Интегрированный подход в преподавании предметов естественно-математического цикла

1. Концепция интегрированного обучения
1.1. Постановка проблемы
Необходимость обращения к интегрированному обучению вызвана рядом объективных причин, которые все чаще обнаруживаются в средней школе.
Одной из важнейших проблем является заметное снижение интереса учащихся к предметам естественно-математического цикла, что во многом обусловлено объективной сложностью физики и математики. К тому же, вызывает неудовлетворённость недостаточная продуманность и разработанность действующих программ и учебников для общеобразовательных школ. Сама специфика физики и математики на их современном уровне побуждает к комплексному подходу в обучении школьников этим предметам, т. е. логика данных наук ведёт к их объединению, интеграции.
Следующей проблемой, которая может быть решена в процессе интегрированного обучения, является несогласованность, разобщённость этапов формирования у учащихся общих понятий физики, математики, информатики; выработки у них обобщённых умений и навыков. Практика показывает, что нередко одно и то же понятие в рамках каждого конкретного предмета определяется по-разному — такая многозначность научных терминов затрудняет восприятие учебного материала. Несогласованность предлагаемых программ приводит к тому, что одна и та же тема по разным предметам изучается в разное время. Эти противоречия легко снимаются в интегрированном обучении, которое решает также ещё одну проблему — экономии учебного времени.
Необходимо также отметить ещё один важный момент: интегрированное обучение призвано отразить интеграцию научного знания, объективно происходящую в обществе. Не освещать межнаучные связи или показывать их поверхностно было бы большим недостатком современной школы. Интегрированное обучение позволяет наиболее эффективно показать междисциплинарные связи и естественнонаучный метод исследования, используемый на стыке наук.
1.2. Цели интегрированного обучения физике, математике, информатике
Целями интегрированного обучения являются следующие положения:
Создание оптимальных условий для развития мышления учащихся в процессе обучения физике, математике, информатике на основе интеграции этих предметов.
Преодоление некоторых противоречий процесса обучения.
Повышение и развитие интереса учащихся к указанным предметам.
К оптимальным условиям для развития мышления можно отнести следующее:
Изучение предмета не ради предмета, а с целью видеть значение рассматриваемых проблем (значение теоретическое, практическое, для расширения кругозора учащихся и т. п.).
Развитие в комплексе элементов научного стиля мышления. Научный стиль мышления определяется следующими качествами: гибкостью (нешаблонностью), глубиной (умением выделять существенное), целенаправленностью (рациональностью мышления), широтой (обобщённостью мышления), активностью, критичностью, доказательностью, организованностью памяти. Возможность в комплексе использовать элементы естественнонаучного метода познания.
Специфика интегрированного урока состоит в том, что выбираемая для рассмотрения проблема должна быть пограничной относительно физики, математики, информатики, и её исследование должно быть многогранным, всесторонним, не дающим возможности упустить какой-либо её компонент, а также исследование должно показать значение этой проблемы. Такое всестороннее изучение проблемы возможно при условии комплексного применения естественнонаучного метода познания, который включает следующие элементы:
а) понимание проблемы, точное определение её и отграничение от других проблем;
б) изучение всех ситуаций, связанных с данной проблемой;
в) планирование поиска решения проблемы, выбор наиболее вероятной гипотезы;
г) планирование и проведение эксперимента по проверке гипотезы, проведение контрольного эксперимента;
д) выводы и их обоснование, выбор оптимального способа решения;
е) распространение выводов на новые ситуации, в которых действуют те же (выявленные в изучении данной проблемы) факторы.
1.3. Идеи, методы и принципы интегрированного обучения
Интеграция в обучении предполагает прежде всего существенное развитие и углубление межпредметных связей, которые являются аналогом связей межнаучных, переход от согласования преподавания разных предметов к глубокому их взаимодействию.
Интеграция знаний из различных предметов осуществляется с помощью интегрированного урока. Система интегрированных уроков лежит в основе интегрированного обучения.
Интегрированный урок — это специально организованный урок, цель которого может быть достигнута лишь при объединении знаний из разных предметов, направленный на рассмотрение и решение какой-либо пограничной проблемы, позволяющий добиться целостного, синтезированного восприятия учащимися исследуемого вопроса, гармонично сочетающий в себе методы различных наук, имеющий практическую направленность.Признаки интегрированного урока: 1) специально организованный урок, т. е., если он специально не организован, то его вообще может не быть или он распадается на отдельные уроки, не объединённые общей целью; 2) цель специфическая (объединённая); она может быть поставлена, например, для а) более глубокого проникновения в суть изучаемой темы; б) повышения интереса учащихся к предметам; в) целостного, синтезированного восприятия изучаемых по данной теме вопросов; г) экономии учебного времени и т. п.; 3) широкое использование знаний из разных дисциплин, т. е. углублённое осуществление межпредметных связей.
Поскольку в интегрированном обучении рассматриваются разнообразные междисциплинарные проблемы, расширяющие рамки действующих программ и учебников для общеобразовательных школ, но необходимые и уместные для развития учащихся, то следует подчеркнуть, что при таком подходе гармонично сочетаются разнообразные методы обучения (методы преподавания и изучения), используемые на стыке предметов: лекция и беседа, объяснение и управление самостоятельной работой учащихся, наблюдение и опыт, сравнение, анализ и синтез; большое место отводится методам обучения на компьютерных моделях и эвристическому.
Принципы интегрированного обучения призваны в полной мере работать на достижение главной цели интегрированного обучения — развитие мышления учащихся.
Синтезированность знаний.
Целостное, синтезированное, систематизированное восприятие изучаемых по той или иной теме вопросов способствует развитию широты мышления. Постановка проблемы, исследуемой методами интеграции, развивает целенаправленность и активность мышления.
Углублённость изучения.
Более глубокое проникновение в суть изучаемой темы способствует развитию глубины мышления.
Актуальность проблемы, или практическая значимость проблемы.
Обязательная реализация рассматриваемой проблемы в какой-то практической ситуации усиливает практическую направленность обучения, что развивает критичность мышления, способность сопоставлять теорию с практикой.
Альтернативность решения.
Новые подходы к известной ситуации, нестандартные способы решения проблемы, возможность выбора решения данной проблемы способствуют развитию гибкости мышления, развивают оригинальность мышления. Сопоставление решений развивает активность, критичность, организованность мышления. За счёт стремления осуществлять разумный выбор действий, отыскивать наиболее краткий путь достижения цели развивается целенаправленность, рациональность, экономия мышления.
Доказательность решения.
Доказательность решения проблемы развивает доказательность мышления.
1.4. Результаты интегрированного обучения и его значение
Интегрированное обучение:
1) способствует развитию научного стиля мышления учащихся;
2) даёт возможность широкого применения учащимися естественнонаучного метода познания;
3) формирует комплексный подход к учебным предметам, единый с точки зрения естественных наук взгляд на ту или иную проблему, отражающую объективные связи в окружающем мире;
4) повышает качество знаний учащихся;
5) повышает и развивает интерес учащихся к предметам естественно-математического цикла;
6) формирует у учащихся общие понятия физики, математики, информатики; обобщённые умения и навыки: вычислительные, измерительные, графические, моделирования, наблюдения, экспериментирования,— которые вырабатываются согласованно; 7) формирует убеждение учащихся, что они могут изучать с пониманием более сложные вещи в сравнении с теми, которые предлагаются в учебнике;
8) позволяет использовать авторские компьютерные программы учащихся (созданные на базе интеграции) в дальнейшем учебном процессе;
9) расширяет кругозор учащихся, способствует развитию творческих возможностей учащихся, помогает более глубокому осознанию и усвоению программного материала основного курса физики, математики, информатики на уровне применения знаний, умений, навыков в новых условиях;
10) приобщает школьников к научно-исследовательской деятельности.
2. Интегрированный подход в преподавании физики / из опыта работы/
В чем же заключается суть интеграции в обучении? Применительно к системе обучения понятие “интеграция” может принимать два значения: во-первых, это создание у школьника целостного представления об окружающем мире (здесь интеграция рассматривается как цель обучения); во-вторых, это нахождение общей платформы сближения предметных знаний (здесь интеграция – средство обучения). Интеграция, как цель обучения, должна дать ученику те знания, которые отражают связанность отдельных частей мира как системы, научить ребенка представлять мир как единое целое, в котором все элементы взаимосвязаны (реализация этой цели может начаться уже в начальной школе). Интеграция также – средство получения новых представлений на стыке традиционных предметных знаний. В первую очередь она призвана заполнить незнание на стыке уже имеющихся дифференцированных знаний, установить существующие связи между ними. Она направлена на развитие эрудиции обучающегося, на обновление существующей узкой специализации в обучении. В то же время интеграция не должна заменить обучение классическим учебным предметам, она должна лишь соединить получаемые знания в единую систему.
Сложность проблемы заключается в динамическом развитии интеграции от начала к концу обучения. Если в начале наиболее целесообразно усвоить “немного обо всем”, затем необходим синтез разрозненных знаний и умений, то к концу обучения необходимо знать “все о немногом”, то есть, это уже специализация, хотя и на новом, интеграционном уровне. В начальной школе интеграцию целесообразно строить на объединении достаточно близких областей знаний, на дальнейших же ступенях обучения она стремиться к объединению стыков фундаментальных наук.
Следует отметить, что развитие творческих способностей, формирование умений самостоятельно работать происходят как на уроке, так и в домашних условиях при выполнении домашних работ.
Интеграция в обучении позволяет перейти от локального, изолированного рассмотрения различных явлений действительности к их взаимосвязанному, комплексному изучению.
С учетом возрастных особенностей школьников при организации интегрированного обучения появляется возможность показать мир во всем его многообразии, что способствует эмоциональному развитию.
Интегрированный подход позволяет установить, что изучаемая тема связана с другими темами учебного предмета, а так же с различными темами других дисциплин, то есть в изученной теме могут действовать внутрипредметные и межпредметные связи. Так, например, при знакомстве с вектором в курсе физики учащиеся иногда испытывают трудности в связи с тем, что с вектором они встречаются также и в курсе геометрии. Ученики путают понятия геометрического и физического векторов. У учителя здесь есть хорошая возможность применения дидактической тройки: он выносит тему «Вектор в математике и физике» на занятие физического факультатива, где знакомит учащихся с обобщенным понятием вектора и различными его интерпретациями. Затем на занятии физического кружка (как показывает практика в кружке и факультативе участвуют одни и те же школьники) готовится проведение тематического вечера для всех параллельных классов (если таковые имеются) «Вектор и векторные величины в математике и физике». Творчески работающий учитель сможет увидеть и реализовать огромное количество подобных «пар» и «троек», эффективность применения которых в контексте решения задач развивающего обучения очевидна.
Идеи дифференциации целесообразнее использовать в старших классах (создание классов разного профиля, относящихся к гуманитарному, техническому или физико-математическому направлениям). Идеи интеграции, напротив, дадут больший результат при их использовании в более раннем возрасте, начальной школе, и продолжение на всем протяжении обучения.
В частности, если говорить об интегрированном подходе в преподавании физики на начальном этапе знакомства детей с предметом, то, назревшая у учеников 7-ых классов необходимость в повторении и дополнительном осмыслении некоторых тем, пройденных в курсе математики, привела к возникновению кружка « Математика - язык физики».
Продолжительное время ученики получают знания в основном посредством изучения дифференцированных учебных курсов. Однако очень часто у одного ребенка школьные знания так и остаются разрозненными сведениями, искусственно расчлененными по предметному признаку. В результате этого ученик не воспринимает целостно ни учебный материал, ни, тем более, картину окружающего мира. Потребность преодолеть указанное противоречие приводит к активному поиску межпредметных связей, к попыткам их использования в дифференцированном обучении. Пожалуй, именно курс физики первым заставляет школьников применить на практике знания, приобретенные в ходе изучения других дисциплин. Тут-то и возникает необходимость в обобщенных интегрированных знаниях.
На занятиях кружка « Математика - язык физики» многие учащиеся, как будто заново открывают для себя суть многих фундаментальных понятий.