Межпредметные связи в обучении физике и математике

Мироновская Татьяна Викторовна, учитель математики высшей квалификационной категории,
МБОУ «Гимназия №7» Ново-Савиновского района г. Казани.

Межпредметные связи в обучении играют важную роль в повышении практической подготовки учащихся. Овладение такими знаниями будет способствовать формированию у учащихся целостного представления о явлениях природы и взаимосвязи между ними, сделает знания практически значимыми. Физика занимает одно из важнейших мест в системе знаний о природе и неразрывно связана с математикой. Математика дает физике средства и приемы общего и точного выражения зависимости между физическими величинами, которые открываются в результате эксперимента или теоретических исследований. Поэтому содержание и методы преподавания физики напрямую зависят от уровня математической подготовки учащихся.

На уроках математики, как правило, готовится весь аппарат, необходимый для изучения физики. Вводятся простейшие буквенные формулы, отрицательные числа. Приступая к изучению физики, учащиеся знают уравнение равномерного движения, знакомы с графиками, умеют решать задачи на движение графическим и аналитическим способами, решать уравнения, в том числе в виде пропорций, им доступно использование математических формул, действий для осуществления расчетов, использовать стандартный вид числа, степени, векторы. Тем не менее, для преподавания физики большое значение имеет владение учащимися быстротой счета и вычислений, приближенными вычислениями, простейшими геометрическими построениями, умением строить графики по виду элементарных функций, выражающих физические закономерности, построение графиков на основе опытных данных и получение по кривым аналитического выражения функциональной зависимости. Конечно, учителю физики хочется рассчитывать на способного ученика, хорошо владеющего математическим аппаратом. Но ни для кого не секрет, что достаточному количеству учащихся требуется дополнительная помощь и поддержка. А при высоком темпе изучения физики такие ребята испытывают трудность.

Поскольку программа по физике составлена так, что она учитывает знания учащихся по математике, учителю физики желательно ознакомиться с содержанием школьного курса математики, принятой в нем терминологией и трактовкой материала с тем, чтобы обеспечить на уроках общий “математический язык”. Например, одним из понятий алгебры 7 класса является понятие функции, для него вводится символическая запись, излагаются способы задания функции - таблицей, графиком, формулой. Поэтому вместо введения на первых уроках физики буквенной символики можно провести интегрированный урок совместно с учителем математики. На уроках физики с понятием вектора школьники сталкиваются впервые в 7 классе при изучении скорости и силы. Здесь векторы определяются как физические величины, которые, кроме числового значения, имеют направление. Но в курсе математики векторы изучаются лишь в конце 8 класса. Возникает противоречие, которое происходит либо из-за позднего формирования у учащихся, либо из-за отсутствия согласованности действий преподавателей физики и математики в использовании общих физико-математических понятий.

Известно, что в практической деятельности учителя главная проблема - нехватка времени, практически на каждом уроке изучается новый материал, а еще нужно порешать задачи, организовать проектную и исследовательскую деятельность учащихся, провести лабораторные и практические работы. Кроме вопросов, которые решает учитель на уроке физики, приходится обращать внимание на знание детьми некоторых вопросов математики и заниматься повторением.

Возможно, одним из путей решения данной проблемы, является согласование программ по предметам естественно-математических дисциплин. Но в любом случае учителя математики и физики должны работать в тандеме, помогая друг другу при изучении соответствующих тем и формировании необходимых навыков учащихся.

Совместное формирование у учащихся понятий физики и математики как форма реализации межпредметных связей на практике возможно в следующих случаях:

- При параллельном изучении основ механики и математического анализа открываются наибольшие возможности для формирования физических понятий - мгновенная скорость, мгновенное ускорение, перемещение, работа, так и математических - производная, первообразная.

- Рассмотрение физического примера — движение тела, брошенного вертикально вверх, облегчает задачу формирования понятий возрастающей и убывающей функций.

- Использование алгоритмических схем, являющихся общими для определения математических и физических функциональных зависимостей. Таких как, схема общего подхода к определению физических понятий с помощью производной. Например, мгновенная скорость движения тела есть производная от координаты тела по времени.

- Наличие двух подходов к определению физического понятия с помощью интеграла — это результат существования двух вариантов определения самого понятия “интеграл”.

- Учащиеся должны понять, что абстрактные математические положения, относящиеся к функциональным зависимостям, переплетаются с конкретными физическими представлениями.

- В математике графики изучаются абстрактно, вне связи с конкретными процессами. При изучении физических явлений осуществляется их конкретизация.

- Интерес к проблемам, связанным одновременно с математикой и физикой (например, история открытий закона всемирного тяготения и дифференциального и интегрального исчислений).

- При изложении математики следует обратить внимание на совершенствование тех разделов учебного курса, которые находят широкое применение в курсе физики, обращать внимание учащихся на то, что математика является мощным средством для обобщения физических понятий и законов.

Реализация межпредметных связей способствует систематизации а, следовательно, глубине и прочности знаний, помогает дать ученикам целостную картину мира. При этом повышается эффективность обучения и воспитания, обеспечивается возможность сквозного применения знаний, умений, навыков, полученных на уроках по разным предметам. Современный этап развития науки характеризуется взаимопроникновени¬ем наук друг в друга, и особенно проникновением математики и физики в дру¬гие отрасли знания. Необходимость связи между этими предметами диктуется также дидактическими принципами обучения, воспитательными задачами, связью обучения с жизнью, подготовкой учащихся к практической деятельности.