高一學(xué)生物理學(xué)習(xí)困難的數(shù)學(xué)思考

趙娟

摘 要：

本文從數(shù)學(xué)知識和數(shù)學(xué)方法角度探討了高中物理學(xué)習(xí)困難的原因，提出了相應(yīng)的解決方法。

關(guān)鍵詞：高一；物理學(xué)習(xí)；困難；思考

在高中物理教學(xué)中經(jīng)常出現(xiàn)這樣一個現(xiàn)象：初中物理學(xué)習(xí)不錯的同學(xué)到高中后好像一下子失去了對物理學(xué)習(xí)的興趣，不能適應(yīng)高中物理的學(xué)習(xí)，物理成績也一落千丈。其實高中物理不光學(xué)生頭痛，老師也很苦惱，其原因在與初高中物理教學(xué)的銜接處出現(xiàn)“臺階”過大。臺階的形成源自初高中物理的教學(xué)目標(biāo)、教材編寫模式、學(xué)習(xí)方法、能力要求以及學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)等方面不同而導(dǎo)致的。

筆者經(jīng)過研究認(rèn)為學(xué)生在高中物理相比初中物理的學(xué)習(xí)上除了教材難度，課時多少之外還有一個重要原因就是初高中物理對數(shù)學(xué)工具的應(yīng)用有不同的要求。我們都知道“初中物理的以學(xué)生生活和經(jīng)驗為背景，以物理科學(xué)領(lǐng)域中最基本的概念、規(guī)律和科學(xué)方法為基礎(chǔ)，以科學(xué)探究為主線，最新信息作補充”的特點決定了在初中物理教學(xué)中物理和數(shù)學(xué)的聯(lián)系不像高中這么緊密，不可能出現(xiàn)應(yīng)用大面積的數(shù)學(xué)知識來解決某一物理問題的現(xiàn)象，而且即使應(yīng)用數(shù)學(xué)工具對數(shù)學(xué)的要求也不高，往往只涉及到簡單代數(shù)運算和正比例函數(shù)、反比例函數(shù)。而到了高中，數(shù)學(xué)成為了學(xué)好物理的一個非常重要的工具，相當(dāng)多的物理知識的理解需要數(shù)學(xué)知識的支撐，很多物理問題最后都?xì)w結(jié)到數(shù)學(xué)方法和數(shù)學(xué)知識的層面上面。例如在學(xué)生剛進(jìn)入高中時就會學(xué)到位移和加速度的概念，而這兩個物理量都是矢量，矢量運算法則為平行四邊形定則和三角形定則，也就是和數(shù)學(xué)上的向量運算有關(guān)。在以后力學(xué)知識的學(xué)習(xí)中要需要用到圖像的面積、三角函數(shù)、相似三角形、方程組、用二次函數(shù)求極值等數(shù)學(xué)知識，這些知識學(xué)生雖然在數(shù)學(xué)上學(xué)過，但是在開始接觸高中物理的時候并不會主動和數(shù)學(xué)聯(lián)系起來；在高中物理第一章的運動學(xué)概念中出現(xiàn)了由速度的概念向瞬時速度的概念的過渡，要用到極限的知識，在圖像處理中要涉及到斜率的意義的理解問題，這些數(shù)學(xué)知識學(xué)生們在高一并沒有在數(shù)學(xué)上學(xué)到，數(shù)學(xué)知識與物理知識的不同步也造成了學(xué)生剛開始進(jìn)入高中不能馬上很好的適應(yīng)物理學(xué)習(xí)；另外初中物理對圖像的要求不高，而我們知道物理規(guī)律除了用數(shù)學(xué)公式描述外，同樣也可以用圖像來表述，而且圖像表述物理規(guī)律有時更能形象直觀的反映物理量之間的聯(lián)系，要能從圖像上得出反映的深層次的物理規(guī)律，比如對圖像的斜率、面積等在不同場合所反映的不同的物理意義要能很清楚的了解，對遇到曲線圖像的化曲為直的處理思想的把握等，在高考中對圖像的處理要求也越來越高，這就要求學(xué)生在高中物理的學(xué)習(xí)過程中要有相當(dāng)扎實的圖像處理能力，這也無疑更加提高了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的高度。

另外一直有一種“數(shù)理不分家”的說法影響了很多老師和學(xué)生，這種說法認(rèn)為數(shù)學(xué)能學(xué)得好的學(xué)生物理一定能學(xué)好，物理學(xué)得好的學(xué)生數(shù)學(xué)肯定也不錯，其實這種說法沒有搞清數(shù)學(xué)和物理在思維要求上的不同。理論上數(shù)學(xué)比物理要求學(xué)生具有更加抽象思維能力，但是物理學(xué)對抽象思維的要求不同于數(shù)學(xué)對抽象思維的要求。數(shù)學(xué)知識上可以由大小前提通過邏輯推理就可以得出結(jié)論，它對形式的內(nèi)涵和相互關(guān)系的掌握與具體事物的關(guān)聯(lián)程度遠(yuǎn)小于物理學(xué)科，物理學(xué)習(xí)如果缺乏豐富物理感受做支撐，那物理知識就離開了物理的本質(zhì)而只能是無效的符號的堆積，如對物理概念的理解無論初中還是高中都需要建立在大量具體形象的表象基礎(chǔ)上的，對物理過程的正確分析需要建立在學(xué)生的清晰的物理圖景上。因此學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的完善與否對能否學(xué)好物理起著至關(guān)重要的作用，相當(dāng)多的學(xué)生就是因為認(rèn)知結(jié)構(gòu)的缺陷導(dǎo)致物理無論怎么努力都學(xué)不好。

物理的學(xué)習(xí)中數(shù)學(xué)方法起著非常重要的作用，所謂數(shù)學(xué)方法即“用數(shù)學(xué)語言表述事物的狀態(tài)、關(guān)系和過程，并加以推導(dǎo)、演算和分析，以形成對問題的解釋、判斷和預(yù)言的方法。也就是用數(shù)學(xué)形式來表達(dá)物理規(guī)律的一種方法”。數(shù)學(xué)方法和數(shù)學(xué)知識有著很大的區(qū)別，掌握了數(shù)學(xué)知識不等于就掌握了數(shù)學(xué)方法，數(shù)學(xué)方法在物理上的應(yīng)用主要體現(xiàn)在它給物理提供了簡明而精確的通用語言形式和定量的計算方法。在物理的學(xué)習(xí)過程中不斷的去揣摩、體會、掌握數(shù)學(xué)方法才能達(dá)到高效的物理學(xué)習(xí)。在實際教學(xué)中經(jīng)常聽到有學(xué)生反映上課聽得很懂，但是課后自己一做就錯的情況，其實其中情況很大部分原因就是學(xué)生沒有掌握物理學(xué)習(xí)中的數(shù)學(xué)方法問題，雖然他的數(shù)學(xué)知識掌握的不錯，但是不能在物理上得到靈活應(yīng)用，老師一提，他恍然大悟，但是他自己去做就無法找到題目的突破口。無法用數(shù)學(xué)的語言來研究物理問題。所以說物理學(xué)中的數(shù)學(xué)方法是物理思維和數(shù)學(xué)思維的高度融合和統(tǒng)一的結(jié)合物。比如物理中很多的概念和規(guī)律就是用數(shù)學(xué)語言來描述的，在學(xué)習(xí)過程中學(xué)生往往從數(shù)學(xué)的角度來理解物理概念而經(jīng)常忽略了它的物理意義。

我國物理教材在編寫的過程中，編者就默認(rèn)為學(xué)生已經(jīng)學(xué)過了相關(guān)的數(shù)學(xué)認(rèn)識，掌握了相應(yīng)的數(shù)學(xué)方法，于是為了適應(yīng)高中物理課時減少的現(xiàn)狀就在教材的編寫過程中省去了相應(yīng)的數(shù)學(xué)知識。物理教師在教學(xué)中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)學(xué)生的反映不好，經(jīng)過詢問才發(fā)現(xiàn)學(xué)生還沒有學(xué)過相應(yīng)的知識，或者雖然學(xué)過相關(guān)知識但是基礎(chǔ)非常不扎實而難以成為學(xué)習(xí)物理的基礎(chǔ)。在這種情況下，物理教師只有兩種選擇，一種是停課補習(xí)相關(guān)知識，另一種就是直接跳過去，前者在課時本就非常緊的情況下更加擠占了學(xué)習(xí)時間，后者會更加造成學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)的困難，往往教師在這兩者間徘徊從而造成尷尬的局面。由此可見，由于數(shù)學(xué)和物理的不同步，新教材好像簡化了教學(xué)內(nèi)容，但是并沒有讓教學(xué)內(nèi)容變得簡單。

綜合以上分析，筆者認(rèn)為在高一物理的教學(xué)中物理教師需要加強數(shù)學(xué)知識和數(shù)學(xué)方法的教育，及時和學(xué)生及數(shù)學(xué)老師溝通和協(xié)調(diào)，找到在物理教學(xué)中必要的數(shù)學(xué)知識，在教學(xué)過程中及時認(rèn)真的將相關(guān)的數(shù)學(xué)知識教給學(xué)生，同時加強對物理學(xué)習(xí)方法的指導(dǎo)，尤其重視數(shù)學(xué)方法在物理學(xué)習(xí)中的重要作用，做到在物理教學(xué)的同時滲透數(shù)學(xué)方法的教育，讓學(xué)生真正的學(xué)透物理。

總之高中物理的難學(xué)、難教是一個現(xiàn)實存在，我們不應(yīng)去回避、否定它。我們只有認(rèn)真的對待并研究它，能夠認(rèn)真鉆研課標(biāo)的要求，加強初高中教學(xué)的聯(lián)系與溝通，根據(jù)學(xué)生的實際學(xué)情進(jìn)行切合實際的教學(xué)，加強對學(xué)生學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)習(xí)慣的指導(dǎo)和培養(yǎng)，重視調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，增強他們的學(xué)習(xí)信心，學(xué)生是可以很快跨過這道坎的。

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教育論壇

隱性課程研究和大學(xué)英語教學(xué)改革

（作者單位：靖江市第一高級中學(xué)，江蘇 靖江 214500）