Научтруд
Войти

Проблема навчального посібника для математичної підтримки поглибленого курсу фізики

Научный труд разместил:
Fyuovazh
20 сентября 2020
Автор: Юрій Мінаєв

7. Використано рiзнi прийоми привернення уваги учнiв i комплексного засвоення взаемопов&язаних фрагментiв матерiалу, що ввдносяться до рiзних предметних роздiлiв тдручника. Епiграфи та змiст деяких задач покликат активiзувати культурний багаж учшв i адресованi прямо до 1х пiдсвiдомостi. Запитання та задачi систематично викори-стовують матерiал попереднiх роздшв i спонукають активiзувати вивчене рашше.

8. Усi експериментальнi завдання та лабораторт роботи дiбранi i складеш таким чином, щоб вони були водночас щкавими i виконувалися за допомогою доступних за-собiв.
9. Матерiал багатоварiантний, учитель може вибрати i дозувати юльюсть i яшсть теоретичних та практичних завдань.
10. Ввдмова вiд стандартного набору приладiв дае широкий вибiр для творчого пошуку як вчителя, так i учня. Замiсть колективного виконання лабораторних робiт у класi в обстановц постiйного дефiциту часу ми пропонуемо iндивiдуальну роботу учня вдома та творчий вибiр ним пiдручних засобiв для виконання дослiдiв. Це дае вчителевi унiкальну можливiсть порiвняння рiзних експериментальних методик учнiв та 1х обго-ворення на уроцi.
11. Ми цшком свiдомо адресуемо тдручник не тiльки учневi, але i вчителевi, тому вiн буде корисним також студентам педагопчних навчальних закладiв.

УДК 53(075.8):51

Юрiй МШАеВ, 1рина КЕНСВА, Андрiй АНДРССВ ПРОБЛЕМА НАВЧАЛЬНОГО ПОС1БНИКА ДЛЯ МАТЕМАТИЧНО1 П1ДТРИМКИ ПОГЛИБЛЕНОГО КУРСУ Ф1ЗИКИ

Математика як важливий тструмент для фiзики та Шших наук

Сьогодт математика перетворилась у повсякденне знаряддя дослiджень у фiзицi, астрономп, бюлогп, мми, iнженернiй справi, оргатзацп виробництва i багатьох iнших галузях теоретично! i прикладно! дiяльностi. Там, де нещодавно панував суто яшсний пiдхiд, тепер ввдшукуються строп кiлькiснi закони та будуються математичнi моделi явищ, що вивчаються.

Важко переоцiнити значения математичного апарату для сучасно! фiзики. Математика вже давно стала для не! мовою спшкуванпя. Саме вона тдняла фiзику з емтри-чного на теоретичний рiвень.

Ввдомий украшський фiзик К. Д. Синельников стверджував, що математика у су-часнiй фiзицi не е просто знаряддям для розрахуншв; без математики неможливе доста-тньо повне розумiния властивостей мiкросвiту. А видатний американський фiзик Вь гнер у захват вiд неабияких можливостей математики для вивчення явищ природи писав: «...неймовiрна ефективнiсть математики у природничих науках е чимось, що граничить з мютикою...» [1, с. 6].

102

Науковi записки. Серш: Педагогiка. — №6. — 2002.

На сучасному етапi математика дозволила залучити новi можливостi пiзнання, зо-крема математичне моделювання рiзноманiтних процеив iз наступним отриманням ло-пчних наслiдкiв за допомогою потужних методiв iнформацiйних технологiй.

Отже, у зв&язку зi зростанням ролi математики у сучаснш науцi i технiцi надзви-чайно велике число майбутнiх фiзикiв, хiмiкiв, бiологiв та iнших фахiвцiв потребуе се-рйозно! математично! тдготовки, яка дала б можливiсть математичними методами до-слiджувати велике коло рiзноманiтних проблем, застосовувати сучасну обчислювальну технiку, використовувати теоретичнi досягнення на практищ [2, с. 3].

Ввдомий радянський математик А. М. Колмогоров вважав дуже важливим привести загальт логiчнi основи сучасно! математики у такий стан, щоб була можливють ви-кладати !х у школi пiдлiткам вiком 14-15 роив, а також знищити розходження мiж «строгими» методами «чистих» математиков i «нестрогими» прийомами математичних мiркувань, що використовуються прикладними математиками, фiзиками i техтка-ми [3, с. 9].

Запрограмована математична незабезпечемсть шкшьного курсу фiзики

Здавалося б, що вивчення математики повинно значною мiрою залежати ввд потреб фiзики. Тобто учт повиннi своечасно вивчати математичш поняття, прийоми, щоб полм умшо !х застосовувати у фiзицi в разi виникнення тако! необхiдностi. Особливо актуальною ця проблема е для шил та клаив iз поглибленим вивченням фiзики. Згiдно з пояснювальною запискою до офiцiйноi& програми з фiзики, учням, як1 обрали фiзико-математичний, фiзичний, фiзико-хiмiчний профiлi у 10-11 класах або поглиблене вивчення фiзики у 8-11 класах спецiалiзованих шк1л, класiв, лще!в, рекомендовано курс поглибленого (творчого) рiвня. Характеризуючи його, зазначають, що викладання такого курсу передбачае широке використання математичного апарату (пiдвищеноi& склад-носл) [4, с. 11]. Передбачаеться також широке застосування мiкрокалькуляторiв та комп&ютерiв для розв&язування фiзичних задач та до^дження процесiв [4, с. 95]. При цьому про узгодження офщйних навчальних програм iз фiзики, математики та шфор-матики нiчого не сказано, бо, мабуть, це вважаеться самоочевидним.

Проаналiзувавши вiдповiднi програми, ми дiйшли висновку, що шк1льний курс математики не завжди враховуе особливосп математичного апарату, необхвдного для вивчення фiзики на поглибленому рiвнi. Iнодi необхiднi для правильного розумiння фь зичних понять математичнi iде! вивчаються учнями надто пiзно. Наприклад, закони ме-ханiки у дев&ятому клас розглядають без залучення таких понять як похiдна та штег-рал, яю за програмою з математики вивчають у десятому та одинадцятому класах ввд-повiдно. Це призводить до формування хибного уявлення про деяк фiзичнi поняття. Так, помiчено, що часто учнi (та й студенти!) туманно уявляють собi, що таке потенща-льна енергiя, обмежуючись при поясненнi цього поняття виключно енергiею пiднятого над землею тша. Цей факт е п1дтвердженням того, що легше вивчити нове поняття, тж змiнити вже сформовану точку зору, яка згодом може виявитися не досить вiрною. 1но-д виникають ситуацп, коли учнi, не розумшчи математичного змiсту фiзичних понять, як наведено в умовi задачу намагаються розв&язати И, використовуючи «побутовий»

Науков1 записки. Серш: Педагогiка. — №6. — 2002.

103

досввд знайомства з вiдповiдним словом. Ця доволi поширена помилка е одним iз нас-лiдкiв недостатньо! пiдтримки школьного курсу фiзики математикою.

1снують також питання, що взагалi не передбаченi школьною програмою з математики, але без яких адекватне розумiння деяких фiзичних понять стае практично не-можливим. Наведемо конкретний приклад. У школi не вивчають векторний добуток, але без розумшня цього поняття вивчення таких роздшв фiзики як механiка (момент сили, момент iмпульсу) та електродинам!ка (сила Лоренца, сила Ампера, закон Бю-Савара—Лапласа) значно ускладнюеться.

Слiд зауважити, що формальне знання теори ще не передбачае умшня застосову-вати И на практищ. Не поодинок випадки, коли учень добре знае теорш курсу фiзики, але не вмiе застосувати математичт знання до розв&язування ф!зичних задач. Цей факт може бути наслвдком того, що шюльш тдручники з математики майже не мютять задач ¡з ф!зичним змютом, а якщо вони все ж присутт — !х розв&язуванню прид!ляеться над-то мало уваги. У результат! математичш поняття здаються школярам вельми далекими ввд реальности На це звертав увагу математик ! педагог Л. Д. Кудрявцев: «Дуже часто, пояснюючи математичш поняття, що використовуються в ф!зищ (або в будь-якш шшш галуз! знань), не перекидають мютка, який пов&язуе щ знання з 1х традищйними засто-суваннями, а це необх!дно робити» [2, с. 106].

Таким чином, ми приходимо до висновку, що математична незабезпечетсть пог-либленого курсу ф!зики фактично запрограмована традицшним тдходом до викладан-ня цих предмепв, який нехтуе можливютю налагодження ххньо! даево! штеграцп.

Досвiд налагодження ттеграцшних процеав в умовах фiзико-математичного лщею

Неузгоджетсть офщйних програм ¡з математики та ф!зики тдштовхувала учите-л!в ф!зики, яким потр!бно було викладати свш предмет на поглибленому р!вт, до по-шук!в власних шлях!в розв&язання зазначено! проблеми. Дехто зм!г домовитися з ви-кладачами математики, щоб л внесли корективи у сво! робоч! плани, зм!нивши посль довшсть розгляду тем та видшивши деякий час на спещальш заняття, де коротко ви-кладався математичний апарат, що потр!бен для поглибленого вивчення ф!зики. В ш-ших випадках була можливють читати спецкурси, спещально ор!ентоваш на випере-джаюче ознайомлення школяр!в ¡з математичними методами ф!зики. Окрем! учител! знайомили сво!х учшв ¡з математичними поняттями та методами безпосередньо на уроках ф!зики. У деяких випадках учителю ф!зики дозволяли також вести заняття з математики, повшстю виконуючи офщшну програму ! з цього предмету.

У ф!зико-математичному лще! №105 м. Запор!жжя була реал!зована саме остання ситуащя. Один з автор!в ще! статп (Ю. П. Мшаев) вже с!м роив сам веде заняття з математики за програмою, яка була спещально перероблена для ефективно! тдтримки поглибленого курсу ф!зики. А ще рашше упродовж трьох рошв у цьому ж лще! читали-ся спещальш математичш курси, на яких розглядалися теми, необхвдт для поглибленого вивчення ф!зики. Особлива увага була придшена основам векторного анал!зу, який читався десятикласникам паралельно до курсу електродинам!ки. Результати експери104

Науков! записки. Серш: Педагопка. — №6. — 2002.

ментально! роботи ствставлялися з тим, як засвоювали такий самий курс електродина-мiки третьокурсники математичного факультету Запорiзького уншерситету. Десятикла-сники впоралися з поставленим перед ними завданням не гiрше за студентiв третього курсу.

Що ж до викладання фiзики i математики одним учителем, то виявилося, що ця форма дуже зручна i дозволяе доволi легко налагодити даеву iнтеграцiю фiзики i математики.

Усi випускники експериментального класу вступили до вищих навчальних закла-дав, де фiзика i математика е профiлюючими предметами. У випускному класi вiсiм уч-нiв стали переможцями обласного етапу Всеукра!нського конкурсу-захисту науково-дослiдних робiт школярiв. А трое з них стали переможцями фшального (загальнодер-жавного) етапу.

Зазначимо, що iнтеграцiя фiзики i математики вельми сприяе пiдготовцi та устш-нiй участi в цьому конкурс^ бо дшсно до^дницька робота не знае штучних бар&ерiв мiж навчальними предметами.

Учнi нового експериментального класу вже е лще!стами упродовж трьох рок1в. П&ятеро з них, навчаючись у десятому клаи, взяли участь в олiмпiадi для абiтурiентiв фiзичного факультету ЗДУ. Всi вони отримали за результатами ще! олiмпiади дипломи, що надають !м право через рш (пiсля зак1нчення лiцею) бути зарахованими на перший курс без вступних iспитiв. Результати участi в конкурсьзахисп науково-до^дних ро-бiт теж непогат для десятого класу: им переможцiв обласного етапу i один загально-державного.

Таким чином, позитивний досввд оргатзацп математично! пiдтримки поглиблено-го курсу фiзики iснуе. Але про його поширення говорити поки що рано. Навиь в експе-риментальних класах робота помiтно стримувалася ввдсутшстю навчального посiбника. Тому доволi багато часу йшло на лекцiйний виклад матерiалу. Були певнi проблеми з добором завдань для iндивiдуально! роботи учтв. Вiдсутнiсть учня на урощ не могла бути скомпенсована домашньою роботою з посiбником. Органiзацiя колективно! роботи в класi (у парах змiнного складу) теж ускладнювалася без готових друкованих текс-■пв.

Завдання навчального поабника для математично&1 тдтримки поглибленого курсу фiзики

Як завдання стоять перед навчальним поибником, про який йде мова? Вш повинен доповнити пiдручник фiзики, не претендуючи на те, щоб замшити собою пiдручник математики.Тода, коли видатний фiзик академiк Я. Б. Зельдович написав свою славноз-вюну книжку «Вища математика для початшвщв та !! застосування до фiзики» [5], еле-менти вищо! математики не входили до шильного курсу. Тому ця книжка доповнювала шильний курс математики новими розд1лами, з урахуванням потреб виховання майбу-тшх фiзикiв i технiкiв.

Зараз таких необхiдних додаткових роздiлiв помiтно менше, бо з того часу школьна програма з математики суттево доповнилася, в першу чергу за рахунок включения

Науков1 записки. Серш: Педагопка. — №6. — 2002.

105

начал математичного анал!зу. Але все ж таки, за оновленими програмами з математики, необх!дш для ф!зики роздши йдуть ¡з зашзненням. Тому потр!бен поибник, у якому математичш поняття ! методи вивчалися б на пропедевтичному, достатньому лише для правильного розум!ння курсу ф!зики, р!вш, але своечасно. При цьому висок! вимоги стосовно математично! строгост можна залишити на долю шдручнишв систематичного курсу математики. Призначення поибника, про який йдеться, саме в шдтримщ курсу ф!зики, в тому, щоб не дати йому розсипатися на купу розр!знених, не пов&язаних м!ж собою формул, як! потр!бно зазубрювати, бо для !х вивод!в немае ввдповвдних матема-тичних засоб!в.

Досввд своечасного ознайомлення школяр!в ¡з необх!дним мшмумом математич-них понять ! метода сввдчить, що у цьому випадку вивчення ф!зики можна вести на яюсно шшому р!вш. Практично вс формули, як! зустр!чаються в поглибленому курс! ф!зики, вони можуть вивести самоспйно! Пор!вняльний анал!з шдтвердив, що учш ви-пускного експериментального класу пам&ятали формули за весь курс ф!зики краще, шж студенти останнього курсу ф!зичного факультету ушверситету. Т!, хто в школ! зазуб-рював ф!зичш формули, не можуть звшьнитися ввд ще! хибно! звички ! в ушверситет! А коли формул, як потр!бно швидко згадувати, накопичуеться надто багато, мехашчно! пам&яп не вистачае.

Тут слад сказати про суттеву, на наш погляд, ваду навчання тшьки за систематич-ними курсами. У систематичному курс! кожне твердження або формула доводиться тшьки один раз. I якщо учень забув якусь формулу ! намагаеться II вивести, то спроби пройти тим шляхом, яким вона виводилася у шдручнику, довол! редко виявляються ус-шшними. По-перше, вш скорше намагаеться не вивести, а згадати виввд. А по-друге, нав!ть не робить спроб отримати потр!бний результат новим шляхом, з шших м!рку-вань.

Чи не в цьому причина того, що ¡снуе чимало дорослих людей, як! практично т-чого не пам&ятають ¡з того, чого !х вчили в школ! та шституп? I таких немало нав!ть серед тих, хто свого часу був ввдмшником навчання. Вони старанно заучували не тшьки готов! результати, а й !хт доведення, але з часом усе розсипалося, а самостшно по-новлювати сво! знання не навчилися. Поновлювати не за рахунок «повторення матер!а-лу», а за допомогою самостшного ввдшукання нових зв&язшв ¡з тим, що залишилося в пам&яп.

На наш погляд, поибник, завдання якого зараз обговорюються, повинен давати приклади отримання одного ! того ж результату р!зними шляхами й спонукати до таких самоспйних дш читача, щоб у того в сввдомосп виникала цша мережа пов&язаних м!ж собою фактш, як! можна поновлювати (у випадку забування) за рахунок лопчних зв&язшв, встановлених у р!зних напрямках, а не тшьки вздовж одного ланцюжка, як це часто мае мюце в систематичних курсах.

Встановлення лопчних зв&язюв у р!зних напрямках сприяе, як показуе досввд, ро-звитку не тшьки тако! важливо! властивосл мислення, як його гнучшсть, але ! критич-ност! Так, щоб упевнитись у в!ропдносп якогось результату, краще мати можливють

106

Науков! записки. Серш: Педагопка. — №6. — 2002.

його отримати з рiзних MipKyBaHb, а не багаторазово перевiряючи один i той же ланцю-жок умовиводав.

Пiдсумовуючи сказане, ми висуваемо три головних пов&язаних мiж собою завдання, що стоять перед навчальним поибником для математично! тдтримки поглибленого курсу фiзики: своечасне поввдомлення необхiдних для засвоення фiзики математичних понять i методiв; сприяння розвитку логiчноï пам&ятц сприяння розвитку гнучкосп й кpитичностi мислення.

Що стосуеться стpуктуpноï оpганiзацiï посiбника, бажано щоб вш складався з ро-здшв, як1 можна було б читати незалежно один ввд одного.

Л1ТЕРАТУРА

1. Гнеденко Б. В. Математика в современном мире. — М.: Просвещение, 1980. — 126 с.
2. Кудрявцев Л. Д. Мысли о современной математике и ее изучении. — М.: Наука, 1977. — 112 с.
3. Математика в современном мире (пер. с англ.). Сборник статей. — М.: Мир, 1967. — 204 с.
4. Програми для середшх загальноосвггшх шкш. Фiзика. Астpономiя. 7-11 класи. — К.: Перун, 1996. — 144 с.
5. Зельдович Я. Б. Высшая математика для начинающих и ее приложения к физике. — М.: Наука, 1968. — 576 с.

УДК 375.3

Сергш ПАСТУШЕНКО

ДЕЯК1 ПРОБЛЕМИ НАПИСАННЯ ПОС1БНИК1В З Ф1ЗИКИ

ДЛЯ СЕРЕДН1Х ШК1Л I ВИКОРИСТАННЯ ÏX

У ВИЩИХ НАВЧАЛЬНИХ ЗАКЛАДАХ

Розглядаеться досввд автора щодо написання та видання навчальних посiбникiв для учнiв середшх шил, якими на сьогодшшнш день користуються не тшьки школяpi, а й студенти.

Одне з таких видань — «Фiзика. Довiдник для учтв. Означення, закони й форму-ли» автоpiв С. М. Пастушенка i Т. С. Пастушенко (5-е вид. — К.: НАУ, Дiал, Абетка, 2001. — 296 с). Вказане видання неодноразово перевидавалося, дещо змiнюючи кожного разу об&ем i повноту подачi навчального матеpiалу, що було обумовлено щоpiчними змшами у пpогpамi вступних екзаменiв з фiзики до ВНЗ i змшами запитань екзамена-щйних бiлетiв з фiзики в 11 класi. Довiдник широко використовуеться в навчальному процес як у загальноосвiтнiх сеpеднiх школах, так i у фiзико-математичних класах та лщеях природничого профшю.

У 6-му виданш «Довщника» pозмiщено статп:

1. Внесок учених Украшсько1& академп наук у сучасну фiзику.
2. Украша — авiацiйна держава.
3. Внесок Украши в освоення космосу.

Статп е важливим спонукальним мотивом до навчання i успiшноï пpофесiйноï д1-яльност1 у майбутньому.

Науков1 записки. Сер1я: Педагогiка. — №6. — 2002.

107
Другие работы в данной теме: