高一學生物理學習困難的數學思考

趙娟

摘 要：

本文從數學知識和數學方法角度探討了高中物理學習困難的原因，提出了相應的解決方法。

關鍵詞：高一；物理學習；困難；思考

在高中物理教學中經常出現這樣一個現象：初中物理學習不錯的同學到高中后好像一下子失去了對物理學習的興趣，不能適應高中物理的學習，物理成績也一落千丈。其實高中物理不光學生頭痛，老師也很苦惱，其原因在與初高中物理教學的銜接處出現“臺階”過大。臺階的形成源自初高中物理的教學目標、教材編寫模式、學習方法、能力要求以及學生的數學基礎等方面不同而導致的。

筆者經過研究認為學生在高中物理相比初中物理的學習上除了教材難度，課時多少之外還有一個重要原因就是初高中物理對數學工具的應用有不同的要求。我們都知道“初中物理的以學生生活和經驗為背景，以物理科學領域中最基本的概念、規律和科學方法為基礎，以科學探究為主線，最新信息作補充”的特點決定了在初中物理教學中物理和數學的聯系不像高中這么緊密，不可能出現應用大面積的數學知識來解決某一物理問題的現象，而且即使應用數學工具對數學的要求也不高，往往只涉及到簡單代數運算和正比例函數、反比例函數。而到了高中，數學成為了學好物理的一個非常重要的工具，相當多的物理知識的理解需要數學知識的支撐，很多物理問題最后都歸結到數學方法和數學知識的層面上面。例如在學生剛進入高中時就會學到位移和加速度的概念，而這兩個物理量都是矢量，矢量運算法則為平行四邊形定則和三角形定則，也就是和數學上的向量運算有關。在以后力學知識的學習中要需要用到圖像的面積、三角函數、相似三角形、方程組、用二次函數求極值等數學知識，這些知識學生雖然在數學上學過，但是在開始接觸高中物理的時候并不會主動和數學聯系起來；在高中物理第一章的運動學概念中出現了由速度的概念向瞬時速度的概念的過渡，要用到極限的知識，在圖像處理中要涉及到斜率的意義的理解問題，這些數學知識學生們在高一并沒有在數學上學到，數學知識與物理知識的不同步也造成了學生剛開始進入高中不能馬上很好的適應物理學習；另外初中物理對圖像的要求不高，而我們知道物理規律除了用數學公式描述外，同樣也可以用圖像來表述，而且圖像表述物理規律有時更能形象直觀的反映物理量之間的聯系，要能從圖像上得出反映的深層次的物理規律，比如對圖像的斜率、面積等在不同場合所反映的不同的物理意義要能很清楚的了解，對遇到曲線圖像的化曲為直的處理思想的把握等，在高考中對圖像的處理要求也越來越高，這就要求學生在高中物理的學習過程中要有相當扎實的圖像處理能力，這也無疑更加提高了學生學習物理的高度。

另外一直有一種“數理不分家”的說法影響了很多老師和學生，這種說法認為數學能學得好的學生物理一定能學好，物理學得好的學生數學肯定也不錯，其實這種說法沒有搞清數學和物理在思維要求上的不同。理論上數學比物理要求學生具有更加抽象思維能力，但是物理學對抽象思維的要求不同于數學對抽象思維的要求。數學知識上可以由大小前提通過邏輯推理就可以得出結論，它對形式的內涵和相互關系的掌握與具體事物的關聯程度遠小于物理學科，物理學習如果缺乏豐富物理感受做支撐，那物理知識就離開了物理的本質而只能是無效的符號的堆積，如對物理概念的理解無論初中還是高中都需要建立在大量具體形象的表象基礎上的，對物理過程的正確分析需要建立在學生的清晰的物理圖景上。因此學生的認知結構的完善與否對能否學好物理起著至關重要的作用，相當多的學生就是因為認知結構的缺陷導致物理無論怎么努力都學不好。

物理的學習中數學方法起著非常重要的作用，所謂數學方法即“用數學語言表述事物的狀態、關系和過程，并加以推導、演算和分析，以形成對問題的解釋、判斷和預言的方法。也就是用數學形式來表達物理規律的一種方法”。數學方法和數學知識有著很大的區別，掌握了數學知識不等于就掌握了數學方法，數學方法在物理上的應用主要體現在它給物理提供了簡明而精確的通用語言形式和定量的計算方法。在物理的學習過程中不斷的去揣摩、體會、掌握數學方法才能達到高效的物理學習。在實際教學中經常聽到有學生反映上課聽得很懂，但是課后自己一做就錯的情況，其實其中情況很大部分原因就是學生沒有掌握物理學習中的數學方法問題，雖然他的數學知識掌握的不錯，但是不能在物理上得到靈活應用，老師一提，他恍然大悟，但是他自己去做就無法找到題目的突破口。無法用數學的語言來研究物理問題。所以說物理學中的數學方法是物理思維和數學思維的高度融合和統一的結合物。比如物理中很多的概念和規律就是用數學語言來描述的，在學習過程中學生往往從數學的角度來理解物理概念而經常忽略了它的物理意義。

我國物理教材在編寫的過程中，編者就默認為學生已經學過了相關的數學認識，掌握了相應的數學方法，于是為了適應高中物理課時減少的現狀就在教材的編寫過程中省去了相應的數學知識。物理教師在教學中經常發現學生的反映不好，經過詢問才發現學生還沒有學過相應的知識，或者雖然學過相關知識但是基礎非常不扎實而難以成為學習物理的基礎。在這種情況下，物理教師只有兩種選擇，一種是停課補習相關知識，另一種就是直接跳過去，前者在課時本就非常緊的情況下更加擠占了學習時間，后者會更加造成學生后續學習的困難，往往教師在這兩者間徘徊從而造成尷尬的局面。由此可見，由于數學和物理的不同步，新教材好像簡化了教學內容，但是并沒有讓教學內容變得簡單。

綜合以上分析，筆者認為在高一物理的教學中物理教師需要加強數學知識和數學方法的教育，及時和學生及數學老師溝通和協調，找到在物理教學中必要的數學知識，在教學過程中及時認真的將相關的數學知識教給學生，同時加強對物理學習方法的指導，尤其重視數學方法在物理學習中的重要作用，做到在物理教學的同時滲透數學方法的教育，讓學生真正的學透物理。

總之高中物理的難學、難教是一個現實存在，我們不應去回避、否定它。我們只有認真的對待并研究它，能夠認真鉆研課標的要求，加強初高中教學的聯系與溝通，根據學生的實際學情進行切合實際的教學，加強對學生學習方法和學習習慣的指導和培養，重視調動學生的學習積極性，增強他們的學習信心，學生是可以很快跨過這道坎的。

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教育論壇

隱性課程研究和大學英語教學改革

（作者單位：靖江市第一高級中學，江蘇 靖江 214500）