高中数学与物理的渗透式教学策略探究

2020-09-12 14:05:30 考试周刊 2020年77期

摘 要:高中物理与数学这两门学科之间存在密切的联系,教师在开展教学的时候,应充分发挥数学学科的工具性和物理学科的特点,引导学生开展跨学科探究活动,运用物理和数学知识进行实际问题的分析和解决,最终提升学生的探究能力和学习效果。文章以高中数学与物理课堂教学作为研究切入点,对知识的互相渗透和策略进行了详细的研究。

关键词:高中物理;数学;渗透;策略

数学是一门基础性学科,数学思想不仅能够研究数学问题,同时也是研究物理问题、解决物理问题的重要工具。因此,教师在开展高中数学或物理课堂教学的时候,可以将知识互相渗透,有效地融入数学思想和数学思维,帮助学生更好地掌握数学内涵,将物理概念、物理规律清晰地表达出来,不断加深学生对物理知识的理解,进而全面提升课堂教学效果。对此,在普通高中物理课程标准中也明确提出了,教师在开展物理教学的时候,需要融入一定的数学能力,以培养学生的跨学科知识运用能力。

一、 高中数学与物理的渗透式教学必要性分析

基于高中数学与物理学科的特点,以及课程标准的要求,教师在开展数学与物理课堂教学的时候,全面加强知识的渗透,具有极强的必然性。具体来说就,集中体现在以下几个方面:

第一,增强学科联系性,体现数学工具性与物理的科学性。面对当前社会发展的需求,传统单一的知识结构已经无法满足社会发展的需求。基于此,教师在进行人才培养的时候,必须要改变传统的人才培养模式,注重学科之间的联系,真正实现各个学科知识的融会贯通,不断提升学生的知识综合运用能力。而数学作为一门基础性学科,与物理这一学科之间存在密切的联系,实现两者之间的有效渗透,更能够促进学生的发展。

第二,有助于降低学生的学习难度。高中数学与物理两个学科之间存在密切的联系,数学是学生开展物理学习的基础,物理思想、方法同样影响着数学规律的探索。因为,数学的逻辑推导、数学的规定等,是学生进行物理定律学习的基础。在具体的学习中,通过数学知识与物理知识的融合,更有利于增强学生的学习能力,将知识融会贯通,降低学生的学习难度,提高知识的应用能力。

第三,物理实验可以验证数学思想和规律。物理定律在发现的时候,基本上都是通过实验的形式进行的,通过实验能够验证数学方法的科学性。因此,数学教学中融入物理知识,更有利于转变数学知识的抽象性,给学生更好的呈现数学规律。

第四,物理知识是提升学生学习能力的必然要求。物理定律原本是一种科学的抽象,唯有通过数学语言这一载体,才能将其变成具体的公式。例如,针对高中物理学习中遇到的电阻定律、欧姆定律、楞次定律等,学生在学习的时候,仅仅是了解和掌握具体的定律,但是只有融入一定的数学思想,学生即可在掌握具体物理规律的同时,明确其推导方法,并将其应用到日常的实践中。

二、 高中数学与物理教学渗透路径分析

(一)数学思想在高中物理基础知识教学中的渗透

在高中物理教学中,基于物理学科特点的制约,物理基础知识教学是物理课堂教学的重中之重,也是提升学生物理核心素养的关键。但是在具体的物理基础知识学习中,由于其具备极强的抽象性,学生的理解能力有限,针对一部分物理规律学习中存在较大的难度。面对这一现状,教师开展教学的时候,应有效融入数学思想,将其简单、明白地表现出来。如此一来,不仅增加了学生的物理学习兴趣,也促使在熟悉的数学思想中,积极主动参与到物理课堂学习中。具体来说,在高中物理课堂教学中,最为常见的数学思想渗透方式有以下几种:

第一,微元思想的渗透。数学微元思想在物理教学中尤为常见,这一数学思想主要是对某一物体或者过程进行细分。基于此,在对高中物理统一运动规律进行学习的时候,就可以结合数学微元思想,引导学生从中任意抽取一个小的单元进行计算。

第二,数学函数思想的渗透。函数思想是最为常见的一种数学思想,也在物理教学中尤为常见。具体来说,在高中物理教学中,可借助数学函数思想中的斜率对物体运动规律进行体验,可结合正弦函数和余弦函数等,对力的分解和合成,以及交变电流进行表示;还可以借助抛物线的函数思想,对物体的匀变速运动进行表示。

第三,数学极限思想的渗透。数学极限思想的本质就是无限接近,在讲述自由落体运动的时候,教师就可以将数学极限思想渗透到教学中,引导学生对相关知识进行探究学习。

第四,数形结合思想的渗透。数形结合思想是高中数学中最为常见的思想。学生在对物理学习的过程中,也可以借助数形结合思想,对物理概念、物理规律以及概念和规律之间的变化进行描述,进而不断加深物理规律的理解。例如,在位移这一物理概念教学中,教师就借助了数形结合思想,引导学生在数学思想的帮助下,对位移知识形成深刻的理解。

第五,转化与归化思想渗透。转化与归化这一数学思想就是引导学生对未知的问题进行转化,使其成为学生已有知识的范围之内,引导学生对其进行有效解决。针对这一数学思想,就可将其渗透到物理教学中,引导学生结合这一数学思想,将不理解、不成熟、不规范的问题进行转化,进而加深物理知识的理解。

(二)数学思想在物理解题中的渗透

在高中物理教学中,解题是物理教学中最为重要的组成部分,同时也是制约学生物理学习成绩的重要因素。但是在传统的高中物理教学中,学生在面对抽象的物理问题的时候,常常出现不知道如何下手的现状。要彻底改变和解决这一问题,教师在开展教学的时候,就可以渗透数学思想,引导学生结合数学思想这一手段,降低数学解题的难度,明确具体的解決思路,进而快速找到物理问题的解决技巧。例如,在“曲线运动”这一部分物理题目解决的过程中,针对部分学生常常面临没有解题思路的现状,教师可充分借助数形结合思想,借助图形的方式,将题目中的已知量体现出来。如此一来,学生在数学图像的直观展示中,就可以对已知量、未知量直观的关系进行明确的感知,进而借助物理知识,对其进行解决。

(三)物理实验在数学概念教学中的渗透

在高中物理教学中,由于物理这一学科是建立在实验基础上的自然学科,物理实验教学不仅对于物理课堂教学有着重要的意义,同时也能够渗透到数学教学中,帮助学生理解其中的数学规律,增强学生的学习能力。然而,在具体的数学教学中,常常出现学生无法理解数学数字规律背后的深层含义,进而制约了数学课堂教学的效果。面对这一现状,教师在开展数学教学的时候,就可借助物理实验的方法,引导学生充分利用物理实验中的现象和数据对数学知识进行思考,进而更好地解决数学教学中面临的问题,最终达到预期的数学教学目的。例如,在“等比数列”的教学中,教师可以引入打点计时器测速度的物理实验,引导学生借助打点计时器对加速度进行测量,并将相同时间走过的路程在纸带上清晰地标出,让学生观察纸带,并将每一段路程的平均速度计算出来,看其中有什么规律。学生根据物理学的知识,很容易得出,相邻两段路程的平均速度之间具有这样的关系:v0=av1,即相同时间内,后一段纸带的速度是前一段的a倍,这样,学生就很容易理解等比数列的规律,同时,运用物理的方法,可以更容易推导出等比数列前n项和的公式,达到事半功倍的效果。

(四)物理知识在解数学问题中的渗透

新课程改革背景下,教师在开展高中数学教学的时候,应注重知识跨学科应用能力的培养,真正实现学以致用的目的。但是在具体的教学中,物理知识与数学问题的融合,对于学生来说也是难点所在。面对这一现状,教师在培养学生跨学科知识应用能力的时候,就可结合物理学科的特点,引导学生借助物理知识,对日常生活中遇到的问题进行解决,最终提升学生的知识应用能力,真正提升学生的核心素养。例如,在有关数学动点的问题中,就可以将物理学中的动态平衡问题渗透到其中,教师在指导学生运用物理原理和方法进行数学问题的分析求解。在这种情况下,学生就可以借助所学的物理知识,对其进行解决,最终达到预期的教学目标。同时,物理知识也可以作为数学试题的背景,开阔学生的视野,增强学生的学习能力,丰富学生的学习体验。例:已知z1、z2、z3,为3个不为零的复数,并且满足|z1|=|z2|=|z3|,z1+z2+z3=0,那么,判断z1、z2、z3对应点所组成三角形的形状?本题用数学的方法并没有太好的思路,并且非常复杂,如果将物理知识融入其中,通过力学矢量来解决数学复数问题,即能够强化物理与数学之间的联系,也能够增强学生的知识综合应用能力。将复数看作是力,根据题意可知力的大小相等,合力为0,则三力之间的夹角应该一样大,即120°,因此组成的三角形为等边三角形。数学与物理联系紧密,尤其是两者都具有矢量,在特殊的情况下,二者往往没有明显的界线,在进行数学与物理知识融合的过程中,更能够巧解问题,理解其中的规律,促进学生学习的深入。

三、 结束语

综上所述,高中数学和物理是高中阶段重要的课程,也是极容易导致学生望而生畏的课程。面对学生学习中存在的难度,教师在开展教学的时候,应该将物理和数学知识进行互相渗透,培养学生的跨学科知识应用能力,增强学生对知识本质的理解,从而提高学生的学习兴趣,增强学生的学习效率。

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作者简介:

张君瑜,甘肃省白银市,景泰县第二中学。