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淺談高中生運用數(shù)學工具解決物理問題能力的培養(yǎng)論文
一、高中物理教學存在的問題
在高中物理教學中，教師經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，學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，自動放棄解答，這些都說明高中生無法巧妙運用數(shù)學工具解答物理問題，能力較弱。
學生在初中階段，剛剛開始接觸物理知識，問題尚不明顯，但到了高中，問題逐漸突出: 學生并未把數(shù)學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(tǒng)的物理教學，除了學生自身的因素外，教師還缺少系統(tǒng)的訓練方法與訓練力度，這些因素導致學生整體運算水平偏低。造成這一現(xiàn)象的原因是教學的片面性，教師在課上要求學生增加做題數(shù)量，沒有讓學生深度理解物理相關概念與規(guī)律。由于學生知識水平有限，雖然可以總結出簡單的解題思路，但缺少系統(tǒng)的解題方法，導致學生善于解某一題型的題，其他題型直接略過，只為完成課堂任務與課后作業(yè)而做題。
學生使用數(shù)學工具解答物理問題的水平較低，讓學生對物理概念與規(guī)律只有籠統(tǒng)的概念，缺少獨立解題能力，降低課堂教學質量，課堂教學有效性較差。
二、提高學生利用數(shù)字工具解決物理問題水平的方法
學生通過使用數(shù)字工具解決物理問題時，可以讓學生從問題入手，解析不同物理量之間的關系，逐步推導并得出結果，能夠加深學生對物理概念與規(guī)律的理解，拓展思維，鞏固物理基礎，養(yǎng)成良好的學習習慣。所以，教師除了通過增加做題量外，還要培養(yǎng)學生獨立做題的能力，改變這一現(xiàn)狀。
( 一) 讓學生用圖線的方式表示物理規(guī)律
在物理教學中，除了用物理公式表示規(guī)律外，學生還可以用圖線的方式表示最終的物理結果，而且圖線表示法可以讓學生直觀地看到物理規(guī)律在不同階段的變化。教師經(jīng)常會在講課前，提前根據(jù)教學內容畫出規(guī)律曲線圖，比如當講到電源輸出功率這節(jié)課時，會在黑板或多媒體上播放幾張按照一定規(guī)律產(chǎn)生波動變化的圖片，從這些圖片可以看出，輸出功率會隨著負載電阻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(guī)律內容，學生幾乎無法直觀地看到物理規(guī)律，難以理解。因此，圖像對于物理規(guī)律是一種特殊的表現(xiàn)形式，可以深化學生對于知識的理解，同樣也是展開物理教學的數(shù)學方法之一。
( 二) 增強運用數(shù)字工具表示物理規(guī)律的理解能力
物理實驗最后形成的規(guī)律與公式都有獨有的物理特點，這些特點是無法用數(shù)學工具理解的，因此，教師要讓學生學會正確的分析方法，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，雖然學生通過公式可以看出其中的關系: 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。而且，每個規(guī)律公式表示的都是一個特定的物理過程，當物理過程中的某個物體被換掉時，其等量關系不變，但物理內容會有相應的變化。用數(shù)學推導物理規(guī)律的過程即為轉變物理思想的過程。
此外，不管是教師還是學生，如果用數(shù)學工具解決物理難題，一定要采用近似的方法�，F(xiàn)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，符合學生的思維模式。但除了這兩種外，還可以采用針對具體問題的近似方法，比如解析單擺方程式，因為單擺方程式中的變量數(shù)值變動很小，可以使用條件近似。條件近似也可以用來分析電偶極子的電場。近似的處理方式是把物理公式中會發(fā)生變化的變量固定化，以固定的數(shù)值參與公式的運算，但在使用的過程中，要選擇適用范圍，不可盲目使用。
( 三) 擴大數(shù)學知識的范圍，提高運用能力
現(xiàn)在，高中階段的學生有明顯的文理之分，理科學生數(shù)學成績的高低和他物理的學習情況有很大的關系。雖然課上教授的都是普通的物理知識，但這些知識仍會用到代數(shù)、微積分等數(shù)學知識，因此，教師在運用這些數(shù)學知識講解物理教學內容時，要教會學生分辨哪類數(shù)學公式應用在哪些物理規(guī)律上，如何正確分析并解出結果，強化各項數(shù)學技巧的使用，全面提高運用能力。
三、總結
物理與數(shù)學是兩個相對獨立的個體，又有著內在的聯(lián)系，教師要在充分運用物理知識的基礎上，巧妙運用數(shù)學技巧和規(guī)律，并讓學生認識到物理問題用到的數(shù)學和數(shù)學學科兩者是不同的，避免進入學習的誤區(qū)。因此，教師要在教學中用系統(tǒng)的訓練方法提高學生數(shù)學知識與技巧的運用能力，拓展思維模式，鍛練空間想象力，讓學生掌握獨立解題的方法。
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