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淺談高中生運用數學(xué)工具解決物理問(wèn)題能力的培養論文
一、高中物理教學(xué)存在的問(wèn)題
在高中物理教學(xué)中，教師經(jīng)常發(fā)現，學(xué)生很難得出正確的物理運算結果，錯誤率較高，如果遇到難題，自動(dòng)放棄解答，這些都說(shuō)明高中生無(wú)法巧妙運用數學(xué)工具解答物理問(wèn)題，能力較弱。
學(xué)生在初中階段，剛剛開(kāi)始接觸物理知識，問(wèn)題尚不明顯，但到了高中，問(wèn)題逐漸突出: 學(xué)生并未把數學(xué)知識和物理運算有機結合在一起，其思維模式仍受限于傳統的物理教學(xué)，除了學(xué)生自身的因素外，教師還缺少系統的訓練方法與訓練力度，這些因素導致學(xué)生整體運算水平偏低。造成這一現象的原因是教學(xué)的片面性，教師在課上要求學(xué)生增加做題數量，沒(méi)有讓學(xué)生深度理解物理相關(guān)概念與規律。由于學(xué)生知識水平有限，雖然可以總結出簡(jiǎn)單的解題思路，但缺少系統的解題方法，導致學(xué)生善于解某一題型的題，其他題型直接略過(guò)，只為完成課堂任務(wù)與課后作業(yè)而做題。
學(xué)生使用數學(xué)工具解答物理問(wèn)題的水平較低，讓學(xué)生對物理概念與規律只有籠統的概念，缺少獨立解題能力，降低課堂教學(xué)質(zhì)量，課堂教學(xué)有效性較差。
二、提高學(xué)生利用數字工具解決物理問(wèn)題水平的方法
學(xué)生通過(guò)使用數字工具解決物理問(wèn)題時(shí)，可以讓學(xué)生從問(wèn)題入手，解析不同物理量之間的關(guān)系，逐步推導并得出結果，能夠加深學(xué)生對物理概念與規律的理解，拓展思維，鞏固物理基礎，養成良好的學(xué)習習慣。所以，教師除了通過(guò)增加做題量外，還要培養學(xué)生獨立做題的能力，改變這一現狀。
( 一) 讓學(xué)生用圖線(xiàn)的方式表示物理規律
在物理教學(xué)中，除了用物理公式表示規律外，學(xué)生還可以用圖線(xiàn)的方式表示最終的物理結果，而且圖線(xiàn)表示法可以讓學(xué)生直觀(guān)地看到物理規律在不同階段的變化。教師經(jīng)常會(huì )在講課前，提前根據教學(xué)內容畫(huà)出規律曲線(xiàn)圖，比如當講到電源輸出功率這節課時(shí)，會(huì )在黑板或多媒體上播放幾張按照一定規律產(chǎn)生波動(dòng)變化的圖片，從這些圖片可以看出，輸出功率會(huì )隨著(zhù)負載電阻R 的變化而變化，而負載電阻的變化則取決于電源內阻R，如果兩者相等，輸出功率增加，相反輸出功率減少，只有兩者相等，才能讓輸出功率達到最大。如果單純的用物理公式表示這一規律內容，學(xué)生幾乎無(wú)法直觀(guān)地看到物理規律，難以理解。因此，圖像對于物理規律是一種特殊的表現形式，可以深化學(xué)生對于知識的理解，同樣也是展開(kāi)物理教學(xué)的數學(xué)方法之一。
( 二) 增強運用數字工具表示物理規律的理解能力
物理實(shí)驗最后形成的規律與公式都有獨有的物理特點(diǎn)，這些特點(diǎn)是無(wú)法用數學(xué)工具理解的，因此，教師要讓學(xué)生學(xué)會(huì )正確的分析方法，探索出公式真正的物理意義以及適用題型。以歐姆定律為例，其公式是R =U/I，雖然學(xué)生通過(guò)公式可以看出其中的關(guān)系: 電阻和電壓為正比，與電流成反比，但這只是表面理解，因為物體電阻的多少取決于它的材料和結構，即和固有屬性有關(guān)。而且，每個(gè)規律公式表示的都是一個(gè)特定的物理過(guò)程，當物理過(guò)程中的某個(gè)物體被換掉時(shí)，其等量關(guān)系不變，但物理內容會(huì )有相應的變化。用數學(xué)推導物理規律的過(guò)程即為轉變物理思想的過(guò)程。
此外，不管是教師還是學(xué)生，如果用數學(xué)工具解決物理難題，一定要采用近似的方法�，F在采用的近似方法共有兩種: 一種是明顯的近似;另一種是隱藏的近似，較為常用，符合學(xué)生的思維模式。但除了這兩種外，還可以采用針對具體問(wèn)題的近似方法，比如解析單擺方程式，因為單擺方程式中的變量數值變動(dòng)很小，可以使用條件近似。條件近似也可以用來(lái)分析電偶極子的電場(chǎng)。近似的處理方式是把物理公式中會(huì )發(fā)生變化的變量固定化，以固定的數值參與公式的運算，但在使用的過(guò)程中，要選擇適用范圍，不可盲目使用。
( 三) 擴大數學(xué)知識的范圍，提高運用能力
現在，高中階段的學(xué)生有明顯的文理之分，理科學(xué)生數學(xué)成績(jì)的高低和他物理的學(xué)習情況有很大的關(guān)系。雖然課上教授的都是普通的物理知識，但這些知識仍會(huì )用到代數、微積分等數學(xué)知識，因此，教師在運用這些數學(xué)知識講解物理教學(xué)內容時(shí)，要教會(huì )學(xué)生分辨哪類(lèi)數學(xué)公式應用在哪些物理規律上，如何正確分析并解出結果，強化各項數學(xué)技巧的使用，全面提高運用能力。
三、總結
物理與數學(xué)是兩個(gè)相對獨立的個(gè)體，又有著(zhù)內在的聯(lián)系，教師要在充分運用物理知識的基礎上，巧妙運用數學(xué)技巧和規律，并讓學(xué)生認識到物理問(wèn)題用到的數學(xué)和數學(xué)學(xué)科兩者是不同的，避免進(jìn)入學(xué)習的誤區。因此，教師要在教學(xué)中用系統的訓練方法提高學(xué)生數學(xué)知識與技巧的運用能力，拓展思維模式，鍛練空間想象力，讓學(xué)生掌握獨立解題的方法。
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