CC BY
115
Межпредметная связь физики и математики в средней школе
Interdisciplinary connection of physics and mathematics in high school
Нырко Михаил Витальевич
Студент 2 курса
Факультет естественных наук, математики и информационных технологий
Тихоокеанский государственный университет e-mail: mephisto300891@gmail. com
Nyrko Mikhail Vital'evich
Student 2 term
Faculty of natural sciences, mathematics and information technologies
Pacific National University e-mail: [email protected]
Научный руководитель Ледовских Ирина Анатольевна
кандидат физико-математических наук Тихоокеанский государственный университет
Scientific adviser Ledovskih Irina Anatol'evna
Candidate of Physics and Mathematics Pacific National University
Аннотация.
В статье рассматривается целесообразность и важность межпредметных связей математики и физики, а именно применение математики при изучении физики.
Annotation.
In article the expediency and importance of intersubject communications of mathematics and physics, namely application of mathematics when studying physics is considered.
Ключевые слова: физика, математика, педагогика, межпредметные связи.
Key words: physics, mathematics, pedagogics, intersubject communications.
Все отрасли сегодняшней науки плотно связаны между собой, по этой причине и школьные учебные предметы отнюдь не могут быть изолированы друг от друга. Межпредметные связи являются дидактическим условием и методом полного и всестороннего усвоения основ всех наук в школе. Формирование межпредметных связей в школьном курсе обеспечивает более полное усвоение знаний, формирование научных понятий и законов, научного мировоззрения, подчеркивает единство вещественного мира, взаимосвязь явлений в природе и обществе, и делает лучше организацию учебно-воспитательного процесса учеников, делает его более оптимальным. Это имеет очень большое воспитательное значение.
Кроме того, межпредметные связи способствуют улучшению научного уровня знаний учащихся, формируют логическое мышление и их творческие способности. Реализация межпредметных связей отвергает дублирование при изучении материала, экономит время и создает благоприятные условия для формирования общеучебных умений и навыков учеников. В общеобразовательной школе вопросы реализации возможностей межпредметных связей обусловлены определенными объективными причинами, одной из которых является необходимость ознакомления учащихся с научными основами знаний о природе и методами научного познания, формирования диалектического мышления учащихся и создание условий для обширного переноса знаний в новые нестандартные ситуации. Систематическое осуществление межпредметных связей математики и физики
при дифференцированном обучении математике в основной школе дает возможность нарастить качество математических и физических знаний учеников, способствует развитию представлений о методе математического моделирования, как метода изучения реальных явлений, предоставляет потенциал для развития познавательных интересов учеников.
Связи между математикой и физикой как науками постоянные и разнообразные. Объектом чистой математики есть реальный материал: пространственные формы и количественные взаимоотношения материального мира. Однако, этот материал приобретает достаточно абстрактных формы, другими словами основным методом математики является метод абстракции. По способу отражения действительности математика - аспектная наука. Ее предметной отраслью является вся действительность, вернее, нет никакой материальной области, в которой не проявились бы закономерности, изучаемые математикой. Следовательно, математика изучает количественные соотношения и пространственные формы как существующих областей объектов, так и тех, которые можно "сконструировать". Физика как дисциплина исследует фундаментальные свойства материи в двух ее формах - форме вещества и поля. Они представляют собой сложный комплекс самостоятельных сфер знания, объединённых выходными принципами, фундаментальными теориями и методами исследования[1].
Сначала физика преимущественно исследовала свойства окружающих нас тел. Однако уже на этом этапе изучались и некоторые общие проблемы - движение, взаимодействие тел, строение вещества, природа и механизм ряда явлений, например тепловых, звуковых, оптических. Итак, сначала физика была в основном объектной наукой. Но, уже в ХХ веке главным объектом физики становятся фундаментальные явления природы и описывающие их законы. Математика как наука сформировалась первой, но по мере развития физических знаний математические методы находили все больше применения в физических исследованиях. Поэтому взаимосвязь математики и физики определяются прежде всего наличием общей предметной отрасли, которая изучается с различных точек зрения.
Взаимосвязь математики и физики выражается во взаимодействии их идей и методов. Эти связи можно условно разделить на три вида, а именно[2]:
1. Физика ставит задачу и создает необходимые для их решения математические идеи и методы, которые в дальнейшем служат базой для развития математической теории.
2. Развитая математическая теория с ее идеями и математическим аппаратом используется для анализа физических явлений, что часто стимулирует возникновения новой физической теории, которая в свою очередь, приводит к качественного развития физической картины мира и возникновения новых физических проблем.
3. Развитие физической теории опирается на имеющийся определенный математический аппарат, но последний совершенствуется и развивается по мере его использования в физике.
Современный курс математики построен на идеях множественного числа, функции геометрических преобразований, охватывающих различные виды симметрии. Ученики изучают производные элементарных функций, интегралы и дифференциальные уравнения. Математика не только дает физике вычислительный аппарат, но и обогащает ее в идейном плане. На уроках математики ученики учатся работать с математическими выражениями, а задача преподавания физики заключается в том, чтобы ознакомить их с переходом от физических явлений и связей между ними к их математическому выражению и наоборот.
Реализация межпредметных связей физики и математики способствует развитию теоретического познания физических объектов, поскольку:
1) формируется обще содержательный вид исследуемого объекта;
2) оказываются условия происхождения понятий, законов;
3) усваиваются способы получения новых знаний;
4) раскрывается сущностная сторона законов;
5) объединяются частные законы;
6) общенаучные методы и приемы превращаются в инструмент познавательной деятельности;
7) устанавливается связь между предметной реальностью, наглядной и абстрактной математической
формой знаний.
Перенос знаний по одной области науки в разнообразные ситуации других областей доказывает ученикам то, что сила научного знания складывается в логической построении любой его области, в универсальности, всеобщности фундаментальных положений науки. Усвоения фундаментальных положений науки, ее принципов, умение получать из них частные случаи и применять их в родственных учебных дисциплинах - является высшим ступенью прочности знаний.
При изучении физики значительное внимание уделяют рассмотрения различных величин и законов, благодаря чему создаются благоприятные условия для обобщения знаний в процессе раскрытия их содержания и установления связей между ними. Проблему межпредметных связей следует рассматривать прежде всего в плане формирования мировоззрения учеников на основе философского обобщения знаний, которые они добывают при изучении смежных дисциплин. Обобщения знаний учениками является важным условием глубокого усвоения учебного материала. Качество усвоения материала и эффективность формирование соответствующего типа мышления определяется целью, средствами и способами обобщения в системе учебной деятельности[3].
Учитывая разнообразие дидактических функций межпредметных связей, ряд авторов дидактических исследований пытаются провести их определенную классификацию. Так, существует классификация межпредметных связей с объектом, на основе которого устанавливается связь. Выделяют виды связей: по содержанию учебных дисциплин, по методу обучения, по формированию умений. Выделяют такие их виды: фактические, понятийные и теоретические. Так же используется классификация, которая анализирует проблему установки межпредметных связей в системе предметов естественно-математического цикла. Такая классификация базируется на основе системного подхода. Межпредметные связи на основе содержания связей относят к типу содержательно-информационных, связи в способах учебно-познавательной деятельности к типу операционно-деятельностных. Рассматриваются также организационно-методические связи, которые хотя и имеют самостоятельное значение, но все же подчинены первым двум типам связей.
Таблица 1. Классификация межпредметных связей предметов естественно-математического цикла[1].
Типы связей Виды связей
Содержательно -информационные 1. Научные (фактические, понятийные, теоретические) - по составу знаний.
2. Философские (гносеологические, семиотические, логические) -знания о познании).
3. Идейные - знания о духовных ценностях.
Операционно-деятельностные 1. Практические - способы практической деятельности при применении теоретических знаний.
2. Познавательные - способы учебно-познавательной деятельности.
3. Ценностно-ориентационные - по способу ценностно-ориентационной деятельности.
Организационно -методические 1. Репродуктивные, поисковые, творческие - по способу усвоения связей из различных видов знаний.
2. Следующие, сопутствующие, перспективные - по времени осуществления связей.
3. Односторонние, многосторонние - по способу взаимосвязи предметов.
4. Эпизодические, постоянные, систематические - постоянством реализации._
5. Поурочные, тематические - по уровню организации учебно-воспитательного процесса._
6. Индивидуальные, групповые, коллективные - по форме организации работы учителя и школьников.
Внедрять межпредметные связи в практику обучения можно по следующим направлениям:
1. Определять рациональную последовательность изучения материала.
2. Согласовывать время изучения учебных дисциплин: чтобы изучение одного предмета готовило необходимую понятийную базу и обеспечивало формирования умений для других предметов. Логика и структура изучения материала этого предмета не нарушается при таких обстоятельствах. Это реализуется на уровне учебного плана общеобразовательной школы.
3. Формировать преемственность при изучении понятий. Осуществление этого направления в практике обучения средней школы требует от учителей естественно-математического цикла внимательного изучения программы и методических пособий из сопредельных предметов для установления объема знаний, что вносятся каждым из предметов в формирование у учащихся необходимых понятий и умений. Игнорирование этого требования приводит к нерациональным затратам времени, осложняет усвоение понятий и формирование умений.
4. Обеспечивать единство в интерпретации общих понятий, законов и теорий. Нарушение этого требования приводит к явлению, получившее название "расщепления понятий": В сознании ученика научное понятие расщепляется на два и более независимых друг от друга понятий.
5. Раскрывать перед учениками общие методы научных исследований, что используются разными отраслями и изучаются учебными дисциплинами. К таким методам относят наблюдения, умственное моделирование и эксперимент. Учитывая это, существует необходимость осуществления единого подхода к формированию экспериментальных умений и реализации общих требований к овладению ими. Таким образом, необходимо выполнение последовательности операций в процессе их формирования.
6. Предложить единый подход к процессу формирования обобщенных способов деятельности. Для изучения предметов естественно-математического цикла высокие результаты могут быть достигнуты формированием обобщенных познавательных умений школьников. Такие умения помогают более быстрому усвоению системы знаний. К ним можно отнести умение самостоятельно работать с учебной литературой, графические умения, умение наблюдать и ставить опыты.
Итак, сущность межпредметных связей заключается в установлении таких связей между учебными дисциплинами, которые обеспечивают формирование у учеников общих синтезированных знаний. Систематическое осуществление межпредметных связей математики и физики при дифференцированном обучении математике в основной школе позволяет повысить качество математических знаний учеников, способствует формированию представлений о методах математического моделирования, как математического метода изучения реальных явлений, предоставляет возможности для развития познавательных интересов учеников.
Список используемой литературы:
1. Методика обучения физике в школе в школах СССР и ГДР, под ред. Зубова В. Г., Разумовского В. Г., Вюншмана М., Либерса К. - М., Просвещение, 1978.
2. Иванов А. И., О взаимосвязи школьных курсов физики и математики при изучении величин, -«Физика в школе», 1997, №7, стр. 48.
3. Кожекина Т. В., Взаимосвязь обучения физике и математике в одиннадцатилетней школе, - «Физика в школе», 1987, №5, стр. 65.
