淺談數(shù)學(xué)思想方法在高中物理中的應(yīng)用

支文妍

摘? 要：自從素質(zhì)教育提出后人們更關(guān)注且推崇多學(xué)科融合的課程改革。對(duì)高中生而言數(shù)學(xué)與物理學(xué)科屬于兩門重要的科目，具有較高的關(guān)聯(lián)性，尤其是物理學(xué)科中高度融合了數(shù)學(xué)思想方法，在解決問題的過程中經(jīng)常需要應(yīng)用到相應(yīng)的數(shù)學(xué)思想方法?；诖?，為了提高學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的理解能力，切實(shí)提高學(xué)生解題能力與邏輯思維，必須進(jìn)行教學(xué)改革，在教學(xué)中應(yīng)用數(shù)學(xué)思想方法，這對(duì)降低物理學(xué)科學(xué)習(xí)難度，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：數(shù)學(xué)思想方法? 高中物理? 必要性? 應(yīng)用策略

中圖分類號(hào)：G63? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791（2021）02（b）-0159-03

On the Application of Mathematical Thinking Method in High School Physics

ZHI Wenyan

（The Second Middle School of Lintao County， Gansu Province，Dingxi，Gansu Province，730500 China）

Abstract： Since the quality education was put forward， people pay more attention and praise the curriculum reform of multi-disciplinary integration. For senior high school students， mathematics and physics are two important subjects， which have a high correlation. Especially， physics is highly integrated with mathematical thinking methods. In the process of solving problems， they often need to be applied to the corresponding mathematical thinking methods. Based on this， in order to improve students' understanding ability of physics knowledge， effectively improve students' ability to solve problems and logical thinking， it is necessary to carry out teaching reform and apply mathematical thinking method in teaching， which has important practical significance to reduce the difficulty of physics learning and improve students' learning efficiency.

Key Words： Mathematical thinking method; High school physics; Necessity; Application strategy

物理學(xué)科屬于理科，具有一定的學(xué)習(xí)難度，很多學(xué)生在學(xué)習(xí)期間或多或少都會(huì)遇到一定的困難，這是物理學(xué)科的特點(diǎn)之一。由于該學(xué)科抽象性、邏輯性、知識(shí)性與應(yīng)用性較強(qiáng)，要想學(xué)好物理學(xué)科需要學(xué)生具備多方面的能力。從以往的教學(xué)來看，教師更注重培養(yǎng)學(xué)生物理思維能力，很少注重培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)工具的能力，這就導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中存在運(yùn)算不規(guī)范、語言不準(zhǔn)確等問題，對(duì)學(xué)生的熱情與信心產(chǎn)生影響。在此背景下很有必要深入分析數(shù)學(xué)思想方法在高中物理中的應(yīng)用。

1? 數(shù)學(xué)思想方法在高中物理中應(yīng)用的必要性

1.1 強(qiáng)化學(xué)科聯(lián)系，突出數(shù)學(xué)工具價(jià)值

教師在教學(xué)中要提高對(duì)增強(qiáng)學(xué)科間聯(lián)系的重視，這也是學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的關(guān)鍵。當(dāng)今時(shí)代發(fā)展速度極快，且以往知識(shí)結(jié)構(gòu)比較單一，因此學(xué)生在解決生活中存在的問題時(shí)需要積極改革，強(qiáng)化學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)，構(gòu)建貫通的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)學(xué)生更好地綜合應(yīng)用知識(shí)。教師在高中物理教學(xué)中應(yīng)用數(shù)學(xué)思想方法主要是基于上述原因，這是因?yàn)榻Y(jié)合近年來高中物理教學(xué)現(xiàn)狀可知，學(xué)生很難學(xué)好這門學(xué)科，這時(shí)應(yīng)用數(shù)學(xué)思想方法則可以取得事半功倍的教學(xué)效果[1]。

1.2 結(jié)合數(shù)學(xué)思想方式，培養(yǎng)學(xué)生物理問題思維

教師在高中物理教學(xué)中應(yīng)用數(shù)學(xué)思想方法可在解決物理問題中應(yīng)用數(shù)學(xué)方式，呈現(xiàn)了優(yōu)良的教學(xué)模式。在解決物理問題時(shí)可充分應(yīng)用數(shù)學(xué)思想解決抽象性的問題，且還可以對(duì)邏輯性較強(qiáng)的知識(shí)進(jìn)行分析。教師在教學(xué)改革的過程中可發(fā)揮數(shù)學(xué)思想的作用將知識(shí)內(nèi)容簡(jiǎn)化，加大力度訓(xùn)練，使學(xué)生以數(shù)學(xué)思維為導(dǎo)向，掌握解決物理問題的技巧，切實(shí)提高學(xué)生學(xué)習(xí)水平與學(xué)習(xí)質(zhì)量，更好地滿足目前教學(xué)的需求。可見，教師在高中物理教學(xué)中應(yīng)用數(shù)學(xué)思想方法相當(dāng)必要，必須引起教師的重視，創(chuàng)建科學(xué)合理的教育機(jī)制與教育模式，最大程度地提高物理教學(xué)水平與質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生物理思維能力，優(yōu)化目前教育發(fā)展模式。

1.3 打破傳統(tǒng)教學(xué)局限，提高教學(xué)效率

就傳統(tǒng)高中物理教學(xué)來看，無論教學(xué)方式還是教學(xué)理念都具有較大局限，究其原因就是很多教師在教學(xué)中并沒有以目前教學(xué)形式為基礎(chǔ)進(jìn)行創(chuàng)新，更沒有意識(shí)到數(shù)學(xué)知識(shí)與物理知識(shí)的關(guān)聯(lián)，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識(shí)時(shí)存在較大誤區(qū)，也有部分教師沿用初中階段教學(xué)方法，最終課堂教學(xué)效果并不理想。就高中生學(xué)習(xí)效率不高的原因分析，缺乏解題創(chuàng)新與物理知識(shí)能力是最主要的原因。教師在教學(xué)中應(yīng)用數(shù)學(xué)思想方法開展教學(xué)活動(dòng)有利于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力與理解能力，改革傳統(tǒng)教學(xué)模式，使得學(xué)生創(chuàng)新自身學(xué)習(xí)方法與方式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，切實(shí)提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率。

1.4 調(diào)整教學(xué)難度，增加物理思維梯度

教師在開展教學(xué)活動(dòng)時(shí)要提高對(duì)調(diào)整教學(xué)難度的重視，這是因?yàn)檎J(rèn)識(shí)規(guī)律的限制影響了人的認(rèn)知過程。人的認(rèn)識(shí)規(guī)律是一個(gè)從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從容易到難的過程，整個(gè)過程是階梯狀上升的，基本不可能做到一蹴而就，因此教師在教學(xué)中應(yīng)結(jié)合實(shí)際調(diào)整教學(xué)難度，循序漸進(jìn)地開展教學(xué)活動(dòng)。教師在高中物理學(xué)科教學(xué)中滲透數(shù)學(xué)思想方法實(shí)際上是以融入演變與拆分為基礎(chǔ)，最大程度地降低了學(xué)習(xí)難度，使學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中可以順著教師的思維梯度進(jìn)入到最佳的學(xué)習(xí)狀態(tài)中。

2? 數(shù)學(xué)思想方法在高中物理中的應(yīng)用策略

2.1 了解學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)

要想學(xué)好物理學(xué)科，前提就是要學(xué)好數(shù)學(xué)學(xué)科。教師在開展教學(xué)活動(dòng)時(shí)應(yīng)全面、系統(tǒng)地了解學(xué)生，掌握學(xué)科的欠缺之處，合理掌握學(xué)習(xí)物理學(xué)科過程中要掌握的數(shù)學(xué)方法與要掌握的數(shù)學(xué)程度。在物理學(xué)科教學(xué)設(shè)計(jì)中應(yīng)確?？尚泻侠恚行Ы淌谖锢碇R(shí)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中可以在理解的基礎(chǔ)上吸收知識(shí)，在解題中科學(xué)應(yīng)用所學(xué)知識(shí)。以力學(xué)、電學(xué)這部分內(nèi)容教學(xué)為例，學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容經(jīng)常會(huì)應(yīng)用到比例問題計(jì)算的問題，很多學(xué)生在解題的過程中也經(jīng)常運(yùn)用到這一比例法，簡(jiǎn)化了解題過程，提高了解題速度，提高學(xué)習(xí)效率，但該方法也具有一定的缺點(diǎn)，即計(jì)算的過程中容易出現(xiàn)問題。所以，只有學(xué)生掌握扎實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)才能掌握解題步驟。首先需要探索題目中的對(duì)應(yīng)關(guān)系，之后以物理概念與物理規(guī)律為基礎(chǔ)建立與之相對(duì)應(yīng)的方程，最后應(yīng)用消除法約掉不需要求的物理量，建立新的方法，最后將已知量帶入其中，求出最終結(jié)果。

2.2 發(fā)揮數(shù)形結(jié)合思想方法指導(dǎo)物理解題

對(duì)學(xué)生而言解題是其學(xué)習(xí)的核心環(huán)節(jié)，同時(shí)也是重要的一部分內(nèi)容，學(xué)生在解題的過程中可以更好地了解自己的學(xué)習(xí)情況，使教師可以及時(shí)把握其學(xué)習(xí)情況，之后相應(yīng)地調(diào)整教學(xué)計(jì)劃[2]。通過解題培養(yǎng)學(xué)生良好的物理思維，使其形成優(yōu)良的心理素質(zhì)。然而在具體的解決問題中，部分問題比較抽象，學(xué)生遇到此類問題并不知道如何下手，因此要想解決與改善這一問題，教師要教給學(xué)生正確應(yīng)用數(shù)形結(jié)合思想解題的方法，結(jié)合數(shù)形圖形體現(xiàn)出抽象物理題目中的已知量，最大程度地降低解題難度，使學(xué)生可以找到解決問題的方法，從而更加高效地解決問題，促進(jìn)其形成良好的解題技巧。以解題“曲線運(yùn)動(dòng)”這方面的題目為例，筆者在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用數(shù)形結(jié)合思想要求學(xué)生先畫出坐標(biāo)軸用于表示豎直與水平方向的速度，深入分析題目明確題目中已知量與未知量之間的關(guān)系，之后結(jié)合物理思維解答。由此可知，在解決物理問題時(shí)應(yīng)用數(shù)形結(jié)合思想對(duì)培養(yǎng)學(xué)生物理思維產(chǎn)生極為積極的影響，學(xué)生在解題時(shí)也更加高效，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)物理學(xué)科的信心。

2.3 合理修改教學(xué)計(jì)劃

教師在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)需要充分考慮物理與數(shù)學(xué)的關(guān)系，使學(xué)生更好地了解概念與數(shù)學(xué)，之后傳授物理知識(shí);讓學(xué)生先做好預(yù)習(xí)工作，之后有效應(yīng)用數(shù)學(xué)方法與思想。教師要使學(xué)生在學(xué)習(xí)中牢固地掌握基礎(chǔ)知識(shí)，層層遞進(jìn)激發(fā)其學(xué)習(xí)熱情。比如，在學(xué)習(xí)的過程中經(jīng)常遇到分析受力的題目，這些題目具有較高的難度，教師可以發(fā)揮數(shù)學(xué)相似三角形的作用對(duì)比三角形與幾何三角形，分析其存在的相似之處，之后以對(duì)應(yīng)邊成比例為基礎(chǔ)列出比例式，發(fā)揮不變量的作用解決待變量。在解決問題的過程中列出比例式，簡(jiǎn)化計(jì)算，更加高效地解決問題，使學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)思維解決問題，這對(duì)發(fā)展學(xué)生物理思維同樣產(chǎn)生積極的影響。在解決該問題時(shí)需要畫出幾何圖形，對(duì)比兩個(gè)三角形，找到相似點(diǎn)與對(duì)應(yīng)邊，之后列出比例式解決問題。

2.4 反復(fù)給學(xué)生強(qiáng)調(diào)物理與數(shù)學(xué)的聯(lián)系

物理學(xué)科的學(xué)習(xí)必須要進(jìn)行大量的數(shù)學(xué)運(yùn)算，但很少有學(xué)生了解物理與數(shù)學(xué)的聯(lián)系有多么密切。因此，我們?cè)诮虒W(xué)中可以結(jié)合教學(xué)內(nèi)容反復(fù)給學(xué)生講解在物理學(xué)創(chuàng)立與發(fā)展過程中起到何種作用。17世紀(jì)之前漫長的歲月中人們主要從原因與效果兩個(gè)方面思考物理現(xiàn)象，時(shí)代不斷發(fā)展，以牛頓、伽利略為代表的一批科學(xué)家創(chuàng)立了以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，采取精準(zhǔn)教學(xué)的方式探索物理現(xiàn)象，成功從哲學(xué)中分離出物理現(xiàn)象[3]。伽利略在空間與世界的數(shù)學(xué)論證以及科學(xué)定量的實(shí)驗(yàn)方法，牛頓在開普勒與伽利略等人工作的基礎(chǔ)上發(fā)揮了數(shù)學(xué)工具的作用，將其和看似毫無聯(lián)系的力學(xué)知識(shí)聯(lián)系起來，應(yīng)用極為簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)表達(dá)式進(jìn)行闡述，這種研究方法與思維方法具有較高的科學(xué)性，對(duì)近現(xiàn)代物理學(xué)以及其他學(xué)科的研究產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

2.5 通過實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)滲透數(shù)學(xué)思維

物理學(xué)科具有較強(qiáng)的綜合性，除了理論知識(shí)之外還包含較多的實(shí)驗(yàn)。教師除了給學(xué)生講授物理知識(shí)之外，還需要重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力。物理實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的影響是巨大的，還對(duì)學(xué)生物理學(xué)科的修養(yǎng)產(chǎn)生較大影響。所以，教師在教學(xué)中要科學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，逐步改善并完善，采取科學(xué)的數(shù)學(xué)思維方法，為學(xué)生提供更加充足的實(shí)驗(yàn)探究環(huán)境。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中滲透數(shù)學(xué)知識(shí)可以產(chǎn)生極為積極的影響，最大程度地簡(jiǎn)化了物理實(shí)驗(yàn)，確保了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正確性與有效性。比如在電阻電動(dòng)勢(shì)實(shí)驗(yàn)中筆者讓學(xué)生根據(jù)得到的數(shù)據(jù)繪住數(shù)學(xué)圖，讓其根據(jù)數(shù)據(jù)點(diǎn)的趨勢(shì)分布有效排除誤差點(diǎn)，之后通過U-I圖得出正確的實(shí)驗(yàn)數(shù)值。

2.6 應(yīng)用等價(jià)轉(zhuǎn)化思想分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

物理學(xué)科的學(xué)習(xí)核心在于進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每個(gè)學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)科都需要掌握實(shí)驗(yàn)操作步驟，也必須要經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)過程。在實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)，強(qiáng)化其動(dòng)手操作能力，促進(jìn)其形成靈活的思維。然而結(jié)合以往的實(shí)驗(yàn)可知，正確分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)同樣屬于重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，很多學(xué)生并不能正確分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這對(duì)實(shí)驗(yàn)的目的與意義產(chǎn)生較大多的影響，還會(huì)影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)[4]。為了更好地解決這一問題，教師要在分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)引入數(shù)學(xué)學(xué)科的等價(jià)轉(zhuǎn)化思想，以此解決數(shù)據(jù)分析難題，將物理實(shí)驗(yàn)問題轉(zhuǎn)變?yōu)榕c之相關(guān)的數(shù)學(xué)問題。很多學(xué)生在面對(duì)數(shù)學(xué)題時(shí)經(jīng)常表現(xiàn)出從容不迫的態(tài)度，但是一遇到物理問題就無從下手。所以，教師在教學(xué)中要注意將物理分析轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)學(xué)題，避免學(xué)生在分析的過程中產(chǎn)生較大壓力，得出計(jì)算結(jié)果后再將其還原成物理問題，這樣才能減輕學(xué)生心理壓力，使其更好地解決問題。以教學(xué)“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量速度”這部分內(nèi)容為例，除了需要學(xué)生掌握計(jì)時(shí)器測(cè)量速度原來的方法之外還應(yīng)結(jié)合等價(jià)轉(zhuǎn)化思想將復(fù)雜的問題變?yōu)楹?jiǎn)單，便于學(xué)生理解，最大程度地發(fā)揮實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)科的價(jià)值。

3? 結(jié)語

教師在物理學(xué)科教學(xué)中滲透數(shù)學(xué)思想方法的方法很多，需要結(jié)合教學(xué)實(shí)際情況與學(xué)生學(xué)習(xí)水平不斷探索與總結(jié)，這樣才能在物理教學(xué)中滲透數(shù)學(xué)思想方法，促進(jìn)學(xué)生不斷提高自身學(xué)習(xí)能力，為學(xué)生全面發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 蘇洋.數(shù)學(xué)思想方法在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[D].遼寧師范大學(xué)，2016.

[2] 劉小兵.數(shù)學(xué)思想方法在高考物理中的應(yīng)用[J].中學(xué)生理科應(yīng)試，2017（5）：41-46.

[3] 羅忠華.數(shù)學(xué)思維方法在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].新課程：教師版，2019（7）：70.

[4] 王鍇.高中生運(yùn)用數(shù)學(xué)思想方法解決物理問題的相關(guān)研究[J].讀天下（綜合），2019（4）：1.

[5] 邵羽茜.構(gòu)造性思想方法在高考數(shù)學(xué)解題中的應(yīng)用研究[D].河南大學(xué)，2018.

[6] 栗曉倩.高中生運(yùn)用數(shù)學(xué)思想方法解決物理問題的相關(guān)研究[D].哈爾濱師范大學(xué)，2017.