高中生物理學習與數學學習相關性探討

秦　柏長嶺縣第三中學

高中生物理學習與數學學習相關性探討

秦柏
長嶺縣第三中學

數學和物理之間的關系十分密切。在高中物理學習過程中，主要是物理概念將研究對象分成若干個范圍，而每一個范圍又都是由單獨的物理模型構成。解決這些物理模型問題通常又離不開數學。在高中生物理學習和數學學習之間的相關性究竟是怎樣的，是一個值得探討的話題。本文首先探討了物理與數學學習結合性在高考考綱中的體現，隨后舉例說明了高中物理與數學學習的相互滲透，并在理論層面上說明了物理與數學的相關性，以及在文章的最后闡述了數學學習在物理學習中的意義。

高中；物理學習；數學學習；相關性

長期以來，高中物理教師一直在尋找有效的提高高中生物理學習成績的方法，也在不斷的進行著嘗試和改進，但是想要解決普遍的學生學習物理困難，仍然沒有找到最佳的方法。同時，也有很多教師和學者開始研究和物理學習有關的因素，究竟那些因素和物理學習有著密切的聯系一時也成為了研究熱點和重點。高中學習過程中，高中生普遍認為物理是很難學習的一門課程。因此，學生以及學生家長都希望能夠找到學好物理的秘密，進而提高學習物理的效率。但是實際上，在以往的物理教學和高中生物理學習過程中都存在著誤區，即習慣了就事論事，物理老師的教學往往在物理概念和物理規律上糾結，總是擔心講解的太多會容易招人非議。

通常，物理學習與數學學習的相關性的程度可以分為三個階段：初中，高中和大學。在大學階段，人們已經普遍接受和認可數學學習和物理學習有著緊密的聯系，《數學物理方法》在大學專業教學中也成為了一門專業課程。在初中階段，物理學習的主要內容主要是生活中常見的物理現象介紹，僅在熱、力、光和電這四個方面涉及到少量的數值計算。而目前在國內，有關高中生物理學習與數學學習相關性研究的報道還相對較少。本文則在以下幾個方面簡要探討了高中生物理和數學學習中存在的相關性。

一 物理與數學學習結合性在高考考綱中的體現

在高考考綱中，物理和數學學習結合主要體現在以下幾個能力上：

首先，理解能力；在考綱中要求學生能夠在高中的學習過程中，理解所學自然科學基礎知識的涵義，以及所學知識的運用條件，并可以使用適當的文字形式、公式等方式進行描述。可以正確理解和說明自然科學現象和問題。具體包括兩個方面的內容：一是對概念的認識以及如何正確表達規律。用科學的方式對自然現象和規律進行定量以及定性描述或是進行科學的解釋。二是理解自然科學的基本概念和原理。同時，在具體的學習之后，需要了解產生的原因以及可以適用的條件等。并可以總結和歸納出它們之間的聯系和區別。

其次，設計和完成實驗能力；在學習物理過程中，通過讓學生設計實驗可以鍛煉和提高學生的邏輯思維能力，設計過程中，通過合理的數學計算和物理邏輯推理，有助于學生對自然科學概念、原理以及規律的理解。同時也在培養學生創新方面起到積極作用。

再次，培養學生使用數學知識解決物理問題；通過對物理問題的分析，理解文字或是圖表中涵蓋的特征，以及通過學習到的數學知識來解決遇到的物理問題。主要包括在閱讀物理方面資料的同時，當遇到和物理量之間定性與定量時，可以運用數學的定量函數關系進行合理的解答。

最后，邏輯推理能力；通俗的講，就是在已有知識的基礎上，在給出的題目中，找出存在的條件，并根據提出的問題進行歸納和分析相關信息。進而對題目中的問題給予合理的推理和解釋，最后做出正確的判斷。

二 高中物理與數學學習的相互滲透

單從字面上，物理和數學之間好像沒有太多的聯系，但是仔細研究之后發現，高中物理學習和數學學習之間是相互滲透的。這樣一種相互滲透的關系吸引著數學教育者的同時，也被物理教學者所關注。而且，我們發現在2005年由人民教育出版社出版的高中一年級數學教課書中的第二章中，在函數的應用舉例中，專門用一節的篇幅討論了物理學習和數學學習之間的相互滲透。

在本節中，通過物理教學內容中的自由落體運動的數學模型，即h(t)=1/2gt2，闡述了數學模型和數學模型方法在物理學習中的運用。并以自由落體這一物理運動過程為例，詳細說明了數學模型方法解決物理問題的基本步驟。

在伽利略研究自由落體運動的過程中，他使用了數學模型中的函數語言對自由落體運動規律和現象進行了描述。也就是函數關系式h(t)=1/2gt2，在物理中這是重力加速度，1/2g這個常數正是h與t2的正比例系數。也正是h(t)=1/2gt2這個數學模型體現出了物理學習中物體自由落體運動這一生活現象的本質規律。

三 理論上物理學習與數學學習之間的相關性

事物之間存在著聯系是具有普遍性的。世界上存在的一切事物都不能不依賴其他而獨立的存在。就物理學習和數學學習而言，除了上述具體實例之間的相互滲透，其實在很多方面都存在著聯系，比如思維方式。邏輯推理等。在物理學習中通常會受到數學思維等的影響，相反，在數學學習過程中也會受到物理推理思維的影響。

可以將物理和數學在理論上存在的相關性總結如下：數學——聯系——物理；通過數學中的一些知識可以聯想到物理中的知識，如數學幾何學中的點、面等聯想到物理中的電場和磁場；物理學中的直線運動和曲線運動可以聯想到數學代數中的函數圖像；數學學習中的解析幾何中的幾何圖和函數式可以聯想到物理中的氣體狀態方程。

四 數學學習在物理學習中的意義

在物理學習中，數學的意義不僅僅是提供解題方式，更重要的是應用在物理的思維語言和方法上。物理和數字之間的關系決定了對于學習物理的人，需要具備良好的數學水平以及可以利用數學方法處理物理問題。在高中階段的物理學習中，對學生數學知識和能力的要求體現在很多方面，在很多情況下，需要用數學知識來解答物理問題，無論是在理論和物理實驗中，都離不開數學。

物理中的所有定律都是以數學公式的形式體現出來的，如果想要將這些表達方式清晰的展現出來，即需要要有物理方面的邏輯思維能力，同時也需要具有良好的數學思維能力。除此之外，在物理問題中經常涉及到一些需要用數學公式對物理條件進行表達，這同樣要求學生具備數學方面的邏輯思維能力。

總之，在高中生物理和數學學習中能夠科學、合理的將兩者相互滲透，融會貫通。在物理學習中，根據數學運算的結果得到物理結論，隨后在利用物理邏輯思維來判斷結果是否合理，是否符合實際。在物理和數學學習中，如果可以將復雜的物理現象通過一種簡單的數學關系表現出來，這將是最佳的結果。

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