Формирование интегративного естественно-научного знания при интеграции физики с другими предметами.

Формирование интегративного естественно-научного знания при интеграции физики с другими предметами.

Терехова Ю.Б., учитель физики МБОУ «СОШ № 25 с УИОП»

Формирование интегративного естественно – научного знания и обобщённых интеллектуальных умений являются одной из важнейших задач современной школы.
Актуальность результатов интегративного познания естественных наук в современном обществе возросла по следующим причинам:
современные технологии опираются на комплексное использование достижений естественных наук;
дальнейшее развитие общества невозможно без решения экологических проблем, требующих коренного изменения всего естественно – научного образования;
существенный разрыв между содержанием предметов естественного цикла в основной и средней школе и уровнем развития биологии;
современное содержание предметов естественно – научного цикла не обеспечивает раскрытия перед учащимися взаимосвязи физических, химических и биологических форм материи, общности фундаментальных естественно – научных понятий, законов, теорий, общности методов исследования, формирование единой естественно – научного картины мира.
При этом резкое сокращение часов в базисном учебном плане школы на изучение физики, химии, биологии ведёт к ухудшению качества знаний учащихся по этим предметам, что не позволяет им достигнуть обязательного и повышенного уровня качества естественно – научного образования, предусмотренного государственными образовательными стандартами. Это подтверждается результатами ЕГЭ по предметам естественно – научного цикла.
Цель данной статьи – обобщение опыта работы учителя по формированию интегративного естественно - научного знания при интеграции физики с другими школьными предметами
Объектом исследования педагога – практика являлось влияние интегративной технологии на результат школьного физического образования.
Предметом исследования были пути, средства, формы и методы, позволяющие применять интегративную технологию обучения в процессе преподавания школьного курса физики.
Для устранения вышеуказанных причин в середине 90-х годов XX века учеными-методистами были разработаны ряд новых концепций школьного естественно – научного образования (далее – ЕНО), главными из которых стали:
академика РАО Усовой А.В.;
академика РАО Хрипковой А.Г.,
однако их повсеместное внедрение в практику современной школы не реализовано до сих пор.
Перечисленные выше концепции естественно-научного образования не обеспечивают решения педагогичекой проблемы формирования самообразовательных умений (далее - СУН) и основных естественно-научных компетенций (далее – ОЕК) учащейся молодежи в условиях интегрированного ЕНО.
В науке нет полного анализа особенностей процесса формирования СУН и ОЕК; не раскрыта его теория; не детализированы педагогические представления о задачах, путях, формах, способах, условиях, методах и приемах организации работы по этому процессу, что крайне актуально в рамках нового образовательного Стандарта.
Для решения этих проблем в 2012 году учёным-методистом, доктором педагогических наук, А.Р. Камалеевой, разрабатывается концепция ЕНО – концепция формирования СУН, навыков ОЕК учащейся молодёжи в процессе непрерывного естественно-научного образования.
Эту концепцию можно рассматривать как одну из попыток поиска путей решения
вышеуказанных проблем с учетом основных факторов модернизации российского образования.
Таким образом, на сегодняшний день педагоги – практики обычной средней школы, желающие в своей работе осуществлять новый концептуальный подход в преподавании естественно – научных дисциплин, могут рассчитывать только на научное обоснование этого подхода, имеющиеся и утверждённые государственные программы по физике, учебники и методические материалы.
При этом резкое сокращение часов в базисном учебном плане школы на изучение физики, химии, биологии ведёт к ухудшению качества знаний учащихся по этим предметам, что не позволяет им достигнуть обязательного и повышенного уровня качества естественно – научного образования, предусмотренного государственными образовательными стандартами. Это подтверждается результатами ЕГЭ по предметам естественно – научного цикла.
Объектом исследования педагога – практика являлось влияние интегративной технологии на результат школьного физического образования.
Предметом исследования были пути, средства, формы и методы, позволяющие применять интегративную технологию обучения в процессе преподавания школьного курса физики.
За основополагающую концепцию взята концепция ЕНО академика РАО А.В.Усовой, ядром которой является научное обоснование другой последовательности изучения предметов естественно – научного цикла:
ФИЗИКА → ХИМИЯ → БИОЛОГИЯ вместо традиционного:
БИОЛОГИЯ → ФИЗИКА → ХИМИЯ.
В процессе исследования автором была выдвинута следующая гипотеза:
Опережающее преподавание физики и химии в основной школе позволяет учителю – практику уже сегодня воплощать в работе идеи новых концепций естественно – научного образования (в частности, концепции А.В.Усовой). Кроме того, это обеспечивает резерв времени для более углублённого изучения этих предметов основной школе в условиях сокращения часов на их изучение в учебном плане школе.
Для подтверждения этой гипотезы в течение 10 лет обучение предметам естественно – научного цикла начиналось с 5 и 6 класса при изучении интегративного курса «Физика. Химия» и продолжалось в 7 – 9 классах по программе интегративного курса «Физика. Астрономия».
В течение всего периода времени отслеживался результат внедрения интегративных курсов в образовательный процесс.
Ниже приводятся результаты этого исследования.
В течение первых четырёх лет (2000-2003) отслеживался результат внедрения интегративных курсов в образовательный процесс.
Анализируя качество образования в течение трех лет в 7-Б, 8-Б и 9-Б экспериментальном классе с качеством образования в контрольных классах 7-А, 7-В, 8-А, 8-В, 9-А, 9-Б, которые по учебным возможностям сравнимы с классом, обучающимся по интегративным программам, можно сделать вывод, что использование интегративных курсов в процессе преподавания физики позволяет значительно повысить результат качества образования по сравнению с обучением по традиционной программе.
Результаты этого сравнения отражены в диаграмме 1 (данные приведены в процентах):
Диаграмма 1

Использование интегративной технологии обучения в процессе преподавания интегративных курсов позволило мне добиться достаточно высокого качества образования в классах, где обучение физике проводилось по программам «Физика. Химия.»(5, 6 классы) и «Физика. Астрономия.»(7-9 классы) и за период с 2004 по 2009 годы.
Для исследования динамики развития учащихся на основе анализа качества их
образования мною были выделены следующие контрольные и экспериментальные классы:
в течение 2004-2005 учебного года 9-Б экспериментальный класс, где обучались учащиеся, которые в 5-м и 6-м классах занимались по программам «Физика. Химия» (5, 6 классы), а в 7-м, 8-м, 9-м классах – по программе «Физика. Астрономия» (7-9 классы) и 9-А контрольный класс, обучающийся по традиционной программе школьного курса физики (далее – ШКФ), который по учебным возможностям сравним с экспериментальным классом, обучающимся по интегративным программам;
7-А и 7-Б контрольные классы, обучающиеся по традиционной программе ШКФ в 2007-2008 учебном году, и 7-А и 7-Б экспериментальные классы, обучающиеся по традиционной программе ШКФ в 2008-2009 учебном году, но занимающиеся по программе интегративного курса «Физика. Химия»(5, 6 классы) в 2006-2007 и 2007-2008 учебных годах. Все классы являются классами нормы и имеют примерно одинаковые учебные возможности.
На основании анализа качества образования в контрольных и экспериментальных классах можно сделать вывод, что использование интегративных курсов в процессе преподавания физики заметно позволяет повысить результат качества образования по сравнению с обучением ШКФ по традиционной программе.
Результаты этого сравнения отражены в диаграмме 2 (данные приведены в процентах):
Диаграмма 2

К сожалению, после ликвидации средней школы № 28, которая 10 лет была для меня творческой площадкой для реализации опережающего преподавания физики и химии в образовательный процесс, преподавания интегративных курсов, мой десятилетний, достаточно успешный эксперимент был прекращён.
Несмотря на это, моё убеждение в необходимости интеграции физики с другими науками, в том числе и с гуманитарными, и сегодня остаётся одним из основных принципов в обучении учащихся. Поэтому в условиях нового образовательного учреждения одной из главных моих задач был поиск других форм, методов и способов применения интегрированных технологий в процессе преподавания школьного курса физики.
Учитывая, что школа № 25 имеет богатый опыт работы по сетевому взаимодействию с другими образовательными учреждениями города в целях предпрофильной подготовки учащихся, мною была составлена программа интегративного элективного курса «Физика и творчество в твоей профессии» (далее – ФТП) для учащихся 9-х классов средней школы.
Главная цель курса – социальная адаптация выпускников основной школы в условиях ускоренного темпа социально-экономических преобразований в обществе, перестройки технологических производственных процессов на современных промышленных предприятиях, востребованности технически грамотной, творчески мыслящей личности на рынке труда своего города и региона.
Для составления данной программы в основу положены: система развивающего обучения с направленностью на развитие творческих качеств личности: технология технического творчества (ТРИЗ) Г.С. Альтшуллера и книга для учащихся старших классов «Физика и творчество в твоей профессии» Гнединой Т.Е..
Программа содержит: аннотацию и пояснительную записку; целеполагание и основные задачи курса; содержание курса; учебно-тематическое планирование; примерное тематическое планирование занятий; вариатив итогового контроля; требования к уровню подготовки выпускников с учетом ФГОСа по физике; список литературы по темам.
Курс состоит из 4 тем и рассчитан на 34 учебных часа (1ч в неделю в течение учебного года) или 17 часов (1 час в неделю в течение учебного полугодия) для сетевых элективных курсов. Данный курс знакомит учащихся с тем, как используется физика в творчестве инженеров, рабочих, медиков, изобретателей и технологов. В процессе изучения курса рассматриваются элементы теории решения изобретательских задач профессионального и политехнического содержания.
Содержание программы отобрано в соответствии с познавательными и возрастными особенностями учащихся 9-х классов. В то же время в процессе изучения курса учащиеся с повышенной мотивацией будут иметь возможность работы на более высоком уровне, развивать творческие качества.
Много внимания уделено различным приемам технического творчества, не всегда связанными с физикой. Однако, конечная цель этих отступлений – доказательство физических принципов решения профессиональных изобретательских и политехнических задач.
Примерно половина занятий курса отводится семинарским занятиям, практической и самостоятельной работе учащихся, что обеспечивает в полной мере использовать активные формы организации занятий, информационные и проектные работы.
С 2005 по 2012 годы программа успешно прошла апробацию в 8-х и 9-х классах школ города Каменска-Уральского, Свердловской области (МОУ «СОШ № 28», школе-интернате №27, МБОУ «СОШ № 25 с углублённым изучением отдельных предметов», МБОУ «СОШ № 34»).
Практически все обучающиеся проявляли активность и заинтересованность на занятиях по курсу, что подтверждается результатами анкетирования. Выпускники, обучающиеся по данной программе:
считают этот курс познавательным, интересным, развивающим практические навыки;
уверены, что знания, умения и информация, полученные во время изучения курса, пригодятся им в будущей профессии;
посоветовали бы выбрать данный элективный курс другим девятиклассникам.
Также учащиеся, освоившие этот курс, показывали не только повышение качества знаний и развитие интереса к физике, но и становились победителями и призёрами олимпиад, научно-практических конференций старшеклассников по защите исследовательских проектов городского и регионального уровней.
В настоящее время в систему работы по формированию интегративного естественно - научного знания мною включены:
элективные интегративные курсы (такие как «ФТП», «Ты и физика», «Математика в физике»), охватывающие учеников с 7 по 11 классы;
интегрированные уроки и занятия, в ходе проведения которых единство наук определяется не требованиями стандартов, а проблемами глобального характера, особенностями современного общества. Знания связываются не ПРЕДМЕТОМ науки, а объектом социальной действительности;
экскурсии интегративного характера (посещение местных промышленных предприятий, таких как ОАО «РУСАЛ-УАЗ», ОАО «СинТЗ», завод «Исеть», ЗАО «Пятков и Ко», и др., в г. Екатеринбурге – музея радио, памятника А. С. Попову, планетария и др.);
всероссийская интеллектуальная олимпиада «Наше наследие»;
интегрированные онлайн-олимпиады по естествознанию (например, международная интегрированная интернет-олимпиада по естествознанию «Колосок осенний-2012, 2013» и «Колосок весенний-2013»);
интегрированная программа внеклассной работы по физике (долговременный внутрипредметный проект «Этапы развития промышленности, науки и техники на Урале»), в содержание которой входят:
- разработки интегративных экскурсий и экскурсионных программ политехнического содержания по физике и технологии, геологии, медицине и др.;
- создание учащимися творческих проектов по интегративной, политехнической и профессионально-ориентированным тематикам;
- организация выставок технического творчества учеников с демонстрациями творческих достижений учащихся по физике и технике;
- создание хронометрического календаря знаменательных дат развития науки и техники на Урале.
Ниже приводится анализ достижений обучающихся по результатам интегрированных интернет-олимпиад по естествознанию с 2012 по 2014 годы. На протяжении трёх лет сотрудничала с Автономной некоммерческой организацией «Центр Развития Молодежи» в рамках образовательного проекта «Эрудит-марафон учащихся».
Таблица 1
Результат
2012-2013 2013-2014
Международный уровень
Ноябрь Физика, химия,
Биология.
Интегрированная интернет-олимпиада по естествознанию «Колосок осенний-2012» и
«Колосок осенний-2013» Лауреаты Серебряного колоска»
Павлюков Андрей, 7-б класс («Чудеса техники», блок «Физика»);
Арюлин Павел, 8-б класс («Чудеса техники», блок «Физика»);
Волков Андрей, 9-а класс («Чудеса техники», блок «Физика»);
Кундрысов Павел, 9-а класс («Чудесные вещества», блок «Химия»).
Всего охвачено около 20 человек. Лауреаты «Серебряного колоска»
1)Волков Алексей, 10 класс («Энергия в живой природе»);
2)Суворов Данил, 10 класс («Энергия в живой природе»);
3)Коломыцев Михаил, 8-б класс («Энергия в живой природе»);
4)Царегородцев Александр - 8а класс («Энергия в неживой природе»);
5)Королёв Сергей, 8-б класс («Энергия в живой природе»);
6)Павлюков Андрей, 8-б класс («Энергия в неживой природе»);
7)Лачихина Мария, 8-в класс, дважды лауреат («Энергия в живой природе», «Энергия в неживой природе»).
Таблица 2
Дата Предмет Мероприятия Результат
Апрель
Астрономия,
экология,
география. Интегрированная интернет-олимпиада по естествознанию
«Колосок весенний-2013» Лауреаты «Серебряного колоска»
1)Лачихина Мария, 7-в класс («Сокровища природы», блок «Астрономия»);
2) Чесноков Вячеслав, 7-а класс («Сокровища природы», блок «Астрономия»);
3)Санаева Юлия, 10 класс («Сохраним сокровища природы», блок «Экология»).
В целях осуществления интеграции физики с другими науками практикую постоянное использование следующих форм и методов обучения:
решение задач межпредметного содержания;
решение задач профессионального и политехнического содержания, используя законы физики и методы решения физических задач;
решение изобретательских задач с использованием теории решения изобретательских задач;
интегрированные творческие задания;
домашнее экспериментирование по физике;
физические выставки интегративной направленности («ТехноСпортоГрад», выставка действующих авиамоделей);
интегрированные исследовательские проекты учащихся.

Использование интегративной технологии в процессе обучения физике позволило мне, как учителю физики:
вовлечь в работу учащихся с повышенной мотивацией обучения, проявляющих интерес не только к физике, но и другим предметам;
повысить уровень физического мышления учеников;
расширить и углубить теоретические и практические знания школьного курса физики;
успешно адаптировать учащихся в современном информационном поле;
ориентировать школьников на выбор профессии, освоение которых связано с изучением физики, техники и естественных наук;
добиться достаточно высоких результатов участия учеников в интегрированных интернет - олимпиадах по естествознанию;
активизировать проектно – исследовательскую деятельность учащихся, что привело к увеличению числа победителей и призёров Фестиваля «Юные интеллектуалы Среднего Урала» на городском, призёров и победителей на конкурсах и конференциях научно-исследовательских работ обучающихся на областном и российском уровнях.
Положительным результатом системной работы, проводимой мной по интеграции в обучении физике, явился и следующий факт. Методическая разработка интегрированного урока - учебной конференции экологической направленности «Я и энергия» заняла I место в Общероссийском конкурсе методических разработок «Лучший интегрированный урок I полугодия 2013-2014 учебного года». Данный урок был дан мной в школе как открытый и получил положительную оценку коллег.