黃李炮

摘要:高中物理教學(xué)中,在運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)處理物理問(wèn)題的能力要求方面,應(yīng)該力求因材施教,程度適當(dāng),物理教學(xué)同數(shù)學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)應(yīng)恰當(dāng)銜接。這樣可減小初中物理與高中物理的跨度,激發(fā)學(xué)生物理學(xué)習(xí)的興趣,提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞:課程標(biāo)準(zhǔn);高中物理;高中數(shù)學(xué);銜接

中圖分類號(hào):G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1003-6148(2009)11(S)-0063-3

高中物理同數(shù)學(xué)緊密聯(lián)系,但是教學(xué)銜接上的不足,導(dǎo)致很多學(xué)生在學(xué)習(xí)高中物理時(shí)面臨很大的困難,不利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

1 物理與數(shù)學(xué)的緊密關(guān)系

在古希臘,數(shù)學(xué)和物理是沒有分開的,以阿基米德為代表的物理學(xué)家同時(shí)也是數(shù)學(xué)家。牛頓以驚人的天賦與萊布尼茲同時(shí)發(fā)明了微積分,并用這種數(shù)學(xué)語(yǔ)言精確地表述自然觀,寫下《自然科學(xué)的數(shù)學(xué)原理》。數(shù)學(xué)家海爾曼?閔可夫斯基的洛倫茲變換給出了狹義相對(duì)論簡(jiǎn)潔的數(shù)學(xué)表達(dá)式;后來(lái)愛因斯坦又應(yīng)用黎蔓幾何建立了廣義相對(duì)論。拓?fù)浜痛鷶?shù)與物理學(xué)的研究緊密聯(lián)系著,在物理學(xué)中許多物理問(wèn)題分析可以用代數(shù)來(lái)表示,這就是物理文獻(xiàn)中充滿了數(shù)學(xué)公式的原因?？傊?物理和數(shù)學(xué)從來(lái)就是緊密聯(lián)系、共同發(fā)展的。高中物理的教學(xué)效果也是同數(shù)學(xué)的教學(xué)緊密相關(guān)的,幾乎中小學(xué)階段的數(shù)學(xué)知識(shí)在高中物理中都得到了應(yīng)用,比較突出的有:矢量與標(biāo)量;圖像分析與平面解析幾何;物理分析與三角函數(shù);瞬時(shí)變化率與導(dǎo)數(shù)等等。

2 當(dāng)前高中物理與數(shù)學(xué)銜接上的問(wèn)題

2.1 高中物理和數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)安排順序上的不和諧

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中“內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)”(以下簡(jiǎn)稱“內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)”)必修部分對(duì)力學(xué)的知識(shí)要求基本上一步到位,“內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)”同高中數(shù)學(xué)的教學(xué)銜接存在不和諧現(xiàn)象。

“內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)”“物理1”第一個(gè)二級(jí)主題“運(yùn)動(dòng)的描述”第四點(diǎn):“能用公式和圖像描述勻變速直線運(yùn)動(dòng),體會(huì)數(shù)學(xué)在研究物理問(wèn)題中的重要性”?！陡＝ㄊ∑胀ǜ咧行抡n程教學(xué)要求[物理]》(以下簡(jiǎn)稱“教學(xué)要求”)提出更具體的教學(xué)要求:“提供勻速直線運(yùn)動(dòng)的一組理想數(shù)據(jù),讓學(xué)生用描跡法作出勻速直線運(yùn)動(dòng)的s-t圖像,理解s-t圖像的物理意義。引導(dǎo)學(xué)生理解s-t圖像中截距、斜率、交點(diǎn)的物理意義;提供勻變速直線運(yùn)動(dòng)的一組理想數(shù)據(jù),讓學(xué)生用描跡法作出勻變速直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖像,理解v-t圖像的物理意義。引導(dǎo)學(xué)生理解v-t圖像中截距、斜率、交點(diǎn)、面積的物理意義;通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得一組真實(shí)的勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度、時(shí)間數(shù)據(jù),讓學(xué)生用描跡法畫出v-t圖像,從中體會(huì)根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)獲得v-t圖像的科學(xué)方法” 。但是普通高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的“內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)”是在“數(shù)學(xué)2”第二個(gè)二級(jí)主題“平面解析幾何初步”的“直線與方程”中涉及到斜率的:“理解直線的傾斜角和斜率的概念,經(jīng)歷用代數(shù)方法刻畫直線斜率的過(guò)程,掌握過(guò)兩點(diǎn)的直線斜率的計(jì)算公式”。就是說(shuō)在學(xué)生還不認(rèn)識(shí)“斜率”等概念的情況下,我們就要求用來(lái)解決物理問(wèn)題,學(xué)生難以接受。另外:不在一條直線上的矢量運(yùn)算所需要的基本初等函數(shù)Ⅱ(三角函數(shù))、平面上的向量、三角恒等變換在“數(shù)學(xué)4”,解三角形在“數(shù)學(xué)5”。這些當(dāng)前物理“必修1”所需要的數(shù)學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)都相對(duì)滯后,是導(dǎo)致學(xué)生在高中物理學(xué)習(xí)中遇到巨大困難和壓力的主要原因之一。

2.2 教師在教學(xué)實(shí)踐中無(wú)意識(shí)地提高數(shù)學(xué)應(yīng)用能力的要求

教師在教學(xué)實(shí)踐中經(jīng)常忽視對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況的分析,無(wú)意識(shí)地提高數(shù)學(xué)應(yīng)用的要求,這是增加學(xué)生負(fù)擔(dān)的重要原因之一。物理“內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)”中第二個(gè)二級(jí)主題“相互作用與運(yùn)動(dòng)規(guī)律”第三點(diǎn)“通過(guò)實(shí)驗(yàn),理解力的合成與分解,知道共點(diǎn)力的平衡條件,區(qū)分矢量與標(biāo)量,用力的合成與分解分析日常生活中的問(wèn)題。例3:研究?jī)蓚€(gè)大小相等的共點(diǎn)力在不同夾角時(shí)的合力大小”?！敖虒W(xué)要求” 更具體為:“能用力的合成與分解的方法,分析日常生活中的簡(jiǎn)單力學(xué)問(wèn)題。會(huì)用正交分解法和直角三角形等有關(guān)知識(shí),計(jì)算合力和分力”。

在此部分的物理學(xué)習(xí)中會(huì)出現(xiàn)這樣的習(xí)題:建筑工人要將建筑材料運(yùn)送到高處,常在樓頂裝置一個(gè)定滑輪(圖中未畫出),用繩AB通過(guò)滑輪將建筑材料提到某一高處,為了防止建筑材料與墻壁相碰,站在地面上的工人另外用繩CD拉住材料,使它與豎直墻面保持一定的距離L,如圖1所示。若不計(jì)兩根繩的重力,在建筑材料被提起的過(guò)程中,繩AB和CD中的彈力T₁和T₂的大小變化情況是

A.T₁增大,T₂增大

B.T₁增大,T₂不變

C.T₁增大,T₂減小

D.T₁減小,T₂減小

這道題若用正交分解法和直角三角形的有關(guān)知識(shí),很難求解;而其中兩力合成的平行四邊形里沒有直角三角形,必需用“數(shù)學(xué)5”中解三角形的正弦定理或余弦定理,對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)及應(yīng)用能力要求很高,遠(yuǎn)超出學(xué)生已有的數(shù)學(xué)水平。

3 做好高中物理與數(shù)學(xué)銜接的對(duì)策

同高中數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)恰當(dāng)銜接,可以有效減少初中物理與高中物理的跨度,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,這是高中物理教學(xué)成功的關(guān)鍵。我們可以從兩方面做好高中物理與數(shù)學(xué)教學(xué)銜接。

3.1 “內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)”的模塊設(shè)置應(yīng)循序漸進(jìn)

課程標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該堅(jiān)定地服從、服務(wù)于全面提高國(guó)民素質(zhì)的任務(wù),定出恰當(dāng)?shù)姆謱哟蔚慕虒W(xué)目標(biāo),妥善解決學(xué)生認(rèn)知規(guī)律和物理知識(shí)邏輯結(jié)構(gòu)的關(guān)系,以及物理同數(shù)學(xué)等相關(guān)學(xué)科教學(xué)的銜接。建議對(duì)“內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)”進(jìn)行調(diào)整:“物理1”設(shè)三個(gè)二級(jí)主題:運(yùn)動(dòng)的描述;相互作用與運(yùn)動(dòng)規(guī)律;機(jī)械能和能源。只要求會(huì)用正交分解法和直角三角形等有關(guān)知識(shí)解決簡(jiǎn)單力學(xué)問(wèn)題,降低矢量運(yùn)算的要求。“物理2”設(shè)三個(gè)二級(jí)主題:動(dòng)量;電場(chǎng);電流。動(dòng)量只要求解一維的力學(xué)問(wèn)題;電場(chǎng)著重于一維情境下的電場(chǎng)力和電勢(shì)能的教學(xué);電流著重于利用電場(chǎng)力做功分析電路中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系,解決簡(jiǎn)單閉合電路的問(wèn)題。這樣,在必修部分留有余地,體現(xiàn)循序漸進(jìn)的原則,在選修部分進(jìn)行復(fù)習(xí)提高,同高中數(shù)學(xué)的教學(xué)相互銜接,既排除數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)滯后的困擾,又學(xué)了動(dòng)量、電場(chǎng)、電勢(shì)能等基礎(chǔ)知識(shí),幫助學(xué)生掌握力現(xiàn)象、電現(xiàn)象的基礎(chǔ)知識(shí),遵循統(tǒng)一規(guī)律的基本思想,領(lǐng)略自然界的奇妙與和諧。

在物理選修3系列中學(xué)習(xí)多維的力學(xué)和電學(xué),著重分析二維的矢量運(yùn)算及曲線運(yùn)動(dòng)。選修本系列模塊的同學(xué)已經(jīng)具有對(duì)物理學(xué)的濃厚興趣和較強(qiáng)的分析能力,加上高一的數(shù)學(xué)基礎(chǔ),利于學(xué)生對(duì)力和運(yùn)動(dòng)、功和能等內(nèi)容的鞏固提高。

3.2 教師在具體教學(xué)實(shí)踐中要因材施教

教學(xué)中我們常常不自覺地以自己為中心,對(duì)學(xué)生過(guò)高的期待。如國(guó)家教委在1990年3月印發(fā)的《現(xiàn)行普通高中教學(xué)計(jì)劃的調(diào)整意見》要求高一、高二上“必修物理課”,高三學(xué)理科的學(xué)習(xí)“選修物理課”。但當(dāng)時(shí)多數(shù)學(xué)校都是必修選修“打通”教。實(shí)踐證明,這個(gè)做法對(duì)于參加物理奧林匹克競(jìng)賽的同學(xué)是合適,但是大部分學(xué)生在學(xué)習(xí)高一物理感到困難,不利于興趣的培養(yǎng)和基本功的扎實(shí)。所以教學(xué)中應(yīng)以學(xué)生為主體,力求程度、分量的適當(dāng),因材施教。該保留的還得留,不能只顧自己講“清楚”,而不管學(xué)生是否犯“糊涂”。

要因材施教,就要因材施考。有高考指揮棒總比沒有好,關(guān)鍵在于怎樣用好指揮棒,使之成為對(duì)教育進(jìn)行宏觀調(diào)控的有力手段。如1994年考“演示簡(jiǎn)諧振動(dòng)圖象的裝置”,是實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ε囵B(yǎng)的有力導(dǎo)向;1995年考“交流電有效值”,成功地引導(dǎo)對(duì)概念教學(xué)的重視;1999年考“由牛頓定律導(dǎo)出動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式”,體現(xiàn)對(duì)最一般的規(guī)律教學(xué)的重視。但是,一張?jiān)嚲砑瓤疾閷⑷胙芯啃痛髮W(xué)學(xué)習(xí)的精英,又考查將接受職業(yè)教育的高技能勞動(dòng)者是不恰當(dāng)?shù)?。在高等教育大眾化的今?國(guó)家重點(diǎn)高校應(yīng)面向全國(guó)應(yīng)屆高中生統(tǒng)一聯(lián)考招生,一般院校(包括高職)只要依據(jù)全省統(tǒng)一管理的“學(xué)業(yè)水平測(cè)試”和“綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)”為依據(jù)進(jìn)行招生,充分利用考評(píng)資源,把一部分無(wú)高考意愿的高中畢業(yè)生解放出來(lái),遏制高中階段教師和學(xué)生盲目進(jìn)入高難度題海中的趨勢(shì)。往屆生應(yīng)納入成人教育的行列,減小社會(huì)成本和壓力,體現(xiàn)社會(huì)的公平公正,提高全日制教育的質(zhì)量和社會(huì)效益。

總之,通過(guò)對(duì)“內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)”的調(diào)整,教學(xué)中力求程度、份量的適當(dāng),構(gòu)建高中物理、數(shù)學(xué)教學(xué)的和諧銜接,可以更好地提高全體學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)水平。

參考文獻(xiàn):

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(欄目編輯張正嚴(yán))