淺談數學思想方法在高中物理中的應用

支文妍

摘? 要：自從素質教育提出后人們更關注且推崇多學科融合的課程改革。對高中生而言數學與物理學科屬于兩門重要的科目，具有較高的關聯性，尤其是物理學科中高度融合了數學思想方法，在解決問題的過程中經常需要應用到相應的數學思想方法。基于此，為了提高學生對物理知識的理解能力，切實提高學生解題能力與邏輯思維，必須進行教學改革，在教學中應用數學思想方法，這對降低物理學科學習難度，提高學生學習效率具有重要的現實意義。

關鍵詞：數學思想方法? 高中物理? 必要性? 應用策略

中圖分類號：G63? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A文章編號：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

物理學科屬于理科，具有一定的學習難度，很多學生在學習期間或多或少都會遇到一定的困難，這是物理學科的特點之一。由于該學科抽象性、邏輯性、知識性與應用性較強，要想學好物理學科需要學生具備多方面的能力。從以往的教學來看，教師更注重培養學生物理思維能力，很少注重培養學生應用數學工具的能力，這就導致學生在學習的過程中存在運算不規范、語言不準確等問題，對學生的熱情與信心產生影響。在此背景下很有必要深入分析數學思想方法在高中物理中的應用。

1? 數學思想方法在高中物理中應用的必要性

1.1 強化學科聯系，突出數學工具價值

教師在教學中要提高對增強學科間聯系的重視，這也是學生綜合運用知識的關鍵。當今時代發展速度極快，且以往知識結構比較單一，因此學生在解決生活中存在的問題時需要積極改革，強化學科之間的關聯，構建貫通的知識網絡，促進學生更好地綜合應用知識。教師在高中物理教學中應用數學思想方法主要是基于上述原因，這是因為結合近年來高中物理教學現狀可知，學生很難學好這門學科，這時應用數學思想方法則可以取得事半功倍的教學效果[1]。

1.2 結合數學思想方式，培養學生物理問題思維

教師在高中物理教學中應用數學思想方法可在解決物理問題中應用數學方式，呈現了優良的教學模式。在解決物理問題時可充分應用數學思想解決抽象性的問題，且還可以對邏輯性較強的知識進行分析。教師在教學改革的過程中可發揮數學思想的作用將知識內容簡化，加大力度訓練，使學生以數學思維為導向，掌握解決物理問題的技巧，切實提高學生學習水平與學習質量，更好地滿足目前教學的需求。可見，教師在高中物理教學中應用數學思想方法相當必要，必須引起教師的重視，創建科學合理的教育機制與教育模式，最大程度地提高物理教學水平與質量，培養學生物理思維能力，優化目前教育發展模式。

1.3 打破傳統教學局限，提高教學效率

就傳統高中物理教學來看，無論教學方式還是教學理念都具有較大局限，究其原因就是很多教師在教學中并沒有以目前教學形式為基礎進行創新，更沒有意識到數學知識與物理知識的關聯，導致學生在學習物理知識時存在較大誤區，也有部分教師沿用初中階段教學方法，最終課堂教學效果并不理想。就高中生學習效率不高的原因分析，缺乏解題創新與物理知識能力是最主要的原因。教師在教學中應用數學思想方法開展教學活動有利于培養學生學習能力與理解能力，改革傳統教學模式，使得學生創新自身學習方法與方式，激發學生學習熱情，切實提高學生學習效率。

1.4 調整教學難度，增加物理思維梯度

教師在開展教學活動時要提高對調整教學難度的重視，這是因為認識規律的限制影響了人的認知過程。人的認識規律是一個從簡單到復雜、從容易到難的過程，整個過程是階梯狀上升的，基本不可能做到一蹴而就，因此教師在教學中應結合實際調整教學難度，循序漸進地開展教學活動。教師在高中物理學科教學中滲透數學思想方法實際上是以融入演變與拆分為基礎，最大程度地降低了學習難度，使學生在學習的過程中可以順著教師的思維梯度進入到最佳的學習狀態中。

2? 數學思想方法在高中物理中的應用策略

2.1 了解學生的數學基礎

要想學好物理學科，前提就是要學好數學學科。教師在開展教學活動時應全面、系統地了解學生，掌握學科的欠缺之處，合理掌握學習物理學科過程中要掌握的數學方法與要掌握的數學程度。在物理學科教學設計中應確?？尚泻侠?，有效教授物理知識，使學生在學習過程中可以在理解的基礎上吸收知識，在解題中科學應用所學知識。以力學、電學這部分內容教學為例，學習這部分內容經常會應用到比例問題計算的問題，很多學生在解題的過程中也經常運用到這一比例法，簡化了解題過程，提高了解題速度，提高學習效率，但該方法也具有一定的缺點，即計算的過程中容易出現問題。所以，只有學生掌握扎實的數學基礎才能掌握解題步驟。首先需要探索題目中的對應關系，之后以物理概念與物理規律為基礎建立與之相對應的方程，最后應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，求出最終結果。

2.2 發揮數形結合思想方法指導物理解題

對學生而言解題是其學習的核心環節，同時也是重要的一部分內容，學生在解題的過程中可以更好地了解自己的學習情況，使教師可以及時把握其學習情況，之后相應地調整教學計劃[2]。通過解題培養學生良好的物理思維，使其形成優良的心理素質。然而在具體的解決問題中，部分問題比較抽象，學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，教師要教給學生正確應用數形結合思想解題的方法，結合數形圖形體現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，促進其形成良好的解題技巧。以解題“曲線運動”這方面的題目為例，筆者在教學中引導學生應用數形結合思想要求學生先畫出坐標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系，之后結合物理思維解答。由此可知，在解決物理問題時應用數形結合思想對培養學生物理思維產生極為積極的影響，學生在解題時也更加高效，增強了學習物理學科的信心。

2.3 合理修改教學計劃

教師在教學設計時需要充分考慮物理與數學的關系，使學生更好地了解概念與數學，之后傳授物理知識;讓學生先做好預習工作，之后有效應用數學方法與思想。教師要使學生在學習中牢固地掌握基礎知識，層層遞進激發其學習熱情。比如，在學習的過程中經常遇到分析受力的題目，這些題目具有較高的難度，教師可以發揮數學相似三角形的作用對比三角形與幾何三角形，分析其存在的相似之處，之后以對應邊成比例為基礎列出比例式，發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，簡化計算，更加高效地解決問題，使學生應用數學思維解決問題，這對發展學生物理思維同樣產生積極的影響。在解決該問題時需要畫出幾何圖形，對比兩個三角形，找到相似點與對應邊，之后列出比例式解決問題。

2.4 反復給學生強調物理與數學的聯系

物理學科的學習必須要進行大量的數學運算，但很少有學生了解物理與數學的聯系有多么密切。因此，我們在教學中可以結合教學內容反復給學生講解在物理學創立與發展過程中起到何種作用。17世紀之前漫長的歲月中人們主要從原因與效果兩個方面思考物理現象，時代不斷發展，以牛頓、伽利略為代表的一批科學家創立了以實驗為基礎，采取精準教學的方式探索物理現象，成功從哲學中分離出物理現象[3]。伽利略在空間與世界的數學論證以及科學定量的實驗方法，牛頓在開普勒與伽利略等人工作的基礎上發揮了數學工具的作用，將其和看似毫無聯系的力學知識聯系起來，應用極為簡單的數學表達式進行闡述，這種研究方法與思維方法具有較高的科學性，對近現代物理學以及其他學科的研究產生深遠影響。

2.5 通過實驗環節滲透數學思維

物理學科具有較強的綜合性，除了理論知識之外還包含較多的實驗。教師除了給學生講授物理知識之外，還需要重點培養學生實踐能力。物理實驗對學生實踐能力的影響是巨大的，還對學生物理學科的修養產生較大影響。所以，教師在教學中要科學設計實驗教學環節，逐步改善并完善，采取科學的數學思維方法，為學生提供更加充足的實驗探究環境。在實驗教學中滲透數學知識可以產生極為積極的影響，最大程度地簡化了物理實驗，確保了實驗結果的正確性與有效性。比如在電阻電動勢實驗中筆者讓學生根據得到的數據繪住數學圖，讓其根據數據點的趨勢分布有效排除誤差點，之后通過U-I圖得出正確的實驗數值。

2.6 應用等價轉化思想分析實驗數據

物理學科的學習核心在于進行實驗，每個學生學習物理學科都需要掌握實驗操作步驟，也必須要經歷實驗過程。在實驗過程中學生掌握基礎知識，強化其動手操作能力，促進其形成靈活的思維。然而結合以往的實驗可知，正確分析實驗數據同樣屬于重要的一個環節，很多學生并不能正確分析實驗數據，這對實驗的目的與意義產生較大多的影響，還會影響實驗教學[4]。為了更好地解決這一問題，教師要在分析實驗數據時引入數學學科的等價轉化思想，以此解決數據分析難題，將物理實驗問題轉變為與之相關的數學問題。很多學生在面對數學題時經常表現出從容不迫的態度，但是一遇到物理問題就無從下手。所以，教師在教學中要注意將物理分析轉變為數學題，避免學生在分析的過程中產生較大壓力，得出計算結果后再將其還原成物理問題，這樣才能減輕學生心理壓力，使其更好地解決問題。以教學“用打點計時器測量速度”這部分內容為例，除了需要學生掌握計時器測量速度原來的方法之外還應結合等價轉化思想將復雜的問題變為簡單，便于學生理解，最大程度地發揮實驗在物理學科的價值。

3? 結語

教師在物理學科教學中滲透數學思想方法的方法很多，需要結合教學實際情況與學生學習水平不斷探索與總結，這樣才能在物理教學中滲透數學思想方法，促進學生不斷提高自身學習能力，為學生全面發展奠定基礎。

參考文獻

[1] 蘇洋.數學思想方法在高中數學教學中的應用[D].遼寧師范大學，2016.

[2] 劉小兵.數學思想方法在高考物理中的應用[J].中學生理科應試，2017（5）：41-46.

[3] 羅忠華.數學思維方法在高中物理教學中的應用研究[J].新課程：教師版，2019（7）：70.

[4] 王鍇.高中生運用數學思想方法解決物理問題的相關研究[J].讀天下（綜合），2019（4）：1.

[5] 邵羽茜.構造性思想方法在高考數學解題中的應用研究[D].河南大學，2018.

[6] 栗曉倩.高中生運用數學思想方法解決物理問題的相關研究[D].哈爾濱師范大學，2017.