Межпредметные связи на уроках естественно-математического цикла

Межпредметные связи на уроках естественно-математического цикла
«Науки разделены не естественным путём,
А лишь из соображений удобства.
Природа не заинтересована
в подобном разделении
и многие интересные явления лежат
именно на стыке разных областей науки».
Р. Фейнман
Мета (от греч. meta — между) — первая составная часть сложных слов, обозначающая переход к чему-либо другому, превращение, уровень описания объекта или системы, высшего по отношению к предыдущему описанию. По отношению к результатам обучения близкий смысл имеют термины «межпредметные», «надпредметные», «компетентностные» результаты.
Главная задача метапредметного обучения — не передача знаний, а обучение универсальным, т. е. применимым к любым областям деятельности и ситуациям, способам получения и использования знаний, планированию деятельности, критической оценке полученного результата.
Содержание школьного курса физики, являющегося системообразующим, при правильно выбранной форме его передачи учащимся открывает возможности для формирования универсальных учебных действий, получения учащимися знаний и навыков, которые могут быть применимы не только в рамках образовательного процесса, но и в реальных жизненных ситуациях, в любой познавательной и практической деятельности, формировании целостного представления о мире и взаимосвязях его частей.Метапредметные результаты образования не являются частью предметного содержания курса физики. Они могут быть использованы при изучении содержания других естественно-научных дисциплин или применены при решении прикладных технических задач. Их смысл гораздо шире — это сформированные на базе курса физики в процессе его изучения:
умение планировать и организовывать деятельность — ставить цель, предвидеть возможный результат, контролировать и в случае необходимости корректировать процесс достижения цели, оценивать полученный результат;
навыки самостоятельного приобретения знаний, умения воспринимать, анализировать, перерабатывать и предъявлять информацию в словесной, образной, символической формах;
умение представлять и обсуждать результаты своей работы, вести дискуссию — выражать свои мысли, выслушивать оппонента и приводить обоснованные доводы в защиту своей позиции;
умение работать в группе в разных ролях.
Модернизация школьного образования на современном этапе предполагает серьёзный пересмотр целей обучения и способов их реализации. Сегодня школа должна быть ориентирована на достижение личностных, метапредметных и предметных результатов освоения основной образовательной программы.
Современные социальные запросы выдвигают на первый план задачу подготовки выпускников школы к решению различных организационных, познавательных и коммуникативных проблем. Поэтому особое внимание в Федеральном государственном образовательном стандарте основного общего и среднего (полного) образования уделено метапредметным результатам освоения образовательной программы основного общего образования.
Современного ученика сегодня очень трудно чем-либо удивить. Стандартный урок для них скучен, неинтересен. Поэтому основная задача современного педагога правильно преподнести учебную информацию. Такой процесс возможен только при использовании учителем новых технологий, которые позволяют сделать урок более наглядным, содержательным и более интересным для нынешнего поколения. Для современного урока должно отбираться, если так можно выразиться, зрелое новшество, то есть только тот материал, который тщательно и всесторонне научно обоснован, опробирован в режиме эксперимента и показавший свою высокую эффективность. Современный урок-это урок-познание, урок-путешествие, урок-открытие, урок-деятельность, урок, где учитель и ученик постигают новое одновременно, подталкивая друг друга к новым открытиям, решениям, противоречиям. Исходя из требований к современному уроку, можно создать урок с использованием межпредметных связей, который предусматривает лишь эпизодическое включение материала других предметов.
Урок с учётом межпредметных связей должен включать в себя :Чёткость и компактность учебного материала;
Взаимосвязанность материала интегрируемых предметов;
Большую информативную ёмкость учебного материала.
При организации урока с межпредметными связями появляется возможность показать мир во всём его разнообразии, способствует эмоциональному развитию личности ребёнка и формирование его творческого мышления. Именно такие уроки способствуют снятию напряжения, перегрузки, утомленности учащихся за счёт переключения их на разнообразные виды деятельности в ходе урока.
В связи с тем, что в общеобразовательной школе происходят изменения, связанные с новыми стандартами повышается роль и значение межпредметных связей дисциплин естественно-математического цикла. Особенно это касается школьного курса физики, имеющего многоаспектные связи с математикой, химией, биологией, информатикой, краеведением, географией, обществознанием.
. Установление межпредметных связей в школьном курсе физики способствует более глубокому усвоению знаний, формированию научных понятий и законов, совершенствованию учебно-воспитательного процесса и оптимальной его организации, формированию научного мировоззрения, единства материального мира взаимосвязи явлений в природе и обществе. Кроме того повышает научный уровень знаний учащихся, развивает логическое мышление и умственную деятельность, творческие способности и главное развивает личность . В курсе физики межпредметные связи являются предшествующими, так как учитель физики чаще опирается на известные школьникам знания по другим предметам. Поэтому, чтобы урок был успешным необходима предварительная подготовка учителя. Готовясь к уроку, учитель должен решить вопрос о глубине раскрытия привлекаемого материала по межпредметным связям в курсе физики, какой метод или приём целесообразно использовать при привлечении смежного материала на уроке (напоминание, пересказ, сравнение, исторический экскурс, сопоставление, работа с рисунками или графиками, проблемный вопрос и др.). Уроки физики с привлечением межпредметных связей могут быть двух типов: уроки с привлечением некоторых знаний учащихся из смежных предметов и обобщающие уроки. Первые из них можно проводить с использованием методических приёмов осуществления межпредметных связей на уроке ( таблица1) Готовясь к уроку с межпредметным содержанием необходимо правильно определить конечную цель. Она должна быть сформулирована конкретно и содержать предполагаемый результат- создание целостного представления об определённом объекте, явлении, процессе и т.д. В формулировке целей межпредметного урока должен содержаться определённый сдвиг в развитие учащихся – это системное мышление, умение видеть исследуемый объект (процесс, явление…) в единстве его многосторонних связей. Необходимо при указании цели урока также усиливать практическую ориентацию в обучении, стимулировать творческую активность ученика, выявлять личность ребёнка и т.д.
В заключение хочу привести слова великого И.Г.Песталоцци: « Приведи в своём сознании всё по существу связанные между собой предметы в ту именно связь, в которой они действительно находятся в природе». Интеграция, как учебная категория – это есть процесс и результат создания неразрывно связанного, единого, цельного, которая в обучении реализуется как взаимопроникновение учебных предметов друг в друга, через использование ряда сквозных идей, проходящих через различные школьные предметы, что приводит к стиранию граней между ними.
В своём развитии идея интеграции походит две взаимосвязанные тенденции:
координация предметных знаний;
интеграция предметных знаний.
Это приводит к координации учебных программ на основе интеграции, подбора предметных знаний в соответствии с ведущими общенаучными идеями, перехода от согласования преподавания различных дисциплин к их глубокому взаимопроникновению, что реализуется на разных уровнях:
Уровни интеграции
Начальный уровень: привлечение на уроки по одному предмету понятий, образов, представлений из других предметов, т. е. принцип «вторжения в другую область»
Более глубокий уровень: использование на уроках по разным предметам общих принципов, составляющих методологическую основу современного естествознания
Рассмотрение комплекса проблем и явлений, которые по своей сути требуют знаний из разных дисциплин.
Возможны различные пути интеграции:
полное слияние предметов в едином курсе;
слияние большей части учебного материала с выделением специальных глав;
построение автономных блоков с самостоятельными программами.
Вместе с тем, для решения задач необходимо соблюдать ряд условий:
объекты изучения родственными дисциплинами должны быть близкими и совпадать;
на интегрированных уроках должны использоваться одинаковые или близкие методы исследования объектов изучения;
интегрированный урок должен строиться на общих закономерностях изучаемых наук.
Таким образом, интеграция учебных дисциплин является эффективным средством перестройки учебного плана и всей системы образования, а это, в свою очередь, приводит учащихся к пониманию того, что в природе всё взаимосвязано и необходимо синтезированное изучение природы как целого, объединение предметов гуманитарного, естественно-математического и художественного циклов.
В результате у учащихся формируется интегративное мышление, которое предполагает: широту знаний учащихся;
предвидение последствий принятых решений;
чувство сопричастности ко всему происходящему в мире;
чувство ответственности за деяния человека;
привычку соизмерять воздействия на природу с возможными последствиями.
Следовательно, формированием данного типа мышления можно повысить эффективность интеллектуального развития личности учащихся, обновить всю духовно-нравственную сферу личности, т.к. в основе учебно-воспитательного процесса лежит учёт человеческого фактора, идейно-нравственный потенциал и гуманитарное содержание всех без исключения школьных предметов. Только интеграция может стать эффективным средством гуманитаризации образования. Реализация данных идей стимулирует новое педагогическое мышление к выходу за рамки своего предмета, расширяет кругозор и повышает культурный уровень педагога, а также помогает педагогу более эффективно решать поставленные перед ним задачи обучения.
Межпредметные связи – важнейший принцип обучения в современной школе. Самая эффективная в настоящее время форма реализации межпредметных связей при изучении комплексной проблемы в школе – интегрированные уроки.
Природа – наш общий дом, в котором всё взаимосвязано между собой, поэтому важно, чтобы у учащихся складывалось целостное восприятие при изучении предметов школьного курса. Школьники часто не видят взаимосвязи отдельных школьных предметов, а без неё нельзя понять и полноценно изучить суть многих явлений природы. Учащиеся, как правило, не умеют применять знания по одному предмету при изучении других. Отсюда и возникает необходимость давать интегрированные уроки.
Интегрированное обучение создаёт новые условия деятельности учителей и учащихся и представляет собой действенную модель активации мыслительной деятельности и развивающих приёмов обучения. Оно требует и разнообразия форм преподавания, успешно влияющих на психологию и эффективность восприятия учащимися учебного материала.
Интеграция помогает сблизить предметы, найти общие точки соприкосновения, более глубоко и в большем объёме преподнести содержание дисциплин. Интегрированные уроки позволяют создать атмосферу заинтересованности и творчества; рассмотреть учебные вопросы или проблемы более многогранно, сплетая знания по отдельным предметам в единое целое, что делает урок интереснее, а знания ребят богаче и глубже.
Физика – наука о природе. Знание её законов расширяет и углубляет знания по химии, биологии, астрономии, технологии и другим предметам. Физика связана со всеми изучаемыми предметами в школе. Например, в 9-м классе тема «Перемещение. Действия с векторами и проекции» идёт как повторение и по физике, и по геометрии. Все задачи на второй закон Ньютона, начиная с 9-го класса, решаются методом проекции, а этот метод изучается только в старших классах. В 11-м классе при изучении темы «Уравнение, описывающее процессы в колебательном контуре» вновь приходится сталкиваться с уравнением для второй производной и его решением. А действия со степенями?.. Всё это позволяет создать единую систему межпредметных связей.
Физика нужна учащимся и для расширения возможностей выбора профессии, и чтобы в любой профессии человек мог стать мастером своего дела. При поступлении в медицинский институт не надо сдавать экзамен по физике, но при современном уровне развития медицинской аппаратуры врачам необходимо знать устройство лазера, свойства рентгеновских лучей, ультразвука, токов высокой частоты. Надо знать принципы действия приборов, уметь разбираться в электрических цепях и усилителях высокой и низкой частот. Агроному нужна физика, чтобы понимать, на каких почвах лучше прогревается земля, знать механизмы потребления питательных веществ растениями, физические основы работы теплиц.
Казалось бы, выбрав профессию археолога, юриста, геолога, учащиеся ушли далеко от физики, но, делая археологические раскопки, исследуя горные породы, они используют закон радиоактивного распада, чтобы узнать возраст Земли, а юристы с помощью спектрального анализа определяют химический состав вещественных доказательств. Да разве можно представить хорошего токаря, шофёра, фрезеровщика, которые не знают принцип работы электрических двигателей, сборки электрических цепей, зависимость прочности материалов от нагревания, скорости резанья и т.д.? На многих производствах нельзя обойтись без измерительных и электрических приборов.
Сейчас много внимания уделяется социализации личности, её развитию, особенно при переходе на ФГОС второго поколения. Один из социальных заказов общества – воспитание всесторонне развитой личности. Но без знания математики не сможешь решать задачи по физике, выполнять экспериментальные задания. Многие величайшие открытия сделаны в наше время именно на стыке наук – химии и физики, физики и биологии, физики и математики , физики и информатики и т.п. Расширяя свои знания по другим предметам, учащиеся углубляют знания по физике, расширяют кругозор.
При переходе на ФГОС второго поколения нельзя не учитывать, что современному обществу нужен выпускник, самостоятельно мыслящий, умеющий видеть и творчески решать возникающие проблемы. Поэтому образование на данном этапе должно быть ориентировано на развитие личности.
При обучении учащихся связь физики с другими предметами призвана решать следующие задачи:
– служить основой для формирования научного миропонимания;
– прививать интерес к изучению предметов естественно-математического цикла;
– готовить учащихся к жизни, общественно полезному труду, развивать логическое мышление;
– формировать основы естественнонаучной картины мира и показать место человека в ней;
– знакомить с применением физических законов в практической деятельности человека с целью ускорения научно-технического прогресса;
При изучении различных разделов физики важно обеспечить преемственность с пропедевтическим курсом естествознания, взаимодействовать с параллельно изучаемыми предметами (химия, биология, математика, география и др.), включить проблемы экологии и отношения человека с природой и техникой.
Таблица межпредметных связей при изучении отдельных тем курса физики для различных классов.
7-й класс
8-й класс

9-й класс

10-й класс

В истории научного естествознания несколько столетий продолжался период дифференциации наук, при котором предметы научных исследований были строго разграничены. Химики исследовали только состав и свойства химических веществ; физики сначала изучали макроскопические и физические свойства тел, а позднее их энергию; геологи земную кору; биологи – морфологию и разнообразие живых организмов; астрономы – отдельные тела Вселенной.
Ограниченность предметов познания позволяла каждой науке исследовать их более или менее детально, но преимущественно с внешней стороны, не проникая во внутреннюю структуру и сущностные закономерности, не замечая взаимовлияния тел, процессов и явлений природы, объективно существующего между телами и явлениями природы.
Эта разобщенность создавала определенные барьеры, разъединяющие науки о природе, задерживала их прогрессивное развитие и порождала объективные предпосылки для сближения научных знаний о природе, для возникновения зачатков интеграции наук. В последние десятилетия наблюдается два процесса в развитие наук – дифференциации и интеграции.
В результате интегративного подхода к научному знанию возникли новые научные дисциплины: физическая химия, химическая физика, биохимия, биофизика, геохимия, геофизика, астрофизика, радиоастрономия и другие. Эта картина зеркально отражается и в учебных естественнонаучных дисциплинах. Причем если дифференциация науки достаточно глубоко повлияла на школьные предметы, то ее интеграция довольно слабо отразилась в учебниках, задачниках и методической литературе. Пока не удается в учебных курсах добиться тесной взаимосвязи в изложении естественных дисциплин, хотя ее образовательная и воспитательная значимость очевидна. Вопросы интеграции предметов привлекли и мое внимание.

1. Реализация межпредметных связей по линии «математика – физика»

Мощный аппарат современного школьного курса математики должен быть максимально использован в физике, а богатый фактический материал курса физики должен служить одним из рычагов формирования математических представлений. Понятие функции играет в физике исключительно важную роль. Эйнштейн писал: «Чтобы сделать количественные выводы мы должны использовать математический язык… и если мы хотим сделать выводы, которые можно сравнить с результатами экспериментов, нам необходима математика как орудие исследования».

                           Математические функции в курсе физики
Математическая функция y=kxy=k/x y=kx² y=k√xy=kab/x² y=y0(1+kΔx)
Физические формулы вида этой функции s=vtU=IR
Q=cmΔtQ=Lm
Q=λmp=const/V
при
T=const
D=1/F
ν=1/T s=at²/2
Fупр=kx²/2
Ek=mv2/2 T=2π√l/g
T=2π√m/k
T=2π√LC F=kq1q2/r2
F=Gm1m2/R2
ρ=ρ0(1+γΔT)
R=R0(1+αΔT)

Темы интегрированных предметов алгебра - геометрия и физика: «Графическая интерпретация равномерного движения», «Изучению уравнений графиков равноускоренного движения», «Решение физических задач с использованием тригонометрических функций», «Решение задач по геометрической оптике, используя геометрические теоремы о подобии треугольников, равенстве углов», «Векторный язык в курсе физики», «Язык дифференциального исчисления при изучении гармонических колебаний», «Использование свойств тригонометрической и показательной функции», «Использование интегрирования при решении ряда задач (радиоактивный распад, поглощение излучений, работа)» и другие уроки.

2. Реализация межпредметных связей по линии «химия – физика»

         Взаимосвязь с химией реализую на уроке «Строение вещества» в седьмом классе. Ученики получают первые знания о зависимости свойств элементов от их порядкового номера, знакомятся с Периодической системой Д. И. Менделеева. На уроке в десятом классе «Проводимость электрического тока» использую понятие о принадлежности к группе элементов Периодической системы для объяснения разной теплопроводности различных материалов. Уроки «Законы электролиза Фарадея», «Кристаллы и кристаллическая решетка», «Строение атома», «Опыт Резерфорда», «Ядерные реакции», «Сгорание топлива», «Химическое действие света, фотография» связывают физические и химические знания.

3. Реализация межпредметных связей по линии «биология – физика»

Взаимосвязь физики с биологией реализую при изучении диффузии, на этом уроке привожу примеры из ботаники. При прохождении звуковых и световых явлений – материал из зоологии и анатомии (в частности, о строении уха, глаза, световом восприятии, особенностях зрения рыб и человека). «Изучение фотосинтеза» - интегрированный урок физики, биологии и химии. На этом уроке   показываю связь жизни растительного организма со светом, процесс образования органических веществ из воды и диоксида углерода при участии света в хлоропластах листа.

4. Реализация межпредметных связей по линии «география – физика»

Взаимосвязь физики с географией и экологией реализую на уроках: «Атмосферное давление», «Виды транспорта», «Тепловые двигатели и их значения», «Пути решения экологических проблем», «Работа с географической картой при определении давления на различных глубинах и высотах», «Озоновый экран нашей планеты». В девятом классе в конце учебного года проводится интегрированный урок – конференция «Магнитное поле Земли и других планет», для проведения урока приглашаются учителя географии и биологии, учащиеся заранее готовят сообщения.
План урока следующий:
1)            Вступление.
2)            Устный журнал:
Первая страница: «Компас указывает на…».
Вторая страница: «Загадочная невидимка (о магнитном поле Земли и его природы)».
Третья страница: «Магнитное поле Земли и климат».
Четвертая страница: «Будь здоров» (о влиянии магнитного поля на человека и животных).
Пятая страница: «Космические аппараты рассказывают…» (об исследовании магнитного поля Земли и других планет)
3)            Заключение «Подумай!». Самостоятельная работа, выполнения тестов.
4)            Домашнее задание. Составить кроссворд по теме урока.