談物理教學中數學方法的應用

王鑫　徐立新

摘要：眾所周知，理科學科之間有著十分豐富的聯系。在教學中，教師也會將知識串聯在一起，從而有效提升綜合教育成果。但是，知識的銜接也存在著一定的問題，若知識之間并不屬于同一“軌道”，錯誤的交叉使用，較有可能導致學生對知識產生認知性錯誤，進而影響其思維的建立。因此。本文以物理教學為核心，通過數學方法的應用，探討教學效率和成果提升的方式。數學作為與物理學科鏈接較為緊密的工具，具有較強的契合性，能夠滿足相關教學需求。同時，數學作為學生的理科短板之一，通過其他學科的應用，也能夠不斷增強學生的數學能力。

關鍵詞：物理教學；數學；知識交叉

對于學習者而言，物理學的難度主要在于復雜的邏輯，以及抽象且微觀的粒子運動規律。隨著多媒體教學手段的應用，抽象和微觀問題，已經得到了初步的解決。但是，在邏輯層面，卻難以在教學手段上實現突破。而數學對于解決邏輯問題，有著較好的支持。特別是數學的諸多定義，可以用來直接解決復雜的物理學科問題。而筆者在日常教學中，較多引用數學知識用于加強學生的理解，并取得了相對良性的結果。所以，本文便將筆者的日常實踐成果進行闡釋，希望能夠對其他教師的教學活動有所幫助。

一、用數學的方法來定義物理概念

對于中學生而言，初中生初次接觸物理學科，會出現相對“生澀”的感覺，而知識邏輯差異較大，難以理解。而高中的物理學科，在教學階段的知識復雜性、抽象性提升，也讓學生難以有效的適應。所以，鑒于學生對于教學內容的“生僻感”，采取其熟悉領域引入知識體系，可以達到事半功倍的教學效果。例如，物理學科的比值定義法，便是基于數學的方式，對物理學原理的闡釋。可以發現，此類基本定義所反映的物理學本質，皆是采取量化模式，以清晰的數據，對物理運動規律進行描述。事實上，中學階段的物理學規律中，大多是以定律為基礎。雖然對于一些缺乏研究條件的學校而言，會導致學生認為知識過于抽象。不過，這些知識卻以數學公式的模式加以描述，從而形成應用價值。學生即使在初級階段無法準確的分析出物理知識的特性，或是對其有著直觀、深刻的理解，也能夠依據公式進行應用。所以，數學的方式定義物理概念，是當前較為有效的方式之一。其不僅能夠良好的實現知識簡化，還能夠在學生無法理解的情況下，加強其應用能力，并在應用中逐步實現對知識的理解。相比于傳統教學手段而言，這樣的方式對學生的幫助無疑更為明確。

二、用數學方法處理物理問題

剖析中學物理所學的知識，可以發現常用的數學的方式，主要為下述四點：

1.圖像法圖像較比于文字，有著更加直觀的表現力。例如，采取圖形化的方式，描述物理學的客觀運動等。事實上，圖像化教學方法，是我國較早采用的一種物理教學手段，主要是避免物理學科知識抽象化，導致學生無法理解的問題。而引用數學規則的圖像教學法，所采取的數學圖形詮釋，在教學層面上起到的功能更為出色。例如，在計算斜面高度阻力和球體下滑速度的物理學科問題時，此時若是采用十分具象的圖像，反而并不適合。而用數學模式，以簡單清晰的線條，將物理的運動過程闡述出來，學生則更容易理解。

2.極值法

極值法實際上是完全依據數學模式，而對物理學規律進行闡述的方式。其建立之初，便是為了解決物理問題。教學過程中，可以在物理學模型基礎上，采取該手段進行闡述，其中包括分析、歸納等較為基礎的數學手段。而根據物理學科所授知識的難易程度，也可以采取其他極值法手段，例如三角函數、二次函數等。由此也可見，極值法在物理學科的應用范圍較廣，并具有一定的效果優勢。

3.近似計算法

在物理學科的學習中，經常會出現一些公式，例如sinè=tgè=è，0處于較小值。諸如此類的公式，便是數學應用的一種展現。僅從該公式來看，若進行水下物體的計算時，通過折射變化，計算物體所處的水下位置深度。如果僅憑借物理學科知識解決問題，其計算會相對繁瑣。但是，借助近似計算法，卻能夠更加容易得出結果。例如，首先通過折射原理判斷角度，從而挖掘水面向下的深度，最終獲得tgr psinr，tga psina的結論。通過計算能夠發現，物理學科和數學之間，有著十分緊密的聯系。更為重要的是，知識之間的互相轉化，可以有效促進計算結果的呈現效率。

4.微元法

“微元法”名詞在教育領域出現的頻率并不算高，但卻是中學教育常用的一種數學手段。其主要原理，是從思維模式開拓，實現以點到面的塑造，從而得到整體思維方式的“激活”。這種思維模式，正是物理學科所提出的，應當由學習者在探究中，不斷的提高物理問題處理能力。然而，對于微元法的應用，教師必須清晰其主要特征，并結合問題采取微元法。若微元的選擇不合理，較有可能導致學生的思維混亂。而且，雖然當前教育中鼓勵學生自由意識發揮，教學卻同樣需要關注學生的微元過程的解析。對可能存在的問題，進行第一時間的指導，從而避免學生“走彎路”。值得注意的是，微元法雖然常用，卻對使用環境和使用者有著較高的要求。教師不能僅以“門檻低”，就忽略了教學的根本目的。

三、結語

正所謂“他山之石，可以攻玉”，靈活利用各類知識，對教學中遇到的問題進行闡釋和解析，必然能夠有效的解決問題。本文探究物理教學中，數學思維的利用效果。并發現，數學與物理學科之間的共性關系，是兩者實現互相溝通，并借助數學原理實現對物理學問題解決的重要基礎。endprint