Физиканы математикамен байланыстыра оқыту

Теориялық физиканың салаларымен бөлімдерін, оның түбегейлі ғылыми тұжырымдарын математикасыз елестету мүмкін емес. Мысалы, статистикалық физиканы математикадан қарауға болмайды. Термодинамиканың, болмаса электродинамиканың жеке бөлімдері, тараулары оның түбегейлі түсініктері физикаға әлде математикаға негізделгенін ажырату қиын. Шынында, оқушылар XI класта өтетін Максвелл теңдеулерін, оның мән-мағынасын, бүкіл мазмұнын математикалық формулалар деп, жаңсақ түсініп қалуы мүмкін. Бұл жерде формулалар физикалық терең теорияның, түбегейлі түсініктердің математика тіліндегі көрінісі екенін оқушыларға баса көрсету міндет. Максвелдің әрбір жеке теңдеуі өз алдына математика тілінде жазылған физикалық заңдар емес пе? Олар жинақталап, нақтыланып шағын формула түрінде терең сырдың сыр-сипаты болып тұрған жоқ па? Жалпы алғанда физика мен математикада қолданылатын ортақ /екеуіне бірдей/ ғылыми ұғымдар бірін-бірі үйлестіретіндей, түсініктерді өзара толықтыратындай болып берілуі керек.

Математиканың физикамен байланысының айқын мысалының бірі – физикалық шамалар арасындағы функциялық тәуелділікті және функциялар графигін пайдалануды көз алдымызға елестетейік. Координат жазықтығын оқып үйренумен байланысты мектеп оқушылары әр түрлі графиктерді сызып үйренеді. Бұл өз кезегінде оқушылардың физикадан механикалық қозғалыс қолының, жылдамдығының, сондай-ақ, балқудың, қатаюдың графиктерін салуына өз игілігін тигізеді. Сөйтіп, математикадан алған білімдерін оқушылар физикалық білім игеруге пайдалана бастайды. Олар әр түрлі математикалық шамаларды өлшеу жүргізу барысында /қолдана алады. Сол сияқты, оқушылар екі айнымалысы бар теңдеу туралы алған түсінігін және оны шашу жолындағы игерген тәсілдерін, тура және кері байланыс, т.б. ұғымын физикада жиі пайдаланады. Олар функция ұғымын игеріп, оның берілу тәсілдерін меңгереді. Одан әрі функция түрлерін оқыр үйренеді, олардың графиктерін сызып дағдыланады. Бұл дағдылар мен математикалық білім физиканы игеру үшін қаншалықты қажет екені түсінікті.

Физика мұғалімі оқушылардың есептеу шеберліктері мен дағдыларын ойдағыдай қалыптастыру мақсатында алдын ала математика мұғалімдерімен бірігіп, әдіс қолдануы қажет.

Барлық шамаларды физикалық, немесе математикалық шамалар деп бөлуге болады. Мысалы: қашықтықты, ауданды, көлемді, бұрышты дағды бойынша математикалық шамалар деп есептейді. Себеі, олардың қасиеттерін көбінде математика сабағында оқып үйренетін болғандықтан, оларды өлшеу теориясы мен оны іске асыру әдістері сол математиканың өзінде жүргізіледі. Массаны, өрісті, кернеуді, күшті, жылу сыйымдылықты, кедергіні, жарық күшін, температураны және басқа шамаларды физикалық шамалар деп атаймыз. Өйткені оларды өлшеу теориясы мен әдістері физикада қарастырылып, іске асырылады, талдау жасалады. Ғылыми, методикалық зерттеу әдебиеттерінде физикалық жаңа ұғымның әр түрлі анықтамалары бар. Біз оны арнайы бір тақырып түрінде қарастырдық. Кулон заңын өткенде бұл заңның нүктелік зарядтардың арасындағы тартылыс, немесе тебіліс күшін анықтайтынын айтамыз. Сондықтан нүктелік заряд ұғымын бару үшін нүкте ұғымының өзін анықтап алуымыз керек. Бірақ, нүкте ұғымы оқушыларға математикадан белгілі ғой. Шынында, А нүктесінен В нүктесіне дейінгі қашықтық ұғымы АВ кесіндісінің ұзындығымен анықталатын оқушылар жақсы біледі. Оқушылардың назарын «қашықтық» және «жол» ұғымдарының айырмашылығына аудару қажет. Әрбір геометриялық фигура нүктелер жиыны болса, онда әртүрлі физикалық денелер де нүктелер жиыны екенін оқушылардың өздері де түсінеді.

Қысқасы, математика физикалық құбылыстарды түбегейлі түсіндірудің, құбылысты барынша айқын ашып берудің кілтіндей. Ал физика таза математикалық абстракцияладан туған шамаларға мән мағана, ұғым береді, жаратылысына түсінік береді.