高中物理教學(xué)中數(shù)學(xué)思想方法的分類(lèi)及滲透策略

袁媛

本文系2020年度濮陽(yáng)市基礎(chǔ)教育教學(xué)研究項(xiàng)目“核心素養(yǎng)下高中物理教學(xué)中滲透數(shù)學(xué)思想方法的研究”階段性研究成果，課題編號(hào)：PJCJY2020083

摘要：在高中物理教學(xué)體系中，數(shù)學(xué)思想方法不僅是物理學(xué)理論的重要發(fā)展工具，同時(shí)也直接關(guān)系到課程教學(xué)的總體質(zhì)量，而通過(guò)對(duì)高中物理教學(xué)與數(shù)學(xué)思想方法進(jìn)行融合，能夠進(jìn)一步就物理課程理念進(jìn)行貫徹，有助于在提高學(xué)生物理探究意識(shí)的同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng)。對(duì)此，通過(guò)分析高中物理教學(xué)與數(shù)學(xué)思想的基本聯(lián)系，探究高中物理教學(xué)體系中數(shù)學(xué)思想方法的主要分類(lèi)，在結(jié)合教學(xué)實(shí)際的基礎(chǔ)上指出數(shù)學(xué)思想方法的融合滲透策略，進(jìn)而有效改善高中物理教學(xué)水平并促進(jìn)高中學(xué)生物理素養(yǎng)的進(jìn)一步增強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：高中物理教學(xué)；數(shù)學(xué)思想方法；聯(lián)系；分類(lèi)；滲透

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1992-7711（2021）01-0012

物理學(xué)科雖然與數(shù)學(xué)學(xué)科均作為兩個(gè)相互獨(dú)立的學(xué)科存在，但由于二者均需要就學(xué)生的邏輯思維進(jìn)行培養(yǎng)，因此通常具有共通的教學(xué)思維和教學(xué)模式。但是基于傳統(tǒng)高中物理教學(xué)，很多教師對(duì)物理教學(xué)本身的數(shù)學(xué)特性了解不足，即將物理教學(xué)失利的原因歸為物理學(xué)科本身，這不僅導(dǎo)致學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用能力很難發(fā)揮，同時(shí)也限制了對(duì)于學(xué)生系統(tǒng)物理思維的培養(yǎng)。對(duì)此，教師需要進(jìn)一步就高中物理教學(xué)與數(shù)學(xué)思想方法的融合價(jià)值進(jìn)行明確，在探索符合物理學(xué)科特點(diǎn)教學(xué)模式的基礎(chǔ)上確保數(shù)學(xué)思想方法的有效滲透。

一、高中物理教學(xué)和數(shù)學(xué)思想的聯(lián)系

首先，諾貝爾獎(jiǎng)獲得者楊振寧指出，可將數(shù)學(xué)與物理之間的關(guān)系比作生長(zhǎng)于同一根莖上的葉子，換言之，雖然物理學(xué)與數(shù)學(xué)分別就運(yùn)動(dòng)形式和空間形式進(jìn)行研究，但二者具有共同的研究目的，即均旨在探索和分析自然界的基本規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)高中物理教學(xué)與數(shù)學(xué)思想方法進(jìn)行融合，能夠賦予物理教學(xué)全新的教學(xué)內(nèi)容，并在擴(kuò)充物理課程教學(xué)容量的基礎(chǔ)上全面提高物理教學(xué)的教學(xué)質(zhì)量。其次，《高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》指出，物理教學(xué)應(yīng)著手于就學(xué)生的觀(guān)察、提問(wèn)、實(shí)驗(yàn)、比較、推理、表達(dá)能力進(jìn)行培養(yǎng)，而其中最為重要的一點(diǎn)便是學(xué)生應(yīng)具備采用精確數(shù)學(xué)關(guān)系表達(dá)物理現(xiàn)象的能力。因此，將數(shù)學(xué)思想滲透于高中物理教學(xué)的過(guò)程中，高中物理教學(xué)的教學(xué)目標(biāo)更加明確，能夠自然而然地增強(qiáng)學(xué)生的物理綜合素養(yǎng)。再次，愛(ài)因斯坦曾說(shuō)，數(shù)學(xué)的符號(hào)組成了這個(gè)世界，言外之意，作為百科之父的數(shù)學(xué)既是物理學(xué)的理論基礎(chǔ)，又是物理學(xué)的研究工具。因此，數(shù)學(xué)思想方法使得傳統(tǒng)物理教學(xué)的難題迎刃而解，能夠在引導(dǎo)學(xué)生以數(shù)學(xué)知識(shí)解釋物理問(wèn)題的過(guò)程中啟發(fā)學(xué)生的物理思維意識(shí)，并最終達(dá)到改善物理課程教學(xué)效率的目的。

二、高中物理教學(xué)中數(shù)學(xué)思想方法的分類(lèi)

1.函數(shù)與方程思想

在數(shù)學(xué)思想方法中，函數(shù)與方程是一種較為常見(jiàn)的表達(dá)形式，而通過(guò)運(yùn)用函數(shù)與方程思想來(lái)解釋物理問(wèn)題，能夠清楚地展現(xiàn)物理關(guān)系量間的關(guān)系，在幫助學(xué)生正確推導(dǎo)物理問(wèn)題的過(guò)程中形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈锢砜茖W(xué)態(tài)度，最終確保其解題能力和探究能力的有效提高。

2.數(shù)形結(jié)合思想

對(duì)于物理概念來(lái)說(shuō)，其本身具有一定的抽象性特點(diǎn)，因此運(yùn)用數(shù)學(xué)思想方法中常見(jiàn)的數(shù)形結(jié)合思想不失為一種較為有效的教學(xué)創(chuàng)新手段，其中，通過(guò)借助波動(dòng)圖像、振動(dòng)圖像、電流圖像等圖像形式展示復(fù)雜物理問(wèn)題，能夠幫助學(xué)生快速理解并解決物理難題，最終提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

3.歸納推理思想

所謂歸納推理思想，其指的是基于研究對(duì)象一部分特征推導(dǎo)整個(gè)物理規(guī)律的研究方法，例如，圍繞勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)相關(guān)問(wèn)題，以經(jīng)典案例為依托，在總結(jié)規(guī)律的過(guò)程中形成完整的知識(shí)體系，是歸納推理思想的基本應(yīng)用策略。

4.分類(lèi)整理思想

在物理學(xué)科中，電學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)共同組成了物理知識(shí)體系，而由于高中物理知識(shí)相對(duì)較多，對(duì)學(xué)生的能力要求較高，因此可借助分類(lèi)整理思想引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)體系構(gòu)建，進(jìn)而不僅能夠幫助學(xué)生全方位了解物理問(wèn)題，同時(shí)也能確保學(xué)生形成系統(tǒng)的物理思維。

5.轉(zhuǎn)化猜想思想

基于物理學(xué)科中的量與量關(guān)系問(wèn)題，轉(zhuǎn)化猜想思想是一種非常有效的探究手段。其中，通過(guò)就現(xiàn)有問(wèn)題進(jìn)行轉(zhuǎn)化，借助已學(xué)知識(shí)進(jìn)行研究，能夠減少學(xué)生對(duì)于物理學(xué)習(xí)的抵觸心理，有助于在幫助學(xué)生形成正確思維習(xí)慣的過(guò)程中啟發(fā)學(xué)生的探究意識(shí)。

三、高中物理教學(xué)中數(shù)學(xué)思想方法的具體滲透策略

1.融合物理模型與數(shù)學(xué)模型

在物理教學(xué)中，物理模型的應(yīng)用通常較為常見(jiàn)，而幾乎所有的物理模型均具有較強(qiáng)的數(shù)學(xué)特性，因此，教師可就物理模型轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型，并要求學(xué)生以數(shù)學(xué)問(wèn)題為依托詮釋物理現(xiàn)象，這樣不僅便于學(xué)生接受物理知識(shí)，而且也能大幅提高物理課堂的教學(xué)效率。

2.融合物理知識(shí)與數(shù)學(xué)知識(shí)

從實(shí)際來(lái)看，物理知識(shí)與數(shù)學(xué)知識(shí)具有較強(qiáng)的互通性，因此就二者進(jìn)行融合同樣具有一定的可行性。例如，針對(duì)拋物線(xiàn)運(yùn)動(dòng)相關(guān)知識(shí)，可結(jié)合物理實(shí)驗(yàn)與數(shù)學(xué)學(xué)科中的拋物線(xiàn)知識(shí)展開(kāi)課堂教學(xué)，這樣可以拉近學(xué)生與物理知識(shí)間的距離，同時(shí)也能調(diào)動(dòng)學(xué)生的課堂積極性。

四、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，物理學(xué)科是一門(mén)具有較強(qiáng)邏輯性和實(shí)踐性的學(xué)科，而針對(duì)以往物理教學(xué)存在的知識(shí)抽象、課堂枯燥問(wèn)題，運(yùn)用數(shù)學(xué)思想方法進(jìn)行滲透，不僅能夠提高學(xué)生的思維能力，同時(shí)也能改善課堂教學(xué)水平。因此，在物理教學(xué)中應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)轉(zhuǎn)化猜想思想、數(shù)形結(jié)合思想在內(nèi)的數(shù)學(xué)思想方法的應(yīng)用，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的理解，促進(jìn)高中物理教學(xué)質(zhì)量的進(jìn)一步提高。

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（作者單位：河南省濮陽(yáng)市第一高級(jí)中學(xué)457000）