王建春

【摘要】隨著基礎(chǔ)教育的改革和“雙減”政策的落實，教育越來越注重學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng).而對于基礎(chǔ)教育中的兩門理科——物理和數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)，教學(xué)過程中的相互融合滲透，不僅會提高學(xué)生對兩科知識的掌握，還會提高數(shù)理綜合能力和實踐方面的創(chuàng)新.數(shù)學(xué)作為理科教學(xué)的基礎(chǔ)，其中的數(shù)學(xué)思想和知識在物理教學(xué)中會起到很關(guān)鍵的作用，物理中很多規(guī)律、定理都是靠數(shù)學(xué)工具來進行推導(dǎo)計算的.所以，初中數(shù)學(xué)學(xué)科對物理的輔助教學(xué)至關(guān)重要，物理教師要重視融合教育，在理科教學(xué)中滲透數(shù)學(xué)思想，提升學(xué)生理科思維.

【關(guān)鍵詞】“雙減”政策；初中物理；數(shù)學(xué)思想

“雙減”政策的實施，降低了學(xué)生們的作業(yè)負擔(dān)，有利于學(xué)生全面綜合發(fā)展，但是同時也要求提升學(xué)生對學(xué)習(xí)的興趣和自主學(xué)習(xí)的能力，符合學(xué)生的個性化發(fā)展要求.教師在設(shè)計教學(xué)方案時，要通過創(chuàng)新教學(xué)模式，提高學(xué)生自主探索的學(xué)習(xí)能力，幫助學(xué)生達到高效學(xué)習(xí).

學(xué)科融合指的是在進行某一學(xué)科的教學(xué)時，將其他學(xué)科的知識技能融入到教學(xué)過程中，更好地鍛煉學(xué)生的綜合素養(yǎng)，實現(xiàn)全面的協(xié)調(diào)發(fā)展.融合教育是指通過打破學(xué)科間的壁壘，融合滲透教學(xué)內(nèi)容，共同解決某一項問題.在此教學(xué)中，學(xué)生要綜合運用不同學(xué)科的技能，從而體會到知識是相通的、互相促進的，運用知識是需要融會貫通的.

“雙減”政策和學(xué)科融合教育二者相輔相成，但都更加考驗教師的教學(xué)水平，如何傳遞數(shù)學(xué)思想，并在物理課堂上熟練運用，達到對物理學(xué)科的輔助教學(xué)，是非常值得深思的.

1 “雙減”背景下，初中物理數(shù)學(xué)學(xué)科融合教育的意義

1.1 主張啟發(fā)性原則，打破思維定勢

課程改革需要創(chuàng)新教學(xué)模式和教學(xué)思想，并在平時的教學(xué)過程中積極嘗試.學(xué)科融合教育是有效提高學(xué)生綜合素養(yǎng)和自主探索能力、創(chuàng)新思維和加強實際應(yīng)用的途徑.對于數(shù)學(xué)和物理這兩個學(xué)科，有著密不可分的關(guān)系.從學(xué)科特點來說，物理是以實驗為本的自然科學(xué)，數(shù)學(xué)是探究數(shù)量和幾何空間的自然學(xué)科.相對而言，數(shù)學(xué)學(xué)科更具有學(xué)習(xí)工具的功能，而物理學(xué)科有偏實踐的特征[1].

在初中物理教學(xué)中，主張啟發(fā)式教學(xué)，啟發(fā)學(xué)生運用數(shù)學(xué)知識推導(dǎo)物理規(guī)律，分析計算物理難題，融合數(shù)學(xué)思想輔助物理知識的教學(xué)，這樣有助于學(xué)生加深對數(shù)學(xué)知識的運用和物理學(xué)科的理解，更重要的是打破了傳統(tǒng)的思維定勢，拓展了數(shù)理思維，提升了物理學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣.

1.2 主張系統(tǒng)性原則，打通內(nèi)在邏輯

數(shù)學(xué)和物理兩個學(xué)科之所以能夠融合教學(xué)，是因為數(shù)理兩科存有內(nèi)在邏輯的統(tǒng)一性.隨著新課改的推進，數(shù)理融合教學(xué)的重要性顯而易見[2].學(xué)科融合應(yīng)該圍繞一個準(zhǔn)確的教學(xué)目標(biāo)展開，首先教師要有系統(tǒng)性的知識羅列，再有明確的思路，讓學(xué)生有清晰的學(xué)習(xí)目標(biāo)，最后通過設(shè)計一系列的教學(xué)活動，向?qū)W生傳遞解決問題的思想和過程.

當(dāng)確立好系統(tǒng)性原則后，會更容易發(fā)現(xiàn)事物的內(nèi)在邏輯，融會貫通從抽象到通俗看待問題.數(shù)學(xué)思維融入物理教學(xué)能夠幫助學(xué)生準(zhǔn)確地理解物理邏輯，比如數(shù)學(xué)中由繁到簡、由特殊到一般的數(shù)學(xué)思想，能夠系統(tǒng)性地幫我們解決物理問題.

1.3 主張開放性原則，重視方法內(nèi)涵

在初中物理學(xué)科的教學(xué)中，融合數(shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)的意義在于解決問題，不論是探究物理規(guī)律還是推導(dǎo)物理定理，又或是觀察實驗現(xiàn)象，都是在使用數(shù)學(xué)工具解決實際問題.學(xué)科融合打破了學(xué)科間的壁壘，以問題為出發(fā)點，依靠開放式的思想，激發(fā)學(xué)生解決問題的思維，鼓勵學(xué)生從不同的角度探究和分析問題，讓學(xué)生解決問題的能力得到提高.

初中階段，數(shù)學(xué)和物理的學(xué)習(xí)并沒有很大的深度，在學(xué)習(xí)物理時，教師可以由生活現(xiàn)象走向物理學(xué)習(xí)，再把物理理論應(yīng)用到生活實踐中去，增強學(xué)生的自主探索能力，開放性引導(dǎo)學(xué)生尋求方法.

在初中物理教學(xué)過程中，有很多問題都是兩學(xué)科相互滲透的，比如行程問題、金屬含量、密度浮力問題等屬于既有數(shù)學(xué)學(xué)科內(nèi)容又有物理規(guī)律.在物理課堂適當(dāng)補充數(shù)學(xué)知識有助于學(xué)生快速形成解題思路，借助數(shù)學(xué)快速總結(jié)物理規(guī)律，進而抓住問題的關(guān)鍵內(nèi)涵.

2 “雙減”背景下，初中物理數(shù)學(xué)學(xué)科融合教育的策略

物理學(xué)科的核心素養(yǎng)包括培養(yǎng)學(xué)生的物理觀念、科學(xué)建模、科學(xué)推理和科學(xué)論證四個方面.需要運用數(shù)學(xué)學(xué)科中的抽象概念的理解，數(shù)學(xué)建模和邏輯推理、數(shù)學(xué)運算等知識.物理核心素養(yǎng)的培育不是單一學(xué)科能夠達成的，需要數(shù)理融合教學(xué).但一般在物理教學(xué)中，教師只關(guān)注自己物理學(xué)科的知識，忽視了數(shù)學(xué)的技巧和方法，這就會對物理的學(xué)習(xí)產(chǎn)生限制性.那么，如何將數(shù)學(xué)與物理有效融合，達到用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的學(xué)習(xí)效果呢？下面就以幾個實際物理教學(xué)中的應(yīng)用為例，體會物理數(shù)學(xué)學(xué)科融合教育的意義.

2.1 運用數(shù)學(xué)學(xué)科中“比值定義”理解物理概念

比值是物理學(xué)科中一個非常重要的概念，是兩個物理量相除得到的商，即用小學(xué)數(shù)學(xué)除法的意義來理解，就是求平均分.比如用路程除以時間是將路程平均分為時間等分，即求單位時間通過的路程；用時間除以路程是將時間平均分為路程等分，即求單位路程所用時間.這樣應(yīng)用數(shù)學(xué)思維就把抽象的物理意義加以理解.如人步行的速度大概是1.2m/s，表示人在1s內(nèi)行走了1.2m的路程；再如水的比熱容為4.2×103J/（kg·℃），這個物理意義理解就非常抽象，用數(shù)學(xué)中除法的思想就不難理解，表示1kg的水溫度升高或降低1℃時，吸收或放出的熱量為4.2×103J[3].

初中物理中有很多用“比值法”定義的物理量，一類是描述物體運動狀態(tài)的，比如速度、加速度等.另一類是用比值法定義物質(zhì)屬性的，它們的共同特點是由物質(zhì)本身決定，與定義它的物理量無關(guān)，比如密度、比熱容、熱值.還有一類是反應(yīng)影響物理量因素的，比如壓強、功率、機械效率、電流.這四類用數(shù)學(xué)方法比值定義的物理概念，其學(xué)習(xí)定義的核心素養(yǎng)是需要理解物理量的含義.比如：一滴水與一杯水，它們是由同一種物質(zhì)組成的，物質(zhì)屬性相同，所以密度相同，與它們的質(zhì)量、體積無關(guān)，而它們的質(zhì)量與體積成正比，比值是一個定值，即為密度.另一方面，數(shù)學(xué)形式上用比值表示的式子并不一定就是比值定義法，如公式g=G/m，雖然在形式上是比值，但不符合比值定義法的其他特點.

因此，在初中物理教學(xué)中，明白比值定義法是如何定義物理概念的有助于領(lǐng)會物理量的含義，分析定義式中的決定因素和無關(guān)因素，從而掌握物理概念和規(guī)律、培養(yǎng)解題能力.

2.2 善用數(shù)學(xué)學(xué)科中“圖象分析”發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律

初中物理教學(xué)中，學(xué)習(xí)了“速度-時間”圖象、“質(zhì)量-體積”圖象、“電流-電壓”圖象、“電流-電阻”圖象等.數(shù)學(xué)圖象分析也是研究物理問題的基本方法之一，并且具有直觀的特點，能夠明確反映出物理量之間的變化關(guān)系，教師不僅要引導(dǎo)學(xué)生足夠重視圖象，還要帶領(lǐng)學(xué)生探究圖象中的物理意義，加強實驗現(xiàn)象與圖象間的聯(lián)系.

對于物理圖象并不熟悉，遇到需要分析圖象的題目時，甚至?xí)盁o從下手”，不能利用圖象的物理意義解題[4].教師應(yīng)該適時補充數(shù)學(xué)圖象知識，引導(dǎo)學(xué)生通過梳理公式中量的關(guān)系，畫出圖象后再進行圖象的解讀.在某些問題上，圖象的優(yōu)勢是大于公式的.第二種圖象的應(yīng)用是在圖象中表示實驗數(shù)據(jù)，首先在處理實驗數(shù)據(jù)時，教師要引導(dǎo)學(xué)生運用公式法、圖象法進行數(shù)據(jù)分析，在進行實驗的同時，繪制出相應(yīng)的物理圖象.這樣學(xué)生可以更直觀地對比不同的實驗現(xiàn)象，聯(lián)系不同物理量之間的關(guān)系，進而得出物理規(guī)律.圖象中的物理意義直觀詳細，在教學(xué)過程中，教師要帶領(lǐng)學(xué)生分析特殊點、特殊位置的含義，挖掘圖象信息.

例如 在“探究影響浮力大小的因素”時，用彈簧測力計、木塊和其他實驗儀器進行實驗，實驗結(jié)果記錄在“拉力-繩子上升高度”的直角坐標(biāo)系中.勻速拉動繩子，并間斷性記錄彈簧測力計上拉力的示數(shù)，最終學(xué)生可以得到結(jié)論：木塊在剛露出水面時，拉力逐漸變大.當(dāng)木塊完全高出液體表面時，拉力的大小幾乎不變.可以得出：在同種液體中，隨著物體漸漸被拉出液面，物體排開液體的體積減少，繩子上的拉力變大，因此得出：物體所受浮力的大小與物體排開液體的體積有關(guān)，排開液體的體積越大，所受浮力越大.

2.3 巧用數(shù)學(xué)學(xué)科中“方程思想”解決物理問題

方程思想是一種重要的數(shù)學(xué)解題思路，要學(xué)會捕捉題目中的數(shù)量關(guān)系，根據(jù)題目給出的條件找出等量關(guān)系列出等式方程或方程組[5].教師應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生們的方程意識，在數(shù)學(xué)學(xué)科中學(xué)習(xí)方程的目的就是解決問題，在物理學(xué)科中即為數(shù)學(xué)技能的運用.作為一種重要的數(shù)學(xué)思想，構(gòu)造方程或方程組是解決綜合性問題的重要手段，在平時的教學(xué)中，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生逐步形成方程思想，在日積月累中增強方程的意識.

例如 初中物理的電學(xué)部分，電路涉及的物理量較多且變化頻繁，在解未知量時，學(xué)生們往往不知道頭緒在哪里，已知量太少.教師應(yīng)帶領(lǐng)學(xué)生由簡入難，由淺入深，把用到的物理規(guī)律重復(fù)幾遍，根據(jù)開關(guān)在不同位置或滑動變阻器所在不同位置以及根據(jù)電表位置不同畫出不同的等效電路，找出等量關(guān)系運用數(shù)學(xué)學(xué)科中的方程思想列出等式，來求解變化電路中的物理量，就會把問題變得具體明了.這樣結(jié)合數(shù)學(xué)方程思想和物理定律就完成了物理問題的解答.

3 結(jié)語

“雙減”背景下，新課程改革強調(diào)要全面提升教學(xué)實效，發(fā)展學(xué)生的綜合素養(yǎng)，在這樣的教育背景下，教師要不斷更新教學(xué)理念，積極探索教學(xué)模式.初中物理和數(shù)學(xué)這兩門學(xué)科，都具有抽象、邏輯性強、嚴(yán)謹(jǐn)性強等特征，數(shù)學(xué)學(xué)科可以作為探究物理規(guī)律的工具性學(xué)科，而物理又能給數(shù)學(xué)教學(xué)提供運用素材，二者密切相關(guān).學(xué)生認(rèn)識問題的角度、對待理科的學(xué)習(xí)態(tài)度、解決問題的數(shù)學(xué)思維和方法的遷移運用都對物理語言的表達、物理概念的探索和物理規(guī)律的總結(jié)有著不同程度的影響.

結(jié)合初中數(shù)學(xué)的學(xué)科知識和核心素養(yǎng)對初中物理學(xué)科進行輔助教學(xué)，教學(xué)設(shè)計要把初中數(shù)理教材和教學(xué)目標(biāo)進行融合，將知識點進行梳理，最后通過解決問題體現(xiàn)融合教育的意義.融合教育既能加深學(xué)生的思維深度，提高學(xué)習(xí)效果，更能讓學(xué)生們產(chǎn)生思想的碰撞，提高綜合素養(yǎng).在教學(xué)中，應(yīng)該持續(xù)推進學(xué)科融合教育，引導(dǎo)學(xué)生從不同的角度思考問題，發(fā)揮學(xué)科融合的作用.事實上，每個教學(xué)活動都不止靠一門學(xué)科的知識和技能就能完成，因此，學(xué)科的融合教育也有利于學(xué)生進行各種教學(xué)探究活動，促進學(xué)生全面發(fā)展.

【基金項目：本文系定西市教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2022年度課題“雙減背景下初中數(shù)學(xué)和物理學(xué)科思維融合的實踐研究”（項目編號：DX[2022]GHB0476）的研究成果】

參考文獻：

[1]陳晨，郝四柱.芻議學(xué)科融合理念下初中物理教學(xué)中數(shù)學(xué)思想的滲透[J].中學(xué)物理，2021，39（20）：5-8.

[2]梁芳.學(xué)科融合在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中的運用[J].基礎(chǔ)教育論壇，2021（12）：76-77.

[3]錢健.融合教學(xué)：還原知識的本來狀態(tài)[J].北京教育（普教版），2018（03）：88.

[4]李坤杰.基于輔助物理學(xué)習(xí)的初中數(shù)學(xué)教學(xué)設(shè)計與分析[D].聊城大學(xué)，2021.

[5]潘碧云，湯金波.中考物理“融合式”命題的發(fā)展趨勢分析[J].中學(xué)物理，2022，40（12）：62-65.