Межпредметные связи физики и математики реферат

Обновлено: 02.07.2024

Автор: Сотникова Татьяна Николаевна

Организация: МБОУ СОШ №1 им. ГСС Масленникова П.В.

Населенный пункт: Архонская

Наиболее важной задачей образовательного процесса в среднем звене школы, решение которой непосредственно связано с повышением уровня физико-математического образования, с развитием творческих способностей учащихся, является обучение конкурентоспособного в будущем человека. И здесь на первый план выступает математическая подготовка учащихся на пропедевтическом уровне. Несомненно, особую роль играют Всероссийские проверочные работы по математике, проводимые в курсе 5 и 6 класса, которые могут выявить пробелы в знаниях, но не решить саму поставленную перед педагогом задачу. Современный ученик должен уметь использовать знания, приобретенные в курсе математики на уроках физики, химии, но и конечно в своей повседневной жизнедеятельности. Очевидно, что полное решение таких задач невозможно в рамках преподавания отдельных учебных дисциплин. Только в результате совместного изучения всех предметов общего образования у учащихся сформируются ключевые компетенции.

Эта задача выпускника основной школы будет выполнимой при сохранении традиционных для российской школы межпредметных связей и внедрение инновационных преобразований, в том числе системно-целостного подхода к организации учебного процесса. Системно-целостный подход подразумевает согласование дисциплин и их дальнейшую интеграцию. Из дисциплин учёбного плана в школе большее число связей имеют физика и математика. Ведь не секрет, что предмет физика базируется на математических основах. В то же время большинство математических понятий вводится с точки зрения физических и геометрических задач. Неразрывная связь предметов очевидна. Но чаще в педагогических исследованиях разбираются межпредметные связи физики и математики более высокого уровня. При этом может опускаться огромный пласт, который закладывается в математике уровня 5,6 класса.

Рассмотрим, этот аспект проблемы на примере тем 6 класса по математике, связанных на прямую с курсом физики. В основу возьмем учебник Математика. 6 класс. Никольский С.М., Потапов М.К. и др.

Вспомним задачи из курса физики 7 класса (учебник Физика 7 Перышкин А.В.)

Вот же оно – то же самое, что и выше! И если бы в 6 классе сделали бы упор на это не маловажный момент, то уже на физике учащийся не испытывал никаких трудностей.

Если же обратиться к последующим заданиям из предложенного учебника, то трудно не заметить, как переплетаются задачи из курса математики и физики.

Все доступно для понимания учащегося. Но факт остается фактом! Уже, будучи в 7 классе на уроках физики достаточное количество учащихся испытывают трудности при решении такого рода задач.

Данные примеры демонстрируют широкое использование математического аппарата при решении прикладных задач и не исчерпывают всего многообразия межпредметных связей. Однако можно сделать вывод, что подобные задачи необходимы в курсе математики, и обучающиеся должны владеть методами их решения, чтобы в дальнейшем не испытывать затруднения для решения физических задач.

Осуществить межпредметные связи физики и математики можно через систему интегрированных учебных занятий - систему, значительно упрощенную для удобства практического использования и рассчитанную на педагога с обширными многопредметными знаниями и опытом систематической работы в разных учебных дисциплинах. И на первый план выдвигается в данной проблематике как эффективное средство формирования у учащихся межредметных знаний – это решение задач межпредметного содержания и выполнение заданий, требующих комплексного применения знаний смежных предметов, работа над междисциплинарными проектами.

Математика и физика обычно считаются наиболее трудными предметами школьного курса. Во все периоды человеческого сознания эти направления научной мысли развивались взаимосвязано, стимулируя обоюдный прогресс. Широко распространено мнение, что в школьном преподавании интеграция физики с математикой возможна только в классах с углубленным изучением этих предметов. Мы, однако, считаем, что очень многие элементы интеграции могут сделать изложение физики более ясным и доступным на всех уровнях её изучения. Общение со школьниками показывает, что непонимание ими какого-либо вопроса из курса физики часто связаны с отсутствием навыков анализа функциональных зависимостей, составление и решения математических уравнений, неумением проводить алгебраические преобразования и геометрические построения.

Школьная математика практически везде, к сожалению, совершенно оторвана от потребностей физики – как по выбору материала, так и по его трактовкам, постановке задач и развитию навыков.

Невнимание к физике причиняет урон и самой математике, затрудняется ее понимание, притупляется интерес к ней, принижается роль математики как фундаментальной науки. Не используемый в физике математический аппарат плохо держится в памяти.. Современное преподавание требует органического сочетания экспериментального и теоретического методов изучения физики, выявления сути физических законов на основе доступных школьникам понятий элементарной математики. Такой подход одновременно обеспечивает повышения уровня математических знаний, формирует логическое мышление, осознание единства материального вида. Школьники начинают испытывать удовлетворение, замечая, что абстрактные математические формулы и уравнения имеют реальное воплощение в физических процессах.

Взаимное сотрудничество преподавателей двух предметов предполагает благожелательность, уважение друг к другу, паритетные отношения между ними. Они делают общее дело.

В этом доводе больше снобизма, чем действительной убежденности, опирающейся на отрицательный итог большой поисковой работы. Есть много путей и трактовок, отвечающих всем стандартам, предъявляемым математиками. Надо их перебрать (да и выдумать новые) – вдруг найдутся такие, что устроят и физиков?! Это было бы в духе делового партнерства.

Для развития математики весьма характерна такая схема:

Сначала на уроках физики, исходя из ее потребностей вводится новое понятие6 вектор – как скорость, сила, перемещение; производная – как мгновенная скорость, и одновременно как крутизна графика, интеграл – как пройденный путь и одновременно, как площадь фигуры под графиком скорости. Затем следует урок математики, на котором введенное физиком понятие формализуется, уточняется и дополняется. Далее учителя физики и математики ведут каждый свою линию. Физик распространяет дифференцирование на величины векторные, перейдет от скоростей к ускорению. Математик поставит вопрос о существовании производных, найдет производные многих элементарных функций и их различных комбинаций; обоснует их свойства и научит их применять в математики и за ее рамками.

Однако такая межпредметная кооперация не устраняет главного препятствия, мешающего столь раннему доступу к тайнам математического анализа. Нужно строгое и доступное в этом возрасте определение предела. И мы попытались это сделать.

Обзор глав, изучаемых по классам с указанием новаций, облегчающих усвоение, экономящих силы и время

Курс математики

Глава 1. Векторы на плоскости.

Важнейшие теоремы планиметрии. Декартовые координаты в пространстве. Понятие вектора. Сложение векторов. Произведение вектора на число.. Модуль, направление, ориентация и скаляр вектора. Проекции векторов. Орты. Скалярное и векторное произведение. Применение векторов.

Межпредметная кооперация с физикой: вектор вводится как количественная характеристика перемещения.
Уточненная система понятий6 направление – ориентация; модуль вектора и его скаляр.

Глава 2. Функции и пределы.

Понятие пределов вводится не с помощью ипсилонов и дельт, а с помощью метода диаграммы (двойной воронки), притом сразу для функции заданной на отрезке. Метод столь же строг, но гораздо нагляднее.
Предел последовательности трактуется как частный случай предела функции.

Глава 3. Производная.

Понятие производной. Производная суммы и отношения двух функций. Производная степени с натуральным показателем, обратной функции, квадратного корня, синуса и косинуса. Дифференциал. Производная сложной функции. Применение производных. Максимумы и минимумы функции. Дифференцирование векторных величин.

В случае межпредметной кооперации производная вводится в физике и сразу же формализуется в математики.
Производная синуса и степени вводится без опоры на бином Ньютона и синуса суммы.

Глава 4. Интеграл.

Понятие интеграла. Теорема Ньютона- Лейбница. Табличные интегралы. Интеграл суммы двух функций и произведения функции на постоянную. Замена переменной при интегрировании. Применение интеграла.

Понятие интеграла вводится в физике и одновременно как путь и площадь под графиком скорости.
В центре внимания смысл интеграла и его качественная оценка, а не техника интегрирования, которая будет совершенствоваться в старших классах.

Глава 5. Простейшие уравнения и системы.

Уравнения с одним неизвестным и множество его решений. Равносильность уравнений. Линейные, кусочно-линейные и квадратные уравнения. График уравнения с двумя неизвестными, отличие его от графика функций Система из двух уравнений с двумя неизвестными и методы их решения, аналитические и графические. Задачи на составления систем уравнений.

Исследование уравнений с кусочно-линейными функциями часто встречаются при исчислении налогов, пенсий, тарифов.
Уточнение понятий о графике функции и графике уравнения.

Курс физики

Что и как изучает физика? Макро-, мега-, микромир. Предмет физики. Физика – наука количественная, экспериментальная и теоретическая. Физика и математика. Физика и мировоззрение. Физика и техника.

Четко вводится понятие физической величины как количественной характеристики того или иного свойства.
Размерности трактуются как числовые множители.

Раздел 1. Кинематика.

Перемещение, траектория. Перемещение и векторы. Перемещение жесткого тела. Скорость при равномерном прямолинейном движении. Мгновенная скорость и производная. Скорость вращения. Сложение скоростей. Быстрота изменения скаляра и вектора скорости. Мгновенное ускорение и вторая производная. Продольное и поперечное ускорение. Равноускоренное движение. Обратная задача кинематики и интегрирование. Сложение ускорений.

В кинематики с самого начала одновременно рассматривается не только материальная точка, но и протяженные тела и механизмы.
Учитель физики вводи понятие вектора, которое уточняется и развивается на уроках геометрии.
Вместе с понятием мгновенной скорости вводится понятие касательной к графику и производной, которые немедленно подхватываются математиками.
Угловая скорость вводится в связи с изучением движения вращающегося звена механизма; при этом используется понятие векторного произведения.
В связи с решением обратной задачи кинематики на уроки физики вводится понятие интеграла.

Раздел 2. Основы динамики.

Взвешивание и масса. Сохранение массы; плотность Импульс, центр масс. Электромагнитные силы. Гравитационные силы. Силы упругости и трения. Примеры типичных расчетов с анализом результатов. Разнообразие методов. Законы Ньютона. Законы сохранения. Комментарии к законам Ньютона.

Масса вводится на гравитационной основе.
Центр масс определяется через импульс – как воображаемая корпускула с той же массой и импульсом, что и вся рассматриваемая материальная система.
Предварительный просмотр тривиальных случаев.
Кинематический анализ предшествует силовому.
Группировка звеньев в системы и применение законов Ньютона к их центру масс.
Проверка по ранее рассмотренным тривиальным случаям.

Связи математики и физики проявляются в трех видах ситуаций:

физика ставит задачи, решение которых приводит к появлению новых математических идей и методов, а они, в свою очередь, становятся базой для развития математической теории;
математическая теория с ее идеями и аппаратом применяется для изучения и анализа физических явлений, что приводит к созданию новой физической теории;
математический аппарат, на который опирается физическая теория, развивается по мере его использования в физике; происходит параллельный прогресс и физики, и математики.

Математический аппарат необходим физике как язык для описания физических процессов и явлений, один из методов физического исследования.

Идеи теории симметрии, тесно связанные с математикой, в частности с геометрией, позволяют в молекулярной физике рассмотреть на основе общих научных положений строение молекул кристаллов; в оптике изучить построение изображений в плоских зеркалах. Язык математических формул позволяет в ряде физических ситуаций без экспериментов делать важные выводы.

Графический язык, основа которого- математика, широко используется в курсе физики при рассмотрении различных процессов. И это естественно, так как график позволяет показать специфику происходящего, прогнозировать ожидаемый результат, наглядно пояснить ответ.

Реализация межпредметных связей не может происходить сама по себе; для этого нужна специальная организация учебного материала и самого процесса обучения, направленная на установление этих связей. Для того чтобы межпредметные контакты стали достоянием сознания учащихся, следует включать материал о них в учебно-позновательную деятельность.

Педагогу следует прежде всего отбирать материал, который представляет межпредметные связи, выбирать формы обучения им.

Межпредметные связи бывают содержательные и операционные. Их направленность: односторонняя, двухсторонняя, многосторонняя. Связи делят и по хронологии (последовательности осуществления), и по хронометрии (продолжительности).

1. Межпредметные связи на уровне знаний, раскрываемые посредством языка. Этот вид основан на применении понятий и операций, взятых из другой науки.

Пример: Векторный язык, в частности, можно использовать в курсе физики для иллюстрации, например, третьего закона Ньютона применительно к паре тел.

2. Межпредметные связи на уровне знаний, раскрываемые посредством элементов теории.

Суть этого приема: использование отдельных правил, теорем, аксиом из теории другой науки.

Данный прием основан на применении методов из другой науки.

4. Межпредметные связи на уровне видов деятельности.

В курсе математики учащихся обучают умению составлять задачу по заданному уравнению.

Аналогичный вид деятельности - составление задач- может быть организован и в курсе физики; тем самым между математикой и физикой будет реализован еще один аспект межпредметной связи.

В курсе математики учеников учат читать графики и составлять по ним задачи.

Сложности в работе и пути их снижения

Физические понятия, используемые на уроках математики не всегда своевременно сформированы в курсе физики, и наоборот: математики не всегда своевременно знакомят с понятиями и действиями, необходимыми для курса физики.
В курсе физики применяют такие понятия, которые в рамках учебной математической программы вообще не вводятся.
Несогласованность терминологии и обозначений в курсах математики и физики.
В курсах математики и физики иногда одни и те же понятия получают различную трактовку.
Стержневые идеи математики и физики не всегда реализуются в курсе физики.

Координация работ

Основными направлениями координации действий преподавателей математики и физики при реализации межпредметных связей могут быть следующие.

Математика Физика			Математика Физика
Материал, Нужный физикам	Изучаемый вопрос	Когда изучается (номер модели)	Изучаемый материал	Материал для уроков математики

Такой анализ позволил, в частности, выявить две группы межпредметных связей и умений, связанных с изучением функций:

работа с формулой, задающей функцию;
работа с графиком функции.

Основные межпредметные умения, связанные с формулой:

Распознавание вида функции по формуле;
Вычисление значения функции по заданному значению аргумента;
Расчет по формуле значения аргумента, при котором функция принимает заданное значение;
Выражение из формулы одной величины через другую;
Нахождение области определения функции.

Основные мепредметные умения, связанные с графиком функции:

В результате совместной деятельности учителей физики и математики удалось добиться того, что учащиеся достаточно свободно оперируют знаниями, полученными на уроках математики при изучении физики и наоборот.

Проведенные контрольные срезы показали, что в тех классах, где проводится совместная работа учителей физики и математики учащимися лучше воспринимаются такие новые понятия как вектор, производная, интеграл, т.к. с помощью уроков физики они подкреплены практическими примерами, изучаемых величин, учащимся легче удается работа с графиками.

Обучение математике и физике стало более успешным, т.к. школьники почувствовали необходимость учебных занятий, с интересом воспринимают изучаемые явления и законы, ощущают себя участниками процесса познания и используя межпредметный подход. (Приложение 1)

Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!

ВВЕДЕНИЕ3ГЛАВА 1. МЕЖПРЕДМЕТНЫЕ СВЯЗИ В СИСТЕМЕ ОБУЧЕНИЯ В СРЕДНЕЙ ШКОЛЕ6§ 1.1. Понятие и классификация межпредметных связей 6§ 1.2. Планирование и осуществление межпредметных связей в процессе обучения10§ 1.3. Проблемы межпредметных связей в практике школьного обучения15ГЛАВА 2. ФОРМИРОВАНИЕ У УЧАЩИХСЯ ОБЩИХ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИХ ПОНЯТИЙ18§ 2.1. Роль учителя в организации межпредметных связей 18§ 2.2. Использование межпредметных связей при изучении курса физики в школе22ЗАКЛЮЧЕНИЕ30БИБЛИОГРАФИЯ32

В настоящее время, пожалуй, нет необходимости доказывать важность межпредметных связей в процессе преподавания. Они способствую лучшему формированию отдельных понятий внутри отдельных предметов, групп и систем, так называемых межпредметных понятий, то есть таких, полное представление о которых невозможно дать учащимся на уроках какой-либо одной дисциплины (понятия о строении материи, различных процессах, видах энергии).Современный этап развития науки характеризуется взаимопроникновением наук друг в друга, и особенно проникновением математики и физики в другие отрасли знания.Связь между учебными предметами является прежде всего отражением объективно существующей связи между отдельными науками и связи наук с техникой, с практической деятельностью людей.Необходимость связи между учебными предметами диктуется также дидактическими принципами обучения, воспитательными задачами школы, связью обучения с жизнью, подготовкой учащихся к практической деятельности.Межпредметные связи в школьном обучении являются конкретным выражением интеграционных процессов, происходящих сегодня в науке и в жизни общества. Эти связи играют важную роль в повышении практической и научно-теоретической подготовки учащихся, существенной особенностью которой является овладение школьниками обобщенным характером познавательной деятельности.Осуществление межпредметных связей помогает формированию у учащихся цельного представления о явлениях природы и взаимосвязи между ними и поэтому делает знания практически более значимыми и применимыми, это помогает учащимся те знания и умения, которые они приобрели при изучении одних предметов, использовать при изучении других предметов, дает возможность применять их в конкретных ситуациях, при рассмотрении частных вопросов, как в учебной, так и во внеурочной деятельности, в будущей производственной, научной и общественной жизни выпускников средней школы.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 школьников.Межпредметные связи следует рассматривать как отражение в учебном процессе межнаучных связей, составляющих одну из характерных черт современного научного познания.При всем многообразии видов межнаучного взаимодействия можно выделить три наиболее общие направления: 1. Комплексное изучение разными науками

Межпредметные связи физики и математики реферат

Похожие работы