吳佳封

【摘 要】物理與數(shù)學(xué)看似是兩門“獨立”的課程，但實際上兩者之間存在千絲萬縷的聯(lián)系，尤其是在高中物理課堂，成績優(yōu)異的學(xué)生往往數(shù)學(xué)好，成績落后的學(xué)生往往數(shù)學(xué)差，因而探索數(shù)學(xué)在高中物理學(xué)習(xí)中的作用顯得尤為重要，對于高中生提升物理學(xué)習(xí)具有參考意義。本文采用文獻分析法從數(shù)學(xué)思維和數(shù)學(xué)方法兩個方面探討了數(shù)學(xué)在高中物理學(xué)習(xí)中的作用，得出了數(shù)學(xué)思維有助于改善高中物理學(xué)習(xí)思路，數(shù)學(xué)方法有利于提升高中物理學(xué)習(xí)效率的結(jié)論。

【關(guān)鍵詞】數(shù)學(xué)思維;數(shù)學(xué)方法;高中物理;作用研究

一、研究背景

數(shù)學(xué)是物理的“語言”，其經(jīng)常被認為物理學(xué)習(xí)的必需品。在高中物理學(xué)習(xí)過程中，數(shù)學(xué)知識的作用也顯得尤為突出。有研究發(fā)現(xiàn)高中學(xué)生的物理成績與數(shù)學(xué)知識具有密切聯(lián)系，例如那些物理成績出色的高中生，他們的數(shù)學(xué)成績也相當(dāng)優(yōu)秀;而那些數(shù)學(xué)成績比較差的高中生，他們的物理成績也相對落后（陳佳欣，2018）[1]。由此可見，在高中知識學(xué)習(xí)中，物理學(xué)科和數(shù)學(xué)學(xué)科之間聯(lián)系密切，也正是因為這個原因，大部分高中物理教師認為高中學(xué)生的數(shù)學(xué)知識薄弱是造成高中學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識的障礙。那么數(shù)學(xué)知識在高中物理學(xué)習(xí)中到底存在什么作用？這是本文需要回答的主要問題。

二、數(shù)學(xué)在高中物理學(xué)習(xí)中的作用

數(shù)學(xué)在高中物理學(xué)習(xí)中的作用主要集中體現(xiàn)在思維和方法兩個方面。

1.數(shù)學(xué)思維有助于改善高中物理學(xué)習(xí)思路

數(shù)學(xué)思維主要包括逆向、極限等思維方式，這些思維方式對于高中物理學(xué)習(xí)起到了重要作用。逆向思維可以通過反向視角解決復(fù)雜的高中物理問題。高中物理問題有時候非常簡單，但有時候也非常復(fù)雜。假如按照正向思維方式進行解答可能非常麻煩，也極易陷入思想誤區(qū)。面對這種情況，那些擁有數(shù)學(xué)逆向思維的高中生在正向思維解決高中物理難題舉步維艱的情況下，他們可以迅速切換思維方式，從難題的反向著手，運用逆向思維方式完成負責(zé)的高中物理難題。而極限思想則可以通過放大或者縮小高中物理的前提約束條件，在極限情況中分析解決高中物理難題。例如在某些情況下要求高中生判斷一些物理現(xiàn)象變化趨勢中存在的極值問題，這可能需要高中生對該物理難題進行極限上的轉(zhuǎn)化，改變前提約束條件，轉(zhuǎn)變條件形式，繼而通過計算可以快速判斷出物理現(xiàn)象變化趨勢中的極值。

由此可見，數(shù)學(xué)思維極大的改善了高中物理學(xué)習(xí)思路。當(dāng)然，也需要特別說明，并不是所有的高中物理知識都必須運用以上兩種數(shù)學(xué)思維方式，具體數(shù)據(jù)思維方式的選擇需要高中生根據(jù)具體物理問題進行運用，但在平時高中物理知識學(xué)習(xí)中需要注重培養(yǎng)數(shù)學(xué)思維方式。

2.數(shù)學(xué)方法有利于提升高中物理學(xué)習(xí)效率

數(shù)學(xué)方法種類多樣，而與高中物理學(xué)習(xí)相關(guān)的數(shù)學(xué)方法可以概括為三類：幾何法、圖像法、微元法（陳宗造，2005）[2]。

（1）幾何法

幾何法可以將高中物理知識中的對稱原理、三角規(guī)律、圓周運動、粒子運動等一些較為抽象的知識點轉(zhuǎn)化為相對直觀而具體的知識點。例如在圓周運動中，高中學(xué)生可以通過幾何法勾畫出粒子的運動路徑，根據(jù)粒子的運動軌跡可以有效解決物理問題（徐衛(wèi)兵，2016）[3]。

（2）圖像法

盡管高中物理學(xué)習(xí)屬于物理科學(xué)的基礎(chǔ)階段，但往往也會有一些復(fù)雜的數(shù)量關(guān)系，需要經(jīng)過復(fù)雜的運算才能解決，但在這種情況下，高中學(xué)生僅依靠單純的運算出現(xiàn)錯誤或者無法解決在所難免。此時，圖像法可以將復(fù)雜的物理量之間的代數(shù)關(guān)系轉(zhuǎn)變?yōu)楹啙嵉膱D像，這樣高中生可以避免復(fù)雜運算而無法解決高中物理難題的現(xiàn)象，例如圖像法在簡諧運動中的應(yīng)用。

（3）微元法

微元法，顧名思義為“微小單元研究方法”，其具體內(nèi)涵為針對某一高中物理問題，根據(jù)一定的理論基礎(chǔ)，將其分割為多個微小的單元，然后對這些微小單元進行分析，找出答案，最后將已知答案的微小單元加和，還原成整個物理問題。微元法是高中物理知識學(xué)習(xí)與大學(xué)物理知識學(xué)習(xí)銜接的重要方法。在高中物理學(xué)習(xí)中掌握微元法可以為未來的物理學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

綜上所述，數(shù)學(xué)方法可以幫助高中學(xué)生在學(xué)習(xí)物理過程中提高物理學(xué)習(xí)效率。

三、結(jié)語

物理課程與數(shù)學(xué)課程看似是兩門“獨立”的課程，但兩者之間存在或深或淺的關(guān)系。在高中物理學(xué)習(xí)階段，通過對學(xué)生物理成績分析可以發(fā)現(xiàn)，高中物理和高中數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系非常明顯，即成績優(yōu)異的學(xué)生往往數(shù)學(xué)好，成績落后的學(xué)生往往數(shù)學(xué)差。由此可見，在實際生活中，物理課程和數(shù)學(xué)課程并非是“獨立”的，因而數(shù)學(xué)在物理學(xué)習(xí)中具有重要的作用，本文通過研究發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)思維方式可以為高中生學(xué)習(xí)物理知識開辟新的思維方法，改善高中物理學(xué)習(xí)思路;數(shù)學(xué)方法可以幫助高中生掌握更多的解題方法，將復(fù)雜問題簡單化，這樣不僅可以幫助學(xué)生節(jié)省解題時間，而且可以促進學(xué)生對負責(zé)物理現(xiàn)象的理解，最終可以幫助高中學(xué)生在學(xué)習(xí)物理過程中提高物理學(xué)習(xí)效率。因此，在高中物理學(xué)習(xí)階段不僅要學(xué)習(xí)物理知識，同時也需要掌握數(shù)學(xué)知識。

參考文獻：

[1]陳佳欣.高中物理力學(xué)學(xué)習(xí)中數(shù)學(xué)方法的應(yīng)用[J].中國高新區(qū)，2018（01）：85.

[2]陳宗造.高中物理中數(shù)學(xué)思想與方法的若干教學(xué)實例[J].物理教師，2005（09）：24-28.

[3]徐衛(wèi)兵.高中物理教學(xué)中滲透數(shù)學(xué)思想方法的教學(xué)策略[J].物理教師，2016，37（01）：11-13.

（作者單位：云南省宣威市第三中學(xué)）