Нестандартные задачи как интеграция физики
и других предметов школьного курса
Л.М.Федорцова, учитель физики
МБОУ СОШ №44 г. Кемерово
Формирование выпускника нового поколения невозможно без целостного образовательного пространства: преемственности предметов общего образования на различных его уровнях. У выпускника должны быть сформированы не частные, а обобщенные умения. Именно поэтому встаёт вопрос об интегративном подходе к преподаванию различных предметов в школе, который способствует выработке системы знаний, чёткому видению школьниками общих для разных предметов идей и формированию нового, интегративного способа мышления, необходимого для жизнедеятельности человека в обществе. В Федеральном государственном образовательном стандарте основного общего образования сформулированы требования к результатам освоения учащимися основной образовательной программы, в которых наряду с предметными и личностными отмечена важность метапредметных результатов. Достижению метапредметных результатов способствует интеграция математики и предметов естественнонаучного цикла.
В настоящее время важно уметь интегрировать знания различных наук и эффективно применять их на практике. Межпредметная интеграция способствует тому, что фрагментарные знания из разных наук складываются в систему, лучше усваиваются и надолго остаются в памяти учащихся. Есть понятия, которые изучаются как в математике, так и в естественнонаучных дисциплинах, а математические средства выражения зависимостей между величинами применяются при изучении смежных с математикой дисциплин.
Учебные предметы естественнонаучного цикла рассматривают свойства, связи и взаимодействия биологических, географических, химических, физических и технологических объектов. При этом среда включает как природные, так и экономические, социальные и культурные компоненты. Учащиеся посредством решения проблем среды получают целостное представление о естественнонаучных фактах и теориях, а также связанных с
ними практик и профессий; развивают естественнонаучное мировоззрение. У учащихся закладывается основа для непрерывного обучения на протяжении всей жизни, и это помогает им при выборе профессии. Важное место занимает формирование внутренне мотивированного ученика, заинтересованного естественнонаучной областью, замечающего и осознающего проблемы окружающей среды, умеющего их решать, принимающего компетентные решения и прогнозирующего их воздействие на природную и социальную среду.
Интеграция предметов внутри предметного цикла формирует у учащихся комплексное восприятие природы как целостной системы со своими причинно-следственными взаимосвязями. Одновременно учащиеся получают представление о положительном и отрицательном воздействии человеческой деятельности на природную среду, осознают местные и глобальные экологические проблемы, учатся ценить устойчивый и ответственный образ жизни, в том числе рациональное и бережливое использование природных ресурсов, формируют собственный здоровый образ жизни.
Характеристика предметов естественнонаучного цикла.
1. Биология формирует у учащихся целостное восприятие главных объектов и процессов живой природы, а также связей между живой и неживой природой. Приобретается умение решать проблемы, связанные с жизненной средой, совершенствуется социализация учащихся. Одновременно формируется позитивное отношение ко всему живому и окружающему, сохранению природного многообразия, а также ответственный и устойчивый образ жизни.
2. География – это интегрированный учебный предмет, который помимо естественнонаучных предметов связан с социальными предметами и математикой, изучение географии формирует понимание явлений и процессов, происходящих в природе и обществе, их пространственных масштабов и взаимных связей. Особое внимание сконцентрировано на формировании экологической сознательности учащихся. Среда рассматривается как единство природных, экономических, социальных и культурных компонентов.
3. В физике осмысливаются основные физические процессы, а также возможности применения законов физики для развития техники и технологий. Для формирования ценностных установок у учащихся, решения проблем увязываются с историей развития науки: рассматривается роль физиков в истории науки, значение физики и ее прикладного применения в жизни человечества с точки зрения культурно-исторического контекста.
4. При изучении химии учащиеся приобретают знания о свойствах веществ, умения ориентироваться в химических явлениях, а также понимание закономерностей химических процессов, происходящих в живой природе и человеческой деятельности. Учащиеся учатся понимать физическую суть химических явлений, химическую основу природных процессов, связи между составом и строением веществ, а также их свойствами. Развиваются умения экспериментировать и безопасно пользоваться бытовой химией.
5. Важнейшей задачей математического образования является вооружение учащихся общими приемами мышления, пространственного воображения, развитие способности понимать смысл поставленной задачи, умение логично рассуждать, усваивать навыки алгоритмического мышления. Каждому важно научиться анализировать, отличать гипотезу от факта, отчетливо выражать свои мысли, а с другой стороны – развить воображение и интуицию (пространственное представление, способность предвидеть результат и предугадать путь решения). Именно математика предоставляет благоприятные возможности для воспитания воли, трудолюбия, настойчивости в преодолении трудностей, упорства в достижении целей. Основной целью математического образования должно быть развитие умения математически, а значит логически и осознанно, исследовать явления реального мира. Поэтому главная задача обучения математике – приближать ее содержание к реалиям современной жизни и интегрировать с другими школьными предметами.
Модели формирования учебных компетенций.
Можно выделить несколько разных моделей формирования учебных компетенций на основе интеграции предметов естественного цикла:
1. Курс, объединяющий несколько предметов из одной образовательной области.
2. Соединение учебных предметов из одной образовательной области на базе преимущественно одной дисциплины.
3. Возможно сочетание различных, но близких образовательных областей, которые выступают на равных, а также предметов близких образовательных областей, где один из них сохраняет предметную специфику, а другие выступают в качестве вспомогательной основы.
4. В вариативной части учебного процесса возможно создание интегрированных курсов, в которых объединяются предметы из удаленных образовательных областей.
5. Общеобразовательное содержание преломляется через профильную специфику, которая представлена, например, в курсах типа «Медицинская география», «Геоэкономика», «Картографическая математика», «Химия и медицина», «Физика и экономика», «Прикладная экономика», «Биогеография» и так далее.
6. Возможна интеграция, при которой последующая тема вытекает из предыдущей.
Уровни интеграции.
В современной школе с целью формирования учебных компетенций в качестве методической основы можно выделить несколько уровней интеграции:
1 уровень – интеграция естественнонаучных и гуманитарных предметов. Важна интеграция этих учебных дисциплин, поиск в их взаимодействии и многоаспектности новых подходов к целостному видению мира, для раскрытия духовного потенциала предметов.
2 уровень – интеграция изучаемых дисциплин на основе разработки учителями единых программ для формирования ведущих понятий межпредметного, метапредметного характера в процессе обучения. Такая работа может быть осуществлена на основе выделения главных образовательных линий учебных предметов.
3 уровень – интеграция за счет осуществления и усиления практической направленности не только конкретного предмета, но и цикла предметов на основе реализации взаимосвязей учебных дисциплин. Актуально создать условия для освоения учащимися моральных, духовно-нравственных, патриотических, социально-экономических основ человеческой жизни и деятельности на основе краеведческого подхода, что должно стать одной из главных задач школы. Это предполагает широкое обращение учителя непосредственно к субъектному опыту учащихся и его осмыслению.
4 уровень – использование общенаучных методов познания, обучение этим методам учащихся. Известно, что к научным методам познания, прежде всего, относятся опыт, наблюдение, гипотеза, эксперимент.
Преимущества и случаи применения интегративного подхода.
Осуществлять интеграционный подход в школе можно за счет вариативной части в учебном плане. Возможна тематическая, проектная интеграция нескольких предметов при изучении отдельных тем.
К использованию интегрированных подходов учителя прибегают в следующих случаях:
1) при обнаружении дублирования одного и того же материала в учебных программах и учебниках;
2) при нехватке времени на изучение темы и желании воспользоваться готовым содержанием из параллельной дисциплины;
3) при изучении межнаучных и обобщенных категорий (движение, время, развитие, величина и другие), законов, принципов, охватывающих разные аспекты человеческой жизни и деятельности;
4) при выявлении противоречий в описании и трактовке одних и тех же явлений, событий, фактов в разных науках;
5) при демонстрации более широкого поля проявления изучаемого явления, выходящего за рамки изучаемого предмета;
6) при создании проблемной, развивающей методики обучения предмету.
Преимущества полипредметного интегративного урока перед традиционным однопредметным очевидны:
– на таком уроке можно создать более благоприятные условия для развития самых разных интеллектуальных качеств учащихся;
– через него можно выйти на формирование у учащихся старших классов более широкого научно-теоретического и научно-практического мышления,
развитие кругозора, применению теоретических знаний в практической жизни, в конкретных жизненных, профессиональных и научных ситуациях;
– интегративные уроки приближают процесс обучения к жизни, натурализуют его, оживляют духом времени, наполняют смыслами;
– интегрированные уроки помогают учащимся найти и постичь единые закономерности разных наук, эффективно формируют естественнонаучное мировоззрение;
– эти уроки взаимно обогащают учителей, сближают их, способствуют улучшению психологического микроклимата в коллективе и творческому росту.
Примеры задач интегрированного содержания.
Физика – география.
- Арктика – обширная область северного полушария. Большая часть Северного Ледовитого океана и окраинных морей: Баренцево, Карское, Лаптевых, Восточно-Сибирское, Чукотское и др. – круглый год закована льдом, который дрейфует с востока на запад Ледяные поля движутся то медленно, едва преодолевая 1 – 2 км в сутки, то за 24 часа покрывают расстояния в 40 – 45 км. Определите средние скорости передвижения ледовых полей.
- Лед на Телецком озере сказочно красив. Он на диво прозрачен, так что сквозь его броню просматривается дно на глубине пяти-шести метров. К тому же он исключительно гладок. Определите, на сколько сместится предмет относительно наблюдателя, если толщина льда 50 см, а угол зрения 60 градусов.
Физика – биология.
Наш язык имеет массу всего 50 г, а его длина – 9 сантиметров. Но в нем не менее 17 мускулов. В процессе еды он производит 80 движений в минуту. При вкушении любого продукта 4000 осязательных пластинок с 50 рецепторами каждая передает в мозг полученную информацию. Какая сила тяжести действует на язык?
Физика – биология - литература.
С возрастом масса мозга уменьшается. В 20 лет его масса в среднем равна 1,4 кг, в 70 лет – 1,3кг, а в 80 – 1,2 кг. Следует иметь в виду, что нет никакой связи между размером мозга и умом. «Компьютер», принадлежавший Тургеневу, был особо крупных размеров – 2,012 кг, а у Анатоля Франса всего 1, 017кг. У Мерелин Монро его масса составляла 1,422 кг. В головном мозге содержится три четверти всех нервных клеток организма. Он увеличивается до 15 лет и функционирует лучше всего, начиная с этого возраста и до 25 лет. С 45 лет мозг начинает деградировать. Определите вес мозга Тургенева, Франса и Монро. Считайте, что мозг находится в покое.
Физика – химия – биология.
1. В Средиземном море, у берегов Египта, водится удивительная рыба фагак. Чувствуя приближение опасности, фагак быстро заглатывает воду. При этом в пищеводе рыбы происходит бурное разложение продуктов с выделением большого количества газов. Газы заполняют не только действующую полость пищевода, но и имеющийся при ней слепой вырост. В результате тело фагака сильно раздувается, и он быстро всплывает на поверхность водоема. Здесь он плавает, повиснув вверх брюхом, пока выделившиеся в его организме газы не улетучатся. После этого он снова опускается на дно. Как использует силу Архимеда фагак?
2. Человек в сутки может выделять 0,5-12 л пота, который содержит 98-99% воды, 0,1% мочевины, мочевую, молочную, пировиноградную, лимонную кислоты, аммиак, креатин, серин, жиры, летучие жирные кислоты, холестерин, ароматические оксиды, ацетон, минеральные соли. Оцените, какую энергию при этом теряет человек?
Таким образом, решая задачи интегрированного содержания, возможно:
1) рационально сократить объем информации, предлагаемой школьникам;
2) более четко осуществить систематизацию изучаемого учебного материала;
3) создать у детей более полные представления о целостной естественнонаучной картине мира.
Интегрированный урок – качественно особый тип урока, объединяющего в себе обучение и учебное взаимодействие одновременно по нескольким дисциплинам при изучении одной темы или явления, процесса. Решение задач интегрированного содержания позволяет не только организовать взаимосвязь знаний по различным предметам на одном уроке, но и может выступать как соединение различных технологий, методов, форм обучения в пределах оного предмета и даже урока.
Литература.
1.Алексашина И. Интегративный подход в естественнонаучном образовании[Текст]. // Народное образование.– 2001. – № 1. – С. 161.
- Винокурова Н., Енисеева О. Один из приёмов реализации интегративного подхода в обучении [Текст]//Математика. –1999. -№36.- С.2-3.
3. Вольфсон, Б. Роль математического образования в гуманитаризации образовательного процесса [Текст] / Б. Вольфсон. – Ростов-н/Д/: Финист, 2000.–161с.
4. Дик Ю.И. Интеграция учебных предметов [Текст] / Современная педагогика. – 2008. № 9. – С. 42.
5. Семке А.И. Нестандартные задачи по физике. Для классов естественно-научного профиля [Текст]/ А.И. Семке. – Ярославль: Академия развития, 2007. – 320 с.: ил. – (В помощь учителю).
6. Сивкова Л. Н. Возможности интеграции предметов естественно - научного цикла [Текст].// Материалы семинара «Интеграция дисциплин как способ формирования ключевых компетенции учащихся» – Ижевск, 2011. – С.13–14.
7. Щербакова С.Г. Интегрированные уроки [Текст]. Издательство: Учитель, 2008 /Волгоград. – С. 142
| 
