初中物理教学中拓展数理融合路径.pdf
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1、数理论坛初中物理教学中拓展数理融合路径王鹏(贵州省黔南民族师范学院附属中学 5 5 8 0 0 0)【摘要】数理融合是初中物理教学中的重要思想,对于学生的思维、逻辑、推理等能力有着重要启蒙作用,对夯实学生物理基础、构建理性科学知识等有着重要意义.在初中教育阶段中,物理和数学都属于基础知识,在物理教学工作开展时,教师需要引导学生在观察和实验的基础上,运用数学相关知识构建模型并解析知识,旨在通过数理融合来锻炼学生的数理能力,形成高阶思维.本文以初中物理课堂为载体,阐述物理融合教学的具体路径.【关键词】初中物理;数理融合;课堂教学物理学习离不开数学,二者有着密切的联系.物理学科中一些现象的表达、推理
2、和计算都离不开数学知识的运用,可见,在物理教学中推动数理融合,能有效拓宽学生视野,提高教学质量.但实际教学中,数理融合的程度并不高,且培养学生数理结合思维和应用能力的相关研究较少.对此,教师应在课堂中加强对数理融合路径的探究,并在教学中积极培养学生的数理思维.1 探索数理融合路径的意义初中物理具有一定的抽象性,学习视角不同,学生思维发展深度也有所不同.数理融合可以在物理课堂中融入数学视角,让学生对物理现象理解的更加深刻,可见,在初中物理教学中进行数理融合有着丰富的意义.具体来说,第一,数理融合符合物理学的发展规律.纵观物理学发展历史,发现牛顿、麦克斯韦等科学家,在探索物理现象规律时,会用到数学
3、知识进行推理、计算,可见数学与物理之间是相互促进、彼此依存的关系.第二,数理融合有助于培养学生高阶思维.初中物理学习中,学生在实验探究和解决问题时,难免会运用到数学运算、建模等知识,这就需要教师在物理教学中,进行具有针对性的融合训练,让学生在练习中助力高阶思维的形成1.第三,数理融合能助力学生物理核心素养发展.物理的两大核心要素是实验和数学,如物理实验中常借助图像来得出结论,其中,物理图像属于物理范畴,而图像的建立则是基于数学几何.由此可见,在初中物理学习中,教师可以探索物理与数学之间存在的共性,并积极设计教学活动培养学生的关键能力.2 初中物理教学中拓展数理融合路径2.1 结合数理融合理念,
4、培养学生迁移运用能力物理作为初中教学的重要学科,为了充分发挥数理融合教学的优势,物理教师应主动尝试与数学教师进行交流,结合物理知识展开探讨,让物理与数学之间的联系更加紧密、明显.传统教学中,学科教学中总是泾渭分明,教师很少会在课堂中融入其他学科知识,而数理融合背景下,教师要打破这一习惯,在物理课堂中尝试多学科知识交叉运用,一方面可以丰富课堂教学内容,另一方面能有效培养学生的知识交叉迁移运用能力,真正做到将数学知识、物理内容有机结合起来2.例如 以人教版初中物理八年级下册“浮力”教学为例,本单元对学生的计算能力有一定的要求,学生不仅要理解理论知识,还要在解决问题中灵活运用公式寻找结果.教师可以设
5、计相关习题,并引导学生利用数理融合理念解题,以提高学生的迁移运用能力,具体内容如下:题目 某正方形容器的边长为2 0 c m,平稳放置在桌面上,并将形似圆柱体的实心物质放入容器中,测量可知,其横截面积为2 0 0 c m2,高度为1 0 c m,当缓慢向容器中倒入某种液体时,这一实心物质始终保持直立,物体对容器底部的压力与注入液体质量的关系如图1所示,请回答以下问题:(1)圆柱体的密度与液体密度的大小关系是什么?请写出判断依据;(2)圆柱体刚被浸没时受到的浮力是多少?69 数理天地 初中版数理论坛2 0 2 3年1 0月下图1这一题目中的第(1)问较为简单,结合图1中展示的信息,当注入液体的质
6、量大于2 k g时,圆柱体对容器底部的压力仍然不变,说明此时圆柱体应浸没在液体中,根据浮沉条件,说明圆柱体的密度大于液体密度.而第(2)问的难度较大,教师应指导学生从数学角度出发,先计算出圆柱体的底面积为S柱=2 0 0 c m2=0.0 2 m2,它的高为0.1 m,则圆柱体的体积为V柱=S柱h=0.0 2 m20.1 m=2 1 0-3m3,正方体容器的底面积为S容=0.2 m0.2 m=0.0 4 m2,圆柱体刚好浸没时,液体的体积应是正方体容器底面积与圆柱体底面积之差,与高度相乘的结果,即V液体=S容-S柱 h=0.0 4 m2-0.0 2 m2 0.1 m=2 1 0-3m3,再结合
7、图1中呈现的信息,代入质量数值,根据密度公式得出液=mV液体=2 k g2 1 0-3m3=11 03k g/m3,由此,结合以上求出的信息,根据阿基米德原理,求出圆柱体刚被浸没时受到的浮力为:F浮=液g V排=液g V柱=1 1 03k g/m31 0 N/k g2 1 0-3m3=2 0 N.基于此,教师在课堂中传授学生物理理论知识的同时,借助问题融入数学思想和运算方式,让学生在解决问题的过程中,逐渐将数理融合思想渗透到学生的认知结构中,对物理学习的意识和形态产生积极引导,使学生的物体学习水平得到显著的提升.2.2 基于物理教学要求,推动课堂回顾现实生活初中阶段是学生系统学习物理学科的初始
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