關(guān)注學(xué)生的數(shù)學(xué)能力助力高中物理教學(xué)

丁五一

數(shù)學(xué)一直是物理發(fā)展重要支撐之一，正是因?yàn)閿?shù)學(xué)理論和物理思維相互結(jié)合，很多物理問題才得以解決.在高中物理教學(xué)中，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)困難的原因之一就是數(shù)學(xué)能力較差.針對(duì)這一問題，筆者對(duì)如何優(yōu)化我們的物理教學(xué)有以下幾點(diǎn)思考.

1 物理教學(xué)設(shè)計(jì)前，了解學(xué)生的數(shù)學(xué)知識(shí)儲(chǔ)備

物理課程在進(jìn)行改革的同時(shí)，學(xué)生初高中階段的數(shù)學(xué)所學(xué)也在發(fā)生著調(diào)整，物理教師要經(jīng)常性地了解學(xué)生真實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，明確學(xué)生在物理學(xué)習(xí)必備的數(shù)學(xué)知識(shí)方面還有多少缺失.從而基于上述情形更加合理地安排教學(xué)設(shè)計(jì).高中物理的很多概念和規(guī)律都是要借助數(shù)學(xué)語言來描述，比如“速度”“電場強(qiáng)度”“電容”等物理量的定義就是用比值來定義；力的分解和合成方面對(duì)三角函數(shù)的要求非常高，類似的情況下，學(xué)生如果存在數(shù)學(xué)能力上的不足，則直接導(dǎo)致物理概念理解的困難，物理方法運(yùn)用失當(dāng)，進(jìn)而導(dǎo)致相關(guān)問題解決上的錯(cuò)誤.

2 恰當(dāng)?shù)厥褂脭?shù)學(xué)語言，將數(shù)學(xué)融入物理

高中階段對(duì)物理內(nèi)容進(jìn)行表述時(shí)一般有三種形式：文字描述、圖像描述、方程描述.第三項(xiàng)其實(shí)就是指數(shù)學(xué)語言，這三種表述形式是互為補(bǔ)充的.教學(xué)中，只有幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)和物理的融合，才能使得學(xué)生切實(shí)地掌握概念和規(guī)律.實(shí)際情況中，很多同學(xué)不善于將物理和數(shù)學(xué)結(jié)合起來，通過兩種思維方法相互協(xié)調(diào)來理解物理規(guī)律、處理物理問題.而改變這一現(xiàn)象的關(guān)鍵就是訓(xùn)練學(xué)生從物理角度熟悉數(shù)學(xué)語言，實(shí)現(xiàn)學(xué)科上的融合.具體做法有以下幾點(diǎn).首先，新課教學(xué)時(shí)，在結(jié)合物理情境，完成物理規(guī)律的文字描述、圖像描述的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生建立數(shù)學(xué)方程，在一系列推理和演繹中，實(shí)現(xiàn)物理內(nèi)容表述形式上的靈活過渡；其次，在相關(guān)概念的建立中，盡可能用規(guī)范而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)語言來說明.

例如，在構(gòu)建“瞬時(shí)速度”這個(gè)概念時(shí)，就要結(jié)合“平均速度”的理解，用“極限”的方法來認(rèn)識(shí)它；再次，物理公式源于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，這一歸納總結(jié)的過程，教師要指導(dǎo)學(xué)生自己完成，形成自己對(duì)公式的認(rèn)識(shí)，例如利用控制變量法來探究電阻定律，一組組數(shù)據(jù)采集之后，教師要引導(dǎo)學(xué)生通過計(jì)算、繪圖等手段總結(jié)正反比規(guī)律，最終歸納出電阻定律的公式：R=ρ[SX（]l[]S[SX）]，學(xué)生對(duì)自己歸納出的結(jié)論，自然會(huì)有更加深刻的理解；最后，針對(duì)具體的物理問題進(jìn)行處理，教師要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)問題情境進(jìn)行分析，從中提取物理模型，再用數(shù)學(xué)語言來描述相關(guān)物理量之間的關(guān)系，逐漸形成解決問題的思路，從而讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)物理規(guī)律的靈活使用.

3 注重學(xué)生數(shù)學(xué)方法的恰當(dāng)使用

高中物理教學(xué)的一項(xiàng)重要任務(wù)是讓學(xué)生掌握一定的科學(xué)方法.所謂科學(xué)方法，總體說來就是分析解決科學(xué)問題的基本手段，它對(duì)物理學(xué)的發(fā)展有著至關(guān)重要的作用，也是有利于學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識(shí)學(xué)習(xí)到能力提升的過渡.科學(xué)方法大多以較為松散的形態(tài)隱藏在教材的知識(shí)表述中，而學(xué)生往往由于過度重視知識(shí)和技能的學(xué)習(xí)，而忽略了科學(xué)方法的提煉，進(jìn)而使得學(xué)生相關(guān)物理知識(shí)的學(xué)習(xí)也大打折扣.因此，日常教學(xué)中，教師應(yīng)該有意識(shí)地進(jìn)行科學(xué)方法教學(xué).

高中物理中與數(shù)學(xué)相關(guān)的科學(xué)方法包括 “數(shù)學(xué)抽象”、“相似類別”、“數(shù)理演繹”等等.

例如：在解決追及與相遇問題時(shí)，我們有物理過程分析法、圖像法、相對(duì)運(yùn)動(dòng)法，同時(shí)還有一種純數(shù)學(xué)的方法：假設(shè)發(fā)生追及的兩個(gè)物體相遇的時(shí)間為t，圍繞位移關(guān)系來構(gòu)建方程，最后化簡為一個(gè)一元二次方程，從根的判別式的角度來給出答案，這種解題方法就屬于“數(shù)學(xué)抽象”.

類似的問題不勝枚舉，而事實(shí)上，我們很多學(xué)生有著很扎實(shí)的數(shù)學(xué)功底，但是放在物理問題的大背景下，卻不會(huì)使用，這實(shí)質(zhì)上就屬于科學(xué)方法的不足，針對(duì)這一局面，教師可以在教學(xué)過程中關(guān)注這樣幾點(diǎn)：首先是在物理知識(shí)的教學(xué)進(jìn)程中，對(duì)其中隱含的科學(xué)方法進(jìn)行顯性化處理，直觀地呈現(xiàn)出來，引起學(xué)生注意；其次是將教材中有關(guān)科學(xué)方法的使用過程徹底展示出來，例如動(dòng)能定理、動(dòng)量守恒定律都是基于大量的數(shù)據(jù)處理，通過數(shù)學(xué)方法將其歸納出來的，教師要引導(dǎo)學(xué)生在探究過程中，實(shí)現(xiàn)由實(shí)驗(yàn)到結(jié)論的逐步完成，在實(shí)踐中獲取科學(xué)方法的體驗(yàn)；再次是給學(xué)生方法上的點(diǎn)撥，引導(dǎo)他們自己來發(fā)掘教材中的科學(xué)方法；最后，學(xué)以致用很重要，給學(xué)生創(chuàng)設(shè)問題情境，讓他們?cè)谛聠栴}的探究過程中鞏固和深化相關(guān)方法的掌握.

4 注重相關(guān)數(shù)學(xué)能力的培養(yǎng)

數(shù)學(xué)有著高度的概括性，這一特質(zhì)為物理概念和物理規(guī)律的表述提供了最為簡潔的形式；同時(shí)數(shù)學(xué)思維的邏輯性和嚴(yán)密性也對(duì)人類物理研究有著推進(jìn)作用.可以這樣說，任何層面的物理學(xué)習(xí)和研究離不開數(shù)學(xué)方法和思維，高考物理試題也很重視檢查學(xué)生數(shù)學(xué)知識(shí)的應(yīng)用能力.當(dāng)然學(xué)生具備某項(xiàng)數(shù)學(xué)能力，并不代表他能將其用于物理學(xué)習(xí)，因此在實(shí)際教學(xué)中，教師應(yīng)注重學(xué)生這幾方面能力的培養(yǎng).

第一，引導(dǎo)學(xué)生能從物理問題中提取相關(guān)模型，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題來進(jìn)行處理.對(duì)具體問題分析的時(shí)候，要綜合多種物理方法和數(shù)學(xué)方法進(jìn)行分析，構(gòu)建一系列的運(yùn)動(dòng)示意圖、數(shù)學(xué)方程、函數(shù)圖象等等.

第二，重視學(xué)生數(shù)學(xué)推導(dǎo)能力的培養(yǎng)，在物理規(guī)律的推論研究、物理問題的相關(guān)推理過程中，讓學(xué)生熟悉數(shù)學(xué)工具和數(shù)學(xué)方法的使用.

第三，重視估算能力的培養(yǎng)，萬有引力定律、分子熱運(yùn)動(dòng)、原子結(jié)構(gòu)等章節(jié)，都給學(xué)生估算能力的訓(xùn)練提供了很多問題，這種能力的培養(yǎng)有助于學(xué)生創(chuàng)新能力和開放性思維的提升.

第四，結(jié)合完整的物理認(rèn)知體系，理順物理規(guī)律的數(shù)理關(guān)系，即既能通過物理表述想到數(shù)學(xué)表達(dá)，又能通過數(shù)學(xué)表達(dá)及時(shí)地聯(lián)系到物理情境.

5 把握運(yùn)用數(shù)學(xué)能力的“度”，切忌喧賓奪主

數(shù)學(xué)在物理知識(shí)的構(gòu)建和能力培養(yǎng)方面有著非常重要的作用，但是數(shù)學(xué)和物理有著明顯的差別，不能徹底代替物理.畢竟數(shù)學(xué)是從具體現(xiàn)象中萃取出來，高度抽象的科學(xué)，而物理以實(shí)驗(yàn)為根基，研究的是具體的物質(zhì)結(jié)構(gòu)和物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，是一門實(shí)體性的學(xué)科.所以，將數(shù)學(xué)應(yīng)用于物理時(shí)，要受到基本原理和實(shí)際條件的限制.在物理學(xué)習(xí)和研究過程中，數(shù)學(xué)只能定格為一種表述手段和推理工具，要切實(shí)的學(xué)好物理，還得靠結(jié)合物理探究和物理思維來實(shí)現(xiàn).所以高中物理教學(xué)中，教師不能過度強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)方法的演繹推理，這就會(huì)沖淡物理實(shí)質(zhì)，影響學(xué)生相關(guān)能力的培養(yǎng).

綜上所述，高中物理教學(xué)要切實(shí)有效地將物理和數(shù)學(xué)整合起來，以數(shù)學(xué)為工具幫助學(xué)生進(jìn)行物理學(xué)習(xí)，這不僅有助于學(xué)生實(shí)現(xiàn)多學(xué)科知識(shí)的綜合運(yùn)用，而且有助于他們學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng).