實(shí)現(xiàn)多學(xué)科交融 優(yōu)化初中物理教學(xué)

(江蘇省昆山市婁江實(shí)驗(yàn)學(xué)校，江蘇 蘇州 215300)

學(xué)生進(jìn)入初二才開(kāi)始正式學(xué)習(xí)物理這門(mén)課程，但它并不是全新而陌生的，在我們熟悉的很多學(xué)科中都蘊(yùn)含了豐富的物理知識(shí)。無(wú)論是在知識(shí)儲(chǔ)備、解題技巧方面，還是課堂呈現(xiàn)、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)方面，學(xué)生都有了一定的基礎(chǔ)，教師可以集各學(xué)科所長(zhǎng)，找準(zhǔn)知識(shí)的互通點(diǎn)，優(yōu)化物理教學(xué)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。

1 與語(yǔ)文交融——文理結(jié)合，生動(dòng)形象

中國(guó)有著綿延數(shù)千年之久的傳統(tǒng)文化，歷代文人雅士給我們留下了許多彌足珍貴的文學(xué)珍寶，我們?cè)诟惺芷錈o(wú)盡韻味的同時(shí)，也能從中領(lǐng)悟豐富的物理知識(shí)。在物理教學(xué)中，教師可以將古代詩(shī)詞歌賦與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)互相融合，即“古今交融，喻理于文”，使物理知識(shí)更為生動(dòng)，更易被接受，[1]下面以兩道例題來(lái)呈現(xiàn)文理結(jié)合下的生動(dòng)情景。

例1：“滿眼風(fēng)波多閃爍，看山恰似走來(lái)迎，仔細(xì)看山山不動(dòng)，是船行”。詞中的第一句，一眼望去，山好似在走來(lái)相迎，末尾的船在航行，相對(duì)應(yīng)的參照物各是什么？

分析:本題以詞句為背景，來(lái)考查學(xué)生的閱讀能力與分析能力。這一題涉及的是相對(duì)運(yùn)動(dòng)知識(shí)，在審題時(shí)，學(xué)生必須認(rèn)真閱讀詞句，在正確理解其大意的基礎(chǔ)上作答，而一些文學(xué)基礎(chǔ)不夠扎實(shí)的學(xué)生就容易在此類題上出錯(cuò)。

例2:下面成語(yǔ)中的“影”，由光的反射而形成的是( )。

A. 杯弓蛇影 B. 形影不離

C. 形單影只 D. 立竿見(jiàn)影

分析:教學(xué)中，筆者發(fā)現(xiàn)做錯(cuò)的學(xué)生不僅僅是因?yàn)槲锢碇R(shí)的欠缺，更多的是對(duì)成語(yǔ)的不理解，特別是“杯弓蛇影”的意思，他們會(huì)認(rèn)為就是蛇的影子，而這個(gè)成語(yǔ)的真正意思是:墻上掛著一張弓，弓影倒映入酒杯，形似一條蛇。這是平面鏡成像，屬于光的反射。

物理和語(yǔ)文的結(jié)合不僅僅體現(xiàn)在知識(shí)的考查方面，也可以體現(xiàn)在上課形式的多樣化方面。以蘇科版物理九年級(jí)中“功”的教學(xué)為例，筆者在教學(xué)時(shí)利用了語(yǔ)文課堂經(jīng)常用到的情景劇表演形式。在引導(dǎo)學(xué)生分析得出“什么是做功”“做功的兩個(gè)必要因素”的基礎(chǔ)上，筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)表演環(huán)節(jié)，其中道具為：籃球，人物為：男主角、女主角、群眾演員，表演內(nèi)容為：人對(duì)球做功、人對(duì)球不做功，表演要求：表演時(shí)自己設(shè)計(jì)臺(tái)詞。這種情景劇表演的形式很受學(xué)生歡迎，每一位同學(xué)都參與其中，“群眾演員”也會(huì)幫自己“加戲”，指出“主角”表演中的不足，課堂氣氛生動(dòng)活躍，學(xué)生在歡聲笑語(yǔ)中鞏固了知識(shí)。

2 與數(shù)學(xué)交融——化繁為簡(jiǎn)，求同存異

物理和數(shù)學(xué)密不可分，大多數(shù)物理問(wèn)題的解決都依賴于數(shù)學(xué)作為工具，而數(shù)學(xué)知識(shí)的拓展也往往以物理為背景。在教學(xué)中我們發(fā)現(xiàn)很多數(shù)學(xué)能力較強(qiáng)的學(xué)生，解物理題目時(shí)會(huì)輕松一些，甚至?xí)业揭恍┮?guī)律和技巧，大大提高了解題效率。

例如，在物理教學(xué)中常常會(huì)出現(xiàn)一些圖像題，這類題目既考察了學(xué)生的識(shí)圖能力，又要求學(xué)生有較高的數(shù)理分析能力，難度較大，有學(xué)生會(huì)無(wú)從下手。但是，結(jié)合數(shù)學(xué)中正比函數(shù)、一次函數(shù)、反比例函數(shù)和二次函數(shù)等圖像特點(diǎn)，學(xué)生不難發(fā)現(xiàn)：有時(shí)只要把每個(gè)選項(xiàng)的橫、縱坐標(biāo)的函數(shù)關(guān)系式列出來(lái)，再對(duì)比圖像是否與函數(shù)關(guān)系式相符合，就可以找到突破口，化繁為簡(jiǎn)。

例3:如圖1所示，滑動(dòng)變阻器R＇的滑片在某兩點(diǎn)間移動(dòng)過(guò)程中，電流表示數(shù)的變化范圍為1A到3A，電壓表示數(shù)的變化范圍為6V到8V。則定值電阻R的阻值以及電源電壓分別為多少？

圖1

分析:這是電學(xué)中很常見(jiàn)的一道題目，定值電阻和電源電壓兩個(gè)量都不知道，可以作為未知數(shù)，如同數(shù)學(xué)中的x、y，列出兩個(gè)二元一次方程，然后解方程組就可以了。但是在列方程組時(shí)要注意電流和電壓的對(duì)應(yīng)，定值電阻R為負(fù)數(shù)時(shí)，沒(méi)有物理意義，應(yīng)舍去。

數(shù)學(xué)作為一門(mén)基礎(chǔ)學(xué)科，學(xué)生從幼兒園就開(kāi)始接觸。但是，我們要關(guān)注物理與數(shù)學(xué)的不同之處，物理不是簡(jiǎn)單的代數(shù)運(yùn)算，每個(gè)物理量都有它的物理意義，大多物理量都有單位，在進(jìn)行公式運(yùn)算時(shí)，必須單位統(tǒng)一，否則就會(huì)出錯(cuò)。但是，像忘記加單位、單位混用的錯(cuò)誤，在學(xué)生初學(xué)物理時(shí)經(jīng)常會(huì)犯，需要老師不斷地糾正。

比如在數(shù)學(xué)中如果“x與y成正比”，那“y與x成正比”肯定也是成立的，但在物理上卻不一定正確。我們?cè)谘芯繗W姆定律時(shí)，結(jié)論卻只能說(shuō)成“當(dāng)電阻一定時(shí)，電流與電壓成正比”，反過(guò)來(lái)說(shuō)就是錯(cuò)誤的。因?yàn)殡妷菏亲宰兞浚娏魇菓?yīng)變量，電流隨電壓而改變。在得出歐姆定律后，可推得變形公式R=U/I，從數(shù)學(xué)角度可以說(shuō)電阻與電壓成正比，與電流成反比，但是在物理中，這樣的理解卻又是錯(cuò)誤的。因?yàn)殡娮枋菍?dǎo)體本身的屬性，只與導(dǎo)體的材料、長(zhǎng)度、橫截面積以及溫度等有關(guān)，與電壓、電流無(wú)關(guān)。所以，我們可以利用數(shù)學(xué)作為物理中數(shù)據(jù)分析和運(yùn)算的工具，使復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化，但我們也要求同存異，發(fā)現(xiàn)兩者的不同。[2]

3 與生物相交融——深入淺出，相輔相成

生物、地理在初中階段屬于考查科目，往往會(huì)被學(xué)生所忽視，其實(shí)學(xué)好它們有利于更深刻地理解物理知識(shí)。比如，在蘇科版初中物理九年級(jí)上“杠桿”中就有關(guān)于“人體中的杠桿”的課后閱讀材料，而且在平時(shí)測(cè)試中也常會(huì)遇到此類問(wèn)題，學(xué)生做題的錯(cuò)誤率較高，分析原因，很多學(xué)生對(duì)于舉啞鈴時(shí)上臂中肱三頭肌伸展、肱二頭肌收縮產(chǎn)生動(dòng)力使前臂繞肘關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)的理解不到位。在解題時(shí)，學(xué)生往往會(huì)找不到動(dòng)力，畫(huà)不出動(dòng)力作用點(diǎn)。究其本質(zhì)，很多學(xué)生連肱三頭肌、肱二頭肌是人體哪里的肌肉也不知道，更別提它們是如何附著在骨骼上，如何通過(guò)肌肉伸展、收縮引起骨骼運(yùn)動(dòng)，而這些都是生物的基礎(chǔ)知識(shí)。其實(shí)，物理和生物都屬于自然科學(xué)，知識(shí)間互相融合，相輔相成。

物理和生物又都是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，進(jìn)入初中后，學(xué)生就開(kāi)始學(xué)習(xí)生物，經(jīng)歷了提出問(wèn)題、做出假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分組實(shí)驗(yàn)、交流討論的科學(xué)探究過(guò)程，為物理實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行奠定了基礎(chǔ)。而且，生物實(shí)驗(yàn)的器材也可以應(yīng)用于物理實(shí)驗(yàn)中，優(yōu)化物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

如在蘇科版初中物理八年級(jí)上“透鏡”教學(xué)中，教師往往會(huì)引導(dǎo)學(xué)生用鐵絲來(lái)制作水透鏡，并通過(guò)觀察字的大小變化讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)兩種透鏡的不同。方法如下：用鐵絲繞成一個(gè)小圓環(huán)，然后在清水中浸一下，取出，制成一個(gè)凸透鏡；再輕輕甩一下(水膜完好)，便是一個(gè)凹透鏡。但是在教學(xué)中筆者發(fā)現(xiàn)，學(xué)生很難控制鐵絲小圓環(huán)的大小，而且制成凸透鏡后，“輕甩”力度的大小也不好控制，導(dǎo)致在后面的凹透鏡的制作中，很多學(xué)生都失敗了，觀察不到字變小的現(xiàn)象。

圖2

針對(duì)上述實(shí)驗(yàn)，我們借助生物實(shí)驗(yàn)常用的載玻片，對(duì)水透鏡的制作進(jìn)行了改進(jìn)，具體操作如下：如圖2所示，用滴管在載玻片上滴一滴水，此時(shí)是凸透鏡，通過(guò)它看到的字是放大的；然后在載玻片上放上一個(gè)小橡皮圈(從橡皮軟管上剪下來(lái))，再在中間滴一滴水，可制成一個(gè)凹透鏡，透鏡下方的字是縮小的。

通過(guò)兩次實(shí)驗(yàn)對(duì)比，學(xué)生不禁感嘆：通過(guò)一滴水竟看出了放大、縮小的兩個(gè)像，大大激發(fā)了學(xué)生探尋其中原理的欲望。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)，不僅操作簡(jiǎn)單，而且成功率非常高。正如，朱正元教授所說(shuō)：“瓶瓶罐罐當(dāng)儀器，拼拼湊湊做實(shí)驗(yàn)”，教師開(kāi)展實(shí)驗(yàn)時(shí)，不能僅僅著眼于身邊既有的器材，還要善于與生物、化學(xué)等同樣以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科互通有無(wú)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

總而言之，學(xué)科間的相互滲透、相互促進(jìn)，不僅能使物理教學(xué)形式多樣，也可使學(xué)生更深入、更全面地掌握物理知識(shí)。