物理教学中渗透数学思想方法的实践

李华

【摘 要】 随着新课改的实施，人们越发重视学生的素质教育，把关注的重点转向了学生的学习思维和学习质量的提升和提高.高中阶段的學生课业繁重，学习压力大，而物理作为高中的重要学科之一，具有晦涩难懂的特点，直接影响着学生的整体成绩.为了更好地减轻学生的学习压力，帮助学生养成良好的物理学习思维，取得优异成绩，本文将进行在高中物理教学中渗透数学思想的方法研究，希望可以给高中的物理教师提供一定的启发.

【关键词】 高中物理;数学思想;教学实践

数学是物理学的一种表达形式，是物理学理论创立和发展、进行物理问题解决的重要工具，对物理有着重要的影响.所以，立足于新课改时代背景下，思考在高中物理教学的过程中渗透数学思想的方法，于帮助学生训练学习思维、提高学习质量而言，有着极大的帮助.

1 原因

通过分析物理课程的授课情况，不难发现，有很多学生的数学学习质量非常好，但是在运用所学数学知识进行物理问题解答的时候，却总是存在“茶壶煮饺子，肚里有说不出”的问题.不少的物理教师把造成这种现象的原因归结在数学教学上，但实际上更多地是因为物理教师担心在授课的时候涉及太多的数学内容，会把物理课变成数学课，因此省略了数学推导和运算过程导致的.其次，学生在高中阶段遇到的各种类型的习题，都具备很强的数、理联系，物理教师没能充分发挥出示范引领的作用，导致学生在分析题干信息、理顺做题思路、进行答案求解的过程中，忽视了对数学思想的灵活运用，缺乏对物理学习过程中涉及到的数学知识的重视.基于以上两方面的原因，所以学生未能建立起数学和物理联系的正确认识，影响了学生的物理学习兴趣培养，以及物理成绩的提升[1].

另外，对知识的“肢解”会造成学生智慧能力发展的畸形.知识本身是一个完整的有机体，如果把对知识的学习限制在学科范围内，会导致教学目标和知识学习的系统性和结构性不足，不仅会让学科教师的思维被禁锢，还会让学生无法形成对人类知识图景的有机认识，难成视野开阔、思维敏捷之人.

2 分类

2.1 函数与方程思想

这个思想是指将物理量彼此间的数量关系用函数的方式表达出来，在函数方程的帮助下实现解决物理问题的目的.高中的物理教材中蕴含着很多函数、方程的思想，物理概念、表达方式以及一些规律推导中也蕴含着很多数学思想，在函数和方程式的帮助下，能够构建出物理模型，帮助学生直观清楚地了解到已知量和未知量间存在的关系，明确方程式的含义，实现对物理问题的高效解答.

2.2 数形结合思想

数和形是同一事物的两个方面，都可以用于进行物理概念、规律，以及概念和规律之间联系、变化的表达，数和形之间可以实现补充、映射、转化.在这种方法的帮助下，能够让物理教师直观化抽象的数量关系，让抽象的问题形象化，实现让学生顺畅梳理物理知识的目的.比如在学习位移概念的时候，教师可以借助数形结合的思想，让学生直观理解位移的含义[2].

2.3 转化和划归的思想

这种思想是指让学生利用已经掌握的知识内容，进行对未知问题的分析，在转化的过程中实现对知识内容理解，进行存在问题的解答.这是一种非常基本的思维方式，比如类比思想就是立足于两类事物之间的相似性，将已知对象的一些内容、特点迁移到未知对象上，解决一些看似复杂的问题的思想，能够让学生实现对公式的快速、高效记忆，激发创造力.

2.4 比值定义思想

在比值方式下对某一个物理量进行分析，并作出解释的这个过程，就是数学的比值定义思想.数学比值定义思想可以应用在物质本身属性、物体运动过程等的多个内容方面.需要注意的是，因为数学比值定义思想使用时需要把外界的因素作为前提和基础，所以在进行物理量分析的时候，需要立足于一定的条件才能使用.

2.5 极限思想

于数学的极限思想而言，无限接近是其本质，物理中自由落体运动的相关内容就用到了数学的极限思想.

2.6 微元思想

微元思想是指对某一个物体或运动进行细分.在物理学习的过程中，统一运动的规律是能够体现在每一单元的过程中的，所以利用微元思想，学生们可以任意抽取一个单元作为计算和解决问题的基础，能够高效地实现物理问题的解决.

3 具体方法

3.1 在物理理论知识中渗透数学思想

于高中的物理学习而言，物理概念是非常重要的一部分内容，要想保证学生的物理学习拥有足够扎实的基础，教师必须合理地进行物理概念的引入，保证语言的简洁、直白，进行物理概念的形象化[3].

例如  教师在讲《位置变化快慢的描述——速度》这一部分内容的时候，速度概念的理解是这一章节的主要目标，那么教师可以以飞机、火车、自行车等为教学例子，帮助学生初步建立起对速度的理解.在学习“表示位位移（位移）变化”部分的内容时，教师可以引用数学函数的思想，用△t代表经过的时间，用V=△x△t这个式子计算平均速度，那么△x△t代表的就是位移的变化率.这个时候教师可以引导学生思考当△t无限小时的这种情况，帮助学生理解什么是“某一刻的速度”，由此让学生明白速度这个较为抽象的物理概念.

在这个过程中，本来是纯文字的物理概念，在数学思想的作用下转化成了函数公式，能够让学生明白速度的物理概念是如何得出的，帮助学生深刻理解速度的含义，为以后的学习打下坚实的基础.

3.2 在物理解题技巧方面渗透数学思想

物理练习题是帮助学生强化知识记忆，提高对知识运用熟练度的有效方式，能够强化学生的心理素质，训练物理学习思维，而教师也可以通过学生的测试情况了解学生对知识的掌握程度，便于对后续的教学安排进行针对性地调整，保证教学质量.但是很多物理题是比较复杂、抽象的，学生往往无法明确做题的思路，所以物理教师在授课的过程中可以从物理解题技巧方面入手，有效渗透数学思想，帮助学生提高理解题目信息的能力.

例如 在让学生做《曲线运动》相关的题目时，教师可以引入数形结合的思想，让学生在画坐标轴的时候，把水平方向和竖直方向上的力分别表示出來，实现清晰表示已知量彼此间抽象关系的目的.而后让学生通过一边阅读题干信息，一边分析画出来的图示，利用物理知识完成对题目的解答，这样就能实现简化题干信息的目的，让学生对题目的要求和题目问题有更加清晰的了解，不仅可以完成对物理思维的训练，还能增加对数学思想的运用，可以有效提高做题正确率，为提高物理做题效率，助力高考打下坚实的基础.

3.3 在物理实验教学方面渗透数学思想

实验操作是物理学习的核心部分，通过物理实验可以帮助学生养成良好的动手实践能力，加深对物理知识的理解和掌握程度.但是，现阶段学生在学习物理时，普遍存在不擅于分析实验数据的问题，导致学生对物理实验的目的理解得不够透彻，难以高质量完成物理实验相关题目的作答.因此，物理教师在以后的授课过程中，可以将数学的等价转化思想合理地引入到物理实验教学中，用数学思考问题代理物理实验，实现实验教学的目标[4].

例如 “打点计时器测量物体速度”这一实验，这个实验的目的是让学生了解打点计时器的原理，并能够利用打点计时器的打点数据对物体的加速度进行计算.所以物理教师可以在做实验之前向学生们细致地介绍一遍打点计时器，让学生明白打点计时器的振针周期性震动是对其运动过程流逝时间的一种等价转化这个原理，知道打点纸上的每两个点之间相隔的时间是相同的，从而实现让学生透彻理解利用打点计时器进行加速度计算的具体原理、保证打点计时器题目正确率的目的.

4 注意事项

4.1 系统计划

凡事，预则立，不预则废.如果物理教师不能为数学思想的渗透制定一个系统性的计划，那么学生对数学思想的感受和理解会浮于表面，无法形成用数学思想高质量解决物理问题的意识，即使通过上文的分析物理教师已经明确了渗透于物理教学中的数学思想大致有几种，也确定了渗透的方面都有哪些，也依然无法发挥出数学思想渗透的作用.所以物理教师需要在渗透的过程中制定一个系统计划，对物理教材进行深入的分析，明确物理概念的重难点.同时为学生的长远发展认真考虑，帮助学生建立起高中学习和大学学习的桥梁.此外，教师需要对教材内容进行全面、系统的梳理，分析哪些知识点可以用于渗透数学思想，以及该渗透什么数学思想、怎么渗透、渗透的程度应该是怎样的，确立出一个渗透的总体设计，为不同的授课阶段制定出适宜的教学目标[5].

4.2 循序渐进

思想的渗透、意识的养成、思想的利用等都需要花费时间，因而物理教师在进行数学思想渗透的过程中，需要依照从简单到复杂的原则，让学生建立起对在物理学习中应用数学思想的、由浅入深的理解，扎实数学思想的理解.每次渗透一种数学方法，物理教师都要把让学生熟练掌握作为教学目标.

例如 一开始讲课的时候，物理教师用数学思想给学生们讲题，做思路分析，这个阶段是在让学生明白能够用数学思想进行这种题型的解答，让学生知道在做题的过程中应用了哪些数学思想，随着教学进程的不断推进，教师每次都适时地提醒学生进行数学思想的运用，要让学生在做题的时候形成思考题目中能否应用数学思想的意识，让学生逐渐将在物理学习中应用数学思想做题当成一种习惯，建立起物理学习和数学思想密不可分的这种思想，等到学生在做题的时候能够自觉地，甚至是下意识地用上数学思想，在分析物理题目的时候能够知道哪一种数学思想可以有助于解题时，证明学生已经能够熟练掌握这种数学思维的方法了，这时物理教师才能把关注的重点转向其他的数学思想.

4.3 反复渗透

数学思想具有高概括性和高抽象性的特点，所以想让学生彻底掌握数学思想，让数学思想扎根在学生脑海中，绝非一朝一夕能够完成的事情，物理教师必须在授课过程中反复地对数学思想进行渗透[6].

在渗透一种数学思想的时候，物理教师需要做好这个数学思想方法在不同阶段的再现工作，强化学生对这种数学思想方法的认识.

例如 学习《导体的电阻》时，学生对R=UI这个公式不甚理解，那么物理教师可以引导学生将这个公式和ρ=mv进行类比，同理，可以让学生将E=Fq和R=UI进行比较，帮助学生更加清楚地明白场强的特征，再如可以通过打点计时器提高学生对磁场的认识和了解程度.通过这样反复的类比和渗透，让学生在日后遇到物理公式的时候，养成和其他已经学过的公式进行类比、弄清公式概念的习惯.

5 总语

数学作为物理学习的工具，将数学思想渗透到物理教学中能够帮助学生更加高效地理解物理概念、公式，可以帮助学生有效地训练物理思维，形成对物理知识的系统性理解.所以在日常授课的过程中，物理教师需要立足于物理的理论知识、解题技巧以及实验教学，进行数学思想的渗透，向学生传递用数学思想解决物理问题，降低物理学习难度的思想，帮助学生建立起在物理学习中应用数学知识的思想意识.与此同时，物理教师要为数学思想渗透制定一个系统的计划，明确不同阶段数学思想渗透的教学目标，遵循循序渐进和反复渗透的原则，帮助学生建立起数学和物理的紧密联系，让他们养成用数学思想帮助自己实现高质量物理学习的习惯，为备战高考打下坚实的基础.

参考文献：

[1]王丽莉. 高中物理教学中渗透数学思想方法的教学策略[J]. 科技资讯，2021，19（4）：157-159.

[2]张金德. 高中物理教学中的数学思想渗透[J]. 中学课程辅导（教师通讯），2020，（7）：56-56.

[3]俞立硕. 高中物理教学中数学思想方法的渗透[J]. 新课程研究，2019，（24）：106-107.

[4]赵燕燕. 高中物理教学中渗透数学思想方法的教学策略分析[J]. 中学生数理化（教与学），2019，（1）：38-38.

[5]华城林. 高中物理教学中渗透数学思想方法的教学策略[J]. 当代旅游（高尔夫旅行），2018，（2）：255-255.

[6]王林锋. 高中物理教学中渗透数学思想方法[J]. 中学生数理化（教与学），2017，（1）：55-55.