高中生應用數學知識解決物理問題的研究

羅怡

摘? 要：數學作為一門基礎性學科，在高中物理中的應用可以幫助學生更好地理解和掌握相關物理知識，拓寬其解題思路，創新其思維模式。本文對常見的數學思想方法在高中物理學習中的應用進行了分析，并就教師如何在物理教學中滲透數學思想進行了討論。

關鍵詞：高中物理;數學知識;影響探究

物理與數學之間聯系緊密，在物理概念、定理、規律等各個方面的學習中都滲透著數學思想與知識。本文對高中物理中數學思想方法的滲透，以及如何更好地應用數學知識來學習物理知識進行了分析。

1數學與物理結合的理論探究

1.1遷移理論

1.1.1學習遷移的涵義

學習遷移是指“一種學習對另一種學習的影響”。從影響的結果來看，有積極作用的正遷移，也有消極作用的負遷移。從時間的影響順序來看，有之前影響之后的順向遷移和之后影響之前的逆向遷移。影響學習遷移的因素主要有以下幾個方面：①相關性：任何與學習內容相關的因素都可以影響學習的遷移，例如情境、事件，甚至是情感上的相關。②相似性：任何與學習內容相似的因素也會影響學習的遷移，例如感覺、情境、知識技能等。教師常常用到的類比法就是利用了這一點幫助學生進行知識間的遷移7。③概念或事物的關鍵特征：即區別于其他概念或事物的獨特屬性。④原學習的程度：原學習的程度對學生在新的學習過程中發生遷移的質量產生很大的影響。

1.1.2遷移理論的啟示

第一，結合數學認識物理概念和規律的建立過程及涵義。中學物理中的許多概念和規律都是要借用數學的方式來表達，因此我們在認識物理概念和規律時一方面要從具體的事實或事例出發，以此來認識規律的涵義、特征、意義，同時也要結合數學中函數的特征，認識規律的性質等等。體會數學表達物理意義的簡潔性，會靈活轉換，并理解其內涵，理清其中的邏輯，弄清其適用的條件以及二者某些方面的區別。特別指出的還有掌握圖像，會繪圖、識圖和用圖，結合圖像理解物理規律。第二，利用數學中的函數思想處理實驗數據尋找物理規律。物理是以實驗為基礎的科學，而其中非常重要的一個環節——實驗數據處理就是利用函數思想根據圖像尋找物理量之間的關系。運用數學工具得出物理規律結論，可見數學在物理實驗中中的重要性是毋庸置疑的。

1.2奧蘇泊爾的同化論

1.2.1同化論的涵義

奧蘇泊爾的同化論即是建構主義學習理論的基本觀點之一。同化論認為：如果只是對文字符號死記硬背，停留在表面上建立聯系，這是機械學習。只有理解文字符號所代表的意義及本質才是意義學習。如果想獲得意義學習，必須滿足以下幾點要求：①學習內容本身有邏輯有意義，例如隨機抽取的號碼或者平時的電話號碼這些就是沒有邏輯意義的。②學習者具備一定的基礎知識，可以同化新內容。③學習者還有積極學習的意愿，想學習、了解新舊知識的聯系和區別。

1.2.2同化論的啟示

首先，物理學科是極嚴密、極具邏輯性的基礎自然學科之一，物理概念及物理規律的建立都是經過嚴密推理和論證，并且概念與概念、概念與規律、規律與規律之間的邏輯性非常強。我們常常跟學生強調“物理即悟理”“物理重在理解”“理解基礎上記憶”，就是希望學生領悟理解其中的道理邏輯。所以第一個條件“學習材料本身有邏輯意義”，物理學科肯定是具備的，物理公式、規律絕不是簡單會記會背就行的。

然而，最難的是第二個條件，這也是我們一線物理教師進行有效教學最重要的一個原則——根據學生原有的知識基礎進行教學。而很多物理問題的解決都需要學生對一些數學知識熟練掌握，這個時候，教師就應該認真考量這個問題，學生是否己經具備一定的基礎知識以及掌握到何種程度。但我們的老師常常沒有抓住學生的問題，而只是一味的講平行四邊形定則，其實在邊角轉換這個看似是數學的問題上慢一點，講清楚一點，學生的收益反而更大。還有一些物理規律的得來，其本質上就是利用數學推導得來，很多老師忽視這一點，直接把結論告訴學生，這樣一來，學生很難理解，特別是一些變化、規律的適用條件，學生就很難理解透徹，做題也就漏洞百出。而這一點如果明白其中的推導過程，其中的使用條件也就自然而然弄明白了。

2數學思想在高中物理中的滲透研究

2.1提升教師的教學修養

物理和數學之間聯系緊密，數學知識可以用來驗證物理理論。物理教師要在掌握物理知識的基礎上，多了解數學知識，了解數學思想和物理知識的聯系，不僅要做到在物理教學中融入數學思想，還要了解高中生的數學水平，以便因材施教。

2.2在教學中滲透數學思想

在教學過程中，無論是概念和規律的講授，還是試驗數據的處理，教師都可以將數學思想滲透其中。教師在新知或習題的講解中，可以進行情境創設，并將數學思想融入其中，促使學生運用數學思想來研究物理問題。另外，在物理現象研究中，學生可以將數學推導和實驗觀測相結合，以便全面、深刻地認識物理現象的本質。

2.3在解題過程中應用數學思想

對于學習能力強的學生而言，其可以通過學習和模仿來實現對數學思想的運用。學生將數學思想運用到解題過程中，能更好地掌握數學思想的應用方法。教師可先通過對解題中數學思想方法的歸納、評價，讓學生了解其優勢，再通過相關練習，讓學生進行實踐。

2.4在教學過程中滲透數學知識

數學和物理屬于分科教學，但是在課程安排上，有時候數學知識會滯后于物理教學的需求，尤其是在高一階段。因此，物理教師需要在某些時候臨時充當數學教師。如高一時期的斜率、三角函數、變化率等都需要物理教師針對相關物理教學的需求進行先一步講解。

2.5善于歸納總結教師

要引導學生對數學思想和物理學習的結合進行歸納總結，在此過程中加深學生的理解，同時給學生提供自由發揮的空間，使其認識到數學思想和物理學習之間的聯系。

3結束語

隨著科技的飛速發展，學科之間的界限也越來越模糊，跨學科已經成為未來學術的發展趨勢。而作為基礎學科的數學更是被廣泛應用于各個學科中。學生在高中物理學習中應用數學知識，可以更好地理解抽象的物理知識，以一種全新的、創新的眼光和思考方式來學習物理，這對開拓其思維能力，提升其學習效率是非常有利的。

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