Физические понятия в процессе осуществления межпредметных связей

Физические понятия в процессе
осуществления межпредметных связей

С.П. Линева

преподаватель ЮурГТК г. Челябинск , 2014г.

Межпредметные связи играют важную роль в повышении эффективности учебного процесса и уровня подготовки специалистов в колледжах и техникумах, где необходимо сочетание общеобразовательных, общетехнических и специальных дисциплин. Использование межпредметных связей в учебном процессе - один из путей интеграции знаний, повышающий эффективность и качество обучения.

Физика - одна из важнейших общеобразовательных дисциплин, определяющая технический прогресс. При изучении физики развиваются творческие способности и научно-техническое мышление студентов, закладывается фундамент знаний, без которых невозможно овладеть современной техникой.

Одним из условий овладения предметом является усвоение его основных понятий, что, в свою очередь, позволяет глубже изучить смежные предметы, например, такие как техническая механика, общая электротехника с основами электроники, основы теории и конструкции автомобильных двигателей, технология металлов, электрооборудование автомобилей. Глубокому изучению технической механики способствует первоначально полученные студентами знания по разделу «Механика» курса физики. Изучение электрических явлений и закономерностей в курсе «Общая электротехника с основами электроники» основывается на знании таких разделов физики, как «Основы электродинамики», «Колебания и волны». Теоретическое обоснование работы различных приборов и устройств, применяемых для электрооборудования автомобилей и тракторов, строится на знаниях, полученных в курсах физики и общей электротехники с основами электроники. Изучение предметов «Основы теории и конструкции автомобильных двигателей» и «Технология металлов» базируется на знаниях студентов, приобретенных при изучении раздела «Основы молекулярной физики и термодинамики». Понимание различных технологических процессов, рассматриваемых в технологии металлов, тесно связано с пониманием физических явлений, происходящих в них.

В любом колледже или техникуме имеются реальные возможности для осуществления межпредметных связей физики, общетехнических и специальных дисциплин в первую очередь при формировании понятий. Рассмотрим, например, перенос понятий механики из физики в курс «Техническая механика».

Такие понятия, как скорость равномерного движения, средняя скорость, угловая скорость при равномерном движении точки по окружности, сила трения, сила упругости, сила тяжести и вес тела переносятся из физики в техническую механику практически без изменений или с некоторыми уточнениями определений. Следовательно, знания студентами этих понятий, полученные при изучении курса физики, можно в полной мере использовать в технической механике.

Понятия же мгновенной, угловой и линейной скорости в технической механике в отличие от курса физики определяются с помощью производной, а формулы скорости при равнопеременном движении и угловой скорости при равнопеременном вращении тела выводятся с помощью интеграла. Таким образом, явно происходит развитие понятий с использованием элементов высшей математики.

В некоторых случаях переход понятий из курса физики в техническую механику приводит к их уточнению, а иногда и к введению новых понятий, как это произошло с понятием равнодействующей силы. Введенное в курсе физики понятие равнодействующей не охватывает всех случаев сложения сил, поэтому в технической механике вводится новое понятие главного вектора системы сил. Действительно, когда линии действия составляющих сил не пересекаются в одной точке, геометрическая сумма сил не определяет их равнодействующую (она в этом случае равна нулю), в то время как главный вектор можно найти для любой системы сил. Если же плоская система сил имеет равнодействующую, то она во всех случаях равна по модулю главному вектору и совпадает с ним по направлению. В общем же случае система сил не сводится к равнодействующей, а сводится к главному вектору и главному моменту. И в технической механике студенты знакомятся с аналитическим способом определения равнодействующей, с нахождением как равнодействующей, так и главного вектора пространственной системы сил. При этом происходит развитие и обобщение понятий.

Это же можно отметить и для понятия момента силы относительно оси. В курсе физики вращающий момент вводится для частного случая, когда вектор силы расположен в плоскости, перпендикулярной оси вращения, а в технической механике вращающий момент определяется для силы, расположенной в любой плоскости относительно оси вращения. Наряду с развитием и обобщением понятий курса физики в технической механике вводятся и новые понятия: пара сил, момент пары сил, момент силы относительно точки, главный момент системы сил. Вместе с тем при изучении технической механики происходит и конкретизация понятий, например, силы реакции и силы инерции.

В процессе изучения технической механики раздвигаются границы знаний и умений учащихся. Теперь студенты могут найти модуль и направление вектора скорости точки, движущейся в пространстве, угловой скорости при равнопеременном вращении тела. Кроме того, учащиеся знакомятся с более строгой научной терминологией для изученных понятий.

Формирование понятий является достаточно сложным процессом. Знания, полученные студентами по физике, представляют определенную систему. Каждое сформированное понятие входит в эту систему естественным образом, является её составным элементом. В процессе изложения материала предмета преподаватель не всегда имеет время осуществить все аспекты формирования понятий. Главные задачи преподавателя:

• найти оптимальные пути формирования понятий;

• по возможности экспериментально их обосновать;

• научить студентов использовать эти понятия для описания и объяснения изучаемых явлений.

Для решения этих задач требуется такая организация учебной деятельности, которая предусматривала бы использование изучаемых понятий как внутри курса физики, так и в других предметах. Для осуществления межпредметных связей необходимо знакомить преподавателей общеобразовательных, общетехнических и специальных дисциплин с содержанием программного материала курса физики, для чего можно использовать расширенные заседания предметных комиссий. Преподаватели физики конкретнее узнают, на какие вопросы курса физики нужно обратить внимание для более успешного дальнейшего изучения студентами общетехнических и специальных дисциплин, как углубить понимание сущности изучаемых понятий и расширить область их практического применения. Кроме того, преподаватели физики, реализуя межпредметные связи, могут в процессе преподавания привести ряд примеров проявления физических явлений и законов в различных приборах, технических устройствах и технологических процессах. Так, например, говоря о полезности вихревых токов, можно рассказать об их использовании в индукционных печах для плавки металлов, в работе счетчика электрической энергии, в электроизмерительных приборах для быстрого успокоения колебаний стрелки, в спидометре.

Межпредметные связи должны осуществлять преподаватели не только физики, но и других предметов. Например, при изучении электротехники необходимо шире использовать физические понятия, рассматриваемые в темах «Электрическое поле», «Постоянный ток», «Магнитное поле». Не предлагать студентам изучать то, что им уже известно, а уточнять, совершенствовать сформированные знания, уделять больше внимание изучению материала электротехнического содержания.

Координированные действия преподавателей в процессе обучения на основе осуществления межпредметных связей способствуют эффективности процесса формирования физических понятий, целостного понимания студентами окружающего их мира, оказывают благоприятные воздействия на дальнейшую их практическую деятельность и всестороннее развитие личности.