Трухина Ю.В.
ОСНОВЫ РЕАЛИЗАЦИИ ИНТЕГРАЦИИ ФИЗИКИ И МАТЕМАТИКИ В ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ШКОЛЕ *
Аннотация:
в статье рассмотрены плюсы и минусы интеграции физики и математики в школе. Автор приводит примеры реализации на разных ступенях обучения. Также в статье описаны основные проблемы интеграции.
Ключевые слова:
физика, математика, интеграция, преподавание физики, преподавание математики
Одной из основных задач межпредметных связей является развитие системного мышления учащихся. А. В. Брушлинский считал, что одной из основных целей современной педагогики является развитие мышления, способного в обстановке непрерывно меняющихся условий обнаруживать новые элементы и приходить к ранее не открытым обобщениям. Это достигается через интегрирование знаний из различных предметных областей. [2, c. 147]Математика и физика – два научных предмета, которые имеют глубокую связь друг с другом. В школе математика была описана как "важный инструмент для физики", а физика была описана как "богатый источник вдохновения и понимания в математике". Изучение всех предметов естественнонаучного цикла тесно связано с математикой. Она дает учащимся систему знаний и умений, необходимых в повседневной жизни и трудовой деятельности человека, а также важных для изучения смежных предметов.На основе знаний по математике в первую очередь формируются общепредметные расчетно-измерительные умения. Преемственные связи с курсами естественнонаучного цикла раскрывают практическое применение математических умений и навыков. Это способствует формированию у учащихся целостного, научного мировоззрения. Однако, как и в любой системе, есть свои плюсы и минусы, которые следует учитывать при реализации интеграции физики и математики.Одним из главных плюсов интеграции физики и математики является связь с реальным миром. Обучение в такой системе позволяет ученикам лучше понять, как математические принципы применяются в физических явлениях, а физические законы – в решении математических проблем. Это помогает ученикам увидеть и осознать, что математика и физика не являются абстрактными предметами, а имеют прямое отражение на реальные явления. Благодаря этому, интеграция физики и математики способствует более глубокому и прочному усвоению знаний.Второй плюс – развитие аналитического мышления. Обе эти дисциплины требуют от ученика способности логически мыслить и применять полученные знания для решения сложных задач. Интеграция физики и математики позволяет учащимся развить навыки анализа, системного подхода и критического мышления, а также умение применять математические методы в физических исследованиях. Несмотря на плюсы, интеграция физики и математики имеет свои недостатки. Один из них - возможные трудности со структурированием материала. Эти две дисциплины имеют разные логические структуры и методы подачи информации. Решение физических задач могут требовать более интуитивного подхода, в то время как математика строится на строгой логике. При интеграции учебных программ возникает сложность в том, как объединить эти различные подходы, чтобы обеспечить максимально эффективное усвоение материала учениками.Другим недостатком интеграции является возможное преобладание одной дисциплины над другой. При несбалансированном подходе к интеграции, одна из этих наук может быть утрачена, и ученики могут не освоить достаточно глубоких знаний ни в физике, ни в математике. Поэтому крайне важно правильно организовать учебный процесс и балансировать количество материала из обеих областей знания.Как организовать интеграцию физики и математики?Во-первых, можно проводить уроки, на которых учащиеся изучают и применяют математические методы и модели для объяснения и анализа физических явлений. Например, с помощью уравнений движения можно рассчитать скорость и ускорение движения тела, используя знания из математики.Во-вторых, можно проводить практические работы, которые объединяют физические и математические аспекты. Например, измерение времени свободного падения тела с помощью математических формул и использование полученных данных для построения графиков и анализа результатов.Кроме того, важно создать специальные задания и упражнения, которые будут стимулировать учащихся применять и развивать как физические, так и математические навыки. Например, задания на применение законов сохранения энергии и массы, использование тригонометрических функций для решения физических задач и т.д.Организация интеграции требует согласованной работы педагогов обеих дисциплин. Возможно, проведение совместных плановых совещаний и постановка общих целей поможет сотрудникам школы лучше координировать свою работу и обеспечить максимальную пользу для учащихся.Обязательным условием интеграции должна быть последовательность и преемственность. В младших классах, интеграция физики и математики может быть представлена в виде игровых заданий и экспериментов, направленных на развитие математических навыков через практическое применение физической модели. Например, дети могут изучать геометрию через конструирование простых физических объектов (мини-проект) или решать задачи на скорость и расстояние, используя знания физики.Пример мини-проекта:1. Выбрать модель. (http://pepakura.ru/, https://paper-models.ru/models,pepakura papercraft low poly models (vk.com))2. Собрать фигуру (вырезать, склеить)3. Рассмотреть из каких фигур стереометрии состоит ваша модель. 4. Посчитать площадь поверхности фигур (если есть возможность, посчитать объем фигуры).Примеры задач: Жук за 2 ч пролетел 22 км. С какой скоростью летел жук?Спасаясь от собаки, кошка вскарабкалась на дерево высотой 6 м за 3 с. С какой скоростью забралась кошка на дерево?В средних классах интеграция физики и математики может быть представлена в виде изучения математических законов и формул через их физическую интерпретацию. Ученики могут изучать, как физические величины связаны с математическими понятиями, например, изучая законы движения или закон Ома. Пример задач: 1. Установите соответствие между графиками функций и формулами, которые их задают./R=(?l)/s, A=I2Rt, P=UI2. Зависимость температуры (в градусах Кельвина) от времени (в минутах) для нагревательного элемента некоторого прибора была получена экспериментально и на исследуемом интервале температур дается выражением T(t) = Т0?+at + bt2, где Т0?= 340 К, а = 28 К/мин, b?=?-0,2 К/мин. Известно, что при температурах нагревателя свыше 1000 К прибор может испортиться, поэтому его нужно отключать. Определите (в минутах), через какое наибольшее время после начала работы нужно отключать прибор. [3]На старшей ступени обучения, в старших классах, интеграция физики и математики может быть представлена в виде изучения дифференциальных и интегральных уравнений, применяемых в физике для описания законов природы. Ученики могут исследовать более сложные физические явления, используя математический аппарат, и решать комплексные задачи, интегрируя знания из обеих дисциплин. Например: Маховик, задерживаемый тормозом, поворачивается за t с на угол? (t) = 4t – 0.2t2 (рад.)Найдите:а) угловую скорость вращения маховика в момент t = 6 с,б) в какой момент времени маховик остановится? [1, c. 142]Одной из проблем является несоответствие тематических программ физики и математики. Часто учитель физики преподает материал, используя математические понятия, которые учащиеся еще не изучили или только что начали изучать в математике. Это создает затруднения у учащихся в понимании материала и приводит к недостаточной интеграции этих двух предметов. Необходимо разработать единый план обучения, чтобы обеспечить последовательное изучение математических понятий, необходимых для освоения физики.Другой проблемой является недостаток квалифицированных учителей, способных преподавать интегрированный курс физики и математики. Часто учителя, специализирующиеся на физике, не имеют достаточных знаний в области математики и наоборот. Это приводит к низкому уровню преподавания и неполноценному объединению этих наук. Необходимо проводить систематические обучающие программы и тренинги для учителей, чтобы они могли эффективно интегрировать физику и математику в свои уроки.Также важно отметить отсутствие практической применимости в изучении физики и математики. Ученики часто не видят связи между теоретическими концепциями и их реальными применениями. Это может приводить к недостаточной мотивации и отсутствию понимания ценности этих наук. Необходимо акцентировать внимание на прикладных аспектах физики и математики, проводить лабораторные работы и практические занятия, чтобы учащиеся могли увидеть, как эти науки применяются в реальной жизни.В целом, интеграция физики и математики является сложной задачей, но ее решение имеет большой потенциал для улучшения образования. Необходимо разработать единый план обучения, повысить квалификацию учителей, акцентировать внимание на прикладных аспектах и практическом применении физики и математики. Только так можно достичь полноценной интеграции этих двух важных наук и обеспечить глубокое понимание у учеников.
Номер журнала Вестник науки №1 (70) том 1
Ссылка для цитирования:
Трухина Ю.В. ОСНОВЫ РЕАЛИЗАЦИИ ИНТЕГРАЦИИ ФИЗИКИ И МАТЕМАТИКИ В ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ШКОЛЕ // Вестник науки №1 (70) том 1. С. 166 - 172. 2024 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/12204 (дата обращения: 17.05.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2024. 16+