基于數學思想方法的初中物理教學研究

賴寶文

摘要：在新課改的影響下，不僅要求教師將知識傳遞給學生，還要求將思維方法傳遞給學生。不僅是單學科的思維方式，還要求是多學科混合思維方式。本文將結合自身的初中物理教學經驗，來試著分析一下基于數學思想方法的初中物理教學研究。

關鍵詞：數學思維；初中物理；教學策略

前言：眾所周知，每門學科之間的聯系是緊密相關的，很多的學科之間都存在著較深的淵源，物理與數學便是這般。從現在的研究來看，物理思維的發展離不開數學思維的協助，可以說，如果非的要找什么是研究物理的基本工具的話，那么肯定非數學莫屬。縱觀世界的歷史，我們可以發現，一般來說在物理學上有著卓越成就的人，那么他在數學上面也不會平凡，就好似愛因斯坦、高斯之類的人物，之所以會這樣，是因為他們會帶著數學思維去研究物理知識。伴隨著物理學的發展，我們可以發現，很多的數學思維卻是在物理教學這方面會起著很好的作用。接下來，本文將以人教版初中物理的教學內容為例，來試著分析一下基于數學思想方法的初中物理教學研究。

一、數學思維方法在初中物理中的應用現狀

將數學思維方法運用進初中物理教學之中，時間已經很久了，在這一運用過程中，雖然雙方之間都能夠進行能夠很好地結合，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”現象的產生。所謂的“亂套”，指的是當學生在面臨一個物理情景時，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的條件出現一種極為混亂的現象。我們以這個題目為例，即“已知一個正方體的銅塊重8.9千克，我們將其放置在一個面積為0.89平方米的水平桌面之上，請求出這個時候桌面收到銅塊的壓強是多少？”通過分析，我們可以知道，題目中所給出的0.89平方米其實是一個干擾信息。如果學生不能夠熟記壓強的解答公式的話，那么就會出現這種亂套的現象。要解決這個問題，便需要老師在平時的教學過程中對學生全面分析物理問題的能力進行有目的有意識的培養，讓學生能夠將數學公式與物理知識進行有機的整合。

其中之二，便是有的學生在進行數學與物理思維相結合的時候，不知變通，從而將其進行生搬硬套。所謂的硬套，便是學生在運用一個公式的時候，不會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容，便將一些公式生搬硬套進去。我們照樣以一個物理題目為例，即“這里有三個重量相同的直量筒，我們分別在里面加入質量相等的水、水銀以及煤油，那么這個時候三個桶的底部所受到的壓強是什么情況呢？有四個選項，一個是裝煤油的最大，一個是裝水的最大，一個是裝水銀的最大，一個是都是一樣的”，在經過分析之后，我們可以發現，學生在計算有關液體壓強之類的問題時會由于慣性思維，只會回憶起p=pgh，然后就會出現被p以及h糾纏不休的情況，從而使得他們得出錯誤的解答。要解決這一現象，便需要老師在教學中對學生的多方位思維能力進行有效的培養，可以通過一些針對性的訓練來讓他們對這種思維能力進行有效的總結。

其中之三，便是有的學生為了計算出一個結果，而罔顧事實。這種現象的具體表現便是學生在解答物理題的時候，一般不會去對這個題中物理知識的意義做具體的分析，因此也就經常使得自己計算出來的結果與一些物理事實是不相符的。我們以這個物理題目為例，即“這里有一個220v，1000w的電熱水器，規定它的額定電壓為14min，而它所產生的熱量全部都被水溫為30度的水吸收，這個水的重量為2.5千克，問在標準的大氣壓下水溫可以上升多少？”在這個題目中的一個物理事實便是所謂的標準大氣壓，通過了解，我們可以知道水在標準大氣壓下一般是不會超過100度的，所以在明確了這樣的一個物理事實之后，我們通過數形結合的思維方法，便可以解出正確的答案。針對學生對物理事實不太清楚這一現狀，老師可以在平時的教學過程中讓學生在解題后，懂得練習物理概念和一些物理規律，從而來看看是否可以將物理事實反映出來。

其中之四，便是在解答物理題目的過程中，學生會因為不懂得遷移，導致他們解不出正確答案。這樣的一個現狀具體表現為，學生對于解答數學難題是很擅長的，但是要用數學思維來對物理題目進行推理可能就會存在一定的問題，這樣的現象其實也就是學生遷移能力不足所導致的。我們照樣可以舉一個例子，如“我們在一個木塊兒上面放置一個體積為34立方厘米的實心鐵塊，記為A，這個時候木塊兒的頂部剛好與水面是對齊的，我們將另一塊兒實心的鐵塊兒（記為B）掛在這個木塊兒的下面，如果要使得木塊兒加好全部浸在水中，那么這個實心鐵塊B的體積應該是多大？”在解答這個題目的時候，一般的學生列出一般的計算公式，但是如果要對這些公式進行遷移可能就束手無力了。之所以會這樣，是因為學生對于物理公式的推導能力以及對數學思維的遷移能力薄弱，從而使得一些數學上面的技巧沒有辦法很好的運用進物理學習中。針對這個現象，想要解決這一問題，老師在平時的教學過程中就需要對物理的概念以及規律急性仔細的講解，并自此基礎上引導學生重點記憶數學形式的演繹以及它的推導思維和方式，通過這樣的方式，來對學生的數理結合能力進行有效的培養。

二、數學思維方法運用于物理中的具體體現

剛剛提及了數學思想在物理教學中運用時存在的一些問題，雖說確實是存在一些問題，但是在很多方面數學思維與物理教學的結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運用數學不等式

我們在根據給定條件來求取凸透鏡的焦距取值范圍的時候，如果只是運用書本或者是傳統的物理思維方式的話，學生是很難能夠將答案解答出來的。但是，如果利用數學思維來對這個題目進行解答，其難度就會簡化許多，在這里，我們可以采用數學教學中學過的不等式（組）的知識來對這一問題進行解答。

例如，在這道物理題目中，“一個人將一只已經被點燃的蠟燭放置在距離凸透鏡15厘米的地方，這個時候可以在光屏上得到一個縮小的像，我們緩緩推動蠟燭，在距離凸透鏡9厘米的地方停下來，發現光屏上的像變大了，問題：求取這個時候凸透鏡焦距的取值范圍。”我們先帶領學生對這個題目進行分析，首先需要學生明確的是“凸透鏡成像”這一規律，學生在明確了這一規律后，老師可以讓學生根據這個規律，來找出題目中所對應的物距和焦距之間的關系，然后便可以將其列成一個數學的不等式，從而求出它的取值范圍是4.5厘米。

2.在物理學中可廣泛應用數形結合的數學思維方式

我們在教學物理的時候，可以發現，在書寫一些黑板筆記的時候經常會使用數學中的圖像法，通過數學圖像方法來將物理現象和物理知識之間所存在的關系清晰的呈現出來。

例如，在學習“物態變化”這一個小節的內容時，我們可以采用溫度---實踐圖像來對一些數據進行直觀的呈現，如晶體的熔化或者是液體的沸騰，將它們的一個變化特征表現出來。之所以會用到圖像方式，是因為圖像法有很多的優點，如直觀性、形象性、簡潔性以及概括能力強之類的。我們在利用圖像法解答物理問題時需要注意它的一個步驟，第一是需要明確圖象中所標明的物理量，第二是要對坐標上的分度值有所了解，第三是需要對圖像所表達的物理意義有一定的概括，第四是懂得利用圖像來對題目中的一些數據進行計算或者是是判斷。

3.在物理教學過程中利用數學教學的逆向思維能力

我們還可以在物理教學中采用數學中的逆向思維能力，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，在具體的應用過程中，包括邏輯反向、路徑反向或者是順序反向等，運用逆向思維方式，我們可以從另外的一個角度來認識物理知識，并且在運用這一思維方式的過程中，可以使得學生掙脫于常規思維方式的束縛，從而能夠對問題進行巧妙的分析，以此來讓他們取得一個想象不到的結果。

三、結語

總的來說，在平時的物理教學過程中，老師不僅要將書上的知識傳遞給學生，還要將一些思維方式傳遞給學生，讓他們在解答物理問題時懂得采用多種思維方式。在物理教學中采用數學思維，比如說在求取凸透鏡的焦距取值范圍時運用數學不等式、在物理學中可廣泛應用數形結合的數學思維方式以及在物理教學過程中利用數學教學的逆向思維能力，可以使得一些復雜的物理問題得到減弱，從而使學生取得不錯的學習效果。

參考文獻：

[1]唐修虎.初中物理解題“數學化”的實踐與思考[J].新課程導學，2017，（12）：18.

[2]蘇婷婷，王較過.初中生數學學習成績對物理學習成績的影響[J].中小學教學研究，2016，（09）：10.

[3]韓亮.數學思維方法在初中物理中的應用[J].教師，2015，（12）：05.

（作者單位：廣東省深圳市龍華區實驗學校518000）