Актуальні проблеми освіти та технологій у середній та вищій школі

Державна наукова установа «Інститут модернізації змісту освіти»

Кремінський Борис, Черкаська Людмила

Опанування фізичною наукою є неможливим без оволодіння ґрунтовними математичними знаннями та відповідними уміннями. Водночас специфічність таких знань та вмінь полягає у їх переважно прикладному характері. Тобто ставлення до вивчення математики осіб, що вивчають фізику, як основу майбутньої професійної діяльності, відрізняється, на наш погляд, тим, що, по-перше, з прагматичних міркувань математику вони вивчають як інструмент, засіб оволодіння фізичною наукою, а по-друге тим, що стилі мислення «математиків» і «фізиків», хоча і мають багато спільного, але водночас істотно відрізняються. Ці відмінності полягають у сприйнятті і засвоєнні інформації, а також у принципових підходах і способах розв’язання прикладних задач, що своєю чергою визначаються існуючими відмінностями між математичними здібностями і здібностями до фізики.

Зміст здібностей до математики детально описано А. Крутецьким [1]. Ним також описано структуру цих здібностей. Водночас зауважимо, що класичний розгляд А. Крутецьким математичних здібностей, виконано, перш за все, з психологічної точки зору, нас же більше цікавлять методичні аспекти та особливості навчання математики і фізики.

Теоретичні аспекти психолого-педагогічної проблеми наявності здібностей до вивчення фізики, а також їх відмінності від математичних здібностей розглянуто нами в ряді публікацій, зокрема в [2].

Ґрунтуючись на теоретичних основах розгляду і вивчення поняття здібностей в цілому, ми виділяємо два принципових моменти, які на наш погляд, дозволяють визначити і описати особливості, навчання математики осіб, які цікавляться фізикою.

По-перше, як дозволяє стверджувати досвід нашої науково-педагогічної роботи, немає сенсу розділяти здібності до вивчення фізики у старшокласників (учнів), студентів і молодих фахівців (магістрів, аспірантів). Можна говорити про суттєві відмінності щодо рівня їхніх знань, умінь і досвіду проведення наукових досліджень, але стиль мислення і способи сприйняття і засвоєння інформації в них у принципі дуже схожі.

По-друге, так чи інакше, усі відмінності у здібностях до вивчення фізики і до вивчення математики пояснюються і визначаються тим, що фізика за своєю суттю є експериментальною наукою, що використовує математику та її можливості, як інструмент досліджень. При цьому здібності до обох наук мають колосально багато спільного.

Математика ґрунтується на використанні абстрактних понять, побудові апріорі ідеальних моделей і пошуку найкоротших (найпростіших) рішень. Розв’язуючи ж задачу з фізичної точки зору необхідно, перш за все, визначити, вибрати або самостійно побудувати фізичну модель розглянутого в задачі реального процесу, явища тощо. Далі необхідно вибрати або самостійно побудувати математичну модель, що описує відповідну фізичну модель, тобто визначитися з використовуваним математичним апаратом розв’язання задачі.

Водночас, на етапі вибору і створення обох моделей, слід мати на увазі як мінімум два принципових, з точки зору фізики, моменти: – по-перше, немає сенсу максимально спрощувати фізичну модель і прагнути до максимально простого, з точки зору математики, розв’язання задачі, бо «разом з водою можна виплеснути дитину». Фізична модель повинна відображати фізичний зміст задачі; – по-друге, обрана математична модель і використовуваний математичний апарат повинні забезпечувати розв’язання задачі і бути зрозумілими і посильними тим, хто це розв’язання виконує.

Таким чином, розв’язання задачі з фізичної точки зору – це практично завжди пошук розумного (прийнятного) компромісу (балансу) між «незбагненною реальністю» і «неіснуючою ідеальністю», тобто наближення неіснуючої, але вирішуваної в «ідеалізованій» постановці задачі, до реальної (існуючої в природі) проблеми.

Ґрунтуючись на порівнянні цих двох досить різних підходів, ми виділяємо ті особливості, які слід враховувати і ті методичні прийоми, які доцільно використовувати, навчаючи математики осіб, схильних до вивчення фізики і які мають відповідний стиль мислення, а саме:

– Особи, які цілеспрямовано вивчають фізику, цінують математичні знання, з повагою ставляться до математики, як до науки, але сприймають ці знання вельми утилітарно, як засіб осягнення фізичної науки. Тому, вивчаючи матеріал математики, доцільно демонструвати можливість його практичного застосування.

– Учні, що мають здібності до фізики не дуже захоплюються, наприклад, описом абстрактних і «нереальних» ен-вимірних просторів, але набагато краще сприймають і засвоюють матеріал, наповнений фізичним змістом, підкріплений реальними прикладами зв’язку з реальністю.

– Приклади та ілюстрації, що «оживляють» математичну теорію повинні наводитися своєчасно «по свіжих слідах», в одному блоці з вивченням відповідної теорії.

– Для формування умінь і навичок фізичних досліджень корисно розв’язувати завдання, в тому числі з математики, що мають не лише кілька різних способів або методів їхнього розв’язання, а також допускають можливість вибору, наприклад, граничних умов тощо.

СПИСОК ДЖЕРЕЛ:

1. Крутецкий В. А. Психология математических способностей школьников / В. А. Крутецкий. – М. : Просвещение, 1968. – 431 с.

2. Кремінський Б. Г. Здібності до фізики: структура, зміст, розвиток / Б. Г. Кремінский // Наша школа. – 2009. – № 6. – С. 7–13.