关于物理竞赛对数学能力要求的几点思考

【摘要】物理学科在自然学科中占据重要地位，推动着现代科学技术的进步。物理竞赛的开展就是在科教兴国政策的基础上，逐渐发展和不断进步。物理竞赛对学生的学习能力有较高水平的要求，同时对学生数学能力的要求也愈发显现。

【关键词】物理竞赛 数学能力 思考

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）28-0172-01

我国现代社会对人才的要求越来越高，具备高素质，高能力的创新型人才逐渐被社会所推崇。实施科教兴国战略需要不断的提升学生综合素质，物理竞赛是为选拔物理学科方面优秀人才进行的科学竞赛活动，也为国家的科技发展和科学进步储备更多天赋人才。同时，随着时代进步，物理竞赛对学生的要求也逐渐加深，物理竞赛内容不断进行更新和调整以便选拔卓越人才，而且不只对学生的单一能力进行考核，更加看重多学科的契合能力，尤其是对数学能力，逻辑能力等的综合能力的考核。

一、物理竞赛的内涵及意义

全国中学生物理竞赛（Chinese Physics Olympiad以下简称Cpho），是经国家教育委员会基础教育司授权批准的，由中国科技协会和中国物理协会共同组织的各地区群众自愿参与的科学竞赛活动。物理竞赛是为了促进学生提升学习物理的兴趣，运用物理学知识及原理，采用一系列学习方式和方法，提升学习物理的主动性，主动性。物理竞赛能够帮助青少年学生培养科学实践精神，培育创新开放思维，开发中学生的智力因素。目前，多数学校积极帮助开展物理学习活动，提倡物理课外实践活动，活跃了学生学习物理的气氛和积极性，提高了学习能力，促进了学生综合能力的发展。组织物理竞赛有一定的现实教育性，通过物理竞赛学习物理知识，加深学习内容的的深度和广度，拓展了学生的眼界和思维，有利于激发学生向更深层次迈进。组织物理竞赛要公平公正，最大限度保证比赛选拔优秀人才，坚持自愿原则，尊重学生意愿不勉强逼迫；同时不搞临时集训，也避免为参加比赛，努力刷题影响学生身心健康。使物理竞赛真正反映出学生的平常水平，不弄虚作假。另外，竞赛命题的内容应从实际出发，结合现实我国中学生所掌握的学习内容，进行适当改编，重点考查学生的学习能力，帮助提升学生物理学习的效率。

二、物理竞赛对学生数学能力的要求

物理竞赛虽然是检验学生学习物理知识的能力，但是众所周知，物理学与数学是分不开的，物理学科中涉及到数学思维，运用到数学算法的例子非常之多。优秀的物理学家同时更是优秀的数学家，在国内外，凡是作超弦理论的物理学家都需要有非凡的数学水平，至少要熟悉群论，微分几何，拓扑学等。因此，物理竞赛不仅考验物理学习能力，更是对数学能力的检验。在物理竞赛中运用了非常多的数学知识，高水平的物理竞赛更是离不开对学生数学能力的高要求。

（一）灵活变形能力

很多学生往往遇到的物理问题并非难于登天，只是缺乏灵活变形的能力没法处理这些物理“难题”。在用数学解决的物理问题中，基本的公式熟记于心，但就不会结合题意来适度变形，不会灵活转变公式，使简单的题变成想象中的难题。更有甚者，不会运用数学思维换算物理量和单位运算。物理公式不会灵活变形主要是学生过于局限物理学科本身，没有运用数学公式中多种方式转化的思维，自然制约了物理竞赛题的解决。

（二）多向思维能力

物理竞赛中出现的题目多方面考查了学生的分析理解能力，多角度思维能力。往往由于思维定式的影响，仅仅从一个方面，一个角度来对待问题。多角度，多学科交叉入手，灵活运用数学问题解决方法，正向推理，逆向推理，假设，嵌套等，正向解决不了，那就反向解决，或者进行极端假设条件等等，采用数学多向思维方法解决物理学科问题。发挥学科间的互通互联作用。

（三）数学运算能力

物理学中有一门新兴的学科叫计算物理学，利用计算机的快速运算模拟物理学，天文的，力学等各因素相互作用的过程，如模拟原子弹的爆炸，火箭的发射等。不论是传统物理学还是新兴物理学，都必须掌握基本的数值运算。例如解决带电粒子运动问题，要掌握参数方程的算法。尤其是物理学中力学问题中，要用到各种如微元法，极值法，偏微积分方程等数学方法。因此，物理竞赛中需要学生具备较强的数学运算方法帮助解决复杂难题。

（四）空间想象能力

几何与空间想象是数学教育的重要组成部分，通过抽象的立体几何形状和结构进行推理和证明，应用于现实实践。空间描述和几何推理有利于学生解决现实问题，通过使用地图，设计方案，计划路线目标，分析坐标物方位和结构，空间想象能力促进实际问题的分析和解决。而物理知识更是应用于实际问题的解决，物理竞赛内容模块之一的几何光学，研究光的直进、反射、折射等，分析光谱和电磁波谱等离不开空间几何思维的运用，因此数学中空间想象能力也同样适用于物理实际问题，为物理问题的解答奠定几何空间思维能力。

参考文献：

[1]兰小刚.关于物理竞赛对数学能力要求的几点思考，读與写：教育教学刊，2012.2

作者简介：

刘四胜（1976.11-），男，汉族，湖北仙桃人，本科，中学一级教师，班主任，主要从事高中物理教学、高中物理竞赛教学。