基于數(shù)學(xué)思想方法的初中物理教學(xué)研究

賴寶文

摘要：在新課改的影響下，不僅要求教師將知識(shí)傳遞給學(xué)生，還要求將思維方法傳遞給學(xué)生。不僅是單學(xué)科的思維方式，還要求是多學(xué)科混合思維方式。本文將結(jié)合自身的初中物理教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，來試著分析一下基于數(shù)學(xué)思想方法的初中物理教學(xué)研究。

關(guān)鍵詞：數(shù)學(xué)思維；初中物理；教學(xué)策略

前言：眾所周知，每門學(xué)科之間的聯(lián)系是緊密相關(guān)的，很多的學(xué)科之間都存在著較深的淵源，物理與數(shù)學(xué)便是這般。從現(xiàn)在的研究來看，物理思維的發(fā)展離不開數(shù)學(xué)思維的協(xié)助，可以說，如果非的要找什么是研究物理的基本工具的話，那么肯定非數(shù)學(xué)莫屬?？v觀世界的歷史，我們可以發(fā)現(xiàn)，一般來說在物理學(xué)上有著卓越成就的人，那么他在數(shù)學(xué)上面也不會(huì)平凡，就好似愛因斯坦、高斯之類的人物，之所以會(huì)這樣，是因?yàn)樗麄儠?huì)帶著數(shù)學(xué)思維去研究物理知識(shí)。伴隨著物理學(xué)的發(fā)展，我們可以發(fā)現(xiàn)，很多的數(shù)學(xué)思維卻是在物理教學(xué)這方面會(huì)起著很好的作用。接下來，本文將以人教版初中物理的教學(xué)內(nèi)容為例，來試著分析一下基于數(shù)學(xué)思想方法的初中物理教學(xué)研究。

一、數(shù)學(xué)思維方法在初中物理中的應(yīng)用現(xiàn)狀

將數(shù)學(xué)思維方法運(yùn)用進(jìn)初中物理教學(xué)之中，時(shí)間已經(jīng)很久了，在這一運(yùn)用過程中，雖然雙方之間都能夠進(jìn)行能夠很好地結(jié)合，但是由于一些不確定因素，還是存在著一定的問題。

其中之一，便是“亂代亂套”現(xiàn)象的產(chǎn)生。所謂的“亂套”，指的是當(dāng)學(xué)生在面臨一個(gè)物理情景時(shí)，不能夠從中很好的刪選中有效的信息，而是使得這些與問題相關(guān)的條件出現(xiàn)一種極為混亂的現(xiàn)象。我們以這個(gè)題目為例，即“已知一個(gè)正方體的銅塊重8.9千克，我們將其放置在一個(gè)面積為0.89平方米的水平桌面之上，請(qǐng)求出這個(gè)時(shí)候桌面收到銅塊的壓強(qiáng)是多少？”通過分析，我們可以知道，題目中所給出的0.89平方米其實(shí)是一個(gè)干擾信息。如果學(xué)生不能夠熟記壓強(qiáng)的解答公式的話，那么就會(huì)出現(xiàn)這種亂套的現(xiàn)象。要解決這個(gè)問題，便需要老師在平時(shí)的教學(xué)過程中對(duì)學(xué)生全面分析物理問題的能力進(jìn)行有目的有意識(shí)的培養(yǎng)，讓學(xué)生能夠?qū)?shù)學(xué)公式與物理知識(shí)進(jìn)行有機(jī)的整合。

其中之二，便是有的學(xué)生在進(jìn)行數(shù)學(xué)與物理思維相結(jié)合的時(shí)候，不知變通，從而將其進(jìn)行生搬硬套。所謂的硬套，便是學(xué)生在運(yùn)用一個(gè)公式的時(shí)候，不會(huì)去思考所解答的題目的具體要求，而是只要看見題目中有自己所熟悉的內(nèi)容，便將一些公式生搬硬套進(jìn)去。我們照樣以一個(gè)物理題目為例，即“這里有三個(gè)重量相同的直量筒，我們分別在里面加入質(zhì)量相等的水、水銀以及煤油，那么這個(gè)時(shí)候三個(gè)桶的底部所受到的壓強(qiáng)是什么情況呢？有四個(gè)選項(xiàng)，一個(gè)是裝煤油的最大，一個(gè)是裝水的最大，一個(gè)是裝水銀的最大，一個(gè)是都是一樣的”，在經(jīng)過分析之后，我們可以發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在計(jì)算有關(guān)液體壓強(qiáng)之類的問題時(shí)會(huì)由于慣性思維，只會(huì)回憶起p=pgh，然后就會(huì)出現(xiàn)被p以及h糾纏不休的情況，從而使得他們得出錯(cuò)誤的解答。要解決這一現(xiàn)象，便需要老師在教學(xué)中對(duì)學(xué)生的多方位思維能力進(jìn)行有效的培養(yǎng)，可以通過一些針對(duì)性的訓(xùn)練來讓他們對(duì)這種思維能力進(jìn)行有效的總結(jié)。

其中之三，便是有的學(xué)生為了計(jì)算出一個(gè)結(jié)果，而罔顧事實(shí)。這種現(xiàn)象的具體表現(xiàn)便是學(xué)生在解答物理題的時(shí)候，一般不會(huì)去對(duì)這個(gè)題中物理知識(shí)的意義做具體的分析，因此也就經(jīng)常使得自己計(jì)算出來的結(jié)果與一些物理事實(shí)是不相符的。我們以這個(gè)物理題目為例，即“這里有一個(gè)220v，1000w的電熱水器，規(guī)定它的額定電壓為14min，而它所產(chǎn)生的熱量全部都被水溫為30度的水吸收，這個(gè)水的重量為2.5千克，問在標(biāo)準(zhǔn)的大氣壓下水溫可以上升多少？”在這個(gè)題目中的一個(gè)物理事實(shí)便是所謂的標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，通過了解，我們可以知道水在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下一般是不會(huì)超過100度的，所以在明確了這樣的一個(gè)物理事實(shí)之后，我們通過數(shù)形結(jié)合的思維方法，便可以解出正確的答案。針對(duì)學(xué)生對(duì)物理事實(shí)不太清楚這一現(xiàn)狀，老師可以在平時(shí)的教學(xué)過程中讓學(xué)生在解題后，懂得練習(xí)物理概念和一些物理規(guī)律，從而來看看是否可以將物理事實(shí)反映出來。

其中之四，便是在解答物理題目的過程中，學(xué)生會(huì)因?yàn)椴欢眠w移，導(dǎo)致他們解不出正確答案。這樣的一個(gè)現(xiàn)狀具體表現(xiàn)為，學(xué)生對(duì)于解答數(shù)學(xué)難題是很擅長的，但是要用數(shù)學(xué)思維來對(duì)物理題目進(jìn)行推理可能就會(huì)存在一定的問題，這樣的現(xiàn)象其實(shí)也就是學(xué)生遷移能力不足所導(dǎo)致的。我們照樣可以舉一個(gè)例子，如“我們?cè)谝粋€(gè)木塊兒上面放置一個(gè)體積為34立方厘米的實(shí)心鐵塊，記為A，這個(gè)時(shí)候木塊兒的頂部剛好與水面是對(duì)齊的，我們將另一塊兒實(shí)心的鐵塊兒（記為B）掛在這個(gè)木塊兒的下面，如果要使得木塊兒加好全部浸在水中，那么這個(gè)實(shí)心鐵塊B的體積應(yīng)該是多大？”在解答這個(gè)題目的時(shí)候，一般的學(xué)生列出一般的計(jì)算公式，但是如果要對(duì)這些公式進(jìn)行遷移可能就束手無力了。之所以會(huì)這樣，是因?yàn)閷W(xué)生對(duì)于物理公式的推導(dǎo)能力以及對(duì)數(shù)學(xué)思維的遷移能力薄弱，從而使得一些數(shù)學(xué)上面的技巧沒有辦法很好的運(yùn)用進(jìn)物理學(xué)習(xí)中。針對(duì)這個(gè)現(xiàn)象，想要解決這一問題，老師在平時(shí)的教學(xué)過程中就需要對(duì)物理的概念以及規(guī)律急性仔細(xì)的講解，并自此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生重點(diǎn)記憶數(shù)學(xué)形式的演繹以及它的推導(dǎo)思維和方式，通過這樣的方式，來對(duì)學(xué)生的數(shù)理結(jié)合能力進(jìn)行有效的培養(yǎng)。

二、數(shù)學(xué)思維方法運(yùn)用于物理中的具體體現(xiàn)

剛剛提及了數(shù)學(xué)思想在物理教學(xué)中運(yùn)用時(shí)存在的一些問題，雖說確實(shí)是存在一些問題，但是在很多方面數(shù)學(xué)思維與物理教學(xué)的結(jié)合還是有順利的一方面。

1.在求取凸透鏡的焦距取值范圍時(shí)運(yùn)用數(shù)學(xué)不等式

我們?cè)诟鶕?jù)給定條件來求取凸透鏡的焦距取值范圍的時(shí)候，如果只是運(yùn)用書本或者是傳統(tǒng)的物理思維方式的話，學(xué)生是很難能夠?qū)⒋鸢附獯鸪鰜淼?。但是，如果利用?shù)學(xué)思維來對(duì)這個(gè)題目進(jìn)行解答，其難度就會(huì)簡化許多，在這里，我們可以采用數(shù)學(xué)教學(xué)中學(xué)過的不等式（組）的知識(shí)來對(duì)這一問題進(jìn)行解答。

例如，在這道物理題目中，“一個(gè)人將一只已經(jīng)被點(diǎn)燃的蠟燭放置在距離凸透鏡15厘米的地方，這個(gè)時(shí)候可以在光屏上得到一個(gè)縮小的像，我們緩緩?fù)苿?dòng)蠟燭，在距離凸透鏡9厘米的地方停下來，發(fā)現(xiàn)光屏上的像變大了，問題：求取這個(gè)時(shí)候凸透鏡焦距的取值范圍?！蔽覀兿葞ьI(lǐng)學(xué)生對(duì)這個(gè)題目進(jìn)行分析，首先需要學(xué)生明確的是“凸透鏡成像”這一規(guī)律，學(xué)生在明確了這一規(guī)律后，老師可以讓學(xué)生根據(jù)這個(gè)規(guī)律，來找出題目中所對(duì)應(yīng)的物距和焦距之間的關(guān)系，然后便可以將其列成一個(gè)數(shù)學(xué)的不等式，從而求出它的取值范圍是4.5厘米。

2.在物理學(xué)中可廣泛應(yīng)用數(shù)形結(jié)合的數(shù)學(xué)思維方式

我們?cè)诮虒W(xué)物理的時(shí)候，可以發(fā)現(xiàn)，在書寫一些黑板筆記的時(shí)候經(jīng)常會(huì)使用數(shù)學(xué)中的圖像法，通過數(shù)學(xué)圖像方法來將物理現(xiàn)象和物理知識(shí)之間所存在的關(guān)系清晰的呈現(xiàn)出來。

例如，在學(xué)習(xí)“物態(tài)變化”這一個(gè)小節(jié)的內(nèi)容時(shí)，我們可以采用溫度---實(shí)踐圖像來對(duì)一些數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀的呈現(xiàn)，如晶體的熔化或者是液體的沸騰，將它們的一個(gè)變化特征表現(xiàn)出來。之所以會(huì)用到圖像方式，是因?yàn)閳D像法有很多的優(yōu)點(diǎn)，如直觀性、形象性、簡潔性以及概括能力強(qiáng)之類的。我們?cè)诶脠D像法解答物理問題時(shí)需要注意它的一個(gè)步驟，第一是需要明確圖象中所標(biāo)明的物理量，第二是要對(duì)坐標(biāo)上的分度值有所了解，第三是需要對(duì)圖像所表達(dá)的物理意義有一定的概括，第四是懂得利用圖像來對(duì)題目中的一些數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算或者是是判斷。

3.在物理教學(xué)過程中利用數(shù)學(xué)教學(xué)的逆向思維能力

我們還可以在物理教學(xué)中采用數(shù)學(xué)中的逆向思維能力，所謂的逆向思維能力指的是一種與原來思維方式相反的思維，在具體的應(yīng)用過程中，包括邏輯反向、路徑反向或者是順序反向等，運(yùn)用逆向思維方式，我們可以從另外的一個(gè)角度來認(rèn)識(shí)物理知識(shí)，并且在運(yùn)用這一思維方式的過程中，可以使得學(xué)生掙脫于常規(guī)思維方式的束縛，從而能夠?qū)栴}進(jìn)行巧妙的分析，以此來讓他們?nèi)〉靡粋€(gè)想象不到的結(jié)果。

三、結(jié)語

總的來說，在平時(shí)的物理教學(xué)過程中，老師不僅要將書上的知識(shí)傳遞給學(xué)生，還要將一些思維方式傳遞給學(xué)生，讓他們?cè)诮獯鹞锢韱栴}時(shí)懂得采用多種思維方式。在物理教學(xué)中采用數(shù)學(xué)思維，比如說在求取凸透鏡的焦距取值范圍時(shí)運(yùn)用數(shù)學(xué)不等式、在物理學(xué)中可廣泛應(yīng)用數(shù)形結(jié)合的數(shù)學(xué)思維方式以及在物理教學(xué)過程中利用數(shù)學(xué)教學(xué)的逆向思維能力，可以使得一些復(fù)雜的物理問題得到減弱，從而使學(xué)生取得不錯(cuò)的學(xué)習(xí)效果。

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（作者單位：廣東省深圳市龍華區(qū)實(shí)驗(yàn)學(xué)校518000）