谈物理教学中数学方法的应用

王鑫　徐立新

摘要：众所周知，理科学科之间有着十分丰富的联系。在教学中，教师也会将知识串联在一起，从而有效提升综合教育成果。但是，知识的衔接也存在着一定的问题，若知识之间并不属于同一“轨道”，错误的交叉使用，较有可能导致学生对知识产生认知性错误，进而影响其思维的建立。因此。本文以物理教学为核心，通过数学方法的应用，探讨教学效率和成果提升的方式。数学作为与物理学科链接较为紧密的工具，具有较强的契合性，能够满足相关教学需求。同时，数学作为学生的理科短板之一，通过其他学科的应用，也能够不断增强学生的数学能力。

关键词：物理教学；数学；知识交叉

对于学习者而言，物理学的难度主要在于复杂的逻辑，以及抽象且微观的粒子运动规律。随着多媒体教学手段的应用，抽象和微观问题，已经得到了初步的解决。但是，在逻辑层面，却难以在教学手段上实现突破。而数学对于解决逻辑问题，有着较好的支持。特别是数学的诸多定义，可以用来直接解决复杂的物理学科问题。而笔者在日常教学中，较多引用数学知识用于加强学生的理解，并取得了相对良性的结果。所以，本文便将笔者的日常实践成果进行阐释，希望能够对其他教师的教学活动有所帮助。

一、用数学的方法来定义物理概念

对于中学生而言，初中生初次接触物理学科，会出现相对“生涩”的感觉，而知识逻辑差异较大，难以理解。而高中的物理学科，在教学阶段的知识复杂性、抽象性提升，也让学生难以有效的适应。所以，鉴于学生对于教学内容的“生僻感”，采取其熟悉领域引入知识体系，可以达到事半功倍的教学效果。例如，物理学科的比值定义法，便是基于数学的方式，对物理学原理的阐释。可以发现，此类基本定义所反映的物理学本质，皆是采取量化模式，以清晰的数据，对物理运动规律进行描述。事实上，中学阶段的物理学规律中，大多是以定律为基础。虽然对于一些缺乏研究条件的学校而言，会导致学生认为知识过于抽象。不过，这些知识却以数学公式的模式加以描述，从而形成应用价值。学生即使在初级阶段无法准确的分析出物理知识的特性，或是对其有着直观、深刻的理解，也能够依据公式进行应用。所以，数学的方式定义物理概念，是当前较为有效的方式之一。其不仅能够良好的实现知识简化，还能够在学生无法理解的情况下，加强其应用能力，并在应用中逐步实现对知识的理解。相比于传统教学手段而言，这样的方式对学生的帮助无疑更为明确。

二、用数学方法处理物理问题

剖析中学物理所学的知识，可以发现常用的数学的方式，主要为下述四点：

1.图像法图像较比于文字，有着更加直观的表现力。例如，采取图形化的方式，描述物理学的客观运动等。事实上，图像化教学方法，是我国较早采用的一种物理教学手段，主要是避免物理学科知识抽象化，导致学生无法理解的问题。而引用数学规则的图像教学法，所采取的数学图形诠释，在教学层面上起到的功能更为出色。例如，在计算斜面高度阻力和球体下滑速度的物理学科问题时，此时若是采用十分具象的图像，反而并不适合。而用数学模式，以简单清晰的线条，将物理的运动过程阐述出来，学生则更容易理解。

2.极值法

极值法实际上是完全依据数学模式，而对物理学规律进行阐述的方式。其建立之初，便是为了解决物理问题。教学过程中，可以在物理学模型基础上，采取该手段进行阐述，其中包括分析、归纳等较为基础的数学手段。而根据物理学科所授知识的难易程度，也可以采取其他极值法手段，例如三角函數、二次函数等。由此也可见，极值法在物理学科的应用范围较广，并具有一定的效果优势。

3.近似计算法

在物理学科的学习中，经常会出现一些公式，例如sinè=tgè=è，0处于较小值。诸如此类的公式，便是数学应用的一种展现。仅从该公式来看，若进行水下物体的计算时，通过折射变化，计算物体所处的水下位置深度。如果仅凭借物理学科知识解决问题，其计算会相对繁琐。但是，借助近似计算法，却能够更加容易得出结果。例如，首先通过折射原理判断角度，从而挖掘水面向下的深度，最终获得tgr psinr，tga psina的结论。通过计算能够发现，物理学科和数学之间，有着十分紧密的联系。更为重要的是，知识之间的互相转化，可以有效促进计算结果的呈现效率。

4.微元法

“微元法”名词在教育领域出现的频率并不算高，但却是中学教育常用的一种数学手段。其主要原理，是从思维模式开拓，实现以点到面的塑造，从而得到整体思维方式的“激活”。这种思维模式，正是物理学科所提出的，应当由学习者在探究中，不断的提高物理问题处理能力。然而，对于微元法的应用，教师必须清晰其主要特征，并结合问题采取微元法。若微元的选择不合理，较有可能导致学生的思维混乱。而且，虽然当前教育中鼓励学生自由意识发挥，教学却同样需要关注学生的微元过程的解析。对可能存在的问题，进行第一时间的指导，从而避免学生“走弯路”。值得注意的是，微元法虽然常用，却对使用环境和使用者有着较高的要求。教师不能仅以“门槛低”，就忽略了教学的根本目的。

三、结语

正所谓“他山之石，可以攻玉”，灵活利用各类知识，对教学中遇到的问题进行阐释和解析，必然能够有效的解决问题。本文探究物理教学中，数学思维的利用效果。并发现，数学与物理学科之间的共性关系，是两者实现互相沟通，并借助数学原理实现对物理学问题解决的重要基础。endprint