物理解题“数学化”成因及矫正策略探讨

姜建民

摘 要：物理学科是初中阶段学生接触的重点学科，学生在物理解题过程中常常出现“数学化”的思维倾向，这不利于他们物理思维的培养。文章针对物理解题“数学化”现象的成因展开深入分析，并提出可以有效矫正的对策，强调教师要从激发学生物理思维、创设物理知识体系、形成全新物理观念等方面提高学生的物理学科素养。

关键词：初中;物理解题;数学化;成因;矫正

中图分类号：G633.7文献标志码：A文章编号：1008-3561（2019）34-0061-02

物理和数学都属于逻辑性较强的科目，但是和数学学科相比较而言，物理内容又体现出不同的特征，若是在物理解题中运用“数学化”思维方式进行解题，不仅不能把物理问题具体量化，更容易使学生把数学和物理知识混淆，不利于学生的物理核心素养的培养。在物理教学过程中，教师会发现目前学生普遍存在这一“数学化”解题现象，这需要教师在教学实践中总结原因，并采取有效的解决措施。

一、物理解题“数学化”问题概述

数学学科是科学发展到一定阶段的产物，标志着定性认识向定量化认知的过渡，同时也是科学认知走向完善不可缺少的工具。初中阶段的物理学习与数学有非常紧密的关系，但是很多情况下学生在形成惯性思维之后，会习惯性应用数学观点理解物理规律，求解物理问题。这样一来便会导致物理解题“数学化”，且这一问题在初中阶段学生的物理学习中比较常见。物理解题“数学化”具有隐蔽性和迷惑性，学生自己往往无法轻易发现，只是在思考物理问题时有所体现。这就需要物理教师及时发现学生在学习物理过程中的思维模式变化，如果出现物理解题“数学化”的情况，要及时指出，并引导其遵循物理思维的规律进行思考，提高物理学科素养。

二、物理解题“数学化”的成因分析

1.思考方面存有“數学化”思维

学生在思考过程中往往站在数学角度对物理公式进行理解。物理规律一般可以通过文字加以阐述，有时也使用图象描述，但是更多还是以符号化的代数式来表示，也就是所谓的物理公式。物理和数学两个学科的公式存在很大不同，主要体现出各自领域的学科意义，若学生站在数学角度思考物理问题和物理公式，便会对最终理解的准确性造成影响。

初中阶段的物理学科，其中一些知识点和数学知识有紧密联系，很容易对学生形成误导，如比较常见的密度公式、比热公式、燃料燃烧值等知识点。因此，为了避免学生出现“物理思维的数学化”这一问题，教师在课堂上需要加强物理概念和规律的理论指导，并且分别从物理、数学两个方面举例，让学生形成正确的认知，逐步掌握物理规律。

例1：在分析光的反射规律实验中，通过调整入射光的方向，得出以下几组入射角和反射角数据，第一组是入射角α30°，反射角β30°;第二组是入射角α45°，反射角β45°;第三组是入射角α60°，反射角β60°，可得出结论为。

错误答案：入射角等于反射角。

错误分析：当初中生遇到这一类问题时，首先必定会运用“数学化”思维方式思考该问题，只是观察到了上述数据中数字的大小关系，但是并没有真正针对物理量之间的逻辑关系展开深入分析。从物理思维的角度出发，因为先有入射光，才能会出现反射光，因为先有入射角才出现反射角，所以正确的答案应当是：反射角等于入射角。

2.忽视了物理教学内容的物理意义

例2：依照欧姆定律可以得出变形公式R=，下列选项中对此公式说法正确的是 。

A.导体中的电流越大，电阻就越小

B.加在导体两端的电压只要越来越大，那么电阻就越大

C.导体的电阻和电压成正比，和电流则成反比

D.导体的电阻等于导体两端的电压和电流之比

错误答案：C。

错误分析：学生在进行建构欧姆定律有关电流、电压和电阻三者关系物理模型时，只是知道运用数学的抽象思维方式套用公式，或者直接将数据代入计算，通过比较计算结果的数据大小得出结论，在整个思考的过程中忽视了物理公式以及物理量的物理意义。因此，同一段导体的电阻是定值存在，不会因为电流或电压的变化而产生变化，它的大小是由导体本身决定的，所以正确的答案应当是：D。

3.学生对于物理公式使用范围不了解

教材中给出的所有物理公式各有不同的适用范围，只有满足了条件才能够加以应用，且物理公式和数学公式的适用范围并不一致。如果学生缺乏对公式适用范围的深入了解，在解题过程中只是生搬硬套，或者使用数学运算法则，将会导致结果错误。

为了避免这类问题的出现，教师需要在教学的过程中注意以下几点。第一，着重介绍物理公式适用范围，加强学生对物理公式的理解，并且让学生学会区分物理公式和数学公式。例如公式Q=cmΔt，如果学生使用数学观念进行思考，那么该公式成立的条件是Q、c、m、Δt为任何实数。若是从物理角度思考，该公式仅在物质不发生物态变化的前提下才成立。再如公式P=ρgh。使用数学思维进行分析，ρ、g、h为任何实数，公式均成立，但是如果立足于物理角度，这一公式只是在进行液体内部压强的计算时才可以应用。第二，帮助学生了解公式中所有物理量的准确含义，避免学生在今后解题中生搬硬套，导致计算结果出错。

三、初中物理解题“数学化”的矫正策略分析

1.创新原有“数学化”思维，激发学生物理思维

当前，部分初中生在没有深入分析物理和数学之间关系的情况下，习惯运用“数学化”思维方式考虑物理问题，忽视了运用物理思维解决物理问题。学生往往高度重视物理量之间的数值关系，没能充分了解物理概念本身具有的物理意义。所以，这就需要学生在解决物理问题时遵循以下的思维过程和步骤。首先，学生应根据物理问题的问题情境，对物理图像有清晰、正确的认识，并创设出物理模型。其次，学生应根据物理对象、过程以及条件等内容，正确选择物理定律和解题方式，构建数学模型。最后，学生需要通过推演的方式获取最终结果。在上述三个步骤中，第一点和第二点主要属于形象思维，应当针对问题整体和定性展开分析，而第三点则是属于抽象思维，需要根据概念规律的内在联系和逻辑关系，逐步深入思考，从而得出最终结论。

2.重视物理教学内容的物理意义，创设物理知识体系

当学生把物理问题转换成为数学问题时，有部分学生仅仅注重数学抽象，忽视了问题中包含的物理属性，致使自己最终得出了纯“数学化”结果。根据上述例2中的解析就能看出，初中生存在忽视物理概念、规律中的物理意义的现象，只是根据自己“数学化”的认识和了解解决问题。虽然教师已经在教学中给学生强调了物理概念、规律的重要意义，但是还有很多学生没有把新的物理概念和规律与原有的知识经验相结合。所以，物理教师在教学中要逐渐引导学生进行物理知识体系的建构。学生可以通过小组合作的形式，一同整理和收集学习资料，充分调动学习兴趣，把知识和情境有效結合，不断创新原有知识体系，逐渐深入了解物理概念和物理规律的重要意义，并应用于解决实际问题中。

3.加大解题规范练习，形成全新的物理观念

依照当前学生把物理问题当作数学问题进行解决的现状来看，学生的思维停留在最初的数值计算方面，未形成全新的物理观念，也未形成运用物理观念解决问题的物理思维。所以这就需要教师能够加大对学生解题规范的指导，让学生积极进行规范练习，能够写出正确的公式和单位，并且还要严格规范学生的解题过程。只有运用这种教学方式，才能促使学生充分了解和掌握物理概念和规律的重要意义，让他们学会从物理角度分析问题、思考问题，能够在生活中运用物理思维解决问题。

综上所述，在物理教学中，物理教师应有效培养学生的物理核心素养，使学生在遇到物理问题时，能够通过物理思维看问题、想问题和探究问题。为有效转变学生在物理学习中的“数学化”惯性思维，教师要具体分析成因，并积极寻求对策，从激发学生物理思维、创设物理知识体系、形成全新物理观念等方面提高学生的物理学科素养，促进学生成长成才。

参考文献：

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