2023年關(guān)于物理競賽對數(shù)學(xué)能力要求的幾點思考

2023年關(guān)于物理競賽對數(shù)學(xué)能力要求的幾點思考物理學(xué)科在自然學(xué)科中占據(jù)重要地位，推動著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進步。物理競賽的開展就是在科教興國政策的基礎(chǔ)上，逐漸發(fā)展和不斷進步。物理競賽對學(xué)生的學(xué)習(xí)能力有較高水平的要求，同時對學(xué)生數(shù)學(xué)能力的要求也愈發(fā)顯現(xiàn)。

物理競賽數(shù)學(xué)能力思考

G633.7A2095-3089（2023）28-0172-01

我國現(xiàn)代社會對人才的要求越來越高，具備高素質(zhì)，高能力的創(chuàng)新型人才逐漸被社會所推崇。實施科教興國戰(zhàn)略需要不斷的提升學(xué)生綜合素質(zhì)，物理競賽是為選拔物理學(xué)科方面優(yōu)秀人才進行的科學(xué)競賽活動，也為國家的科技發(fā)展和科學(xué)進步儲備更多天賦人才。同時，隨著時代進步，物理競賽對學(xué)生的要求也逐漸加深，物理競賽內(nèi)容不斷進行更新和調(diào)整以便選拔卓越人才，而且不只對學(xué)生的單一能力進行考核，更加看重多學(xué)科的契合能力，尤其是對數(shù)學(xué)能力，邏輯能力等的綜合能力的考核。

一、物理競賽的內(nèi)涵及意義

全國中學(xué)生物理競賽（ChinesePhysicsOlympiad以下簡稱Cpho），是經(jīng)國家教育委員會基礎(chǔ)教育司授權(quán)批準(zhǔn)的，由中國科技協(xié)會和中國物理協(xié)會共同組織的各地區(qū)群眾自愿參與的科學(xué)競賽活動。物理競賽是為了促進學(xué)生提升學(xué)習(xí)物理的興趣，運用物理學(xué)知識及原理，采用一系列學(xué)習(xí)方式和方法，提升學(xué)習(xí)物理的主動性，主動性。物理競賽能夠幫助青少年學(xué)生培養(yǎng)科學(xué)實踐精神，培育創(chuàng)新開放思維，開發(fā)中學(xué)生的智力因素。目前，多數(shù)學(xué)校積極幫助開展物理學(xué)習(xí)活動，提倡物理課外實踐活動，活躍了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的氣氛和積極性，提高了學(xué)習(xí)能力，促進了學(xué)生綜合能力的發(fā)展。組織物理競賽有一定的現(xiàn)實教育性，通過物理競賽學(xué)習(xí)物理知識，加深學(xué)習(xí)內(nèi)容的的深度和廣度，拓展了學(xué)生的眼界和思維，有利于激發(fā)學(xué)生向更深層次邁進。組織物理競賽要公平公正，最大限度保證比賽選拔優(yōu)秀人才，堅持自愿原則，尊重學(xué)生意愿不勉強逼迫；同時不搞臨時集訓(xùn)，也避免為參加比賽，努力刷題影響學(xué)生身心健康。使物理競賽真正反映出學(xué)生的平常水平，不弄虛作假。另外，競賽命題的內(nèi)容應(yīng)從實際出發(fā)，結(jié)合現(xiàn)實我國中學(xué)生所掌握的學(xué)習(xí)內(nèi)容，進行適當(dāng)改編，重點考查學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，幫助提升學(xué)生物理學(xué)習(xí)的效率。

二、物理競賽對學(xué)生數(shù)學(xué)能力的要求

物理競賽雖然是檢驗學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識的能力，但是眾所周知，物理學(xué)與數(shù)學(xué)是分不開的，物理學(xué)科中涉及到數(shù)學(xué)思維，運用到數(shù)學(xué)算法的例子非常之多。優(yōu)秀的物理學(xué)家同時更是優(yōu)秀的數(shù)學(xué)家，在國內(nèi)外，凡是作超弦理論的物理學(xué)家都需要有非凡的數(shù)學(xué)水平，至少要熟悉群論，微分幾何，拓?fù)鋵W(xué)等。因此，物理競賽不僅考驗物理學(xué)習(xí)能力，更是對數(shù)學(xué)能力的檢驗。在物理競賽中運用了非常多的數(shù)學(xué)知識，高水平的物理競賽更是離不開對學(xué)生數(shù)學(xué)能力的高要求。

（一）靈活變形能力

很多學(xué)生往往遇到的物理問題并非難于登天，只是缺乏靈活變形的能力沒法處理這些物理“難題”。在用數(shù)學(xué)解決的物理問題中，基本的公式熟記于心，但就不會結(jié)合題意來適度變形，不會靈活轉(zhuǎn)變公式，使簡單的題變成想象中的難題。更有甚者，不會運用數(shù)學(xué)思維換算物理量和單位運算。物理公式不會靈活變形主要是學(xué)生過于局限物理學(xué)科本身，沒有運用數(shù)學(xué)公式中多種方式轉(zhuǎn)化的思維，自然制約了物理競賽題的解決。

（二）多向思維能力

物理競賽中出現(xiàn)的題目多方面考查了學(xué)生的分析理解能力，多角度思維能力。往往由于思維定式的影響，僅僅從一個方面，一個角度來對待問題。多角度，多學(xué)科交叉入手，靈活運用數(shù)學(xué)問題解決方法，正向推理，逆向推理，假設(shè)，嵌套等，正向解決不了，那就反向解決，或者進行極端假設(shè)條件等等，采用數(shù)學(xué)多向思維方法解決物理學(xué)科問題。發(fā)揮學(xué)科間的互通互聯(lián)作用。

（三）數(shù)學(xué)運算能力

物理學(xué)中有一門新興的學(xué)科叫計算物理學(xué)，利用計算機的快速運算模擬物理學(xué)，天文的，力學(xué)等各因素相互作用的過程，如模擬原子彈的爆炸，火箭的發(fā)射等。不論是傳統(tǒng)物理學(xué)還是新興物理學(xué)，都必須掌握基本的數(shù)值運算。例如解決帶電粒子運動問題，要掌握參數(shù)方程的算法。尤其是物理學(xué)中力學(xué)問題中，要用到各種如微元法，極值法，偏微積分方程等數(shù)學(xué)方法。因此，物理競賽中需要學(xué)生具備較強的數(shù)學(xué)運算方法幫助解決復(fù)雜難題。

（四）空間想象能力

幾何與空間想象是數(shù)學(xué)教育的重要組成部分，通過抽象的立體幾何形狀和結(jié)構(gòu)進行推理和證明，應(yīng)用于現(xiàn)實實踐。空間描述和幾何推理有利于學(xué)生解決現(xiàn)實問題，通過使用地圖，設(shè)計方案，計劃路線目標(biāo)，分析坐標(biāo)物方位和結(jié)構(gòu)，空間想象能力促進實際問題的分析和解決。而物理知識更是應(yīng)用于實際問題的解決，物理競賽內(nèi)容模塊之一的幾何光學(xué)，研究光的直進、反射、折射等，分析光譜和電磁波譜等離不開空間幾何思維的運用，因此數(shù)學(xué)中空間想象能力也同樣適用于物理實際問題，為物理問題的解答奠定幾何空間思維能力。

參考文獻：

[1]蘭小剛