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跨学科视角下高中数学教学与物理学科的整合与应用研究

王荣
  
百家媒体号
2024年75期
石河子第二中学 832000

摘要:本研究旨在探究跨学科视角下高中数学教学与物理学科的整合与应用。为此,本研究提出了一系列具体化教学策略,包括利用物理情境引导学生建构数学概念、利用实验数据建模实施学科工具学以致用、利用动态几何软件打造数理可视化桥梁。这些策略的提出不仅能够为高中数学教学提供支持,同时还能帮助学生更好地弱化物理学习难度,建立良好的跨学科思维,从而更好地为未来学体学习生活发展开启一个美好的开端。

关键词:高中数学;物理学科;跨学科教学

高中数学作为学生数学学习的关键时期,在高中数学课堂教学当中,教师通过基于跨学科视角下高中数学与物理学科进行整合和教学应用,不仅能够帮助学生在课堂学习过程中,更好地打破单一学科学习的局限性,同时还能够帮助学生更好地学会参与到综合学习实践当中去,促使学生建立良好的逻辑思维和学以致用能力,从而促使学生全面发展的同时,更好地为未来的学习生活发展奠定一个坚实的基础。

一、利用物理情境引导学生建构数学概念

物理情境,作为具有将抽象性生活事物,通过科学视角进行直观展现的教学模式的课程。在高中数学与物理学科整合与应用教学当中,教师通过引用真实的物理情境还原数学概念,能够帮助学生在建立数学工具解决实际问题的认知框架下,引导学生将抽象的概念形成具体化理解,从而加深学生记忆印象的同时,引导学生在课堂学习过程中能够深入性具体化感知特定的数学概念逻辑,以此建立良好的深层次物理学习体验感。

例如,以“一元函数导数及其应用”为例,教师在本节教学当中,可以首先运用信息技术下的图文技术,通过直观化、动态化展示汽车制动测试的位移时间数据表,引导学生通过真实生活中汽车制动的视频,更好地感知物理学科概念下的平均速度公式,是如何计算不同时间间隔的平均速度。随后,教师可以通过提出问题的方式,引导学生思考如何精确描述汽车刹车瞬间的速度,促使学生能够以联系物理学科的方式,引发对“极限”思想的直观需求。而后,教师可以通过引入数学学科视角下的导数定义,引导学生学会通过从数学视角计算平均速度的趋近值,引出导数几何定义对于物理学习的作用,从而促使学生能够在本节学习过程中,通过基于平均速度到瞬间速度的认知冲突,正确理解数学学科视角下的导数极限本质,保障学生更好地深入性掌握其定义概念,达成具象化的综合学习效果。

二、利用实验数据建模实现学科工具学以致用

物理实验作为借助真实数据来进行提炼物理规律的教学模式的活动。在高中数学跨学科教学活动实践当中,教师通过利用实验数据建模引导学生更好地运用数学知识提炼物理规律,不仅能够帮助学生在课堂学习过程中更好地感知数学学习的内在价值,同时还能够引导学生在课堂学习过程中结合具体数据,通过数学建模的方式获取结论,从而帮助学生达成跨学科思维的培养目的,提高学生对于不同学科知识的整合与应用实践能力。

例如,以“统计与概率”为例,教师可以组织学生通过分别测量5组不同质量M的振子周期T,而后组织学生在数据采集过程中通过引入猜想关系式和计算斜率的方式结合胡克定律与牛顿第二定律进行推导。在推导过程中,教师通过引入数学模型中参数K的物理意义来进行实践运算,驱动学生通过物理学科更好地感知统计学工具的应用价值。最后,这样不仅能够引导学生通过讨论空气阻力对实验数据的影响,促进学生深入性分析实验的误差,同时还能够帮助学生借助数学统计建模,更好地深入性揭示物理内在规律概念,从而帮助学生理解对数变换、线性回归等统计工具的实际价值。促使学生能够更好地提高其自身学以致用的综合数学学习能力。

三、利用动态几何软件打造数理可视化桥梁

动态几何软件,作为具有良好的立体化、可视化、具象化教学优势的软件技术。在跨学科视角下高中数学教学与物理学科的整合与应用中,教师可以首先发挥动态结合软件的实际应用价值,通过利用不同的工具动态呈现数学参数与物理变化的关联性过程,引导学生在课堂学习过程中打破静态化的学习局限性,通过强化数形结合逻辑思维的方式,组织学生更好地建立数学学科与物理学科之间的可视化桥梁,让学生能够基于动态化的视频,在课堂学习过程中,一方面既能够直观化参与到学习实践当中去,另一方面还能够更好地借助多媒体技术感知学科之间的关联,促使学生能够在课堂学习过程中,积极参与到学习实践当中去,从而提高学生的学习质量,完成数学学习任务。

例如,在“圆锥曲线的方程”教学中,教师为引导学生掌握“y2 =4px”的抛物线标准方程。在本节教学当中,教师可以首先通过运用虚拟可视化教学软件“Geo Gebra”设置物理学科概念上的速度v0和高度h滑动条,然后通过“红色曲线”生成平抛运动的实时轨迹。引导学生通过借助数学方程来进行推导。在推导过程中,教师可以通过呈现动态化图文信息的方式,促使学生能够在运算过程中的抛物线方程进行微调整,促使学生通过拖拽参数的方式匹配物理轨迹,发现其对应关系。最后,教师还可以通过应用“Geo Gebra”动态软件引导学生进一步探究的方式,通过直观化的抛物线开口变化,添加风速参数w,讨论空气阻力导致的非理想抛物线。从而帮助学生能够直观化参与到数学参数与物理量的动态关系探究中去,并基于可视化的教学软件,化解轨迹方程抽象性,提高学生的综合学习效果。

总而言之,在高中数学课堂教学当中,教师要基于跨学科视角通过开展数学与物理学科整合应用教学的方式,引导学生在课堂学习过程中打破传统学习思维,提高学生的跨学科逻辑概念,从而帮助学生不仅仅是能够完成数学学习任务,还能够建立良好的综合学习能力。

参考文献

[1]余晓娴. 基于跨学科融合的高中数学教学实践与思考——以《圆锥曲线的光学性质》为例[J]. 福建教育学院学报, 2024, 25 (12): 23-26.

[2]刁云强, 陈望. 基于教材数学知识变化的高中物理跨学科教学探索——以新旧人教版高中物理必修1、必修2为例[J]. 物理教学探讨, 2023, 41 (12): 23-28.

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