Кронштадтская школьная лига Выпуск №26(2021 год) » Цифровые инструменты педагога в достижении образовательных целей

Сотова Л.А. Межпредметные связи физики и математики как средство преодоления познавательных затруднений учащихся

Одной из главнейших задач современного школьного образования является всестороннее развитие личности школьников. Чтобы эта задача была решаема, у учащихся должны быть сформированы способности к целостному восприятию окружающего мира, они должны видеть связи между различными областями наук. Таким образом, в процессе обучения школьников учителю необходимо использовать межпредметные связи.

 

Проблема использования межпредметных связей в школьном образовании рассматривается уже на протяжении многих лет. Константин Дмитриевич Ушинский в своей работе писал: «Только система, конечно, разумная, выходящая из самой сущности предметов, даёт нам полную власть над нашими знаниями». Знания, которые получают учащиеся из разных наук, должны последовательно соединяться друг с другом, а по мере накопления объединяться в целую систему наук.

 

Проблема межпредметных связей интересовала педагогов еще в далеком прошлом. Прогрессивные педагоги – Я.А. Коменский, К.Д. Ушинский, Н.К. Крупская – подчеркивали необходимость взаимосвязей между учебными предметами для отражения целостной картины природы «в голове ученика», для создания истинной системы знаний и правильного миропонимания.

 

Физика, наряду с другими фундаментальными науками, знакомит учащихся с основными законами природы. В процессе изучения физики в школе у учеников формируется навык логического мышления: умение строить модели физических явлений, умение правильно разбираться в условии задачи и строить алгоритм её решения.

При изучении физики у школьников открываются исключительные возможности для развития познавательных и творческих способностей. Как наука о наиболее общих законах, физика вносит существенный вклад в систему знаний об окружающем мире. Она раскрывает роль науки в экономическом и культурном развитии общества, способствует формированию современного научного мировоззрения.

 

Физика тесно связана со всеми науками о природе, с философией и служит теоретическим фундаментом современной техники. Её теории и методы широко применяют в химии, астрономии, биологии, геологии и во многих областях техники; это обязывает физику - учебный предмет - способствовать политехническому образованию школьников.

Роль математики в физике сложно переоценить. Известна цитата Галилео Галилея «Математика — это язык, на котором написана книга Природы». 

 

В системе школьного образования математика и физика занимают особое место. Обе эти науки тесно взаимосвязаны друг с другом и во все периоды человеческого сознания эти направления научной мысли развивались взаимосвязано, стимулируя обоюдный прогресс.   Результатом тесного сотрудничества этих двух наук стало освоение космоса, создание электронно-вычислительных машин, нашедших применение в самых различных областях человеческой деятельности. Математика и физика обычно считаются наиболее трудными предметами школьного курса, но именно эти предметы формируют в сознании учащихся картину мира с её правилами и законами.

 

В течение трех лет: 2018/2019, 2019/2020, 2020/2021 учебных годов в рамках темы данной статьи проводилась апробация методики, в которой уделялось большое внимание межпредметным связям физики и математики. А именно уделялось особое внимание при преподавании математики в 5-6 классах решению задач на относительность движения и при преподавании физики в 7-9 классах понятиям «вектор», «векторные величины» и действиям над векторами. По итогам этой работы в марте 2021 года была проведена диагностика. В каждой из параллелей 5-9 классов в анкетировании принимали участие по 30 человек. Рассмотрим результаты этого эксперимента

 

1.Учащимся 5 и 6 класса было предложено решить 3 задачи на относительность движения.

1. Между городами расстояние 420 км. Два автомобиля едут навстречу друг другу. Первый автомобиль едет со скоростью 90.4 км/ч, а второй со скоростью 59.6 км/ч. Через сколько часов они встретятся? (Сделайте рисунок, запишите решение задачи с пояснениями).
2. Сейчас между автобусами расстояние 50 км. Они едут в одну сторону. Первый едет со скоростью 55000м/ч, второй –со скоростью 45 км/ч. Через сколько часов один догонит другой? (Сделайте рисунок, запишите решение задачи с пояснениями).
3. Теплоход шёл по озеру 2 часа и 3 часа по реке, которая вытекает из этого озера. Собственная скорость теплохода (скорость относительно воды) 25.3 км/ч, а скорость реки 3.1 км/ч. Определите расстояние, которое пройдёт теплоход за эти 5 часов. (Сделайте рисунок, запишите решение).

 

 Результаты решения задачи 1 представлены на столбчатой диаграмме

Как мы видим, из 30 человек только 21 пятиклассник смогли полностью решить правильно эту задачу, т.е. 70% всех ребят, в то же время 27 шестиклассников получили верный ответ и сделали пояснительный рисунок к задаче без замечаний, что составляет 90 %.

 

Рассмотрим результат решения задачи 2, они представлены на столбчатой диаграмме

Так как ситуация в условии второй задачи была изменена, тела стали двигаться в одну сторону, догоняя друг друга, у учащихся 5 класса это вызвало большие затруднения, с этой задачей без замечаний справились всего 17 человек, что составляет 57%, а вот среди шестиклассников этот показатель намного выше, с задачей справились 23 человека, что составляет 77%.

 

Третья задача содержала в себе условие движения теплохода в стоячей воде (по озеру) и по течению реки. Трудности при решении этой задачи у пятиклассников вызвало задание сделать рисунок и наличие в тексте фразы  «скорость относительно воды». Так как учащиеся шестого класса были подготовлены по данной теме, с ними проводилась постоянная работа по решению задач на использование данной терминологии, у них имеется навык решения подобных заданий, то и результаты шестиклассников оказались выше.

Как видно из диаграммы, только 16 учеников пятого класса смогли верно выполнить это задание (53%), а среди шестиклассников правильно изобразили рисунок, определили скорость теплохода по реке и не допустили ошибок в арифметических действиях 24 человека(80%).

 

Общие результаты выполнения этой работы представлены на круговой диаграмме

Как видно из диаграммы, среди учеников пятого класса с решением задач справились чуть больше половины учеников (16 человек из 30-всего 53%), а среди учащихся шестого класса справились верно 24 человека (80%).

 

Теперь мы сравнили результаты решения этих задач в двух 6 классах: в 6А классе применялась данная методика решения задач на движение, а в 6В классе уроки проводились традиционно. Вот результаты: 10 человек 6В класса-33% не смогли решить задачи, сделать чертёж, ответить на вопросы, а в 6А классе -20%.

Эта диагностика позволяет сделать вывод о том, что выбранная методика преподавания решения задач на относительность движения учащимся даёт положительные результаты. Мы думаем, что преподавание таким образом позволит в дальнейшем избежать познавательных затруднений при изучении этой темы в курсе физики.

 

2.Напомним, что тема «Векторы» на уроках геометрии изучается в 9 классе, а на уроках физики понятие векторной величины вводится в 7 классе. Ввиду этого, в рамках педагогического эксперимента учащимся вводилось понятие «вектор» на уроках физики в 7 классе и отрабатывалось в 8 классе.

 

Учащимся 7 и 8 класса для сравнения было предложено ответить на 2 вопроса:

 

1.Дайте определение, что такое вектор.

 

2.Из предложенного списка терминов выпишите: а) векторные величины; б) скалярные величины; в) единицы измерения величин.

 

Термины: скорость, масса, время, длина, сила, секунда, вес, давление, метр,

 

килограмм, путь, площадь, ускорение, линейка, температура, ньютон, квадрат.

 

Результаты выполнения этого задания представлены на диаграммах и в таблицах

Мы видим, что учащиеся 8 класса с этим заданием справились лучше, чем ученики 7 класса, с учётом представленных данных совсем не выполнили это задание 12 семиклассников (40%), а среди восьмиклассников всего 5 человек (17%)

Анализируя данные, полученные в диагностике учащихся 8-9 классов, можно сделать вывод: во-первых, с заданиями на вектора лучше справились учащиеся 9 класса; во-вторых, устойчивое понимание темы «Векторы» у девятиклассников сформировано благодаря тому, что на уроках физики в течение всего курса изучения этой теме уделялось пристальное внимание и изучение этой темы на уроках геометрии в 9 классе также способствовало качеству знаний.

 

Подводя итоги всего педагогического эксперимента, можно утверждать, что предложенная методика по организации учебного процесса по темам «Относительность движения» и «Векторы» положительно влияют на динамику увеличения числа учащихся, выполняющих правильно контрольные задания по этим темам, что способствует повышению качества преподавания.