Реферат: Межпредметные связи физики и математики

ВВЕДЕНИЕ                                                                                            3

ГЛАВА 1. МЕЖПРЕДМЕТНЫЕ СВЯЗИ В СИСТЕМЕ

ОБУЧЕНИЯ В СРЕДНЕЙ ШКОЛЕ                                                       6

§ 1.1. Понятие и классификация межпредметных связей                     6

§ 1.2. Планирование и осуществление межпредметных

связей в процессе обучения                                                                    10

§ 1.3. Проблемы межпредметных связей в практике

школьного обучения                                                                              15

ГЛАВА 2. ФОРМИРОВАНИЕ У УЧАЩИХСЯ ОБЩИХ

ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИХ ПОНЯТИЙ                                               18

§ 2.1. Роль учителя в организации межпредметных связей                          18

§ 2.2. Использование межпредметных связей при изучении

 курса физики в школе                                                                                     22

ЗАКЛЮЧЕНИЕ                                                                                      30

БИБЛИОГРАФИЯ                                                                                  32

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время, пожалуй, нет необходимости доказывать важность межпредметных связей в процессе преподавания. Они способствую лучшему формированию отдельных понятий внутри отдельных предметов, групп и сис­тем, так называемых межпредметных понятий, то есть таких, полное представ­ление о которых невозможно дать учащимся на уроках какой-либо одной дис­циплины (понятия о строении материи, различных процессах, видах энергии).

Современный этап развития науки характеризуется взаимопроникновени­ем наук друг в друга, и особенно проникновением математики и физики в дру­гие отрасли знания.

Связь между учебными предметами является прежде всего отражением объективно существующей связи между отдельными науками и связи наук с техникой, с практической деятельностью людей.

Необходимость связи между учебными предметами диктуется также ди­дактическими принципами обучения, воспитательными задачами школы, свя­зью обучения с жизнью, подготовкой учащихся к практической деятельности.

Межпредметные связи в школьном обучении являются конкретным вы­ражением интеграционных процессов, происходящих сегодня в науке и в жизни общества. Эти связи играют важную роль в повышении практической и научно-теоретической подготовки учащихся, существенной особенностью которой яв­ляется овладение школьниками обобщенным характером познавательной дея­тельности.

Осуществление межпредметных связей помогает формированию у уча­щихся цельного представления о явлениях природы и взаимосвязи между ними и поэтому делает знания практически более значимыми и применимыми, это помогает учащимся те знания и умения, которые они приобрели при изучении одних предметов, использовать при изучении других предметов, 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.

С помощью многосторонних межпредметных связей не только на качест­венно новом уровне решаются задачи обучения, развития и воспитания уча­щихся, но также закладывается фундамент для комплексного видения, подхода и решения сложных проблем реальной действительности. Именно поэтому межпредметные связи являются важным условием и результатом комплексного подхода в обучении и воспитании школьников.

Межпредметные связи следует рассматривать как отражение в учебном процессе межнаучных связей, составляющих одну из характерных черт совре­менного научного познания.

При всем многообразии видов межнаучного взаимодействия можно вы­делить три наиболее общие направления:

1. Комплексное изучение разными науками одного и тоже объекта.

2. Использование методов одной науки для изучения разных объектов в других науках.

3. Привлечение различными науками одних и тех же теорий и законов для изучения разных объектов.

Цель этой работы — раскрыть некоторые пути установления межпредмет­ных связей при изучении программного материала по физике и математике.

Отдельные аспекты проблемы межпредметных связей были освещены в работах доктора педагогических наук Федорец Г.Ф., старшего преподавателя кафедры педагогики Челябинского педагогического университета Звягина А.Н., кандидата педагогических наук, доцента Дмитриева С.Д.

В современных условиях возникает необходимость формирования у школьников не частных, а обобщенных умений, обладающих свойством широ­кого переноса. Такие умения, будучи сформированными в процессе изучения какого-либо предмета, затем свободно используются учащимися при изучении других предметов и в практической деятельности.

В настоящее время в связи с увеличением объема информации, подлежа­щего усвоению в период школьного обучения, и в связи с необходимостью под­готовки всех учащихся к работе по самообразованию особо важное значение приобретает изучение роли межпредметных связей в активизации познаватель­ной деятельности учащихся.

ГЛАВА 1. МЕЖПРЕДМЕТНЫЕ СВЯЗИ В СИСТЕМЕ ОБУЧЕНИЯ В СРЕДНЕЙ ШКОЛЕ

§ 1.1. Понятие и классификация межпредметных связей

В педагогической литературе имеется более 30 определений категории «межпредметные связи», существуют самые различные подходы к их педагоги­ческой оценке и различные классификации.

Так, большая группа авторов определяет межпредметные связи как ди­дактическое условие, причем у разных авторов это условие трактуется неоди­наково. Например: межпредметные связи выполняют роль дидактического ус­ловия повышения эффективности учебного процесса (Ф.П. Соколова); меж­предметные связи как дидактическое условие, обеспечивающее последователь­ное отражение в содержании школьных естественнонаучных дисциплин объек­тивных взаимосвязей, действующих в природе (В.Н. Федорова, Д.М. Кирюш-кин).

Ряд авторов дает такие определения межпредметных связей: «Межпред­метные связи есть отражение в курсе, построенном с учетом его логической структуры, признаков, понятий, раскрываемых на уроках других дисциплин», или такое: Межпредметные связи представляют собой отражение в содержа­нии учебных дисциплин тех диалектических взаимосвязей, которые объективно действуют в природе и познаются современными науками.

Все выше перечисленные определения конечно верно, однако их нельзя считать полными. Для того чтобы вывести наиболее правильное и информатив­ное определение понятию «межпредметные связи», надо подвести его под дру­гое, более широкое. Таким более широким, родовым понятием по отношению к категории «межпредметная связь» является понятие «межнаучная связь», но и первое и второе являются производными от общего родового понятия «связь» как философской категории. Исходя из этого, можно сделать определение: межпредметные связи есть педагогическая категория для обозначения синтезирующих, интегративных отношений между объекта­ми, явлениями и процессами реальной действительности, нашедших свое от­ражение в содержании, формах и методах учебно-воспитательного процесса и выполняющих образовательную, развивающую и воспитывающую функции в их ограниченном единстве.

Разнообразие высказываний о педагогической функции межпредметных связей объясняется многогранностью их проявления в реальном учебном про­цессе. Кроме того, сказывается недостаточный учет связи педагогики с другими науками.

Рассмотрим теперь классификацию межпредметных связей, так как пра­вильная классификация, отображая закономерности развития классифицируе­мых понятий, глубоко вскрывает связи между ними, способствует созданию научно-практических предпосылок для реализации этих связей в учебном про­цессе.

Межпредметные связи характеризуются, прежде всего, своей структурой, а поскольку внутренняя структура предмета является формой, то мы можем выделить следующие формы связей:

1. по составу;

2. по направлению действия;

3. по способу взаимодействия направляющих элементов. Исходя из того, что состав межпредметных связей определяется содержа­нием учебного материала, формируемыми навыками, умениями и мыслитель­ными операциями, то в первой их форме мы можем выделить следующие типы межпредметных связей:

1) содержательные; 2) операционные; 3) методические; 4) организацион­ные. Каждый тип первой формы подразделяется на виды межпредметных свя­зей. (См. Таб.1).

Во второй форме выделяем основные типы межпредметных связей по направлению действия. Обозначим соотносящиеся стороны связи условно буквами А, В, С, D и т.д. В случае если В направлено к А , то будем иметь одностороннюю связь, если В и С направлены к А , то эта связь будет двусторонней, если же В, С, D... и т.д. будут направлены к А, то эта связь будет многосторонней .

Все эти типы связей могут быть прямыми (дей­ствовать в одном направлении) и обратными, или восстановительными, когда они будут действовать в двух направлениях: прямом и обратном. Например,  - прямая односторонняя связь;  - двусторонняя обратная, или восстановительная связь.

В третьей форме межпредметных связей, по временному фактору, выде­ляют следующие типы связей: 1) хронологические; 2) хронометрические.

Хронологические - это связи по последовательности их осуществления.

Хронометрические - это связи по продолжительности взаимодействия связеобразующих элементов.

Каждый из этих двух типов подразделяется на виды межпредметных свя­зей. (См. Табл.1).

Классификация межпредметных связей.

Таблица 1.

Межпредметные связи по составу показывают - что используется, транс­формируется из других учебных дисциплин при изучении конкретной темы. Межпредметные связи по направлению показывают:

1) является ли источником межпредметной информации для конкрет­но рассматриваемой учебной темы, изучаемой на широкой межпредметной основе, один, два или несколько учебных предметов.

2) Используется межпредметная информация только при изучении учебной темы базового учебного предмета (прямые связи), или же данная тема является также «поставщиком» информации для других тем, других дисциплин учебного плана школы (обратные или восстановительные связи).

Временной фактор показывает:

1) какие знания, привлекаемые из других школьных дисциплин, уже получены учащимися, а какой материал еще только предстоит изучать в бу­дущем (хронологические связи);

2) какая тема в процессе осуществления межпредметных связей явля­ется ведущей по срокам изучения, а какая ведомой (хронологические син­хронные связи).

3) как долго происходит взаимодействие тем в процессе осуществле­ния межпредметных связей.

Вышеприведенная классификация межпредметных связей позволяет ана­логичным образом классифицировать внутри-курсовые связи (связи, например, между физикой, математикой, информатикой - курса физики; связи между не­органической и органической химией - курса химии...), а также внутрипред-метные связи между темами определенного учебного предмета, например физики, органической химии, новейшей истории. Во внутрикурсовых и внутри-предметных связях из хронологических видов преобладают преемственные и перспективные виды связей, тогда как синхронные резко ограничены, а во внутрипредметных связях синхронный вид вообще отсутствует.

§ 1.2. Планирование и осуществление межпредметных связей в процессе обучения

Разработка теоретических основ межпредметных связей в учебной теме с точки зрения раскрытия ее ведущих положений дает возможность применить механизм выявления и планирования межпредметных связей к конкретным те­мам изучаемого учебного предмета.

Для опытной работы и в качестве примера возьмем обобщающий, инте-гративный учебный предмет - физику.

Выбор этого предмета обусловлен тем, что физика занимает одно из важнейших мест в системе знаний о природе. Изучение физики в старших клас­сах средней школы способствует превращению отдельных знаний учащихся о природе в единую систему мировоззренческих понятий. Предмет физики рас­крывается по тематическому принципу, что целиком соответствует его обоб­щающему интегративному характеру. Тематическое построение этой дисцип­лины позволяет рассматривать ее учебные темы как отдельные «узлы» система­тизированных знаний, находящихся между собой в определенной степени связи и ограничения.

«Анализ имеющегося опыта позволяет рекомендовать следующие ос­новные формы связи физики с другими предметами:

раскрытие взаимосвязи физических явлений с биологическими, химиче­скими и другими явлениями;

сообщение знаний о применении физических явлений и закономерно­стей в других науках;

использование на занятиях по физике знаний и умений, которые уча­щиеся получили при изучении других предметов;

проведение комплексных экскурсий;

проведение внеклассных занятий комплексного характера (организация работы кружков, использующих знания учащихся по двум или нескольким предметам, например, кружков юных био- и агрофизиков; проведение конфе­ренций, вечеров);

выполнение учащимися учебных заданий, связанных с трудовым обуче­нием: наблюдения и опыты по изучению процессов переработки материалов в учебных мастерских, физические опыты и наблюдения по изучению физиче­ских свойств почв, воздуха и растений в связи с опытно-практической работой учащихся по сельскому хозяйству.

Указанные формы связи и комплексное в ряде случаев изучение явлений должны отвечать содержанию и специфике каждого предмета, не нарушая его внутренней логики». [1,54].

Чтобы создать дидактическую модель межпредметных связей в учебной теме, необходимо провести два структурно-логических анализа содержания учебных дисциплин: внутренний и внешний.

Внутренний - это структурно-логический анализ содержания изучаемой темы на предмет выявления ее ведущих положений и основных связеобразую-щих элементов.

Внешний - это структурно-логический анализ содержания тем других дисциплин учебного плана школы с целью определения степени перекрываемо-сти их содержания с содержанием изучаемой темы и выявление «опорных» межпредметных знаний, которые необходимо использовать, чтобы научно и всесторонне раскрыть ведущие положения изучаемой темы рассматриваемого учебного предмета.

Прежде чем приступить к решению этой задачи, необходимо определить круг тех синтезированных тем учебного предмета, выбранного для исследова­ния. Критериями отбора этого круга учебных тем являются:

1.  наибольшая значимость тем для раскрытия ведущих, основопола­гающих идей учебного предмета;

2.  высокая степень обобщения и интеграции разнородных знаний в содержании учебной темы.

Опираясь на данные критерии, подвергнем анализу содержание учебных тем «Строение атома» и «Электромагнитное поле». Выделенные учебные темы наиболее отвечают цели данной опытной работы и критериям отбора, приве­денным выше.

Межпредметные связи темы «Строение атома».

Это тема - одна из центральных в предмете физики. Степень перекры-ваемости содержания данной темы с другими дисциплинами очень высока. Вот почему значение межпредметных связей для раскрытия ведущих положений этой темы огромно и объективно необходимо.

Таблица 2.

Межпредметные связи темы «Электромагнитное поле»

Таблица 3.

Анализируя данные таблицы межпредметных связей можно увидеть, что сами связи в них даны в своеобразном статическом состоянии (статичная сто­рона межпредметных связей в учебной теме определяется содержанием учебно­го материала). Однако в реальном учебном процессе межпредметные связи рас­сматриваются в динамике (динамическая сторона межпредметных связей в учебной теме определяется процессом обучения) и в органическом единстве с внутрипредметными и внутрикурсовыми связями — в этом и заключается каче­ственное отличие составленной дидактической модели межпредметных связей от процесса овладения ими школьниками. Анализ таблиц также может пока­зать, что опорные межпредметные знания часто носят «стыковой», синтезиро­ванный характер. Особенно насыщены ими последние темы. Это и понятно, по­скольку многие понятия к концу учебного года осознаются и применяются старшеклассниками на высоком уровне обобщения, в свернутом виде.

Таким образом, таблично текстовой анализ содержания рассматриваемых учебных тем показал, что они могут быть изучены на широкой межпредметной основе с целью научного, системного, доступного и всестороннего раскрытия их ведущих положений и создания более целостной системы знаний по каждой теме, а через совокупность тем и по учебному предмету в целом. Ведущие идеи и положения учебных дисциплин выполняют при этом функцию своеобразных стыкующих «стержней».

§ 1.3. Проблемы межпредметных связей в практике школьного обучения

Для того чтобы выявить, охарактеризовать и найти пути устранения дан­ных проблем, необходимо провести интенсивный поиск оптимальных условий, этапов и путей превращения дидактической модели межпредметных связей в учебных темах в факт овладения, установления этих связей школьниками. Кри­териями результативности этого процесса будут являться повышение знаний учащихся и прежде всего системности этих знаний, их мобильности и мировоз­зренческого потенциала обучаемых.

В ходе выполнения данной задачи, наше внимание привлек метод, пред­ложенный одним из ученых-педагогов нашей страны Федорцом Г.Ф. Он прово­дил свою опытную работу по выявлению и решению проблем межпредметных связей следующим образом:

Было выявлено 2 этапа работы: поисковый и созидательный.

Задачей поискового этапа явилось выявление и констатация реального положения дел в решении проблемы межпредметных связей при изучении учебных тем предмета (в данном случае физики).

В ходе и после изучения учащимися выделенных тем («Строение атома» и «Электромагнитное поле») школьникам давались лабораторные работы, во­просы которых ориентировали их на раскрытие ведущих положений учебных тем с помощью межпредметных связей, т.е. учащиеся имели возможность са­мостоятельно использовать необходимые для раскрытия ведущих положений учебных тем знания из других учебных предметов.

Лабораторные работы школьников анализировались по следующим кри­териям:

1. полнота привлечения учащимися (относительно дидактической модели межпредметных связей) опорных межпредметных знаний.

2. место опорных знаний в ответе школьника.

3. качество синтеза межпредметных связей.

Кроме вопросов, ориентирующих учащихся на раскрытие ведущих поло­жений учебных тем, по каждой теме был также дан СИНТЕЗИРОВАННЫЙ ВОПРОС, требовавший от школьников раскрыть ведущие идеи данной темы посредством установления связи между ее ведущими положениями на основе внутритемных связей.

Анализ работ старшеклассников показал, что подавляющее большинство испытуемых не смогли раскрыть ведущие положения экспериментальных тем на основе межпредметных связей. Это свидетельствует о том, что: «Этот про­цесс синтеза должен также сочетаться с умением достичь высокого уровня обобщения, компактности знаний, умением экономно излагать его, избегать привлечения «шумовых» (лишних) сведений из других дисциплин.

Этот процесс требует специальной организующей работы учителя по обучению учащихся межпредметному синтезу с помощью многосторонних межпредметных связей вокруг ведущих положений учебной темы, ведущих идей учебного предмета, ведущих идей науки». [17,45].

В ходе поискового этапа опытной работы, Федорец Г.Ф. также установил, что научность, системность, мобильность и мировоззренческий потенциал зна­ний учащихся во многом зависит от умения устанавливать межпредметные свя­зи. «Самостоятельность же учащихся по выявлению и осуществлению меж­предметных связей формируется в результате целенаправленной работы учите­ля, которая обеспечивает: развитие у школьников умения выявлять ведущие положения изучаемой темы и ведущие идеи всего учебного предмета, развитие умения по организации изучения учебного материала вокруг стержневых по­ложений темы и дисциплины в целом на широкой межпредметной основе, осознание учащимися необходимости и важности межпредметного синтеза как в учебной деятельности, так и в будущей практической работе при реализации важных производственных, социальных и научных задач». [18,35].

Проведенный анализ качества знаний, умений и навыков учащихся шко­лы обнаружил серьезные недостатки в усвоении учащимися основополагающих понятий формировании их умений и навыков, недостаточное понимание неко­торыми учениками практического значения изучаемых ими теоретических зна­ний, разрыв между их теоретической и практической подготовкой, неумение применять усвоенные теоретические знания в различных ситуациях. Указанные недостатки отрицательно влияют на развитие познавательных интересов учени­ков. Отыскание путей повышения качества знаний школьников приводит к не­обходимости организации работы коллектива учителей школы над изучением проблемы межпредметных связей и определению путей практического решения некоторых вопросов этой проблемы.

Таким образом, исследования специалистов показывают перспективность решения задач путем более полной реализации межпредметных связей, способ­ствующих систематизации знаний учащихся, выработке у них умений и навы­ков по ряду предметов. Однако, эпизодическое использование знаний одного предмета при изучении другого способно лишь частично выработать синтези­рованные знания и умения. Особая роль в решении этого вопроса принадлежит формированию общих понятий на межпредметной основе.

ГЛАВА 2. ФОРМИРОВАНИЕ У УЧАЩИХСЯ ОБЩИХ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИХ ПОНЯТИЙ

§ 2.1. Роль учителя в организации межпредметных связей

Обучение — двусторонний процесс. Даже искусственно ограничив его лишь информационной стороной, можно показать, что деятельность учителя и ученика неодинаковы. Учитель преподает учащимся знания, выявляет логиче­ские связи между отдельными частями содержания, показывает возможности использования этих связей для приобретения новых знаний. Ученик же усваи­вает эти знания, приобретает индивидуальный опыт познания, учится само­стоятельно применять знания. Процесс познания учащимися протекает под ру­ководством учителя, что еще раз подчеркивает различие видов их деятельно­сти.

Итак, рассмотрим мысленно ситуацию, при которой межпредметные свя­зи в преподавании используются успешно. Какова при этом деятельность уча­щихся? Многообразие их видов деятельности можно в этом случае объединить в три группы:

1. Учащиеся умеют привлекать и привлекают понятия и факты из родст­венных дисциплин для расширения поля применимости теории, изучаемой в данном предмете;

2. Учащиеся умеют привлекать и привлекают теории, изученные на уро­ках других предметов, для объяснения фактов, рассматриваемых в данной учебной дисциплине;

3. Учащиеся умеют привлекать и привлекают практические умения и на­выки, полученные на уроках родственных дисциплин, для получения новых экспериментальных данных.

Разумеется, перечень действий учащихся этим не ограничивается, но мы остановимся на них, полагая, что они являются важнейшими.

Успешная деятельность учителя по реализации межпредметных связей требует специальных условий. К ним можно отнести координацию учебных планов и программ, координацию учебников и методических пособий, а также разработанную и экспериментально проверенную методику обучения учащихся переносу необходимой информации из одной дисциплины в другую и эффек­тивные способы проверки этого важного умения.

Создание условий деятельности учителей является важной задачей мето­дистов, ученых-педагогов. В этой области предстоит еще много сделать. Так, например, требует углубленного изучения проблема координации учебных кур­сов по ступеням развития естественнонаучных понятий, методам экспери­ментального исследования и др. Необходимо также изучить вопросы согласо­ванных методических подходов к рассмотрению общих для курсов понятий, фактов, теорий.

Наряду с тем, что отдельные важные вопросы межпредметных связей еще не разработаны, трудности в их использовании возникают также по причи­не слабой соответствующей подготовки учителей. Известно, что учителя химии весьма слабо владеют физикой и математикой. Учителя физики некомпетентны в химии и биологии. В таких условиях они не могут эффективно воспользо­ваться теми возможностями, которые предоставляет реализация межпредмет­ных связей.

«Принципиально методику обучения учащихся использованию межпред­метных связей в учебной деятельности можно представить состоящей из трех ступеней. На первой ступени (условно названной воспроизводящей) основная цель учителя — приучить учащихся использовать знания, полученные в есте­ственнонаучных дисциплинах. Эта ступень может быть разбита на три этапа:

Первый этап. Организация учителем процесса повторения учащимися не­обходимых сведений из соответствующих дисциплин.

Второй этап. Объяснение нового учебного материала учителем с исполь­зованием фактов и понятий из какого-либо одного учебного предмета для под­тверждения рассматриваемых теоретических положений.

Третий этап. Изложение нового материала, при котором учителем при­влекается естественнонаучная теория из смежной дисциплины для объяснения рассматриваемых явлений». [7,24].

Первая ступень формирования умения учащихся переносить межпред­метные знания может быть использована в большей мере в младших классах. Но поскольку на этой ступени могут быть решены первые две задачи использо­вания межпредметных связей (изучение понятий собственного предмета, а также родственных для смежных курсов понятий), то и в старших классах учи­тель может его использовать, но в сочетании с более высокими ступенями.

Вторая ступень обучения учащихся переносу знаний из предмета в пред­мет так же, как и первая, состоит из трех этапов. Если на первой ступени учи­тель требовал от учащихся воспроизведения знаний того материала смежной дисциплины, который он привлекал в процессе объяснения, то теперь основное внимание уделяется самостоятельному применению школьниками сведений из родственных курсов. Поэтому вторую ступень можно назвать ступенью ис­пользования знаний.

На четвертом этапе (этапы всех ступеней имеют сквозную нумерацию) учитель требует от учащихся самостоятельного (без предварительного повто­рения в классе) воспроизведения отдельных знаний фактического или теорети­ческого характера из смежной дисциплины. Это требование способствует вы­явлению степени готовности учащихся применять знания новой учебной ситуа­ции, а также преодоления у них известного психологического барьера, суть ко­торого состоит в затруднении, испытываемым учащимися при необходимости раскрыть содержание материала курса на уроках смежной дисциплины.

На пятом этапе учитель уже требует не воспроизведения знаний, полу­ченных на уроках физики, а привлечения учащимися фактов и понятий, усво­енных ими на уроках этого предмета, для подтверждения вновь усваиваемых на уроках, например, математики знаний.

На шестом этапе от учащихся требуется самостоятельное привлечение какой-либо, теории, изученной на уроках физики, для объяснения изучаемых явлений в курсе, например, химии.

Третья ступень обучения учащихся использованию межпредметных свя­зей также состоит из нескольких последовательных этапов. Основная цель этой ступени заключается в том, чтобы обучить учащихся применять понятия, фак­ты, законы и теории для иллюстрации единства мира, а также использовать об­щие законы диалектики для объяснения явлений, изучаемых на уроках физики и химии. В связи с целями, стоящими перед данной ступенью, ее можно услов­но назвать обобщающей.

Третья ступень обучения учащихся переносу знаний из предмета в пред­мет состоит из нескольких последовательных этапов:

Седьмой этап. Объяснение учителем проявления в изучаемых на уроках данной дисциплины явлениях общих законов диалектики;

Восьмой этап. Объяснение учителем места изучаемых явлений в общей картине мира.

Девятый этап. Воспроизведение учащимися общих законов диалектики при объяснении явлений, изучаемых на уроках данной дисциплины;

Обобщая сказанное, хотелось бы заметить, что выделенные ступени и этапы довольно условны. Также весьма условно распределено использование их по классам. В практической работе учителя этапы обучения учащихся пере­носу знаний из предмета в предмет могут в значительной мере варьироваться. Основная цель использования ступеней и этапов состоит, во-первых, в упоря­дочении .работы учителей по реализации межпредметных связей в преподава­нии, во-вторых, они позволяют судить достигнутых в работе результатах обу­чения, в-третьих, дают возможность оценить степень овладения учащимися умением переносить и использовать знания, полученные на занятиях смежных дисциплин.

§ 2.2. Использование межпредметных связей при изучении курса физики в школе

При изучении различных учебных дисциплин ученики школы получают всесторонние знания о природе и обществе, но простое накопление знаний еще недостаточно для эффективной подготовки их к трудовой деятельности. Выпу­скник школы должен уметь синтезировать знания, творчески применять их в разнообразных жизненных ситуациях. Формирование синтезирующего мышле­ния школьника способствует осуществлению межпредметных связей при изу­чении ими основ наук.

Осуществление связи курса физики с другими предметами облегчается тем, что на занятиях по физике изучают материал, имеющий большое значение для всех, и особенно естественно-математических и политехнических дисцип­лин, которые используют физические теории, законы и физические методы ис­следования явлений природы. Важно также, на занятиях по физике учащиеся получают большое количество практических навыков и умений, необходимых в трудовой деятельности и при изучении других предметов. Разумеется, что в равной мере межпредметные связи необходимы и для успешного изучения фи­зики.

Физика неразрывно связана с математикой. Математика дает физике средства и приемы общего и точного выражения зависимости между физиче­скими величинами, которые открываются в результате эксперимента или теоре­тических исследований. Поэтому содержание и методы преподавания физики зависят от уровня математической подготовки учащихся. Программа по физике составлена так, что она учитывает знания учащихся и по математике.

Учителю физики необходимо ознакомиться с содержанием школьного курса математики, принятой в нем терминологией и трактовкой материала с тем, чтобы обеспечить на уроках общий «математический язык». Так, цен­тральным понятием в алгебре VII класса является понятие функции, для него вводится символическая запись у=f(x), излагаются способы задания функции - таблицей, графиком, формулой. Ввиду этого отпадают ранее имевшие место в методике физики рекомендации о введении на первых уроках буквенной сим­волики. Вместо этого теперь необходимо шире использовать знания учащихся о функциональной зависимости, о построении графиков функций, о сложении векторов.

На уроках физики с понятием вектора школьники сталкиваются впервые в VI классе при изучении скорости и силы. Здесь векторы определяются как физические величины, которые, кроме числового значения, имеют направление. Параллельно в курсе геометрии шестиклассники знакомятся с понятием пере­мещения, определяемым как отображение плоскости на себя, сохраняющее рас­стояние; рассматривается частный случай перемещения — параллельный пере­нос. Однако ни перемещение, ни параллельный перенос с понятием «вектор», введенным в курсе физики, без дополнительной работы учителя в сознании учащихся не ассоциируются. Хотя на первый взгляд в математике и физике векторами называют разные объекты, последние обладают рядом общих свойств, характеризующих их векторную природу.

«Это единство заключается в том, что каждому физическому или матема­тическому объекту, который называют вектором, присущи особые операции, такие, как сумма двух объектов и умножение объекта на число. Таким образом, на первой ступени обучения физике нет нужды добиваться от учащихся заучи­вания того, что сила и скорость суть векторные величины, необходимо показать им, что эти величины имеют некоторые особые свойства, благодаря которым действия над ними отличаются от действий над числами». [1,62].

В современном школьном курсе механики векторы и координатный ме­тод нашли широкое применение. Векторная форма уравнений в сочетании с со­ответствующими рисунками раскрывает физическую ситуацию в задаче и пре­допределяет, как показывает опыт, успешное ее решение. Эта форма облегчает алгебраическую запись уравнения движения или условий равновесия. Однако следует иметь в виду известную ограниченность дидактических возможностей применения векторного исчисления при первоначальном изучении физики. Еще У. Томсон указывал, что «векторы сберегают мел и расходуют мозг». Академик А. Н. Крылов отмечал, что применение векторного исчисления «похоже на то, как если бы в начальной школе ребят одновременно стали бы учить и чистопи­санию и стенографии». Вместе с тем представление функциональных зависи­мостей и виде геометрических образов на координатной сетке отражает в на­глядной форме динамизм реальных явлений и взаимосвязь между физическими величинами.

Физические закономерности записываются в школе главным образом аналитически, с помощью формул. Поэтому всегда имеется гласность, что уча­щиеся будут воспринимать функциональную зависимость формально. Графи­ческий способ обладает по сравнению с аналитическим значительными пре­имуществами: график показывает ход физической закономерности, наглядно раскрывает динамику процесса. Опыт показывает, что установление связи меж­ду физическими величинами на опыте (например, выяснение зависимости меж­ду I, U и R и установление закона Ома для участка цепи) и изображение ее в ви­де геометрического образа дает возможность постепенно создавать, расширять и укреплять такие важные представления, как прямая и обратная пропорцио­нальная зависимость величин, линейная, квадратичная, показательная и лога­рифмическая функции, среднее значение, максимум и минимум функции.

Покажем, как могут быть реализованы межпредметные связи физики и математики при формировании таких понятий как функция, величина, произ­водная, интеграл. Причины, побудившие меня обратиться к этому вопросу, сле­дующие:

Во-первых, изучение названных понятий в старших классах затрудняет преподавание, например, механики в курсе физики. Так, по нашему мнению, изучение основных понятий математического анализа в математике целесооб­разнее начать одновременно с прохождением механики в физике.

Во-вторых, изучению всего курса физики препятствует недостаточное использование математического аппарата, которое происходит либо из-за позднего формирования у учащихся, либо из-за отсутствия согласованности дейст­вий преподавателей физики и математики в использовании общих физико-математических понятий.

Выход из создавшейся ситуации мы видим в совместном формировании у учащихся понятий математического анализа в курсах физики и математики как высшей формы реализации межпредметных связей. Именно при параллельном изучении основ механики и математического анализа открываются наибольшие возможности для формирования физических понятий - мгновенная скорость, мгновенное ускорение, перемещение, работа, так и математических - произ­водная, первообразная, интеграл.

Учебные план и программы современной школы позволяют осуществлять межпредметные связи в процессе изучения основ каждой науки. Но подлинные межпредметные связи, использование которых способствует формированию синтезирующего мышления школьников, позволяет учащимся всесторонне изучать явления природы и общества, осуществляются только в том случае, ко­гда учитель в процессе обучения «своего» предмета и средствами этого пред­мета раскрывает явления, изучаемые в других учебных дисциплинах, расширя­ет, углубляет знания учеников, осуществляет перенос знаний в разнообразные ситуации, формирует у учеников обобщенные понятия, умения, навыки.

На наш взгляд, в IX классе достаточно разобрать понятие производной многочлена. А дальнейшее развитие понятий производной и интеграла с при­влечением различных функций целесообразно продолжить в Х и XI классах на уроках физики и математики.

«При реализации межпредметных связей предпочтение следует отдать скорее наглядности физики, чем строгости математических доказательств. По­этому на уроках математики, например, производную сумму вводить при по­мощи закона сложения скоростей; при выводе формулы производной функции, основанном на использовании метода неполной индукции, математические вы­кладки подтверждаются примерами из физики; понятия предельного перехода формируется на основе физического эксперимента, во время которого определяются значения средних скоростей движения тела за уменьшающиеся проме­жутки времени. Рассмотрение физического примера — движение тела, брошен­ного вертикально вверх, - облегчает задачу формирования понятий возрастаю­щей и убывающей функций, позволяет мотивированно ввести понятие второй производной и на этой основе получить правила определения выпуклости гра­фика. Что касается понятий «первообразная» (неопределенный интеграл) и «интеграл» (определенный интервал), то их формирование целесообразно про­водить с широким использованием физических примеров, начиная с их опреде­ления, получения основного свойства первообразных, геометрического образа первообразной и интеграла и заканчивая правилами интегрирования многочле­на». [13,51].

Физика в формировании понятий математического анализа играет не пас­сивную роль средства наглядности, а дает возможность представить предель­ный переход в динамике и осмыслить понятие «бесконечно малой величины».

Для курса физики знание производной и интеграла открывает перспекти­ву в плане возможности более строгого определения ряда физических величин;

точной записи второго закона Ньютона, закон электромагнитной индукции, ЭДС индукции, возникающей в рамке, вращающейся в магнитном поле; упро­щение работ с графиками и, наконец, рассмотрение видов равновесия тел не только с позиции действия силы, но и с энергетической точки зрения. Знание учащимся производной и интеграла позволяет выработать у них общий подход к определению физических величин и решению графических задач физического содержания.

С этой целью можно, например, использовать алгоритмические схемы, являющиеся общими для определения математических и физических функцио­нальных зависимостей. Так, схема общего подхода к определению физических понятий с помощью производной может быть следующей:

1. Убедившись в возможности применения понятия производной, запи­шите функциональную зависимость в виде у=f(х).

2. Найдите отношение приращения функции к приращению аргумента, то есть среднюю скорость изменения функции: .

3. Осуществите предельный переход над функцией  при условии , записав выражение производной:

.

4. Сформулируйте определение физической величины по схеме: название физического понятия, определенного как производная от данной функции; на­звание функции; название аргумента. Например, мгновенная скорость движе­ния тела есть производная от координаты тела по времени.

Для определения физического понятия с помощью интеграла можно из­брать следующую схему действия:

1. Убедитесь в возможности применения понятия «интеграл» в данной ситуации: приблизительное значение искомой физической величины может быть представлено как сумма выражений

, где  - некоторое среднее значение функции на промежутке ; гра­фически эта сумма должна соответствовать значению площади ступенчатой фигуры, а при стремлении  к нулю площадь ступенчатой фигуры должна сводится к площади криволинейной трапеции.

2. Запишите искомую физическую величину как .

3. Сформулируйте определение найденной физической величины по схе­ме: название физической величины, определяемой как интеграл от данной функции; название функции; название аргумента.

В большинстве случаев схема записи интеграла может быть иной. По­скольку интегрирование — это действие, обратное дифференцированию, при­меним следующий порядок действий:

1. Запишите производную искомой функции по соответствующему аргументу, например: υ=dx/dt

2. Определите функцию, от которой была найдена производная, т. е. первооб­разную .

3. Найдите изменение искомой функции при соответствующих значениях аргумента: t₁ и t₂, то есть интеграл , после чего сформулируйте определение физической величины (см. выше п. 3).

Наличие двух подходов к определению физического понятия с помощью интеграла — это результат существования двух вариантов определения самого понятия «интеграл». Использование того или иного подхода к определению фи­зического понятия с помощью интеграла зависело от этапа работы над форми­рованием понятия «интеграл».

Опыт работы показал, что общий подход к исследованию графиков, фи­зических функциональных зависимостей создает благоприятные условия для формирования общих умений в работе с графиками на уроках физики и мате­матики.

Для преподавания физики большое значение имеет владение учащимися быстротой счета и вычислений, приближенными вычислениями, простейшими геометрическими построениями, умением строить графики по виду элементар­ных функций, выражающих физические закономерности, построение графиков на основе опытных данных и получение по кривым аналитического выражения функциональной зависимости.

Учащиеся должны понять, что абстрактные математические положения, относящиеся к функциональным зависимостям, переплетаются с конкретными физическими представлениями. «Единство абстрактного и конкретного, входя­щее в физическое знание проявляется через единство математических и физи­ческих представлений. В математике графики изучаются абстрактно, вне связи с конкретными процессами. При изучении физических явлений осуществляется их конкретизация. Весь курс физики насыщен графическими представлениями явлений, начиная с механики и кончая строением атома. В процессе изучения этого курса физики учащиеся подчеркивают эту конкретность в графических представлениях явлений».

В ходе преподавании физики и математики необходимо обращать внима­ние учащихся на то, что математика является мощным средством для обобще­ния физических понятий и законов. Во взаимоотношениях физики и математи­ки большое место занимает пересечение внутренних потребностей с развитием наук. Такое пересечение обычно приводит к важным открытиям как в матема­тике так и в физике. Математика представляет аппарат для выражения общих физических закономерностей и методы раскрытия новых физических явлений и фактов, а физика, в свою очередь, стимулирует развитие математики постанов­кой новых задач.

Таким образом, примеры осуществления межпредметной связи физики и математики можно было бы значительно увеличить. Учителя стремятся осуще­ствить эту связь между всеми предметами и совместных-усилиях добиться по­вышения уровня научной подготовки учащихся, роли обучения в формирова­нии у них научного мировоззрения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выявление и последующее осуществление необходимых и важных для

раскрытия ведущих положений учебных тем межпредметных связей позволяет:

а) снизить вероятность субъективного подхода в определении межпред­метной емкости учебных тем;

б) сосредоточить внимание учителей и учащихся на узловых аспектах учебных предметов, которые играют важную роль в раскрытии ведущих идей наук;

в) осуществлять поэтапную организацию работы по установлению меж­предметных связей, постоянно усложняя познавательные задачи, расширяя по­ле действия творческой инициативы и познавательной самодеятельности школьников, применяя все многообразие дидактических средств для эффектив­ного осуществления многосторонних межпредметных связей;

г) формировать познавательные интересы учащихся средствами самых различных учебных предметов в их органическом единстве;

д) осуществлять творческое сотрудничество между учителями и учащи­мися;

е) изучать важнейшие мировоззренческие проблемы и вопросы совре­менности средствами различных предметов и наук в связи с жизнью.

В этом находит свое выражение главная линия межпредметных связей. Однако эти связи между отдельными предметами имеют свою специфику, ко­торая накладывает отпечаток на преподавание. Например, при изложении ма­тематики следует обратить внимание на совершенствование тех разделов учеб­ного курса, которые находят широкое применение в курсе физики. Реализация межпредметных связей способствует систематизации, а следовательно, глубине и прочности знаний, помогает дать ученикам целостную картину мира.

При этом повышается эффективность обучения и воспитания, обеспечи­вается возможность сквозного применения знаний, умений, навыков, получен­ных на уроках по разным предметам.

Учебные предметы в известном смысле начинают помогать друг другу. В последовательном принципе межпредметных связей содержатся важные резер­вы дальнейшего совершенствования учебно-воспитательного процесса.

БИБЛИОГРАФИЯ

1. Бугаев А.И. Методика преподавания физики в средней школе. Теорет. основы. Учеб. пособие для студентов пед. ин-тов. - М.: Просвещение, 1981. -С. 288.

2. Иванов А.И. О взаимосвязи школьных курсов физики и математики при изучении величин. // Физика в школе, 1997, № 7. - С. 48.

3. Лернер Я.Ф. Векторные величины в курсе механике средней школы. // Физика в школе, 1971, № 2. - С. 36.

4. Кожекина. Т.В. Взаимосвязь обучения физике и математике в одинна­дцатилетней школе. // Физика в школе, 1987, № 5. - С. 65.

5. Кожекина Т.В., Никифоров Г.Г. Пути реализации связи с математикой в преподавании физики. // Физики в школе, 1982, № 3. - С. 38.

6. Кулагин П.Г. Межпредметные связи в обучении. - М.: Просвещение, 1983.

7. Минченков Е.Е. Роль учителя в организации межпредметных связей. / Межпредметные связи в преподавании основ наук в средней школе.

МежВУЗовский сборник научных трудов. - Челябинск: Челябинский пед. ин-т, 1982. - С. 160.

8. Межпредметные связи в учебном процессе. / Под. ред. Дмитриев С.Д. -Киров - Йошкар-Ола: Кировский гос. пед. ин-т, 1978. - С. 80.

9. Методика преподавания физики в восьми летней школе. Пособие для учителя. - М.: Просвещение, 1965. - С. 544.

10. Парфентьева Н.А., Липкин Г.И. Использование элементов математи­ческого анализа. - Физика, 2000, № 3. - С. 9.

11. Перышкин А.В., Родина Н.А. Физика. Учеб. для 7 кл. сред. шк. - 12 изд., дораб. - М.: Просвещение, 1993. - С. 190.

12. Перышкин А.В., Родина Н.А. Физика. Учеб. для 8 кл. сред. шк. - 10 изд., перераб. и доп. - М.: Просвещение, 1989. - С. 191.

13. Пинский А.А., Самойлова Т.С. и др. Формирование у учащихся об­щих физико-математических понятий. // Физика в школе, 1986, № 2. - С. 50 -52.

14. Пинский А.А. К формированию понятия «функция» в школе. // Физи­ка в школе, 1977, № 2. - С. 42.

15. Славская К. А. Развитие мышления и усвоение знаний. - / Под ред. Менчинской В.А. и др. - М.: Просвещение, 1972.

16. Тамашев Б.И., Некоторые вопросы связи между школьными курсами физики и математики. // Физика в школе, 1982, № 2. - С. 54.

17. Федорец Г.Ф. Межпредметные связи в процессе обучения. - М.: Нау­ка, 1985. - С.45.

18. Федорец Г.Ф. Межпредметные связи и связь с жизнью - в основу обу­чения. // Народное образование, 1979, № 5. - С.35.

19. Шахмаев Н.М. и др. Физика. Учеб. для 9 кл. сред. шк. - 3 изд. - М.:

Просвещение, 1994. - С. 240.

20. Шахмаев Н.М. и др. Физика. Учеб. для 10 кл. сред. шк. - 3 изд. - М.:

Просвещение, 1994. - С. 240.