關于物理競賽對數學能力要求的幾點思考

【摘要】物理學科在自然學科中占據重要地位，推動著現代科學技術的進步。物理競賽的開展就是在科教興國政策的基礎上，逐漸發展和不斷進步。物理競賽對學生的學習能力有較高水平的要求，同時對學生數學能力的要求也愈發顯現。

【關鍵詞】物理競賽 數學能力 思考

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）28-0172-01

我國現代社會對人才的要求越來越高，具備高素質，高能力的創新型人才逐漸被社會所推崇。實施科教興國戰略需要不斷的提升學生綜合素質，物理競賽是為選拔物理學科方面優秀人才進行的科學競賽活動，也為國家的科技發展和科學進步儲備更多天賦人才。同時，隨著時代進步，物理競賽對學生的要求也逐漸加深，物理競賽內容不斷進行更新和調整以便選拔卓越人才，而且不只對學生的單一能力進行考核，更加看重多學科的契合能力，尤其是對數學能力，邏輯能力等的綜合能力的考核。

一、物理競賽的內涵及意義

全國中學生物理競賽（Chinese Physics Olympiad以下簡稱Cpho），是經國家教育委員會基礎教育司授權批準的，由中國科技協會和中國物理協會共同組織的各地區群眾自愿參與的科學競賽活動。物理競賽是為了促進學生提升學習物理的興趣，運用物理學知識及原理，采用一系列學習方式和方法，提升學習物理的主動性，主動性。物理競賽能夠幫助青少年學生培養科學實踐精神，培育創新開放思維，開發中學生的智力因素。目前，多數學校積極幫助開展物理學習活動，提倡物理課外實踐活動，活躍了學生學習物理的氣氛和積極性，提高了學習能力，促進了學生綜合能力的發展。組織物理競賽有一定的現實教育性，通過物理競賽學習物理知識，加深學習內容的的深度和廣度，拓展了學生的眼界和思維，有利于激發學生向更深層次邁進。組織物理競賽要公平公正，最大限度保證比賽選拔優秀人才，堅持自愿原則，尊重學生意愿不勉強逼迫；同時不搞臨時集訓，也避免為參加比賽，努力刷題影響學生身心健康。使物理競賽真正反映出學生的平常水平，不弄虛作假。另外，競賽命題的內容應從實際出發，結合現實我國中學生所掌握的學習內容，進行適當改編，重點考查學生的學習能力，幫助提升學生物理學習的效率。

二、物理競賽對學生數學能力的要求

物理競賽雖然是檢驗學生學習物理知識的能力，但是眾所周知，物理學與數學是分不開的，物理學科中涉及到數學思維，運用到數學算法的例子非常之多。優秀的物理學家同時更是優秀的數學家，在國內外，凡是作超弦理論的物理學家都需要有非凡的數學水平，至少要熟悉群論，微分幾何，拓撲學等。因此，物理競賽不僅考驗物理學習能力，更是對數學能力的檢驗。在物理競賽中運用了非常多的數學知識，高水平的物理競賽更是離不開對學生數學能力的高要求。

（一）靈活變形能力

很多學生往往遇到的物理問題并非難于登天，只是缺乏靈活變形的能力沒法處理這些物理“難題”。在用數學解決的物理問題中，基本的公式熟記于心，但就不會結合題意來適度變形，不會靈活轉變公式，使簡單的題變成想象中的難題。更有甚者，不會運用數學思維換算物理量和單位運算。物理公式不會靈活變形主要是學生過于局限物理學科本身，沒有運用數學公式中多種方式轉化的思維，自然制約了物理競賽題的解決。

（二）多向思維能力

物理競賽中出現的題目多方面考查了學生的分析理解能力，多角度思維能力。往往由于思維定式的影響，僅僅從一個方面，一個角度來對待問題。多角度，多學科交叉入手，靈活運用數學問題解決方法，正向推理，逆向推理，假設，嵌套等，正向解決不了，那就反向解決，或者進行極端假設條件等等，采用數學多向思維方法解決物理學科問題。發揮學科間的互通互聯作用。

（三）數學運算能力

物理學中有一門新興的學科叫計算物理學，利用計算機的快速運算模擬物理學，天文的，力學等各因素相互作用的過程，如模擬原子彈的爆炸，火箭的發射等。不論是傳統物理學還是新興物理學，都必須掌握基本的數值運算。例如解決帶電粒子運動問題，要掌握參數方程的算法。尤其是物理學中力學問題中，要用到各種如微元法，極值法，偏微積分方程等數學方法。因此，物理競賽中需要學生具備較強的數學運算方法幫助解決復雜難題。

（四）空間想象能力

幾何與空間想象是數學教育的重要組成部分，通過抽象的立體幾何形狀和結構進行推理和證明，應用于現實實踐。空間描述和幾何推理有利于學生解決現實問題，通過使用地圖，設計方案，計劃路線目標，分析坐標物方位和結構，空間想象能力促進實際問題的分析和解決。而物理知識更是應用于實際問題的解決，物理競賽內容模塊之一的幾何光學，研究光的直進、反射、折射等，分析光譜和電磁波譜等離不開空間幾何思維的運用，因此數學中空間想象能力也同樣適用于物理實際問題，為物理問題的解答奠定幾何空間思維能力。

參考文獻：

[1]蘭小剛.關于物理競賽對數學能力要求的幾點思考，讀與寫：教育教學刊，2012.2

作者簡介：

劉四勝（1976.11-），男，漢族，湖北仙桃人，本科，中學一級教師，班主任，主要從事高中物理教學、高中物理競賽教學。