Физика и математика: шаг навстречу

Physics and mathematics: a step towards

 

Авторы:

Быстрова Любовь Борисовна

ГБОУ "Школа № 325", Санкт-Петербург, Россия

E-mail: lubov_bistr1966@mail.ru

Bystrova Lyubov Borisovna

School № 325, St. Petersburg, Russia

E-mail: lubov_bistr1966@mail.ru

Слобожанинова Елена Викторовна

ГБОУ "Школа № 325", Санкт-Петербург, Россия

E-mail: slobev@yandex.ru

Slobozhaninova Elena Viktorovna

School № 325, St. Petersburg, Russia

E-mail: slobev@yandex.ru

Аннотация: Давно известна несогласованность школьных учебных программ по физике и математике, мешающая учителям эффективно обучать, а ученикам  полноценно осваивать эти традиционно трудные дисциплины. Решение есть - взаимодействие преподавателей и систематическое применение межпредметных связей через интегрированные уроки.

Abstract: The inconsistency of school curricula in physics and mathematics has been known for a long time, which prevents teachers from effectively teaching and students to fully master these traditionally difficult disciplines. The solution is - the interaction of teachers and the systematic use of interdisciplinary communication through integrated lessons.

 

Ключевые слова: физика, математика, взаимодействие школьных программ.

Keywords: Physics, mathematics, the interaction of school curricula.

Тематическая рубрика: Среднее образование.

Так много в математике физики, как много в физике математики, и я уже перестаю находить разницу между этими науками"

(А. Эйнштейн)

Мир, для которого мы учим детей, претерпевает интенсивные изменения во всех сферах, от быта до высоких технологий. В этом сложном мире сможет комфортно себя чувствовать только человек, который умеет справляться с разными, даже самыми непредсказуемыми жизненными ситуациями, обладает четкой системой ценностей, которые позволят ему управлять своей жизнью и принимать решения.

Согласно модели Организации экономически развитых стран (ОЭСР) до 2030 года, современные ученики должны освоить три основных типа компетенций:

·         способность к самостоятельным действиям;

·         умение взаимодействовать с разнообразными группами людей;

·         быстро овладевать различными инструментами.

Новые задачи заставляют нас, учителей, искать новые методы и приемы обучения, эффективные формы, методы, технологии. Такие, которые максимально расширят представления ученика о мире, учитывая его личность, интересы и способности.

О важном значении интеграции знаний мы знаем и говорим давно, сейчас это особое требование времени, возможность формирования у школьника целостных представлений о мире, осознания себя в нем.

Одним из путей интеграции является использование межпредметных связей, что крайне незначительно отражено в учебных программах физики и математики. Связь между предметами учебного плана нужна для того, чтобы один предмет помогал лучше усвоить другой.

Многолетний опыт, к сожалению, показывает, что даже успешные в освоении математики учащиеся часто не умеют применить на уроках физики свои знания. Затрудняются:

·         проанализировать функциональную зависимость;

·         составить и решить уравнение;

·         перевести одни единицы измерения в другие;

·         выполнить геометрические построения с векторами;

·         измерить площадь и объем;

·         записать в стандартном виде число;

·         правильно использовать приставки;

·         решать подобные и прямоугольные треугольники и др.

Причем иногда трудности понимания физической величины или явления определяются именно математическими проблемами обучающихся. Верно и обратное, недостаточное использование физического материала искажает роль математики, её значимость как науки.

Отдельные попытки устранить эти противоречия авторами учебников математики, конечно, предпринимаются, но с помощью введения глав «Применение производной в физике» или «Решение задач по физике с помощью интеграла» эту проблему решить невозможно. Первые понятия кинематики в 10 классе, по-прежнему, определяются как предел отношения, а математический смысл этой модели, в лучшем случае, школьники, которые учатся по учебникам А.Г.Мордковича, узнают в середине учебного года, по программам Ю.М. Колягина или Ш.А. Алимова и вовсе в 11 классе.

Аналогичную историю можно рассказать и о векторах – к тому моменту, когда вектор становится объектом изучения в программе геометрии (в конце 8 или начале 9 класса) у школьника уже достаточно большой, но никак не связанный с математикой опыт работы с векторными величинами.

Однажды на уроке алгебры ученик, заинтересованный физикой, воскликнул: «Так вот откуда на физике взялся этот дополнительный коэффициент!». Речь шла о нахождении производной сложной тригонометрической функции. У этого мотивированного ученика «стыковка» всё-таки произошла. А у многих других?!

Можно, конечно, разработать дополнительные программы, спецкурсы и факультативы для наших и без того загруженных учеников. Но давайте вернемся к возможностям интегрированных уроков. Поверьте, стоило в начале урока физики по теме «Гармонические колебания» появиться «на сцене» учителю математики, как тут же вспомнились ученикам и правила преобразования графиков тригонометрических функций и особенности их «поведения», цель урока была сформулирована самостоятельно, а математических затруднений на уроке не случилось.

Особенность и сложность интегрированного урока требует от учителя специальной подготовки по многим предметам, умения организационно и методически связать близкие темы по различным предметам. Поэтому, очень важно сотрудничество двух преподавателей, тогда все участники процесса будут в выигрыше. Учитель математики в начале изучения курса геометрии найдет возможность изучить среди первых геометрических фигур не только отрезок, но и направленный отрезок (вектор), пригласив на этот урок учителя физики со своими идеями. А учитель математики найдет способ грамотно и понятно на уроке физики в 10 классе ввести понятие предела, есть у А.Г.Мордковича богатый наглядно-иллюстрационный материал для такой работы. Достаточно рассмотреть последовательность как функцию и предел последовательности как частный случай предела функции.

Реализация межпредметных связей требует специальной организации учебного материала и самого процесса обучения, координации действий преподавателей математики и физики. В первую очередь необходимо согласовать работу с формулами и графиками. Несогласованность подходов к работе с формулами у физиков и математиков не всегда очевидна, но принципиальна. Физики предпочитают выразить из формулы искомую величину, а затем еще и проверить правильность этого выражения «размерностью». Математики же учат, подставляя в формулу известные по условию задачи величины, превращать ее в уравнение и расправляться с ним по всем «законам жанра». Нужен консенсус? Да, в интересах общего дела, оба преподавателя могут формировать метапредметные умения как выражения из формулы одной величины через другую, так и решения уравнений.

На уроках математики можно активнее использовать физическое содержание при вычислении значения функции по заданному значению аргумента и аргумента, при котором функция принимает заданное значение, на уроках физики чаще распознавать вид функции по графику и находить область определения функции.

В результате совместной деятельности учителей физики и математики сделать обучение математике и физике более успешным. Систематическое применение интегрированных уроков, задач межпредметного характера, позволит организовать межпредметные связи между физикой и математикой, которые позволят  достигнуть современных целей обучения. Такой подход одновременно обеспечит повышение уровня математических знаний, позволят школьнику испытать удовлетворение, замечая, что абстрактные математические формулы и уравнения имеют реальное воплощение в физических процессах.

 

Литература:

1. В.А. Коробов. «Опыт применения математики в преподавании физики» / Физика в школе № 4, 1991 г.

2. А.В. Бирюкова. «Реализация межпредметных связей (физика + математика). Трудности и перспективы их решения.