Межпредметные связи математики и физики

МЕЖПРЕДМЕТНЫЕ СВЯЗИ МАТЕМАТИКИ И ФИЗИКИ

КАХАНОВА ТАТЬЯНА МИХАЙЛОВНА

Преподаватель физики

ГБПОУ РК «КМТК»

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 2

ГЛАВА 1. МЕЖПРЕДМЕТНЫЕ СВЯЗИ В СИСТЕМЕ

ОБУЧЕНИЯ В СРЕДНЕЙ ШКОЛЕ 4

§ 1.1. Понятие и классификация межпредметных связей 4

§ 1.2. Планирование и осуществление межпредметных

связей в процессе обучения9

ГЛАВА 2. ФОРМИРОВАНИЕ У УЧАЩИХСЯ ОБЩИХ

ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИХ ПОНЯТИЙ 14

2.1.Содержание межпредметных связей физики и математики14

2.2. Взаимосвязь обучения физике и математике 16

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 20

ЛИТЕРАТУРА 21

ВВЕДЕНИЕ

В современной жизни развитие процессов, происходящих в информационном обществе, требует понимания межпредметных связей между различными учебными предметами. Межпредметные связи в обучении являются выражением интеграционных процессов, происходящих в науке и в жизни общества, 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 и применимыми в конкретных ситуациях в будущей производственной, научной и общественной жизни.

С помощью многосторонних межпредметных связей не только на качест­венно новом уровне решаются задачи обучения, развития и воспитания уча­щихся, но также закладывается фундамент для комплексного видения, подхода и решения сложных проблем реальной действительности. Именно поэтому межпредметные связи являются важным условием и результатом комплексного подхода в обучении и воспитании учащихся.

В современных условиях возникает необходимость формирования у учащихся в не частных, а обобщенных умениях, обладающих свойством широ­кого переноса. Такие умения, будучи сформированными в процессе изучения какого-либо предмета, затем свободно используются учащимися при изучении других предметов и в практической деятельности.

Именно сейчас в связи с увеличением объема информации, подлежа­щего усвоению в период школьного обучения, и в связи с необходимостью под­готовки всех учащихся к работе по самообразованию особо важное значение приобретает изучение роли межпредметных связей в активизации познаватель­ной деятельности учащихся.

Цель этой работы — раскрыть некоторые пути установления межпредмет­ных связей при изучении программного материала по физике и математике.

Задачами работы являются:

Определить сущность, функции межпредметных связей и их классификацию;

Показать какие понятия математики и каким образом используются в физике.

ГЛАВА 1. МЕЖПРЕДМЕТНЫЕ СВЯЗИ В СИСТЕМЕ ОБУЧЕНИЯ В СРЕДНЕЙ ШКОЛЕ

1.1. Понятие, функции и классификация межпредметных связей.

В педагогической литературе существует множество определений категории «межпредметные связи» и различные их классификации.

Так, большая группа авторов определяет межпредметные связи как ди­дактическое условие, причем у разных авторов это условие трактуется неоди­наково. Например: межпредметные связи выполняют роль дидактического ус­ловия повышения эффективности учебного процесса (Ф.П. Соколова); меж­предметные связи как дидактическое условие, обеспечивающее последователь­ное отражение в содержании школьных естественнонаучных дисциплин объек­тивных взаимосвязей, действующих в природе (В.Н. Федорова, Д.М. Кирюшкин).

Некоторые авторы дают такие определения межпредметных связей: «Межпред­метные связи есть отражение в курсе, построенном с учетом его логической структуры, признаков, понятий, раскрываемых на уроках других дисциплин», или такое: Межпредметные связи представляют собой отражение в содержа­нии учебных дисциплин тех диалектических взаимосвязей, которые объективно действуют в природе и познаются современными науками.

Используя понятие «межнаучная связь», можно сделать определение: межпредметные связи есть педагогическая категория для обозначения синтезирующих, интегративных отношений между объекта­ми, явлениями и процессами реальной действительности, нашедших свое от­ражение в содержании, формах и методах учебно-воспитательного процесса и выполняющих образовательную, развивающую и воспитывающую функции в их ограниченном единстве.

Функции межпредметных связей делятся на:

Образовательные – нацелены на формирование целостной системы знаний ученика. Опора на совершенствование содержания образования в школе на комплексное использование в обучении межпредметных является одним из критериев отбора и координации учебного материала в программах смежных предметов. Воспитательные – повышение образовательного уровня обучения с помощью межпредметных связей усиливает его воспитывающие функции. Психологической основой исследования, раскрывающих взаимодействие образовательных и воспитательных функций межпредметных связей, выступает закономерное единство сознания, чувств и действий в психической деятельности человека. Обеспечение этого единства в обучении есть одно из педагогических условий комплексного подхода, направленного на формирование мировоззрения как интегрального личностного образования (Н.А. Менчинская, Э.И. Моносзон).

Развивающие – влияют на развитие самостоятельности, познавательной активности и интересов учащихся (В.Н. Максимова, Н.А. Чурилин).

Можно выделить следующие формы межпредметных связей:

1. по составу;

2. по направлению действия;

3. по способу взаимодействия направляющих элементов.

Исходя из того, что состав межпредметных связей определяется содержа­нием учебного материала, формируемыми навыками, умениями и мыслитель­ными операциями, то в первой их форме мы можем выделить следующие типы межпредметных связей:

1) содержательные; 2) операционные; 3) методические; 4) организацион­ные. Каждый тип первой формы подразделяется на виды межпредметных свя­зей. (См. Таб.1).

Во второй форме выделяем основные типы межпредметных связей по направлению действия. Обозначим соотносящиеся стороны связи условно буквами А, В, С, D и т.д. В случае если В направлено к А , то будем иметь одностороннюю связь, если В и С направлены к А , то эта связь будет двусторонней, если же В, С, D... и т.д. будут направлены к А, то эта связь будет многосторонней .

Все эти типы связей могут быть прямыми (дей­ствовать в одном направлении) и обратными, или восстановительными, когда они будут действовать в двух направлениях: прямом и обратном. Например, - прямая односторонняя связь; - двусторонняя обратная, или восстановительная связь.

В третьей форме межпредметных связей, по временному фактору, выде­ляют следующие типы связей: 1) хронологические; 2) хронометрические.

Хронологические - это связи по последовательности их осуществления.

Хронометрические - это связи по продолжительности взаимодействия связеобразующих элементов.

Каждый из этих двух типов подразделяется на виды межпредметных свя­зей. (См. Табл.1).

Классификация межпредметных связей.

Таблица 1.

Межпредметные связи по составу показывают - что используется, транс­формируется из других учебных дисциплин при изучении конкретной темы. Межпредметные связи по направлению показывают:

1) является ли источником межпредметной информации для конкрет­но рассматриваемой учебной темы, изучаемой на широкой межпредметной основе, один, два или несколько учебных предметов.

2) Используется межпредметная информация только при изучении учебной темы базового учебного предмета (прямые связи), или же данная тема является также «поставщиком» информации для других тем, других дисциплин учебного плана школы (обратные или восстановительные связи).

Временной фактор показывает:

1) какие знания, привлекаемые из других школьных дисциплин, уже получены учащимися, а какой материал еще только предстоит изучать в бу­дущем (хронологические связи);

2) какая тема в процессе осуществления межпредметных связей явля­ется ведущей по срокам изучения, а какая ведомой (хронологические син­хронные связи).

3) как долго происходит взаимодействие тем в процессе осуществле­ния межпредметных связей.

1.2. Планирование и осуществление межпредметных связей в процессе обучения

Содержание, объем, время и способы использования знаний из других предметов можно определить только на основе планирования. Для необходимо тщательное изучение рекомендаций, данных учебными программами, этого а также изучение учебных планов и материала учебников смежных предметов.

В практике обучения сложились четыре основных способа планирования межпредметных связей - сетевое, курсовое, тематическое и поурочное.

Сетевое планирование.

Оно осуществляется завучем или председателем методической или предметной комиссии по определенному циклу, группе предметов. Сетевое планирование имеет форму графика или плана-карты, которые выявляют основные связи разных учебных тем смежных курсов, показывают узловые темы с наибольшим числом связей с другими предметами. Сетевой график представляет собой модель учебного процесса, которая ограждает содержание и объем учебной деятельности учащихся в определенные отрезки времени и с учетом межпредметных связей.

Сетевое планирование дает общую канву межпредметных связей в цикле учебных предметов, но недостаточно организует активную познавательную деятельность учащихся. Необходимо планирование методов и форм организации обучения при осуществлении межпредметных связей. Этому способствуют другие способы планирования.

Курсовое планирование.

Планирование межпредметных связей внутри учебного курса может осуществляться учителем или методистом. При этом могут существовать разные подходы к анализу межпредметных связей. Наличие курсового плана позволяет учителю заранее изучить необходимое для каждой последующей учебной темы содержание смежных курсов, вовремя дать учащимся домашние задания на повторение опорных знаний из других предметов. При использовании курсового плана возможно заранее спланировать консультации и посещения уроков учителей других предметов, подобрать необходимую методическую литературу по межпредметным связям в каждой учебной теме. На основе курсового планирования необходимо провести тематическое планирование межпредметных связей, особенно в узловых учебных целях.

Тематическое планирование.

В тематическом плане должна быть отражена логическая структура учебного материала уроков, опорные знания из других курсов и перспективные связи. Составляя тематический план, учитель наглядно видит, для чего, с какой познавательной целью на отдельных уроках необходимо использовать те или иные задания из других курсов: в одних случаях создается опора для введения новых понятий, в других объясняются причинно-следственные связи в изучаемых явлениях, в третьих конкретизируются общие положения и т.п. В зависимости от познавательных целей использования идеи или доказываются выводы, новые теоретические межпредметных связей отбираются методы и приемы их осуществления, формулируются вопросы и задания для учащихся. Общая схема тематического планирования межпредметных связей может быть представлена в форме таблицы

Таблица 2.

Данная форма может быть изменена учителем в зависимости от конкретных условий установления межпредметных связей в обучении. Такое планирование создавало бы у преподавателя общее представление о том, какие знания и из каких предметов необходимо учащимся повторить к каждому уроку, какие понятия и знания из других предметов следует привлечь к раскрытию основных понятий учебной темы, и какие мировоззренческие идеи будут развиваться на основе межпредметных связей. Знания из разных предметов могли бы поднять обобщение учебного материала темы на мировоззренческий уровень.

Такое планирование учитывает многообразие видов межпредметных связей и позволяет выделить основные направления активизации познавательной деятельности учащихся в процессе изучения учебной темы. В целях эффективной организации учебно-познавательной деятельности учеников по осуществлению межпредметных связей полезно спланировать их систему на каждом уроке учебной темы.

Поурочное планирование.

Конкретизация использования межпредметнных связей в процессе обучения достигается с помощью поурочного планирования. Поурочный план-разработка показывает, когда, на каком этапе урока и как, какими способами включаются знания из других курсов в изучение нового или закрепление учебного материала. Особенно необходима тщательная разработка обобщающего урока с межпредметными связями. Выделение таких уроков производится на основе тематического планирования. Положительные стороны данной разработки - это формулировка цели и задач урока с учетом межпредметных связей; формулировка конкретных вопросов к учащимся, требующих воспроизведения и применения знаний по физике; определение понятий; наличие мировоззренческого вывода, обобщающего факты и законы математики и физики; включение в домашнее задание вопросов межпредметного содержания. Составляя поурочные планы, учителю важно знать, что учащиеся уже освоили из необходимых опорных знаний на уроках по другим предметам, согласовать с учителями смежных предметов постановку вопросов и заданий, чтобы избежать дублирования и достигнуть развития общих идей и понятий, их углубление и обогащения. Этому может помочь взаимопосещение уроков и изучение составляемых коллегами планов реализации межпредметных связей.

Планы могут быть обсуждены на методических комиссиях по циклам предметов, согласованы с завучем школы. Обсуждение планов позволяет предупредить ошибки в использовании знаний из других предметов, устранить неточности в формулировке вопросов, в трактовке понятий смежных курсов, определить единые подходы в объяснении сущности изучаемых процессов и явлений, избрать наиболее рациональные методы обучения. Таким образом, планирование составляет необходимое и существенное звено подготовки учителя к эффективному осуществлению межпредметных связей и является одним из средств их реализации в практике обучения.

Использование межпредметных связей - одна из наиболее сложных методических задач преподавателя. Она требует знаний содержания программ и учебников по другим предметам. Реализация межпредметных связей в практике обучения предполагает сотрудничество с другими преподавателями, посещения открытых уроков, совместного планирования уроков и т.д.

Преподаватель с учетом плана учебно-методической работы разрабатывает индивидуальный план реализации межпредметных связей в

преподаваемых курсах. Методика творческой работы учителя включает ряд этапов:

1) изучение раздела "Межпредметные связи" по каждому

курсу и опорных тем из программ и учебников других предметов, чтение

дополнительной научной, научно-популярной и методической литературы;

2) поурочное планирование межпредметных связей с использованием

курсовых и тематических планов;

3) разработка средств и методических приемов реализации

межпредметных связей на конкретных уроках;

4) разработка методики подготовки и проведения комплексных форм

организации обучения;

5) разработка приемов контроля и оценки результатов осуществления

межпредметных связей в обучении.

ГЛАВА 2. ФОРМИРОВАНИЕ У УЧАЩИХСЯ ОБЩИХ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИХ ПОНЯТИЙ

2.1. Содержание межпредметных связей физики и математики.

Связи между науками математики и физики многообразны и постоянны [8]. Объектом чистой математики является весьма реальный материал: пространственные формы и количественные отношения материального мира. Основным методом математики является метод абстракции. По способу отражения действительности она является аспектной наукой. Её предметной областью является вся действительность, другими словами, нет ни одной материальной области, в которой не проявились бы закономерности, изучаемые математикой. Таким образом, математика изучает количественные отношения и пространственные формы как существующих областей объектов, так и тех, которые можно «сконструировать» [10].

Физика, как наука, имеет в своей предметной области фундаментальные свойства материи в двух её формах – в форме вещества и поля. Они представляют собой комплекс самостоятельных областей знания, объединённых исходными принципами, фундаментальными теориями и методами исследования.

В начале физика главным образом 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. Следовательно, первоначально физика была в основном объектной наукой. Но 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 всё большее применение в физических исследованиях.

Взаимосвязи математики и физики определяются, прежде всего, наличием общей предметной области, изучаемой ими, хотя и 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 [9]:

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.

Взаимосвязь обучения физике и математике.

Современный курс математики построен на идеях множества, 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 её в идейном плане.

В таблице представлена взаимосвязь изучаемых тем математики и физики

Таблица 3.

Одно из центральных математических понятий в школьном курсе физики – понятие функции. Это понятие содержит идеи изменения и соответствия, что важно для раскрытия динамики физических явлений и установления причинно-следственных отношений.

В школьном курсе математики рассматривают координатный метод, изучают прямую и обратную пропорциональные зависимости, квадратичную, кубическую, показательную, логарифмическую и тригонометрические функции, строят их графики, исследуют и применяют их основные свойства.

Все это позволяет учащимся осмысливать математические выражения физических законов, с помощью графиков анализировать физические явления и процессы, например всевозможные случаи механического движения, изопроцессы в газах, фазовые превращения, колебательные и волновые процессы, спектральные кривые электромагнитных излучений и др.

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, например скорость испарения жидкости, радиоактивного распада, изменения силы тока и др.

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 [7].

Тесная связь между школьными курсами физики и математики является традиционной, однако существуют и некоторые несоответствия , и хотя они не столь уж значительны знание их позволит учителю физики более эффективно построить преподавание предмета. Например:

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

Понятия аргумента ∆х и приращения функции ∆f вводятся в математике в 11 классе, а в курсе физики в 10 классе при изучении мгновенной скорости. В этом месте курса физики понятия приращения аргумента и приращения функции ещё выражены нечётко, к тому же время является скалярной величиной, а перемещение – векторной.

С радианным измерением углов учащиеся также знакомятся раньше на уроках физики, а не математики, в связи с изучением угловой скорости.

Понятие предела физики рассматривается в 10 классе физики, когда проводится анализ уравнения Менделеева – Клапейрона

,

сказано следующее: « Это давление исчезает лишь при m0 или V∞, а также при Т 0 [5].

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.

Хотя эти нарушения не столь уж значительны, знание их позволит учителю физики более эффективно построить преподавание предмета.

Делая вывод по всему выше сказанному, можно сказать, что успешное решение задач обучение во многом зависит от реализации внутри- и межпредметных связей.

Межпредметные связи в курсе физики в большинстве случаев предшествующие, так как чаще приходится опираться на известные школьникам знания по другим предметам. Однако другие виды межпредметных связей (сопутствующие и перспективные), хотя и встречаются реже, также, имеют важное значение и не могут быть игнорированы. Например, при изучении понятия мгновенной скорости в механике не представляется возможным использовать предел и производную функции, т.к. эти понятия в курсе математики изучаются только в 11-ом классе. Поэтому приходится знакомить учащихся с понятием мгновенной скорости лишь качественно, на основе идеи непрерывности движения. А уже на уроках математики при изучении производной функции раскрывается механический смысл производной и записывают формулу скорости :

v = х', или v(t) = x'(t).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Анализ научно-методических публикаций по методике преподавания физики в средней школе показал, что в большинстве случаев предлагаемые подходы в обучении физики являются традиционными, направленными на усвоение физических понятий и закономерностей, определённых программой. А так как объем и содержание учебного материала, составляющие основу современного образования велики, то они могут быть усвоены учащимися только в системном единстве. Межпредметные связи в обучении рассматриваются как дидактический принцип и как условие, захватывая цели и задачи, содержание, методы, средства и формы обучения различным учебным предметам. Межпредметные связи позволяют вычленить главные элементы содержания образования, предусмотреть развитие системообразующих идей, понятий, общенаучных приемов учебной деятельности, возможности комплексного применения знаний из различных предметов в трудовой деятельности учащихся.

Систематическое использование межпредметных познавательных задач в форме проблемных вопросов, количественных задач, практических заданий обеспечивает формирование умений учащихся устанавливать и усваивать связи между знаниями из различных предметов. В этом заключена важнейшая развивающая функция обучения математики.

Межпредметные связи влияют на состав и структуру учебных предметов. Каждый учебный предмет является источником тех или иных видов межпредметных связей. Поэтому возможно выделить те связи, которые учитываются в содержании математики, и, наоборот, - идущие от математики в другие учебные предметы. Формирование общей системы знаний учащихся о реальном мире, отражающих взаимосвязи различных форм движения материи - одна из основных образовательных функций межпредметных связей. Формирование цельного научного мировоззрения требует обязательного учета межпредметных связей.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бугаев А.И. Методика преподавания физики в средней школе. Теорет. основы. Учеб. пособие для студентов пед. ин-тов. - М.: Просвещение, 1981. -С. 288.

2. Иванов А.И. О взаимосвязи школьных курсов физики и математики при изучении величин. // Физика в школе, 1997, № 7. - С. 48.

3. Лернер Я.Ф. Векторные величины в курсе механике средней школы. // Физика в школе, 1971, № 2. - С. 36.

4. Кожекина. Т.В. Взаимосвязь обучения физике и математике в одинна­дцатилетней школе. // Физика в школе, 1987, № 5. - С. 65.

5. Кожекина Т.В., Никифоров Г.Г. Пути реализации связи с математикой в преподавании физики. // Физики в школе, 1982, № 3. - С. 38.

6. Кулагин П.Г. Межпредметные связи в обучении. - М.: Просвещение, 1983.

7. Максимова В.Н., Груздева Н.В. Межпредметные связи в обу-

чении .- М.: Просвещение, 1987.

8. Максимова В.Н. Межпредметные связи в учебно-воспитатель-

ном процессе современной школы. -М.: Просвещение, 1986.

9. Максимова В.Н. Межпредметные связи в процессе обучения,

-М.: Просвещение, 1989.

10. Максимова В.Н. Межпредметные связи в учебно-

воспитательном процессе - Л., 1980.

11. Ченцов А.А. Теоретические основы научной организации

учебного процесса - Белгород, 1972.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/407035-mezhpredmetnye-svjazi-matematiki-i-fiziki