Захід з математики "Гранітна опора наук"

Буланова Валентина Миколаївна, учитель математики Зачепилівського ліцею

 

Математика. 11 клас

Прес-конференція на тему

«Гранітна опора наук»

 

Мета: Популяризація математичних знань серед учнів навчальних закладів.

Обладнання: мультимедійний проектор; картки з прізвищем та посадою, яку займає учасник конференції.

 

Вступне слово учителя.

Ми живемо у вік науково-технічного прогресу. Математика проникла в усі сфери життя. Жодне технічне вдосконалення неможливе без розрахунків. Але так само важко уявити розвиток будь-якої науки, включаючи суспільні, без використання математики.

Математика все глибше проникає не тільки в суміжні з нею науки, а й у віддалені, стає непохитною опорою прогресу людських знань. Виникли квантова хімія, молекулярна біологія, математична лінгвістика та інші сучасні напрямки наук. Особливої популярності здобула математика, коли у неї з’явився надійний помічник - ЕОМ.

Професія математика стає масовою. І якщо ви не станете математиком, все одно знання цього предмета буде вам потрібним у житті, у вашій майбутній професії.

Тема сьогоднішньої нашої прес-конференції – «Гранітна опора наук». Мова піде про значення математики в різних галузях людської діяльності.

Учні виконують пісню «Математика - основа всех наук»:

 Архимед и Ломоносов - соль  Земли, соль Земли-

Знать сегодняшних  вопросов не могли, не могли.

Но сказали нам ученые тогда, нам тогда:

«С математикой дружите вы всегда!»

Припев:

Математика- основа всех наук,

Математика - наш самый лучший друг.

На земной нашей планете и в космической ракете

Математика, мой друг, нужна вокруг.

Все сначала вроде просто - дважды-два, дважды-два!

А потом гудит от формул голова, голова.

Все открытия все новинки впереди, впереди,

Только в ногу с математикой иди!

Учитель. Сьогодні у нас на прес-конференції присутні представники науки:

- Завідуючий кафедрою геодезії ШАН (Шкільної Академії Наук) -

- Кандидат хімічних наук ШАН -

- Декан факультету математичної лінгвістики -

- Майстер спорту з баскетболу -

- Доцент історичного факультету «Минуле і сучасність» -

- Військовий інженер -

Представники преси:

- Власний кореспондент газети «Шкільне містечко» -

- Редактор журналу «Цікавий калейдоскоп» -

- Завідуючий відділом науки журналу «Горизонти науки» -

- Кореспондент газети «Призовник» -

- Редактор журналу «Фізики і лірики» -

- Редактор журналу «Будьте здорові» -

Учитель. Розпочинаємо прес-конференцію. Прошу представників преси ставити запитання нашим «науковцям».

Власний кореспондент газети «Шкільне містечко». Хотілося б послухати про застосування математики в географії, зокрема про те, якими питаннями займається математична картографія.

Завідуючий кафедрою геодезії ШАН. Географія з давніх часів йде в ногу з математикою. Згадаємо, що перша спроба вимірювання Землі була зроблена Ератосфеном, якого більшість людей знають як спеціаліста в області теорії чисел

Всім відомо, яке велике значення в житті людей мають карти.

Далекі заокеанські подорожі спонукали картографів задуматися над точністю своїх атласів. Через невелику помилку щодо розташування острова на карті корабель міг розбитися на рифах саме там, де карта показувала море. Мореплавцям потрібні були карти, які б точно зображали земну поверхню. (На екрані з’являється портрет Л. Ейлера.) У 1877 році видатний російський математик Леонард Ейлер створив теорію конформних проекцій. Він розв’язав проблему: як знайти таке відображення, щоб спотворення масштабу було мінімальним, застосувавши математичний апарат у своїх дослідженнях.

Середина ХХ століття виявилася переломною у розвитку географії. Створюється нова наукова галузь-математична географія, мета якої-установити просторові закономірності, що пов’язують окремі області географії      в єдину систему. На допомогу географам прийшли ЕОМ. За їх допомогою створюються банки географічних даних, які можуть зберігати різноманітну географічну інформацію, видавати її у вигляді таблиць, графіків, рівнянь, карт тощо, тобто саме так, як зручно користувачеві.

Своїми успіхами географія завдячує математиці. При створенні геодезичних карт доводиться розв’язувати велику кількість рівнянь (800 і більше). ЕОМ розв’язує їх за кілька годин, на що раніше витрачалися роки роботи великої кількості обчислювачів.

Питання. Якими питаннями, крім картографії, ще займалися математики?

(На екрані з’являється портрет О.Ю. Шмідта.)

Відповідь. Видатний математик Отто Юлійович Шмідт вивчив географічне положення Арктики, умови життя в ній. За його участі був створений геодезичний інститут.

(На екрані з’являється портрет Б.М. Делоне.)

Відомий математик Борис Миколайович Делоне вивчав гори і зробив класифікацію гірських вершин Західного і Центрального Кавказу.

Питання. Ми знаємо, що планета Уран була відкрита без телескопа, за допомогою обчислень. Говорять, що подібні відкриття траплялися і в географії. Чи це так?

Відповідь. Відкриття «на кінчику пера» були і в географії. Так, визначний дослідник Кропоткін за допомогою математичних досліджень і теорій вивчив рух течій і криги в Північному Льодовитому океані за допомогою розрахунків передбачив існування не відомої раніше землі. Пізніше у вказаному місці був відкритий архіпелаг Шпіцберген. 

Редактор журналу «Цікавий калейдоскоп». Математика й історія… Здається нічого спільного не може бути у цих двох науках. Проте про них сьогодні також говорять, що вони крокують поруч. У чому ж полягає їх співробітництво?

Доцент факультету «Минуле і сучасність». Історія-наука безперервного розвитку. Все, що відбувається сьогодні, завтра стане історією. Тому важливо зберегти для майбутніх поколінь події минулих років. Сьогодні в цьому історикам допомагають ЕОМ. Використовуючи комп’ютерну техніку, відомий математик Кнорозов склав програму розшифрування писемності народів майя, яку історики розгадували більше ста років. За короткий час машини розшифрували більше половини рукописів.

В Інституті кібернетики ім. В.М. Глушкова створена автоматизована інформаційна система «Пам’ять» для збирання, систематизації і зберігання даних про певні історичні події. Зокрема, такими машинами вже зібрана й оброблена інформація про учасників Великої Вітчизняної війни.

Питання. Які математичні теорії застосовуються в дослідженнях ?

Відповідь. Найбільш широке застосування має статистичний аналіз, теорія ймовірностей. Широкого використання здобули графіки, таблиці, діаграми та ін.

Завідуючий відділом науки журналу «Горизонти наук». Мені довелося читати, що хімічні експерименти можна проводити сьогодні без колбочок і пробірочок, а лише за допомогою математичних розрахунків. Хотілося б докладніше почути, як це відбувається насправді.

Кандидат хімічних наук ШАН. Пройшло більше двохсот років з того часу, як хімія перестала бути описовою наукою. Після того, як геніальний Ломоносов увів у хімічну науку терези, знання математики стало необхідним для кожного хіміка.

У наш час стало можливим проводити хімічні експерименти не тільки без колбочок, а й без хімікатів. ЕОМ може, розв’язавши рівняння, дати відповідь, які саме хімічні сполуки одержимо в результаті взаємодії вихідних елементі.

Питання. Які нові напрямки хімії, пов’язані з математикою, виникли в наш час?

Відповідь. Завдяки досягненням математики й обчислювальної техніки виникла нова галузь хімічної науки – квантова хімія. Вона вивчає питання будови й реакційних можливостей хімічних сполук. Застосування ЕОМ підвищує точність розрахунків, швидкість їх виконання, а також складність молекул, які розраховуються. Так, вдалося описати молекулу з 51 атомом, що містить 176 електронів.

Одним із важливих напрямків хімії є моделювання розчинів, тут також успішно застосовуються обчислювальні методи прямої оптимізації, молекулярної динаміки Монте Карло та ін. Все це виявилося придатним для опису складних органічних та біологічних молекул, оточених з усіх сторін молекулами розчинника.

Широкого розмаху набуває «молекулярний дизайн» нових ліків. Щоб знайти новий лікарський препарат звичайним способом, потрібно систематизувати й випробувати на тваринах не менше 20 000 хімічних сполук, на що йде 7-10 років. Комп’ютерний підхід дозволяє проводити квантово-хімічні розрахунки дуже швидко.

Крім того, в ході машинного експерименту можна так видозмінити молекулу, що в ній різко й цілеспрямовано посилюється лікувальний ефект. З використанням ЕОМ розвивається нова галузь хімії – прогнозування сплавів. У пам’ять ЕОМ вводяться дані про будову кожного елемента, який буде складовою частиною сплаву. Враховуючи характерні особливості окремих сполук, комп’ютер передбачає властивості майбутніх сплавів.

Кореспондент газети «Призовник». Застосування математики у військовій справі ніхто не заперечує. Але хотілося б почути про конкретний внесок математиків у військову науку.

Військовий інженер. Використання математики у військовій справі розпочалося ще в глибоку давнину. Ще стародавні вавілоняни використовували математику при будівництві укріплень. Всім відомо, що створення диференціального та інтегрального числення тісно пов’язане з розвитком артилерії. (На екрані з’являється портрет М.В. Келдиша.) З розвитком авіабудування конструктори зіткнулися з новим явищем – флатером, тобто миттєвим руйнуванням літака. Видатний математик Мстислав Всеволодович Келдиш створив математичну теорію флатера, яка допомогла захистити конструкції від руйнувань. Тим самим було врятоване життя багатьох льотчиків. Під керівництвом математика Михайла Олексійовича Лаврентьєва була розроблена теорія кумулятивних снарядів, у якій були використані властивості конічних поверхонь.

(На екрані з’являється портрет О.М. Крилова.)

Видатний російський математик Олексій Миколайович Крилов розробив теорію непотоплюваності кораблів.

Про застосування математики у військовій справі можна сказати ще й словами поета:

Как воздух, математика нужна. Одной отваги офицеру мало.

Расчеты, залп и – цель поражена могучими ударами металла.

И воину припомнилось на миг, как школьником мечтал в часы ученья

О подвигах, о шквалах огневых, о яростном порыве наступленья.

Но строг учитель был. И каждый раз он обрывал мальчишку резковато:

«мечтать довольно! Повтори рассказ о свойствах круга и углах квадрата».

И воином любовь сбережена к учителю далекому, седому.

Как воздух, математика нужна сегодня офицеру молодому.

 

Редактор журналу «Будьте здорові». Говорять, що математика знайшла застосування і в спорті. Це, мабуть, мають на увазі той факт, що спорт сприяє гармонійному розвиткові людини, в тому числі і математика? Чи так це насправді?

Майстер спорту з баскетболу. Багато хто думає, що математика і спорт несумісні. Це прозвучало і в жартівливому запитанні редактора. Ще великий майстер фехтування іспанець Луїс Пачено де Нарвес розвинув теорію фехтування, засновану на математичних принципах.

Сьогодні математика і спорт стрімко ідуть назустріч одне одному. Широко застосовуються математичні методи відбору, опису й аналізу експериментальних даних, що отримують в результаті спостережень за тренуванням, рекордами окремих спортсменів та цілих колективів.

Встановлюється не тільки перспективність окремих спортсменів, а й умови, найбільш сприятливі для тренувань. Теорія ймовірностей застосовується для побудови математичної моделі гри в теніс, футбол.

Питання. А чи знайшла застосування в спорті кібернетика?

Відповідь. Так. Створені роботи-боксери, роботи-тенісисти, які служать тренажером не тільки для спортсменів-початківців, а й для досвідчених професіоналів.

Редактор газети «Фізики і лірики». Відомо, що математика і література створили новий напрямок науки – математичну лінгвістику. Чи не обмежує або, точніше, чи не принижує художньої цінності творів їх математичний або кібернетичний аналіз?

Декан факультету математичної лінгвістики. По-перше. Математичні принципи давно здобули свого поширення в літературі. Перші спроби застосувати математику при вивченні літератури й музики пов’язані з піфагорійським вченням про гармонію (VІ ст. до н.е.). Видатний узбецький математик Аль-Біруні (973-1048) застосував математичні методи для вивчення теорії індійських віршів і прийшов до розв’язання комбінаторних задач.

На сьогодні лінгвістам допомагає комп’ютерна техніка. За допомогою ЕОМ складають частотні словники різних авторів. Методи математичної статистики й теорії ймовірностей дозволяють визначити, випадкова чи ні схожість частотних словників. За допомогою таких словників визначають належність твору певному авторові. А також розшифровують тексти стародавніх народів.

Математичний та кібернетичний аналіз творів не принижує їх художньої цінності. А навпаки, розкриває їх багатство і неповторність.

(На екрані з’являється портрет А.М. Колмогорова.)

Учені-математики О.М. Крилов, А.М. Колмогоров використовували статистичний аналіз, теорію ймовірностей, елементи комбінаторики для дослідження законів побудови російського вірша.

Учитель. Дякую нашим кореспондентам за цікаві запитання, а шановним доповідачам за змістовні відповіді.  Сьогодні на прес-конференції ми мали можливість отримати нову інформацію про застосування математики в різних галузях людської діяльності. Математика не має меж свого застосування. Тому розглянути всі випадки , де використовуються математичні знання, неможливо. Тим, кого зацікавила дана тема, пропоную звернутися до бібліотеки нашого ліцею, де ви можете знайти дуже цікаву літературу з питань використання  математики в різних галузях науки.

Виступ бібліотекаря про наявну у шкільній бібліотеці літературу з розглянутої тематики.

Учень 6-го класу:  Якщо хочеш досягнути

У житті своїм вершин,

Математику збагнути

Мусиш тонко, до глибин.

Калькулятор і комп’ютер, -

Хто сьогодні їх не зна?

Та за пояс їх запхнути

Може світла голова.

Якщо хочеш бізнесменом

Після школи, друже, стать,

Аксіоми й теореми

Мусиш добре пам’ятать.

Якщо лікарем ти станеш,

То, колего, тут затям:

Коли десь ти помилишся, -

Хтось поплатиться життям.

Не кажу про космонавтів,

Вчителів і моряків.

Та коли чогось не знав ти,

Час це вивчити настав!

Не махай на все рукою,

Не лінуйся, а учись.

Бо чого навчишся в школі,

Знадобиться ще колись.

 

 

Використана література:

Вельбрехт Д.О., Токар Н.Г. Декада математики в школі. – Х.: Видавнича група «Основа», 2003. – 96 с. – (Серія «Бібліотека журналу «Математика в школах України»; Вип. 10).

Математика після уроків. Тиждень математики /Упорядник І.С. Марков. – Х.: Видавнича група «Основа», 2006. – 176 с. – (Бібліотека журналу «Математика в школах України»).