Интеграция различных областей естественнонаучного знания на уроках математики, физики, информатики

Разделы: Математика, Физика, Информатика


Прогрессивные педагоги разных эпох и стран, Я.А. Каменский, К.Д. Ушинский, А.И. Герцен, Н.Г. Чернышевский, подчеркивали необходимость взаимосвязи между учебными предметами для отражения целостной картины природы в голове ученика, для создания истинной системы знаний и правильного миропонимания, а также необходимость обобщенного познания и целостности познавательного процесса. К ним отнесем следующее методическое положение: преемственность в содержании отдельных дисциплин, опора при изучении и закреплении материала на знания по другим предметам, развитие общих для разных предметов идей, сближение родственных предметов, формирование обобщенных познавательных умений.

Интеграция, на наш взгляд, – это обобщенное отношение между структурными компонентами целостного образования. Такими компонентами могут быть различные виды знаний одного учебного предмета, обобщенные компоненты знаний межпредметного характера, обобщенные умения, сформированные на основе усвоения связей между способами учебно-познавательной, учебно-производственной и практической деятельности.

Мы считаем, что методологическая, образовательная, воспитательная, развивающая функции интеграции в обучении обеспечивают существование интеграции как полноправного процесса в обучении.

Методологическая функция обеспечивает целостное единство при изучении многообразия окружающего мира.

Образовательная функция интеграции заключается в формировании у учащихся общей системы знаний об объектах окружающего мира, законах и закономерностях, общенаучных понятиях, методах познания, фундаментальных теориях и идеях мировоззренческого характера.

Воспитательная функция состоит в формировании целостной системы знаний и научного мировоззрения.

Интеграция в обучении позволяет нам выполнить и развивающую функцию, необходимую для всестороннего и целостного развития личности учащегося, развития интересов, мотивов, потребностей к познанию.

Интегрированный урок – особый тип урока, на котором изучается взаимосвязанный материал двух или нескольких предметов (нами предлагаются фрагменты трех интегрированных уроков: физики и информатики, математики с элементами литературы, физики и математики). Такие уроки используются в тех случаях, когда знание материала одних предметов необходимо для понимания сущности процесса, явления при изучении другого предмета. Интегрированный урок проводят обычно два преподавателя взаимосвязанных предметов или преподаватель с преподавателем специального предмета.

Так, на интегрированном уроке (физика + информатика) “Волновые свойства света” (11 класс), проведенном учителями МОУ “СОШ № 45 г. Белгорода”: физики – Оломской С.В. и информатики и ИКТ – Аладьиной М.Е. (см. Приложение 1), учащиеся класса на этапе проверки знаний и умений работали на уроке с презентацией (см. Приложение 2), заранее составленной несколькими учащимися по данной теме на уроке информатики. На этом же этапе ученики с помощью компьютера выполняли тестовое задание по волновым свойствам света:

1. В период полного солнечного затмения поверхность Земли покрывают широкие чередующиеся светлые и темные полосы. К этому приводит явление:

    А) дисперсии
    Б) интерференции
    В) дифракции
    Г) поляризации

2. Разложение призмой белого света на цвета происходит в результате явления:

    А) дисперсии
    Б) интерференции
    В) дифракции
    Г) поляризации

3. Излучают ли обычные источники света когерентные волны?

    А) да
    Б) нет

4. Естественный свет представляет собой волны,

    А) в которых колебания вектора Е происходят в одной неизменной плоскости
    Б) в которых колебания вектора Е происходят в различных и, притом, изменяющихся во времени плоскостях

5. На белом экране нарисован зеленый квадрат. Наблюдатель смотрит через красное стекло. При этом он увидит:

А) черный квадрат на зеленом фоне
Б) синий квадрат на зеленом фоне
В) красный квадрат на черном фоне
Г) черный квадрат на красном фоне

Оценки за эту работу выставил компьютер.

На этапе решения практических задач класс был разделен на группы: “физики-программисты”, “физики-теоретики”, “физики-исследователи”, “физики-экспериментаторы”.

Программисты” выполняли задание по темеИнтерференция”: составить блок–схему и программу (на одном из языков программирования) для определения результата интерференции (n – четное – светлая полоса, n – нечетное – темная полоса). ( n = ).

Проверить выполнение программы для:

А) ; Б) ;

“Экспериментаторы” с помощью лазера, дифракционной решетки, линейки, экрана определяли длину волны света, падающего на решетку и число штрихов на 1 мм в решетке, если период дифракционной решетки равен

“Теоретики” решали задачу по теме “Дифракция”:

Какой наибольший порядок спектра можно видеть в дифракционной решетке, имеющей 500 штрихов на миллиметре, при освещении ее светом с длиной волны 720 нм?

“Исследователи”, пользуясь графиком зависимости показателя преломления стекла от длины световой волны, вычисляли и сравнивали скорости распространения световых волн разной длины в стекле.

Формы интегрированных уроков могут быть различны. В форме интегрированных уроков, мы считаем, целесообразно проводить обобщающие уроки, на которых раскрываются проблемы двух или нескольких предметов.

Обобщающий урок “Десятичные дроби” (5 класс) (математика с элементами литературы), был проведен учителем математики МОУ “СОШ № 45 г. Белгорода” Ждановой Л.Н. в форме урока-приключения на основе событий, рассказанных в книге Д.К.Ролинга “Гарри Поттер и философский камень” (см. Приложение 3, Приложение 4).

Ребята знакомятся с письмом Гарри Поттера, в котором он предлагает совершить путешествие в страну фантастики. На протяжении всего урока учащиеся выполняют задания, предложенные героями книги.

Мы предлагаем фрагмент урока:

Хагрид: Слово “корень” – то я знаю, на зиму вон сколько корешков налущил, а что за мудреное слово “уравнение” не слыхивал.

Учитель: Помогите, не оставьте старичка в беде.

Хагрид: Спасибо, ребятушки, держите волшебную палочку, а дорогу укажет Букля.

Учитель: Мы продолжаем путь. Но что я вижу? Дорогу нам преградила река, моста не видно. Что же делать? Смотрите, здесь, что-то написано: “Если вы правильно узнаете скорость лодки, то она перевезёт вас на тот берег”.

Задание № 4. Скорость течения реки 1,7 км/ч, скорость лодки против течения 3,8 км/ч. Какова скорость лодки?

Учитель. Мы вовремя перебрались через реку, так как я вижу карету, и в ней восседает сама Минерва. Она может нас подвести.

Карета едет мимо пшеничного поля, и Минерва обращается к косарям:

– Эй, косари! Скажите, что эти поля принадлежат профессору Альбусу!

– Хорошо, скажем, если поможете решить задачу.

Задание №5. В первый день мы скосили поле пшеницы площадью 18,37 га, что на 5,7 га больше чем во второй день, и на 2,21 га больше чем в третий день. Поле, какой площади скосили за три дня?

Интегрированные уроки – комплексная проблема современной дидактики. Дидактика интегрированного урока имеет структуру, состоящую из трех элементов:

  • знания и умения из первой предметной области,
  • знания и умения из второй предметной области,
  • интеграция этих знаний и умений в процессе обучения.

Интеграцию учебных дисциплин мы строим по принципу сотрудничества, на добровольной и взаимовыгодной основе. Здесь учитываем общие интересы всех участников интеграции.

На интегрированном уроке (физика+математика) по теме “Кинематика” в 9-м классе использовались знания о функциях, полученные учащимися на уроках математики, проведенном учителями МОУ “СОШ № 45 г. Белгорода”: математики – Копцевой Т.О., физики – Оломской С.В. (см. Приложение 5, Приложение 6).

На этапе урока проверки знаний и умений учителями были заданы следующие вопросы:

Учитель физики:

  • Что называется механическим движением?
  • Какие виды движения вы знаете?
  • Дать определение каждого из них.
  • Какие величины характеризуют эти виды движения?

Учитель математики:

  • Что называется функцией?
  • Что называется линейной функцией?
  • Что является ее графиком?
  • Что называется квадратичной функцией?
  • Что является ее графиком?

В тетрадях ученики выполняют тестовое задание с взаимопроверкой и выставлением отметок:

1. Функции заданы формулами: 1) у = 5х – 3 ; 2) у = 5 – 3х; 3) у = 2 + 5х

Графики каких функций параллельны?

2. В каких координатных четвертях расположен график функции у = – 0,5х?

3. На рисунке точками отмечены положения четырех движущихся слева направо тел через равные интервалы времени. Интервалы времени между двумя отметками для всех тел одинаковы. На какой полосе зарегистрировано равномерное движение с наибольшей скоростью?

4. На каком графике представлено равноускоренное движение?

5. Какая из приведенных ниже формул соответствует записи определения ускорения при равноускоренном движении?

На добровольной основе, по интересам учеников класс был разделен на три группы: физики – экспериментаторы, физики – теоретики, математики – практики. Каждая группа получила отдельное задание, после его выполнения отчиталась перед классом.

Группа “физиков-теоретиков” решала следующие задачи:

  • Двигатели троллейбуса запускают постепенно, в течение 10 с. При этом троллейбус проходит путь по проспекту Б.Хмельницкого к автовокзалу 25 м.
    Найти среднее ускорение, с которым двигался троллейбус во время пуска двигателя.
  • При подходе к светофору на пересечении проспекта Славы и улицы Пушкина, автомобиль уменьшил скорость от 15 м/с до 5 м/с в течение 20 с.
    Найти ускорение, считая движение автомобиля равнозамедленным.

Группа “математиков-практиков” выполняла такие задания:

  • Найти точку пересечения графиков функций у = 2х2 и у = 3х – 1 аналитически.
  • Найти точку пересечения графиков функций у = 2х2 и у = 3х – 1 графически.
  • Построить график зависимости Sx = –4t + 2t2 и описать это движение.

Так как ребята сами определили для себя группу, то участие в уроке было для них интересно, познавательно и увлекательно. Нами замечено, что при проведении уроков в такой форме, даже сложный материал легче усваивается и понимается учениками.

По нашему мнению, интегрированные уроки развивают потенциал учащихся, побуждают к познанию окружающей действительности, к развитию логики мышления, коммуникативных способностей. Именно такая подготовка обеспечивает конкурентоспособного специалиста в интегрированном информационном пространстве современного общества.