Межпредметные связи в преподавании физики

Разделы: Физика

Образование в настоящее время играет решающую роль в экономическом и социальном прогрессе. После присоединения нашей страны осенью 2003 года к Болонской конвенции идея, провозглашенная на этой конвенции, выраженная термином “общество, основанное на знаниях”, стала целью и нашего образования.

Без сомнения отечественное образование накопило значительный опыт по обучению физике, однако, при современной жесткой глобальной конкуренции становится все труднее добиваться хороших результатов. У многих молодых людей снижается интерес к физике, что объясняется не только тем, что физика — трудный предмет, а скорее тем, что о ней рассказывают и пишут не интересно, скучно, казенно. И дело даже не в этом. Просто нас приучают смотреть на физику, как на некоторую хотя и важную, но все же специальную науку. Общепризнанно, что литература нужна всем — иначе не будешь культурным человеком, математика нужна многим — ведь на дворе научно-техническая революция. А вот физика, дескать, понадобится в жизни немногим.

Я, конечно, согласна насчет литературы и математики. Но не согласна насчет физики. Я убеждена, что все же физика — наука не узко специальная, а общечеловеческая. Конечно, в ней есть много специальных вопросов. Однако, в целом эта наука, которую нельзя относить только к точным наукам, она в значительной мере является так же гуманитарной. Исходя из этого современный школьный курс физики должен быть построен в направлениях во-первых, гуманитаризации, во-вторых, обеспечения современного методологического уровня, в-третьих, интеграции, в-четвертых, решительного приближения к жизни.

Идеи гуманитаризации и интеграции органически связаны. И здесь важно подчеркнуть существенное развитие идеи межпредметных связей — переход от согласованного преподавания физики и смежных предметов к диалектическому взаимодействию предмета “Физика” с другими предметами, причем не только естественного, но и гуманитарного цикла.

Реализация межпредметных связей в процессе преподавания физики позволяет решать ряд вопросов, которые стоят перед отечественным образованием в процессе перехода на профильное обучение:

  1. Позволяет продемонстрировать единство образовательных задач, решаемых школьными предметами.
  2. Оптимизирует учебную нагрузку школьников.
  3. Делает обучение личностно ориентированным.

Межпредметные связи меня, как учителя интересовали всегда. Приведу пример, как можно реализовать межпредметные связи с биологией, химией, историей в разделе двух уроков: “Первый Закон Термодинамики” (10-й класс), “Глаз — как оптическая система” (11-й класс).

План урока физики в 10-м классе по теме: “Первый закон термодинамики”

Цель урока:

  • ввести понятие Первого закона термодинамики;
  • продолжить формировать понятие о всеобщности закона сохранения энергии.

Ход урока

I. Опрос

  1. Ввести понятие внутренней энергии. Вывести формулу для определения внутренней энергии. Рассказать о способах её изменения.
  2. Показать, как в термодинамике выводится формула по определению работы идеального газа.
  3. Вспомнить понятие количества теплоты и рассказать о том, как в различных тепловых процессах его можно рассчитать.
  4. Фронтально:

    5. а) можно ли повысить температуру тела, не сообщая ему количества теплоты?
    б) мука из-под жерновов выходит горячая, хлеб из печи вынимают тоже горячим. Какова причина повышения температуры тел в первом и во втором случаях?
    в) проволоку можно нагреть в пламени спиртовки и в результате многократного сгибания. Правильно ли утверждать, что в обоих случаях проволока получила некоторое количество теплоты?

II. Переход к изучению нового материала

Повторяя материал предыдущего урока, был сделан вывод о том, что внутреннюю энергию можно изменить двумя способами: совершая над телом механическую работу или передавая ему некоторое количество теплоты. Этот вывод нуждается в аналитическом подтверждении, решать этот вопрос мы и будем сейчас.

III. Изучение нового материала

  1. 1Работы Ломоносова 1750 г. [1, 34].
  2. Вклад в науку Юлиуса Роберта Майера. Родился в 1814 году в семье аптекаря, окончил Тюбингенский университет на факультете медицины.(1838–1840 гг.). В 1840 году вербуется в качестве судового врача на торговое судно и отправляется в плавание на остров Ява. Майер заметил, что при травме у матросов сложно отличить венозное кровотечение от артериального. Венозная кровь была алой.

    3. Как вы считаете? Почему?
    Эти наблюдения привели Роберта Майера к открытию закона сохранения энергии (1841 г.). Некоторая путаница, в использовании вместо “энергия” слово “сила” привела к пренебрежению, с которым ученые встретили работы Майера. В споре за первенство в открытии закона сохранения энергии участвовали Гельмгольц (1845 г.) и Джоуль (1848 г.). [5, 147–152]

  3. Разными путями шли ученые к открытию и установлению закона сохранения и превращения энергии.

    4. При этом все они пришли к выводу: энергия не появляется из вне и не исчезает, она только превращается из одного вида в другой и записали это в виде формулы:
    U = Q + A, где U — изменение внутренней энергии, Q — количество теплоты, A — работа внешних сил.

  4. Анализ формулы U = Q + A.

IV. Закрепление на качественных задачах

1. При быстром сжатии газа температура его повысилась. Можно ли сказать, что:
а) газу сообщено некоторое количество теплоты?
б) внутренняя энергия газа увеличилась.

Всегда ли при сообщении термодинамической системе энергии путем теплообмена внутренняя энергия возрастает?

Можно ли передать газу некоторое количество теплоты, не вызывая при этом повышения температуры?

V. Домашнее задание

§ 29. Задачи 29.1, 29.2.

План урока физики в 11-м классе по тема: Глаз как оптическая система

Цель:

  • рассмотреть глаз как оптическую систему;
  • связать представления учащихся об органах зрения с физическими законами;
  • показать, как на практике можно организовать работу позволяющую беречь зрение.

Оборудование:

  • осветитель для теневого проецирования;
  • набор линз;
  • литровая колба с раствором хвойного экстракта;
  • таблица “Глаз”.

Ход урока

I. Воспроизведение знания о зрении из биологии

Предложить учащимся ответить на следующие вопросы.

  1. Как устроен глаз?
  2. Где анализируется информация, переданная через колбочки и палочки в сетчатке?
  3. Где находится участок мозга, отвечающий за зрение?
  4. Что подразумевается под зрение равно единице?
  5. Какова роль палочек в формировании зрения?
  6. Какова роль колбочек?
  7. Какой элемент из строения глаза является физическим объектом?

II. Анализ ответов учащихся позволяет подвести к тому, как хрусталик изменяет свою оптическую силу

  1. Опыт демонстрирующий формирование изображения внутри глаза [9, 108, 152].
  2. Опыты демонстрирующие дефекты зрения и способы их исправления.
  3. Рассказать о способах тренировки глаза.
  4. Рассказать о витаминотерапии улучшающей зрение.
  5. Проанализировать какие части глаза позволяют сформировать цветовую чувствительность глаза.
  6. Предложить учащимся вопрос: Что вы знаете о нарушениях цветового ощущения у людей?
  7. Что вы знаете о бинарности зрения?

Выводы учащихся из изученного материала.

III. Домашнее задание

§ 44. Задачи 44.1, 44.2, 44.3

Переход на профильное обучение позволяет реализовать межпредметные связи также через элективные курсы, цель которых — интеграция знаний о природе. Содержание некоторых из них разработанных мною, предлагаю вашему вниманию.

Физика и медицина

Курс предназначен для учащихся 11-го класса, выбирающих будущую профессию, связанную с медициной. Цель данного элективного курса — создание ориентационной и мотивационной основы для осознанного выбора профессии, а также для углубления и расширения знаний по физике с интеграцией в биологию. Это компенсирующий курс для классов химико-биологического профиля, рассчитанный на 14 часов.

Примерный сценарий занятий

I. Ультразвук и медицина: (2 часа)

  1. Вводное слово учителя.
  2. Демонстрация простейших медицинских приборов и рассмотрение принципа их действия (пипетка, шприц, термометр, банки).
  3. Понятие об ультразвуке и природных сонарах.
  4. Получение ультразвука на практике.
  5. Ультразвук в диагностике.
  6. Ультразвук в терапевтическом и оперативном лечении.

II. Звук в жизни человека. (2 часа)

  1. Что такое звук?
  2. Как измеряют звук?
  3. Как мы слышим и говорим?
  4. Дефекты звука и их устранение.
  5. Борьба с шумом как экологическая проблема.

III. Электрические явления и медицина. (2 часа)

  1. Электрические явления в жизни живых организмов.
  2. Электрические заряды в организме человека.
  3. Методы электродиагностики (энцефалография, кардиография)
  4. Методы электролечения.

IV. Оптика и медицина. (2 часа)

  1. Зрение у животных и человека.
  2. Дефекты зрения и их устранение.
  3. Световоды в диагностике.

V. Радиоактивные излучения и медицина. (2 часа)

  1. Влияние гамма излучения на биологические объекты.
  2. Лучевая болезнь.
  3. Метод меченых атомов в диагностике (изотопная диагностика и компьютерная томография).
  4. Гамма-лучи в онкологии.

VI. Лазер и медицина. (2 часа)

  1. Лазерный луч, виды лазеров.
  2. Лазерная терапия.
  3. Лазерная хирургия.

VII. Баротерапия и барохирургия. (2 часа)

  1. Атмосферное давление в жизни человека.
  2. Баротерапия.
  3. Барохирургия.

Эволюция и естественнонаучная картина мира

Курс предназначен для учащихся 11-го класса, с целью обобщения представления учащихся о развитии мировоззренческих взглядов человечества. Данный материал интересен для учащихся физико-математических и естественно-научных классов. Курс рассчитан на 14 часов.

Примерный сценарий занятий

I. Научная картина мира. (2 часа)

  1. Что нужно понимать под научной картиной мира.
  2. Как социальное развитие общества формировало научную картину мира.

II. Картины мира мыслителей древности: (2 часа)

  1. Философский взгляд на природу вещей.
  2. Античная атомистика Демокрита.
  3. Мир по Аристотелю.

III. Эволюция механической картины мира. (3 часа)

  1. Учение Коперника и его развитие Галилеем.
  2. Учение о мире Рене Декарта.
  3. Механическая картина мира по Ньютону.
  4. Эволюционные идеи в науке.
  5. Развитие представлений о строении вещества.

IV. Электромагнитная картина мира. (3 часа)

  • Исследования Фарадея и их роль в создании теории электромагнитного поля Максвелла.
  • Роль теории Эйнштейна в создании электромагнитной картины мира.
  • Недостатки электромагнитной картины мира в объяснении модели атома по Резерфорду.

V. Современная научная картина мира. (4 часа)

  1. Дискретность энергии в микромире.
  2. Дуализм частиц по Луи де Бройлю.
  3. Взаимные превращения частиц.
  4. Шредингер — основоположник современного представления о генетике.
  5. Учение В.И. Вернадского о биосфере.
  6. Астрономия в формировании современной научной картины мира.
  7. Воплощение в современные научные идеи и теории слов А.Л. Чижевского: “Теперь мы можем сказать, что в науках о природе идея о единстве и связанности всех явлений в мире и чувство мира как неделимого целого никогда не достигали той ясности и глубины, как они мало-помалу достигают в наши дни".

Мне кажется, что использование межпредметных связей является наиболее действенным инструментом в руках учителя, позволяющим побуждать учащихся к творческому поиску, к стремлению использовать весь арсенал своих школьных знаний для объяснения единства природы и поддерживать интерес к познанию физики, как наиболее фундаментальной науки.

Литература

  1. Хрестоматия по физике: Учебное пособие для учащихся / Сост.: А.С. Енохович, О.Ф. Кабардин, Ю.А. Коварский и др.; под ред. Б.И. Спасского. — М.: Просвещение,1982.
  2. Максимова В.Н. Межпредметные связи и совершенствование процесса обучения: Кн. Для учителя. — М.: Просвещение, 1984.
  3. Межпредметные связи курса физики в средней школе / Ю.И. Дик, И.К. Турышев, Ю.И. Лукьянов и др. Под ред. Ю.И. Дика, И.К. Турышева. М.: Просвещение,1987. (Б-ка учителя).
  4. В.Р.Ильченко. Перекрестки физики, химии и биологии. М.: Просвещение, 1986.
  5. Блудов М.И. Беседы по физике. Ч. I. Изд. 2-е., переработ. М.: Просвещение, 1972.
  6. Кац Ц.Б. Биофизика на уроках физики: Кн. Для учителя. Из опыта работы. 2-е. изд. перераб. М.: Просвещение,1988.
  7. Мансуров А.Н., Мансуров Н.А. Физика 10–11 кл. Книга для учителя, 2000, Просвещение.
  8. Журнал “Физика в школе”. 2003 № 7, с.17–19.
  9. Хорошавин С.А. Физический эксперимент в средней школе: 6–7 кл. М.: Просвещение. 1988. (Б-ка учителя физики).