Межпредметные связи физики и математики при изучении различных тем курса физики

Размещено на http://www.allbest.ru/

Межпредметные связи физики и математики при изучении различных тем курса физики

Муртазаева Э.К.

Аннотация

В статье рассматривается проблема межпредметной связи школьного курса физики с математикой. Очевидно, что физика как предмет уникальна тем, что при ее изучении можно проследить связь со многими школьными предметами. Но теснее всего физика связана с математикой. Так как абсолютно все законы физики описаны математическим языком, и без фундаментальных математических знаний невозможно полноценно изучить физику. Внедрение межпредметных связей между курсом математики и физики не только поможет рассмотреть физику с разных сторон, но также будет способствовать развитию кругозора и логического мышления учащихся.

Ключевые слова: межпредметные связи, физика, урок, математика.

Annotation

межпредметный школьный курс знание

The article discusses the problem of interdisciplinary connection between the school course of physics and mathematics. Obviously, physics as a subject is unique in that when studying it, one can trace a connection with many school subjects. But physics is most closely related to mathematics. Since absolutely all the laws of physics are described in mathematical language, and without fundamental mathematical knowledge it is impossible to fully study physics. The introduction of interdisciplinary connections between the course of mathematics and physics will not only help to consider physics from different angles, but will also contribute to the development of students' horizons and logical thinking.

Key words: intersubject relations, physics, lesson, math

Внедрение в процесс школьного обучения межпредметных связей уже давно интересует ведущих педагогов, психологов и методистов.

Подробное описание важности межпредметных связей физики и математики можно встретить в работах следующих авторов: А. Пинского и С. Тхамофоковой, В. Серикбаевой, Т. Богуславской, И. Семеновой, И. Юдиной, В. Бевз.

Педагогами отмечалось, что физика занимает одно из важнейших мест в системе знаний о природе. Изучение физики в средней школе способствует превращению отдельных знаний учащихся о природе в единую систему мировоззренческих понятий. Современное преподавание требует органического сочетания экспериментального и теоретического методов изучения физики, выявление сути физических законов на основе доступных школьнику понятий элементарной математике. Такой подход одновременно 289 обеспечивает повышение уровня математических знаний, формирует логическое мышление, осознание единства материального мира и показывает тесную взаимосвязь между математикой и физикой.

Таким образом, большинство ведущих специалистов области обучения математики и физики говорят о том, что демонстрация в процессе обучения физики межпредметной связи с математикой не только способствуют качественному решению задач обучения, развития и воспитания учащихся, но и закладывают фундамент для комплексного видения как физики, так и математики, благодаря чему учащиеся смогут иметь комплексный подход к решению различных, в том числе и сложных задач как физики.

Демонстрации межпредметной связи с математикой в обучении физики являются важным средством не только прикладной направленности, но и многогранности предмета «физика». Учащиеся должны понимать, что без математики невозможно было бы изучать физику, так как все физические законы и модели описаны языком математики.

Физика включает в себя практически все базовые понятия математики, такие как: «формула», «график», «уравнение», «вектор», «координаты», «функция», «производная» и т.д. Так как очевидно, что главная задача физики -- это показать тут или иную математическую зависимость между различными величинами. А зависимости в свою очередь представляются при помощи формул, уравнений и графиков.

Взаимосвязь математики и физики выражается во взаимодействии их идей и методов. Эти связи можно условно разделить на три вида, а именно [7, c. 132]:

Физика ставит задачи и создает необходимые для их решения математические идеи и методы, которые в дальнейшем служат базой для развития математической теории.

Развитая математическая теория с её идеями и математическим аппаратом используется для анализа физических явлений, что часто приводит к новой физической теории, которая в свою очередь приводит к развитию физической картины мира и возникновению новых физических проблем.

Развитие физической теории опирается на имеющийся определенный математический аппарат, но последний совершенствуется и развивается по мере его использования в физике.

Исходя из вышеперечисленного, физика и математика имеют очень много общего в выражении идей и методов познания явлений природы и свойств окружающих тел.

Рассмотрим разделы курса физики средней школы, которые подразумевают введение межпредметной связи с математикой. Для этого необходимо провести анализ учебно-методических комплектов по физике для 10-11 класса.

Были рассмотрены учебно-методические комплекты по физике для 1011 классов следующих авторов: Г.Я. Мякишева, Л.Э. Гендештейна и Н.С. Пурышевой. На основании данного анализа была составлена таблица, в которой отражены основные темы и разделы, где будет уместно продемонстрировать межпредметную связь с математикой, а также то, какие конкретно математические понятия содержит та или иная.

При анализе становится очевидно, что одним из центральных математических понятий в школьном курсе физики - является понятие функции. Так как данное понятие содержит идеи изменения и соответствия, что важно для раскрытия динамики физических явлений и установления причинно-следственных отношений. Например, с помощью графиков анализировать физические явления и процессы, такие как различные виды механического движения, газовые процессы, колебательные и волновые процессы [1].

Усвоение координатного метода помогает также сознательно пользоваться понятием системы отсчета и принципом относительности движения при изучении всего курса физики и особенно основ теории относительности и релятивистских эффектов.

Знание понятия производной позволяет количественно оценить скорость изменения физических явлений и процессов во времени и пространстве.

Умение дифференцировать и интегрировать открывает большие возможности для изучения колебаний и волн различной физической природы и вместе с тем для повторения основных понятий механики (скорости, ускорения) более глубоко, чем они трактовались при введении, а также для вывода формулы мощности переменного тока и др.

Пользуясь идеями симметрии, с которыми учащиеся знакомятся на уроках математики, можно физически содержательно рассмотреть строение молекул и кристаллов, изучить построение изображений в плоских зеркалах и линзах, выяснить картину электрических и магнитных полей [1].

Тесная связь между школьными курсами физики и математики является традиционной. В результате коренной перестройки преподавания этих дисциплин связь между ними усилилась, однако имеют место и некоторые нарушения [1]. Но несмотря на то, что они не столь уж значительны знание их позволит учителю физики более эффективно построить преподавание предмета.

В ряде случаев новые математические понятия вводятся на уроках физики раньше, чем математики:

при изучении колебаний математического маятника в 8 классе, нет возможности работы с формулой периода маятника, т.к. понятие «квадратный корень» на уроках алгебры еще не рассматривается, это понятие будет рассматриваться только в конце 8 класса.

Понятия аргумента Ах и приращения функции Af вводятся в математике позже, чем в физике при изучении мгновенной скорости в начале 10 класса. В этом месте курса физики понятия приращения аргумента и приращения функции ещё выражены нечётко, к тому же время является скалярной величиной, а перемещение - векторной, в то время как в математике 10 класса вводится понятие приращения лишь для скалярных величин.

С радианным измерением углов учащиеся также знакомятся раньше на уроках физики, а не математики: в математике о радианном измерении углов впервые говорится в середине 10 класса, а в физике оно рассматривается уже в начале 10 класса в связи с изучением угловой скорости.

Понятие предела рассматривается в 11 классе на уроках математики, но в физике несколько раньше, в 10 классе, при изучении мгновенной скорости. Приходится знакомить учащихся с понятием мгновенной скорости лишь качественно, на основе идеи непрерывности движения: «Мгновенная скорость - скорость в каждой конкретной точке траектории движения в соответствующий момент времени». А когда проводится анализ уравнения Менделеева - Клапейрона, сказано, что давление исчезает лишь при ш^0 или V^-да, а также при Т^0 [1]. Разъясняя ученикам этот материал, учитель физики должен здесь пользоваться интуитивным понятием предела, предварительно выяснив, как изменяется дробь, когда числитель неограниченно уменьшается, знаменатель неограниченно возрастает, а числитель не меняется.

Имеют место случаи, когда чисто математические понятия в математике не рассматриваются, а в физике вводятся и используются. В геометрии подробно рассматриваются операции сложения вычитания векторов, умножение вектора на число, и совершенно отсутствует понятие проекции вектора на ось.

Не всегда на уроках физики используются некоторые математические понятия, которые прочно утвердились в математике. В физике не пользуются понятием противоположных векторов и нулевого вектора, хотя они известны учащимся из курса геометрии 8 класса.

В учебниках физики и математики иногда используется различная терминология:

в учебниках математики вместо старого термина «абсолютная величина числа» применяется термин «модуль числа». В учебниках по физике продолжают пользоваться термином «абсолютная величина».

в школьном курсе математики применяется термин «длина вектора», поскольку рассматриваются исключительно геометрические векторы. В школьном же курсе физики пользуются терминами «модуль вектора» и «абсолютное значение вектора».

Иногда в школьных курсах математики и физики имеет место несоответствие между символикой.

Исходя из вышеперечисленного, можно сделать вывод, что, зная все эти тонкости, учитель сможет успешно использовать на уроках физики межпредметную связь с математикой.

Использованные источники

1. Вольштейн С.Л. и др. Методы физической науки в школе: Пособие для учителя / С.Л. Вольтштейн, С.В. Позойский, В.В. Усанов; Под ред. С.Л. Вольштейша. - Мн.: Нар. асвета, 1988. - 126 с.

2. Генденштейн Л.Э. Физика. 10 класс. Ч. 2: учеб. для учащихся общеобразоват. организаций (базовый и углубленный уровни)/Л.Э. Генденштейн, Ю.И. Дик; под ред. В.А. Орлова. - М.: Мнемозина, 2014. - 238 с.

3. Генденщтейн Л.Э., Дик Ю.И. Физика 11 класс. В 2 ч.: учебник для учащихся общеобразовательных организаций (базовый и углубленный уровени) - М.: Мнемозина, 2014. - 384 с.

4. Межпредметные связи курса физики в средней школе / под ред. Ю.И. Дика, И.К. Турышева и др. - М. Просвещение, 1987 г. - 191 с.

5. Мякишев Г.Я. Физика. 10 класс: учеб. для общеобразоват. организаций с прил. на электрон. носителе: базовый уровень/ Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский; под ред. Н.А. Парфеньевой. - М.: Просвещение. 2014. - 416 с.

6. Мякишев Г.Я. Физика. 11 класс: учеб. для общеобразоват. организаций: базовый и углуб. уровни / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский; под ред. Н.А. Парфеньевой. - 7-е изд., перераб. - М.: Просвещение. 2019. - 432 с.

7. Предмет методики преподавания математики [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://fmf.gasu.rU/kafedra/algebra/1/elib/mpm_t/1.htm.

Размещено на Allbest.ru