Роль физики в интеграции предметов
естественно-математического цикла
Хусинова Роза Рашидовна,
учитель физики ГБОУ гимназия № 107
Выборгского района Санкт-Петербурга
Современная система образования, опирающаяся на Федеральные государственные образовательные стандарты, ставит перед школой основную задачу – качественное обучение каждого ученика на основе системно-деятельностного подхода. Наиболее важным становится активное участие школьников в образовательном процессе, способствующее самостоятельному приобретению новых знаний в ходе учебного процесса, их углублению и расширению. Результатом реализации такого подхода должно являться приобретение обучающими умения ориентироваться в потоке информации, активный ее поиск, критическое осмысление и использование на практике. Следствием реализации должна стать способность творческого решения возникающих проблем.учитель физики ГБОУ гимназия № 107
Выборгского района Санкт-Петербурга
Согласно требованиям ФГОС к выпускникам основной школы, при изучении естественнонаучных предметов необходимо обеспечить «овладение умениями формулировать гипотезы, конструировать, проводить эксперименты, оценивать полученные результаты, формирование умений безопасного и эффективного использования лабораторного оборудования, проведения точных измерений и адекватной оценки полученных результатов, представления научно-обоснованных аргументов своих действий, основанных на межпредметном анализе учебных задач».
Физика – наука, изучающая наиболее общие и фундаментальные закономерности, определяющие структуру и эволюцию материального мира. Законы физики лежат в основе всего естествознания. Невозможно переоценить необходимость и значимость этого предмета в курсах основной и средней школы, т.к. именно в процессе его изучения у учащихся не только создается представление о целостной картине мира, но и развиваются способности анализа, постановки задач и нахождения путей их решения, основы логического мышления. Степень развития всех этих способностей влияет на успешность и гармоничность развития личности выпусков.
В современном мире значение физики чрезвычайно велико. Всё то, чем отличается современное общество от общества прошлых веков, появилось в результате применения на практике физических открытий. Так, исследования в области электромагнетизма привели к появлению телефонов и позже мобильных телефонов, открытия в термодинамике позволили создать автомобиль, развитие электроники привело к появлению компьютеров.
Физика — это наука о природе (естествознание) в самом общем смысле (часть природоведения). Предметом её изучения является материя (в виде вещества и полей) и наиболее общие формы её движения, а также фундаментальные взаимодействия природы, управляющие движением материи.
Некоторые закономерности являются общими для всех материальных систем, например, сохранение энергии, — их называют физическими законами. Физику иногда называют «фундаментальной наукой», поскольку другие естественные науки (биология, геология, химия и др.) описывают только некоторый класс материальных систем, подчиняющихся законам физики. Например, химия изучает атомы, образованные из них вещества и превращения одного вещества в другое. Химические же свойства вещества однозначно определяются физическими свойствами атомов и молекул, описываемыми в таких разделах физики, как термодинамика, электромагнетизм и квантовая физика.
Физика тесно связана с математикой: математика предоставляет аппарат, с помощью которого физические законы могут быть точно сформулированы. Физические теории почти всегда формулируются в виде математических выражений, причём используются более сложные разделы математики, чем обычно в других науках. И наоборот, развитие многих областей математики стимулировалось потребностями физических теорий.
Исходя из всех этих связей перспективы развития современного образования лежат в объединении общих тем и закономерностей, лежащих в основе отдельных школьных предметов, что должно способствовать улучшению качества образования в целом.
С развитием науки сложность материала, изучаемого в школе, возрастает; увеличивается объем информации. Программы по предметам естественнонаучного цикла предлагают учащимся усвоить большое количество понятий, которые в силу предметоцентризма образования могут выступать как разрозненные элементы знаний. Самостоятельность предметов, их слабые связи друг с другом могут порождать серьезные трудности в формировании у учащихся целостной картины мира, препятствовать органическому восприятию культуры. Предметная разобщенность – одна из причин фрагментарности мировоззрения выпускника школы. В результате вышеперечисленных факторов одной из основных в современном образовании становится идея интеграции знаний, в первую очередь родственных предметов.
Интеграция – это процесс и результат достижения целостности содержания образования за счет установления внутри- и междисциплинарных связей, взаимодействия между различными образовательными программами.
Интегративный подход в обучении – это реальное воплощение интегративного принципа в профессиональной деятельности учителя: совокупность задач, содержания, форм, методов, приемов, средств в изучении взаимосвязанного материала родственных дисциплин для создания системных знаний школьников в данной области, влияющих на формирование целостного мировоззрения учащихся. Такой подход дает возможность педагогу осознать уникальность и самоценность каждого обучаемого, понять смысл современных гуманистических концепций и педагогических технологий.
Одной из форм реализации интегрированного подхода к обучению является установление межпредметных связей на уроках естественного цикла. Они играют важную роль в повышении практической и научно-теоретической подготовке учащихся, существенной особенностью которой является овладение школьниками обобщенным характером познавательной деятельности. Интегрированный характер получаемых знаний дает возможность применять их в конкретных ситуациях, при рассмотрении частных вопросов, как в учебной, так и во внеурочной деятельности, в будущей производственной, научной и общественной жизни выпускников средней школы.
Так как интеграция – это не самоцель, а определённая система в деятельности учителя, то она должна решать определённые задачи интегрированного обучения:
– повышать уровень знаний учащихся по предмету, который проявляется в глубине усваиваемых понятий, закономерностей за счёт их многогранной интерпретации с использованием сведений интегрируемых наук;
– изменять уровень интеллектуальной деятельности, путём рассмотрения учебного материала с позиции ведущих идей, установлением естественных взаимосвязей между изучаемыми проблемами;
– повышать познавательный интерес учащихся, проявляемый в желании активной и самостоятельной работы на уроке и во внеурочное время;
– включать учащихся в творческую деятельность.
Ярким примером интеграции образовательного процесса является грамотно построенный образовательный процесс на уроках физики. Основным предметом, с которым физика находится в тесной непосредственной связи, как было уже сказано, является математика. Изучение физики, а в особенности решение физических задач, не возможно без знаний математики, причем практически во всех ее разделах, начиная от элементарных арифметических умений и навыков и заканчивая знаниями стереометрии. Практически весь спектр математических знаний необходим для решения физических задач различных разделов. Поэтому для формирования у учащихся целостных представлений о картине мира, учителю физики приходится опираться на знания, умения и навыки, сформированные у учащихся на уроках математики. А вот эффективность этого процесса напрямую зависит от мастерства учителя. Грамотный подход к интеграции этих двух предметов дает возможность повысить качество образовательного процесса на уроках физики, показывая необходимость знаний математики для решения конкретных физических задач. Для реализации процесса интеграции этих двух предметов учитель физики обязан достаточно хорошо разбираться в структуре курсов алгебры и геометрии основной и средней школы, поддерживать связь с учителем математики и, опираясь на вышесказанное, рационально использовать имеющиеся у учащихся знания. При таком раскладе уроки физики способствуют повторению, закреплению, а часто и устранению пробелов в знаниях, умениях и навыках, полученных на уроках математики.
Следующим предметом, тесно связанным с физикой, является химия. Так при изучении раздела «Молекулярная физика» в 10 классе опора ведется на имеющиеся знания по таким темам химии как «Основные понятия химии», «Валентность химических элементов» (8 класс). Связь с химией прослеживается также при изучении «Электрических токов в разных средах» (в химии «Теория электролитической диссоциации», «Электролиз расплавов и растворов электролитов», «Виды химической связи»), «Атомной физики» и «Физики атомного ядра» (в химии «Строение атома»). Использование одних и тех же величин, постоянных и формул, и применение знаний по строению веществ, образованию связей и т.д. также является подтверждением тесной связи данных предметов. В практике обучения учитель физики может объяснять все самостоятельно, а может интегрировать эти два предмета и опираться на уже имеющиеся у учащихся знания, что значительно повышает качество знаний учащихся. При этом, обязательно выявлять отличия в физическом и химическом подходах к решению задач, особенностям использования основных размерностей.
Более прикладной характер имеют межпредметные связи физики с биологией и географией. В физике рассматриваются такие вопросы как зрение, звук и его субъективные характеристики, влияние электромагнитных излучений на биологические объекты, магнитное поле Земли, производство электроэнергии, атмосферное давление, влажность воздуха и т.д., непосредственно связанные с биологией и географией. Изучение теоретических знаний и решение качественных и количественных задач прикладного характера позволяет показать эти связи более подробно, так же способствует формированию у учащихся целостной картины мира и дает возможность показать практическую значимость полученных ими теоретических знаний. Эти межпредметные связи в наибольшей степени проявляются при решении качественных и количественных задач. Вот несколько примеров физических задач, условия которых наглядно демонстрируют это:
- Почему летучие мыши даже в полной темноте не натыкаются на препятствия?
- На какую характеристику волны – частоту или длину волны – реагирует человеческое ухо?
- Почему сигналы опасности подаются красным светом в то время, как глаз наиболее чувствителен к желто-зеленому свету?
- Близорук или дальнозорок человек, нормально видящий в воде?
- Мальчик, сняв очки, читает книгу, держа ее на расстоянии 16 см от глаз. Какой оптической силы у него очки?
- Где быстрее течение реки: на некоторой глубине или на поверхности воды; посередине реки или около берега?
- Среди радиоактивных загрязнений, вызванных аварией на Чернобыльской АЭС, наиболее опасными являются долгоживущие продукты выделения, такие, как стронций-90 и цезий-137. Вычислите сколько времени должно пройти к моменту, когда активность этих загрязнений уменьшится в 10 раз. Периоды полураспада 38Sr90 – 28 лет, 55Cs137 – 30 лет. И т.д.
Задача – ситуация, с которой приходится иметь дело в учебной и научной деятельности, когда необходимо определить неизвестное на основе знания его связей с известными. Под физической задачей следует понимать ситуацию (совокупность определенных факторов), требующую от учащихся мыслительных и практических действий на основе законов и методов физики, направленных на овладение знаниями по физике и на развитие мышления.
Основная цель, которую ставят при решении задач, заключается в том, чтобы школьники глубже поняли физические закономерности, научились разбираться в них и применять их к анализу физических явлений, к практическим вопросам.
Вообще решение задач – это тот вид деятельности, который в наибольшей степени позволяет реализовывать задачи интеграции физики с математикой и предметами естественного цикла. Именно с помощью грамотного и разнообразного подбора задач повышается интерес к предмету, показывается физики с другими предметами и ее практическая значимость. По моему мнению, одной из первостепенных задач учителя физики должна быть задача выявления практической значимости этого предмета и повышения степени его доступности, а интеграция предметов в как раз способствует реализации этих задач.
Не менее значимая платформа для реализации интеграции предметов – это проектная деятельность учащихся. Проектное обучение – это особая организация учебного процесса, направленная на решение обучающимися учебных задач на основе самостоятельного анализа информации, которая необходима для корректировки и обоснования поэтапной, успешной, учебной деятельности, представление результата. Метод проектов – это специальный способ организации познавательной деятельности учеников, предусматривающий установку потребностей людей, формирование продукта труда в соответствии с данными потребностями, а также результат проведенного исследования. Проектная деятельность способна не только расширить границы школьной программы, обеспечить лучшее понимание предметов, мотивировать обучающихся на самостоятельное изучение, способствовать принятию собственных решений, выбору тем и анализу результатов, но и обеспечивает практическую связь школьных предметов между собой и темой исследования (реальной жизнью). Тем самым проектная деятельность способствует формированию системного мышления. Физика же дает огромное поле возможностей для реализации данного метода, так как практически любой механизм, используемый в современном мире, так или иначе связан с физикой.
В условиях реализации федеральных государственных образовательных стандартов задача подготовки выпускников школы состоит в поиске новых форм организации обучения и его ранней профилизации. Таким образом, хотелось бы отметить, что дальнейшее развитие предметов естественно-математического цикла, должно развиваться в рамках интегративных курсов, показывающих практическую значимость этих предметов, новые перспективные профессии, развивающиеся на базе слияния нескольких наук.
Литература
- Алексашина И. Интегративный подход в естественнонаучном образовании. // Народное образование. - 2001.
- Блинова Т. Л., Кирилова А. С. Подход к определению понятия "Межпредметные связи в процессе обучения" с позиции ФГОС СОО [Текст] // Педагогическое мастерство: материалы III Междунар. науч. конф. (г. Москва, июнь 2013 г.). – М.: Буки-Веди, 2013.
- Бородин М.Н. Физика. УМК для основной школы 7 – 9 классы. Методическое пособие для учителя. – М., Бином. Лаборатория знаний, 2013.
- Горлова Л. А. Интегрированные уроки физики: 7-11 классы / Л.А. Горлова. М.: ВАКО, 2010.
- Дик Ю.И. Интеграция учебных предметов / Современная педагогика. – 2008.
- Рымкевич А. П. Физика. Задачник 10-11 классы: пособие для общеобразовательных учреждений. – М.:Дрофа, 2017.
- Сборник задач по физике: Для 9-11 классов общеобразовательных учреждений/Сост. Г. Н. Степанова. – М.: Просвящение, 1997.
- Федеральный государственный образовательный стандарт основного общего образования / Министерство образования и науки РФ. – М.: Просвещение, 2011, с. 17.
