Міжпредметні зв'язки фізики і математики у 9-11 класах середньої загальноосвітньої школи

Abstract

Дисертація присвячена питанню розвитку міжпредметних зв’язків фізики та математики в умовах реалізації нової концепції та проекту стандарту шкільної фізичної освіти, а саме, здійснення інтеграції, генералізації, диференціації, індивідуалізації, гуманізації у навчальному процесі. Основна ідея дисертаційного дослідження полягає в тому, що підвищити якість фізичних знань учнів можна завдяки адекватному і широкому використанню математичного апарату. Визначені методичні вимоги до тлумачення та змісту міжпредметних зв’язків. Доведені можливість та необхідність застосування єдиної символіки та термінології при визначенні спільних фізико-математичних понять; узгодженого формування деяких фізичних та математичних понять (функція та функціональна залежність між змінними фізичними величинами, вектор та векторні величини, похідна у математиці та фізиці); використання математичних методів (аксіоматичного, дедукції, індукції, доведення від супротивного, векторного, координатного), прийомів (розв’язування рівнянь, нерівностей та їх систем, знаходження суми п членів арифметичної прогресії і т.і.). Запропоновані деякі форми роботи з обдарованими дітьми на основі висування нових математичних ідей для рішення фізичних проблем. Основні результати дослідження знайшли відображення у методичних рекомендаціях для вчителів фізики по запропонованій методиці розвитку міжпредметних зв’язків фізики та математики.

Диссертация посвящена вопросу развития межпредметных связей физики и математики в условиях реализации новой концепции и проекта стандарта школьного физического образования, а именно, осуществление интеграции, генерализации, дифференциации, индивидуализации, гуманизации в учебном процессе. Основная идея диссертационного исследования состоит в том, что повысить качество физических знаний учеников можно благодаря адекватному и широкому использованию математического аппарата. Разработана методическая система развития межпредметных связей физики и математики, названная в диссертационном исследовании математизацией физических знаний учащихся. Определены методические требования к толкованию и содержанию межпредметных связей. Доказаны возможность и необходимость применения единой символики и терминологии при оперировании общими физико-математическими понятиями; согласованного формирования некоторых физических и математических понятий (функция и функциональная зависимость между переменными физическими величинами, вектор и векторная величина, производная в математике и физике); использование математических методов (аксиоматического, дедукции, индукции, доказательство от противного, векторного и координатного методов), приемов (решение уравнений, неравенств и их систем, нахождение суммы членов арифметической прогрессии и т.п.). Предложены некоторые формы работы с одаренными детьми на основе выдвижения новых математических идей для решения физических проблем. К основным результатам исследования относятся: 1. Методика обучения физике в средней общеобразовательной школе может быть модифицирована с учетом применения математических знаний на уроках физики, так как происходит преобразование учебного материала, а не просто наблюдение или прослушивание его готовых форм; превращение усваиваемого материала в прямую цель этих действий, достижение которой в определенных условиях выступает как решение учебной задачи. 2. Математизация физических знаний может эффективно осуществлять обучающую, развивающую и управленческую функции. Во-первых, обучение физике, основанное на математическом мышлении, и одновременный процесс применения математических знаний в иной предметной области способствуют развитию интеллектуальной компетентности, инициативы, творчества, саморегуляции. Во-вторых, содержание понятий, усваиваемых учащимися на уроках физики, станет для них сознательно контролируемым. 3. Усовершенствованный подход к межпредметным связям физики и математики способствует интеллектуальному воспитанию школьников на основе формирования представлений о целостности знаний и обеспечению посильности учебного труда. Правильное использование математической терминологии и символики; согласованное формирование физических и математических понятий; использование математических методов, моделей, приемов позволяет сформировать артикулированность, гибкость, быстроту актуализации, оперативность и легкодоступность знания, владение не только декларативным знанием (о том, “что”), но и процедурным (о том, “как”). 4. Применение методики математизации физических знаний устраняет многие нерешенные проблемы, связанные с несогласованным по времени календарным планированием, недочетами в содержании учебников по физике и математике. Основные результаты исследования нашли отображения в методических рекомендациях для учителей физики по предложенной методике развития межпредметных связей физики и математики.

The dissertation is dedicated to the problem of development of intersubject connections of physics and mathematics in conditions of implementation of the new concept and project of the standard of school physical education, namely, implementation of federating, generalization, differentiation, individualization in educational process. The basic idea of research is what to improve the quality of physical knowledge of the pupils it is possible due to adequate and broad usage of the mathematical knowledge. The methodical system of development of intersubject connections of physics and mathematics called in research the mathematization of physical knowledge of the pupils. A capability and necessity of application of unified symbolics and terminology at an operation to common physical and mathematical concepts are demonstrated; matched formation of some physical and mathematical concepts (function and functional connection between variable physical quantities, vector and vector quantity, derivative in mathematics and physics); usage of mathematical methods (axiomatic, deduction, inductions, proof by contradiction, vectorial and coordinate methods, solution of equations, disparities and their systems, finding of the sum of the n members of arithmetic progression etc.). Some forms of work with gifted children are offered on the basis of moving out of new mathematical ideas for the solution of physical problems.