什么能，得到的是什么能？”導入新課內容，利用生活話題激發學生的探究興趣，使他們積極思考問題，結合現有的知識儲備和生活經驗推測正確答案。之后，教師可利用多媒體設備展示課件內容，讓學生根據電飯煲、電燈、電風扇、電視機的圖片分析電流通過相應電器時是否有做功，思考這些電器在消耗電能的同時主要產生了什么能量。在問題的驅動下，學生的邏輯推理能力能得到充分鍛煉。

（五）精用數據分析，提高物理素養

在數學領域，數據分析通常指收集與題干有關的信息，經過分析與歸類繪制相應的圖表，以便直觀地呈現各數據之間的關系，從而保證問題得以順利解決［5］。該方法在初中物理課堂中的應用主要體現在實驗教學環節。教師可根據課程重難點內容設計實驗主題，并將學生劃分為多個學習小組，讓他們自行閱讀教材，共同制訂實驗方案。在實驗探究中，學習小組各成員要分工合作，一起完成實驗，并記錄、分析和整理實驗數據。同時，學習小組各成員要進行討論，判斷各項數據的合理性與科學性，逐步得出正確結論。由此可見，在實驗探究活動中，學生需要有效運用數據分析方法。這樣的實驗活動不僅能有效提升學生的科學探究能力和科學思維能力，還能彰顯數理融合理念在培養學生物理核心素養方面的作用。

以“探究：滑動摩擦力大小與哪些因素有關”的實驗教學為例，本課的重難點在于有效運用控制變量法進行實驗，理解滑動摩擦力大小與壓力大小、接觸面粗糙程度的關系。在教學中，教師可引導學生以小組合作的形式設計實驗方案，合作探究滑動摩擦力的大小與壓力大小的關系。在探究過程中，學生需要進行相應的實驗操作，并記錄實驗數據和操作流程。在此基礎上，學生需要對數據進行分析、整理，進而得出相應的結論。這樣的實驗活動能彰顯將數據分析方法與物理實驗教學有機融合的必要性，有效提高學生的動手操作能力和科學探究能力，促進學生物理核心素養的發展。

三、總結

總而言之，數學與物理學科之間有著密切的聯系。在初中物理教學中落實數理融合理念時，教師應以學生學情為中心，深入解讀教材，確定課程重難點內容，并在此基礎上靈活引入比值定義、數形結合、邏輯推理等數學思想方法，組織多元的探究活動，以此幫助學生加深對物理知識的理解，拓寬他們的學習空間，使其充分體會到數理融合的重要性，促進其物理核心素養的提升。

［參考文獻］

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