李華

【摘 要】 隨著新課改的實(shí)施，人們?cè)桨l(fā)重視學(xué)生的素質(zhì)教育，把關(guān)注的重點(diǎn)轉(zhuǎn)向了學(xué)生的學(xué)習(xí)思維和學(xué)習(xí)質(zhì)量的提升和提高.高中階段的學(xué)生課業(yè)繁重，學(xué)習(xí)壓力大，而物理作為高中的重要學(xué)科之一，具有晦澀難懂的特點(diǎn)，直接影響著學(xué)生的整體成績(jī).為了更好地減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力，幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的物理學(xué)習(xí)思維，取得優(yōu)異成績(jī)，本文將進(jìn)行在高中物理教學(xué)中滲透數(shù)學(xué)思想的方法研究，希望可以給高中的物理教師提供一定的啟發(fā).

【關(guān)鍵詞】 高中物理;數(shù)學(xué)思想;教學(xué)實(shí)踐

數(shù)學(xué)是物理學(xué)的一種表達(dá)形式，是物理學(xué)理論創(chuàng)立和發(fā)展、進(jìn)行物理問(wèn)題解決的重要工具，對(duì)物理有著重要的影響.所以，立足于新課改時(shí)代背景下，思考在高中物理教學(xué)的過(guò)程中滲透數(shù)學(xué)思想的方法，于幫助學(xué)生訓(xùn)練學(xué)習(xí)思維、提高學(xué)習(xí)質(zhì)量而言，有著極大的幫助.

1 原因

通過(guò)分析物理課程的授課情況，不難發(fā)現(xiàn)，有很多學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)質(zhì)量非常好，但是在運(yùn)用所學(xué)數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行物理問(wèn)題解答的時(shí)候，卻總是存在“茶壺煮餃子，肚里有說(shuō)不出”的問(wèn)題.不少的物理教師把造成這種現(xiàn)象的原因歸結(jié)在數(shù)學(xué)教學(xué)上，但實(shí)際上更多地是因?yàn)槲锢斫處煋?dān)心在授課的時(shí)候涉及太多的數(shù)學(xué)內(nèi)容，會(huì)把物理課變成數(shù)學(xué)課，因此省略了數(shù)學(xué)推導(dǎo)和運(yùn)算過(guò)程導(dǎo)致的.其次，學(xué)生在高中階段遇到的各種類型的習(xí)題，都具備很強(qiáng)的數(shù)、理聯(lián)系，物理教師沒(méi)能充分發(fā)揮出示范引領(lǐng)的作用，導(dǎo)致學(xué)生在分析題干信息、理順做題思路、進(jìn)行答案求解的過(guò)程中，忽視了對(duì)數(shù)學(xué)思想的靈活運(yùn)用，缺乏對(duì)物理學(xué)習(xí)過(guò)程中涉及到的數(shù)學(xué)知識(shí)的重視.基于以上兩方面的原因，所以學(xué)生未能建立起數(shù)學(xué)和物理聯(lián)系的正確認(rèn)識(shí)，影響了學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣培養(yǎng)，以及物理成績(jī)的提升[1].

另外，對(duì)知識(shí)的“肢解”會(huì)造成學(xué)生智慧能力發(fā)展的畸形.知識(shí)本身是一個(gè)完整的有機(jī)體，如果把對(duì)知識(shí)的學(xué)習(xí)限制在學(xué)科范圍內(nèi)，會(huì)導(dǎo)致教學(xué)目標(biāo)和知識(shí)學(xué)習(xí)的系統(tǒng)性和結(jié)構(gòu)性不足，不僅會(huì)讓學(xué)科教師的思維被禁錮，還會(huì)讓學(xué)生無(wú)法形成對(duì)人類知識(shí)圖景的有機(jī)認(rèn)識(shí)，難成視野開(kāi)闊、思維敏捷之人.

2 分類

2.1 函數(shù)與方程思想

這個(gè)思想是指將物理量彼此間的數(shù)量關(guān)系用函數(shù)的方式表達(dá)出來(lái)，在函數(shù)方程的幫助下實(shí)現(xiàn)解決物理問(wèn)題的目的.高中的物理教材中蘊(yùn)含著很多函數(shù)、方程的思想，物理概念、表達(dá)方式以及一些規(guī)律推導(dǎo)中也蘊(yùn)含著很多數(shù)學(xué)思想，在函數(shù)和方程式的幫助下，能夠構(gòu)建出物理模型，幫助學(xué)生直觀清楚地了解到已知量和未知量間存在的關(guān)系，明確方程式的含義，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理問(wèn)題的高效解答.

2.2 數(shù)形結(jié)合思想

數(shù)和形是同一事物的兩個(gè)方面，都可以用于進(jìn)行物理概念、規(guī)律，以及概念和規(guī)律之間聯(lián)系、變化的表達(dá)，數(shù)和形之間可以實(shí)現(xiàn)補(bǔ)充、映射、轉(zhuǎn)化.在這種方法的幫助下，能夠讓物理教師直觀化抽象的數(shù)量關(guān)系，讓抽象的問(wèn)題形象化，實(shí)現(xiàn)讓學(xué)生順暢梳理物理知識(shí)的目的.比如在學(xué)習(xí)位移概念的時(shí)候，教師可以借助數(shù)形結(jié)合的思想，讓學(xué)生直觀理解位移的含義[2].

2.3 轉(zhuǎn)化和劃歸的思想

這種思想是指讓學(xué)生利用已經(jīng)掌握的知識(shí)內(nèi)容，進(jìn)行對(duì)未知問(wèn)題的分析，在轉(zhuǎn)化的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)內(nèi)容理解，進(jìn)行存在問(wèn)題的解答.這是一種非?；镜乃季S方式，比如類比思想就是立足于兩類事物之間的相似性，將已知對(duì)象的一些內(nèi)容、特點(diǎn)遷移到未知對(duì)象上，解決一些看似復(fù)雜的問(wèn)題的思想，能夠讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)對(duì)公式的快速、高效記憶，激發(fā)創(chuàng)造力.

2.4 比值定義思想

在比值方式下對(duì)某一個(gè)物理量進(jìn)行分析，并作出解釋的這個(gè)過(guò)程，就是數(shù)學(xué)的比值定義思想.數(shù)學(xué)比值定義思想可以應(yīng)用在物質(zhì)本身屬性、物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程等的多個(gè)內(nèi)容方面.需要注意的是，因?yàn)閿?shù)學(xué)比值定義思想使用時(shí)需要把外界的因素作為前提和基礎(chǔ)，所以在進(jìn)行物理量分析的時(shí)候，需要立足于一定的條件才能使用.

2.5 極限思想

于數(shù)學(xué)的極限思想而言，無(wú)限接近是其本質(zhì)，物理中自由落體運(yùn)動(dòng)的相關(guān)內(nèi)容就用到了數(shù)學(xué)的極限思想.

2.6 微元思想

微元思想是指對(duì)某一個(gè)物體或運(yùn)動(dòng)進(jìn)行細(xì)分.在物理學(xué)習(xí)的過(guò)程中，統(tǒng)一運(yùn)動(dòng)的規(guī)律是能夠體現(xiàn)在每一單元的過(guò)程中的，所以利用微元思想，學(xué)生們可以任意抽取一個(gè)單元作為計(jì)算和解決問(wèn)題的基礎(chǔ)，能夠高效地實(shí)現(xiàn)物理問(wèn)題的解決.

3 具體方法

3.1 在物理理論知識(shí)中滲透數(shù)學(xué)思想

于高中的物理學(xué)習(xí)而言，物理概念是非常重要的一部分內(nèi)容，要想保證學(xué)生的物理學(xué)習(xí)擁有足夠扎實(shí)的基礎(chǔ)，教師必須合理地進(jìn)行物理概念的引入，保證語(yǔ)言的簡(jiǎn)潔、直白，進(jìn)行物理概念的形象化[3].

例如 ?教師在講《位置變化快慢的描述——速度》這一部分內(nèi)容的時(shí)候，速度概念的理解是這一章節(jié)的主要目標(biāo)，那么教師可以以飛機(jī)、火車、自行車等為教學(xué)例子，幫助學(xué)生初步建立起對(duì)速度的理解.在學(xué)習(xí)“表示位位移（位移）變化”部分的內(nèi)容時(shí)，教師可以引用數(shù)學(xué)函數(shù)的思想，用△t代表經(jīng)過(guò)的時(shí)間，用V=△x△t這個(gè)式子計(jì)算平均速度，那么△x△t代表的就是位移的變化率.這個(gè)時(shí)候教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考當(dāng)△t無(wú)限小時(shí)的這種情況，幫助學(xué)生理解什么是“某一刻的速度”，由此讓學(xué)生明白速度這個(gè)較為抽象的物理概念.

在這個(gè)過(guò)程中，本來(lái)是純文字的物理概念，在數(shù)學(xué)思想的作用下轉(zhuǎn)化成了函數(shù)公式，能夠讓學(xué)生明白速度的物理概念是如何得出的，幫助學(xué)生深刻理解速度的含義，為以后的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).

3.2 在物理解題技巧方面滲透數(shù)學(xué)思想

物理練習(xí)題是幫助學(xué)生強(qiáng)化知識(shí)記憶，提高對(duì)知識(shí)運(yùn)用熟練度的有效方式，能夠強(qiáng)化學(xué)生的心理素質(zhì)，訓(xùn)練物理學(xué)習(xí)思維，而教師也可以通過(guò)學(xué)生的測(cè)試情況了解學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，便于對(duì)后續(xù)的教學(xué)安排進(jìn)行針對(duì)性地調(diào)整，保證教學(xué)質(zhì)量.但是很多物理題是比較復(fù)雜、抽象的，學(xué)生往往無(wú)法明確做題的思路，所以物理教師在授課的過(guò)程中可以從物理解題技巧方面入手，有效滲透數(shù)學(xué)思想，幫助學(xué)生提高理解題目信息的能力.

例如 在讓學(xué)生做《曲線運(yùn)動(dòng)》相關(guān)的題目時(shí)，教師可以引入數(shù)形結(jié)合的思想，讓學(xué)生在畫(huà)坐標(biāo)軸的時(shí)候，把水平方向和豎直方向上的力分別表示出來(lái)，實(shí)現(xiàn)清晰表示已知量彼此間抽象關(guān)系的目的.而后讓學(xué)生通過(guò)一邊閱讀題干信息，一邊分析畫(huà)出來(lái)的圖示，利用物理知識(shí)完成對(duì)題目的解答，這樣就能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化題干信息的目的，讓學(xué)生對(duì)題目的要求和題目問(wèn)題有更加清晰的了解，不僅可以完成對(duì)物理思維的訓(xùn)練，還能增加對(duì)數(shù)學(xué)思想的運(yùn)用，可以有效提高做題正確率，為提高物理做題效率，助力高考打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).

3.3 在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面滲透數(shù)學(xué)思想

實(shí)驗(yàn)操作是物理學(xué)習(xí)的核心部分，通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)可以幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的動(dòng)手實(shí)踐能力，加深對(duì)物理知識(shí)的理解和掌握程度.但是，現(xiàn)階段學(xué)生在學(xué)習(xí)物理時(shí)，普遍存在不擅于分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的問(wèn)題，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的目的理解得不夠透徹，難以高質(zhì)量完成物理實(shí)驗(yàn)相關(guān)題目的作答.因此，物理教師在以后的授課過(guò)程中，可以將數(shù)學(xué)的等價(jià)轉(zhuǎn)化思想合理地引入到物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，用數(shù)學(xué)思考問(wèn)題代理物理實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)[4].

例如 “打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量物體速度”這一實(shí)驗(yàn)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的是讓學(xué)生了解打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的原理，并能夠利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)物體的加速度進(jìn)行計(jì)算.所以物理教師可以在做實(shí)驗(yàn)之前向?qū)W生們細(xì)致地介紹一遍打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，讓學(xué)生明白打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的振針周期性震動(dòng)是對(duì)其運(yùn)動(dòng)過(guò)程流逝時(shí)間的一種等價(jià)轉(zhuǎn)化這個(gè)原理，知道打點(diǎn)紙上的每?jī)蓚€(gè)點(diǎn)之間相隔的時(shí)間是相同的，從而實(shí)現(xiàn)讓學(xué)生透徹理解利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器進(jìn)行加速度計(jì)算的具體原理、保證打點(diǎn)計(jì)時(shí)器題目正確率的目的.

4 注意事項(xiàng)

4.1 系統(tǒng)計(jì)劃

凡事，預(yù)則立，不預(yù)則廢.如果物理教師不能為數(shù)學(xué)思想的滲透制定一個(gè)系統(tǒng)性的計(jì)劃，那么學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)思想的感受和理解會(huì)浮于表面，無(wú)法形成用數(shù)學(xué)思想高質(zhì)量解決物理問(wèn)題的意識(shí)，即使通過(guò)上文的分析物理教師已經(jīng)明確了滲透于物理教學(xué)中的數(shù)學(xué)思想大致有幾種，也確定了滲透的方面都有哪些，也依然無(wú)法發(fā)揮出數(shù)學(xué)思想滲透的作用.所以物理教師需要在滲透的過(guò)程中制定一個(gè)系統(tǒng)計(jì)劃，對(duì)物理教材進(jìn)行深入的分析，明確物理概念的重難點(diǎn).同時(shí)為學(xué)生的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展認(rèn)真考慮，幫助學(xué)生建立起高中學(xué)習(xí)和大學(xué)學(xué)習(xí)的橋梁.此外，教師需要對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行全面、系統(tǒng)的梳理，分析哪些知識(shí)點(diǎn)可以用于滲透數(shù)學(xué)思想，以及該滲透什么數(shù)學(xué)思想、怎么滲透、滲透的程度應(yīng)該是怎樣的，確立出一個(gè)滲透的總體設(shè)計(jì)，為不同的授課階段制定出適宜的教學(xué)目標(biāo)[5].

4.2 循序漸進(jìn)

思想的滲透、意識(shí)的養(yǎng)成、思想的利用等都需要花費(fèi)時(shí)間，因而物理教師在進(jìn)行數(shù)學(xué)思想滲透的過(guò)程中，需要依照從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的原則，讓學(xué)生建立起對(duì)在物理學(xué)習(xí)中應(yīng)用數(shù)學(xué)思想的、由淺入深的理解，扎實(shí)數(shù)學(xué)思想的理解.每次滲透一種數(shù)學(xué)方法，物理教師都要把讓學(xué)生熟練掌握作為教學(xué)目標(biāo).

例如 一開(kāi)始講課的時(shí)候，物理教師用數(shù)學(xué)思想給學(xué)生們講題，做思路分析，這個(gè)階段是在讓學(xué)生明白能夠用數(shù)學(xué)思想進(jìn)行這種題型的解答，讓學(xué)生知道在做題的過(guò)程中應(yīng)用了哪些數(shù)學(xué)思想，隨著教學(xué)進(jìn)程的不斷推進(jìn)，教師每次都適時(shí)地提醒學(xué)生進(jìn)行數(shù)學(xué)思想的運(yùn)用，要讓學(xué)生在做題的時(shí)候形成思考題目中能否應(yīng)用數(shù)學(xué)思想的意識(shí)，讓學(xué)生逐漸將在物理學(xué)習(xí)中應(yīng)用數(shù)學(xué)思想做題當(dāng)成一種習(xí)慣，建立起物理學(xué)習(xí)和數(shù)學(xué)思想密不可分的這種思想，等到學(xué)生在做題的時(shí)候能夠自覺(jué)地，甚至是下意識(shí)地用上數(shù)學(xué)思想，在分析物理題目的時(shí)候能夠知道哪一種數(shù)學(xué)思想可以有助于解題時(shí)，證明學(xué)生已經(jīng)能夠熟練掌握這種數(shù)學(xué)思維的方法了，這時(shí)物理教師才能把關(guān)注的重點(diǎn)轉(zhuǎn)向其他的數(shù)學(xué)思想.

4.3 反復(fù)滲透

數(shù)學(xué)思想具有高概括性和高抽象性的特點(diǎn)，所以想讓學(xué)生徹底掌握數(shù)學(xué)思想，讓數(shù)學(xué)思想扎根在學(xué)生腦海中，絕非一朝一夕能夠完成的事情，物理教師必須在授課過(guò)程中反復(fù)地對(duì)數(shù)學(xué)思想進(jìn)行滲透[6].

在滲透一種數(shù)學(xué)思想的時(shí)候，物理教師需要做好這個(gè)數(shù)學(xué)思想方法在不同階段的再現(xiàn)工作，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)這種數(shù)學(xué)思想方法的認(rèn)識(shí).

例如 學(xué)習(xí)《導(dǎo)體的電阻》時(shí)，學(xué)生對(duì)R=UI這個(gè)公式不甚理解，那么物理教師可以引導(dǎo)學(xué)生將這個(gè)公式和ρ=mv進(jìn)行類比，同理，可以讓學(xué)生將E=Fq和R=UI進(jìn)行比較，幫助學(xué)生更加清楚地明白場(chǎng)強(qiáng)的特征，再如可以通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器提高學(xué)生對(duì)磁場(chǎng)的認(rèn)識(shí)和了解程度.通過(guò)這樣反復(fù)的類比和滲透，讓學(xué)生在日后遇到物理公式的時(shí)候，養(yǎng)成和其他已經(jīng)學(xué)過(guò)的公式進(jìn)行類比、弄清公式概念的習(xí)慣.

5 總語(yǔ)

數(shù)學(xué)作為物理學(xué)習(xí)的工具，將數(shù)學(xué)思想滲透到物理教學(xué)中能夠幫助學(xué)生更加高效地理解物理概念、公式，可以幫助學(xué)生有效地訓(xùn)練物理思維，形成對(duì)物理知識(shí)的系統(tǒng)性理解.所以在日常授課的過(guò)程中，物理教師需要立足于物理的理論知識(shí)、解題技巧以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)，進(jìn)行數(shù)學(xué)思想的滲透，向?qū)W生傳遞用數(shù)學(xué)思想解決物理問(wèn)題，降低物理學(xué)習(xí)難度的思想，幫助學(xué)生建立起在物理學(xué)習(xí)中應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)的思想意識(shí).與此同時(shí)，物理教師要為數(shù)學(xué)思想滲透制定一個(gè)系統(tǒng)的計(jì)劃，明確不同階段數(shù)學(xué)思想滲透的教學(xué)目標(biāo)，遵循循序漸進(jìn)和反復(fù)滲透的原則，幫助學(xué)生建立起數(shù)學(xué)和物理的緊密聯(lián)系，讓他們養(yǎng)成用數(shù)學(xué)思想幫助自己實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量物理學(xué)習(xí)的習(xí)慣，為備戰(zhàn)高考打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).

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