關(guān)于物理競(jìng)賽對(duì)數(shù)學(xué)能力要求的幾點(diǎn)思考

【摘要】物理學(xué)科在自然學(xué)科中占據(jù)重要地位，推動(dòng)著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。物理競(jìng)賽的開(kāi)展就是在科教興國(guó)政策的基礎(chǔ)上，逐漸發(fā)展和不斷進(jìn)步。物理競(jìng)賽對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力有較高水平的要求，同時(shí)對(duì)學(xué)生數(shù)學(xué)能力的要求也愈發(fā)顯現(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】物理競(jìng)賽 數(shù)學(xué)能力 思考

【中圖分類號(hào)】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2018）28-0172-01

我國(guó)現(xiàn)代社會(huì)對(duì)人才的要求越來(lái)越高，具備高素質(zhì)，高能力的創(chuàng)新型人才逐漸被社會(huì)所推崇。實(shí)施科教興國(guó)戰(zhàn)略需要不斷的提升學(xué)生綜合素質(zhì)，物理競(jìng)賽是為選拔物理學(xué)科方面優(yōu)秀人才進(jìn)行的科學(xué)競(jìng)賽活動(dòng)，也為國(guó)家的科技發(fā)展和科學(xué)進(jìn)步儲(chǔ)備更多天賦人才。同時(shí)，隨著時(shí)代進(jìn)步，物理競(jìng)賽對(duì)學(xué)生的要求也逐漸加深，物理競(jìng)賽內(nèi)容不斷進(jìn)行更新和調(diào)整以便選拔卓越人才，而且不只對(duì)學(xué)生的單一能力進(jìn)行考核，更加看重多學(xué)科的契合能力，尤其是對(duì)數(shù)學(xué)能力，邏輯能力等的綜合能力的考核。

一、物理競(jìng)賽的內(nèi)涵及意義

全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽（Chinese Physics Olympiad以下簡(jiǎn)稱Cpho），是經(jīng)國(guó)家教育委員會(huì)基礎(chǔ)教育司授權(quán)批準(zhǔn)的，由中國(guó)科技協(xié)會(huì)和中國(guó)物理協(xié)會(huì)共同組織的各地區(qū)群眾自愿參與的科學(xué)競(jìng)賽活動(dòng)。物理競(jìng)賽是為了促進(jìn)學(xué)生提升學(xué)習(xí)物理的興趣，運(yùn)用物理學(xué)知識(shí)及原理，采用一系列學(xué)習(xí)方式和方法，提升學(xué)習(xí)物理的主動(dòng)性，主動(dòng)性。物理競(jìng)賽能夠幫助青少年學(xué)生培養(yǎng)科學(xué)實(shí)踐精神，培育創(chuàng)新開(kāi)放思維，開(kāi)發(fā)中學(xué)生的智力因素。目前，多數(shù)學(xué)校積極幫助開(kāi)展物理學(xué)習(xí)活動(dòng)，提倡物理課外實(shí)踐活動(dòng)，活躍了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的氣氛和積極性，提高了學(xué)習(xí)能力，促進(jìn)了學(xué)生綜合能力的發(fā)展。組織物理競(jìng)賽有一定的現(xiàn)實(shí)教育性，通過(guò)物理競(jìng)賽學(xué)習(xí)物理知識(shí)，加深學(xué)習(xí)內(nèi)容的的深度和廣度，拓展了學(xué)生的眼界和思維，有利于激發(fā)學(xué)生向更深層次邁進(jìn)。組織物理競(jìng)賽要公平公正，最大限度保證比賽選拔優(yōu)秀人才，堅(jiān)持自愿原則，尊重學(xué)生意愿不勉強(qiáng)逼迫；同時(shí)不搞臨時(shí)集訓(xùn)，也避免為參加比賽，努力刷題影響學(xué)生身心健康。使物理競(jìng)賽真正反映出學(xué)生的平常水平，不弄虛作假。另外，競(jìng)賽命題的內(nèi)容應(yīng)從實(shí)際出發(fā)，結(jié)合現(xiàn)實(shí)我國(guó)中學(xué)生所掌握的學(xué)習(xí)內(nèi)容，進(jìn)行適當(dāng)改編，重點(diǎn)考查學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，幫助提升學(xué)生物理學(xué)習(xí)的效率。

二、物理競(jìng)賽對(duì)學(xué)生數(shù)學(xué)能力的要求

物理競(jìng)賽雖然是檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)的能力，但是眾所周知，物理學(xué)與數(shù)學(xué)是分不開(kāi)的，物理學(xué)科中涉及到數(shù)學(xué)思維，運(yùn)用到數(shù)學(xué)算法的例子非常之多。優(yōu)秀的物理學(xué)家同時(shí)更是優(yōu)秀的數(shù)學(xué)家，在國(guó)內(nèi)外，凡是作超弦理論的物理學(xué)家都需要有非凡的數(shù)學(xué)水平，至少要熟悉群論，微分幾何，拓?fù)鋵W(xué)等。因此，物理競(jìng)賽不僅考驗(yàn)物理學(xué)習(xí)能力，更是對(duì)數(shù)學(xué)能力的檢驗(yàn)。在物理競(jìng)賽中運(yùn)用了非常多的數(shù)學(xué)知識(shí)，高水平的物理競(jìng)賽更是離不開(kāi)對(duì)學(xué)生數(shù)學(xué)能力的高要求。

（一）靈活變形能力

很多學(xué)生往往遇到的物理問(wèn)題并非難于登天，只是缺乏靈活變形的能力沒(méi)法處理這些物理“難題”。在用數(shù)學(xué)解決的物理問(wèn)題中，基本的公式熟記于心，但就不會(huì)結(jié)合題意來(lái)適度變形，不會(huì)靈活轉(zhuǎn)變公式，使簡(jiǎn)單的題變成想象中的難題。更有甚者，不會(huì)運(yùn)用數(shù)學(xué)思維換算物理量和單位運(yùn)算。物理公式不會(huì)靈活變形主要是學(xué)生過(guò)于局限物理學(xué)科本身，沒(méi)有運(yùn)用數(shù)學(xué)公式中多種方式轉(zhuǎn)化的思維，自然制約了物理競(jìng)賽題的解決。

（二）多向思維能力

物理競(jìng)賽中出現(xiàn)的題目多方面考查了學(xué)生的分析理解能力，多角度思維能力。往往由于思維定式的影響，僅僅從一個(gè)方面，一個(gè)角度來(lái)對(duì)待問(wèn)題。多角度，多學(xué)科交叉入手，靈活運(yùn)用數(shù)學(xué)問(wèn)題解決方法，正向推理，逆向推理，假設(shè)，嵌套等，正向解決不了，那就反向解決，或者進(jìn)行極端假設(shè)條件等等，采用數(shù)學(xué)多向思維方法解決物理學(xué)科問(wèn)題。發(fā)揮學(xué)科間的互通互聯(lián)作用。

（三）數(shù)學(xué)運(yùn)算能力

物理學(xué)中有一門(mén)新興的學(xué)科叫計(jì)算物理學(xué)，利用計(jì)算機(jī)的快速運(yùn)算模擬物理學(xué)，天文的，力學(xué)等各因素相互作用的過(guò)程，如模擬原子彈的爆炸，火箭的發(fā)射等。不論是傳統(tǒng)物理學(xué)還是新興物理學(xué)，都必須掌握基本的數(shù)值運(yùn)算。例如解決帶電粒子運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，要掌握參數(shù)方程的算法。尤其是物理學(xué)中力學(xué)問(wèn)題中，要用到各種如微元法，極值法，偏微積分方程等數(shù)學(xué)方法。因此，物理競(jìng)賽中需要學(xué)生具備較強(qiáng)的數(shù)學(xué)運(yùn)算方法幫助解決復(fù)雜難題。

（四）空間想象能力

幾何與空間想象是數(shù)學(xué)教育的重要組成部分，通過(guò)抽象的立體幾何形狀和結(jié)構(gòu)進(jìn)行推理和證明，應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)實(shí)踐?？臻g描述和幾何推理有利于學(xué)生解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，通過(guò)使用地圖，設(shè)計(jì)方案，計(jì)劃路線目標(biāo)，分析坐標(biāo)物方位和結(jié)構(gòu)，空間想象能力促進(jìn)實(shí)際問(wèn)題的分析和解決。而物理知識(shí)更是應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題的解決，物理競(jìng)賽內(nèi)容模塊之一的幾何光學(xué)，研究光的直進(jìn)、反射、折射等，分析光譜和電磁波譜等離不開(kāi)空間幾何思維的運(yùn)用，因此數(shù)學(xué)中空間想象能力也同樣適用于物理實(shí)際問(wèn)題，為物理問(wèn)題的解答奠定幾何空間思維能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]蘭小剛.關(guān)于物理競(jìng)賽對(duì)數(shù)學(xué)能力要求的幾點(diǎn)思考，讀與寫(xiě)：教育教學(xué)刊，2012.2

作者簡(jiǎn)介：

劉四勝（1976.11-），男，漢族，湖北仙桃人，本科，中學(xué)一級(jí)教師，班主任，主要從事高中物理教學(xué)、高中物理競(jìng)賽教學(xué)。