Использование межпредметных связей при подготовке к единому государственному экзамену по физике

Вольность и союз наук необходимо требуют взаимного сообщения и беззавистного позволения в том, о кто знает упражняться. Слеп физик без математики, сухорук без химии.

М.В.Ломоносов

Мыслящий ум не чувствует себя счастливым, пока ему не удастся связать воедино различные факты, им наблюдаемые.

Д. Хевеши

Презентация

Использование межпредметных связей при подготовке к единому государственному экзамену (далее – ЕГЭ) обусловлено, во-первых, повышением научного уровня содержания образования, во-вторых, увеличением объема информации, подлежащей усвоению учащимися, в-третьих, возросшими требованиями к уровню предметных компетенций выпускников средней школы.

Компетенции – комплексные свойства личности, включающие взаимосвязанные знания, умения, ценности, а также готовность мобилизовать их в необходимой ситуации.

Информационная культура – умение целенаправленно работать с информацией и использовать для ее получения, обработки и передачи информационные технологии, современные технологические средства и методы.

Единый государственный экзамен все шире входит в нашу жизнь, становится практикой сдачи не только выпускных, но и вступительных экзаменов во многие учебные заведения нашей страны. Для успешного выполнения работы требуются прочные и устойчивые знания по предмету. Экзаменационный материал по физике включает объем, который изучается в школе в течение пяти лет (7-11 классы). Неудивительно, что часть изученных тем может быть забыта и требует повторения. Именно поэтому подготовку к ЕГЭ необходимо начинать как можно раньше, фактически с начала изучения курса, обращая внимание на систематизацию знаний. С целью формирования научного мировоззрения выпускников большое внимание в нашей школе уделяется установлению и развитию межпредметных связей не только в процессе всего курса обучения, но и непосредственно при подготовке к ЕГЭ.

I. Межпредметные связи как педагогическая категория

1.1. Понятие и классификация межпредметных связей

Межпредметные связи являются, прежде всего, педагогической категорией, сущностная основа которой кроется в связующей, объединяющей функции. Исходя из этого, можно дать определение: межпредметные связи есть педагогическая категория для обозначения синтезирующих, интегративных отношений между объектами, явлениями и процессами реальной действительности.

Рассмотрим классификацию межпредметных связей, которые характеризуются, прежде всего, структурой. Поскольку внутренняя структура предмета является формой, то можно выделить следующие формы связей:

1. По составу.
2. По направлению.
3. По способу взаимодействия направляющих элементов (многообразие вариантов связи).

Межпредметные связи по составу показывают, что используется, трансформируется из других дисциплин при изучении конкретных тем. Межпредметные связи по направлению показывают:

• что является источником межпредметной информации для конкретно рассматриваемой учебной темы, изучаемой на широкой межпредметной основе: один, два или несколько учебных предметов;
• где используется межпредметная информация: только при изучении данной темы базового учебного предмета (прямые связи), или же данная тема является также “поставщиком” информации для других тем, других дисциплин (обратные или восстановительные связи).

Временной фактор показывает:

• какие знания, привлекаемые из других школьных дисциплин, уже получены учащимися, а какой материал еще только предстоит изучать в будущем (хронологические связи);
• какая тема в процессе осуществления межпредметных связей является ведущей по срокам изучения, а какая – ведомой (хронологические синхронные связи);
• как долго происходит взаимодействие тем в процессе осуществления межпредметных связей.

Исходя из того, что состав межпредметных связей определяется содержанием учебного материала, формируемыми навыками, умениями и мыслительными операциями, то в первой их форме следует выделить следующие типы межпредметных связей:

• содержательные;
• операционные;
• методические
• организационные.

Во второй форме типы связей могут быть прямыми (действовать в одном направлении) и обратными, или восстановительными. В третьей форме межпредметных связей выделяют следующие типы связей: хронологические (связи по последовательности их осуществления) и хронометрические (связи по продолжительности взаимодействия связеобразующих элементов). Каждый из этих двух типов подразделяется на виды межпредметных связей .

1.2. Пути и методы реализации межпредметных связей

Использование межпредметных связей – одна из наиболее сложных методических задач учителя–предметника. Она требует знания содержания программ и учебников по другим предметам. Реализация межпредметных связей в практике обучения предполагает сотрудничество учителей–предметников. Учитель–предметник разрабатывает индивидуальный план реализации межпредметных связей в предметном курсе. Методика творческой работы учителя в этом плане проходит следующие этапы:

1. Изучение программы по предмету, ее раздела “Межпредметные связи”, программ и учебников по другим предметам, дополнительной научной, научно–популярной и методической литературы.
2. Поурочное планирование межпредметных связей с использованием курсовых и тематических планов.
3. Разработка средств и приемов реализации межпредметных связей на конкретных уроках (формулировка межпредметных познавательных задач, домашних заданий, подбор дополнительной литературы для учащихся, подготовка необходимых учебников и наглядных пособий по другим предметам, разработка методических приемов их использования).
4. Разработка методики подготовки и проведение комплексных форм организации обучения (межпредметных обобщающих уроков, экскурсий, факультативов, комплексных семинаров и т.д.).
5. Разработка приемов контроля и оценки результатов осуществления межпредметных связей в обучении (вопросы и задания на выявление умений учащихся устанавливать межпредметные связи).

Планирование межпредметных связей позволяет учителю успешно реализовывать методологические, образовательные, развивающие, воспитательные и конструктивные функции; предусматривать разнообразие их видов на уроках, в домашней и внеклассной работе учащихся. Для установления межпредметных связей необходимо осуществить отбор материалов, т.е. определить те темы, которые тесно переплетаются с темами из курсов других предметов.

Курсовое планирование предполагает краткий анализ содержания каждой учебной темы с учетом внутрипредметных и межпредметных связей. Решение этой задачи успешно осуществляется при совместной согласованной работе учителей различных дисциплин: химии, физики, биологии, географии, математики, истории, обществознания, технологии и других.

Вопрос о путях и методах реализации межпредметных связей – это один из аспектов общей проблемы совершенствования методов обучения. Отбор методов обучения учитель производит на основе содержания учебного материала и подготовленности учащихся к изучению предмета на уровне межпредметных связей.

Средства реализации межпредметных связей могут быть различны:

1. Вопросы межпредметного содержания, направляющие деятельность школьников на воспроизведение ранее изученных в других учебных курсах и темах знаний и их применение при усвоении нового материала.
2. Межпредметные задачи, которые требуют подключения знаний из различных предметов или составлены на материале одного предмета, но используются с определенной познавательной целью в преподавании другого предмета.
3. Домашнее задание межпредметного характера – постановка вопросов на размышление, подготовка сообщений, рефератов, изготовление наглядных пособий, составление таблиц, схем, кроссвордов, требующих знаний межпредметного характера.
4. Учебный эксперимент – если предметом его являются биологические объекты и химические (физические) явления, происходящие в них.

Поскольку межпредметные связи обеспечивают привлечение учащимися на уроках знаний из области других предметов, важно с учетом требований программ выделить наиболее общие, устойчивые и долговременно действующие межпредметные понятия. Примером таких понятий могут быть понятия о материи, энергии, составе, строении, химических свойствах и биологических функциях веществ.

Способы привлечения знаний из других предметов различны. Конкретизация использования межпредметных связей в процессе обучения достигается с помощью поурочного планирования, которое осуществляется с учетом вида урока с межпредметными связями:

• фрагментарный, когда лишь фрагменты, отдельный этап урока, требует реализации связей с другими предметами;
• узловой, когда опора на знания из других предметов составляет необходимое условие усвоения всего нового материала или его обобщения в конце учебной темы;
• синтезированный, который требует синтеза знаний из разных предметов на протяжении всего урока и специально проводится для обобщения материала ряда учебных тем или всего курса.

Межпредметные связи позволяют всесторонне рассматривать изучаемые факты и явления, истолковывать их с точки зрения различных наук, выявляя своеобразие отдельных их сторон, полнее раскрывать всеобщую связь явлений, показывать учащимся возрастающее взаимопроникновение наук и тем самым обеспечить систематизацию знаний выпускников. Использование межпредметных связей при подготовке к ЕГЭ предполагает акцентировать деятельность учащихся на самостоятельном применении сведений из других курсов.

Физика – интеллектообразующая наука, находящая “точки соприкосновения” со многими другими науками. Хотелось бы остановиться на взаимодействии физики и математики, а также физики и химии при подготовке к ЕГЭ, потому что в КИМах по физике достаточно много заданий, которые выпускники должны выполнить и выполнить успешно, лишь владея физико-математическими и физико-химическими компетенциями.

II. Использование межпредметных связей при подготовке выпускников к ЕГЭ по физике

2.1. Систематизация физико-математических компетенций

Курс физики средней школы, начиная с механики и кончая строением атома, насыщен графическими представлениями явлений. В ЕГЭ по физике достаточно много заданий, связанных с чтением графической информации, с построением графической модели ситуации. Графики функций в математике изучаются вне связи с конкретными процессами, абстрактно. Поэтому очень важным моментом при подготовке к ЕГЭ является конкретизация и систематизация полученных выпускниками знаний о функциях и их графиках. Учащимся предлагается заполнение таблиц, по которым им необходимо обобщить свои знания и по математике, и по физике.

Следующим возможным вариантом использования межпредметных связей с математикой может быть чтение “обезличенной” графической информации.

Такая работа дает возможность учащимся задуматься о конкретных физических величинах и зависимостях, не торопиться со скоропалительными выводами, присмотреться к предложенным графикам и только после определенных аналитико-синтетических действий делать выводы. В дальнейшем эта своеобразная настороженность обязательно поможет им на экзамене. Хорошие результаты дает систематическая работа по построению графиков функций и их производных, а также их чтению в применении к конкретным физическим процессам: ?(t), a(t), s(t), Ф(t), ?(t), е(t), q(t) и т.д. Учащиеся с помощью математических знаний проводят определенные аналогии между функциональными зависимостями в физике, что дает им возможность свободно самим моделировать задания, составлять обобщающие таблицы, конструировать собственные задачи для одноклассников, учащихся младших классов.

Для того чтобы повысить уверенность в собственных физико-математических компетенциях, ребята создают и таблицы по составлению формул определенного раздела, по нахождению ошибок (задания-ловушки), проверяют друг друга по ним, тренируя, таким образом, критическое мышление и интуицию. Эту работу можно проводить как в группах, парах, так и индивидуально с каждым учащимся. Практика показала, что процесс систематизации, обобщения знаний эффективнее протекает при взаимодействии и взаимоконтроле самих учащихся.

2.2. Систематизация физико-химических компетенций

Научный уровень усвоения школьных курсов физики и химии определяет усвоение элементов теории строения вещества. Основой для систематизации знаний о строении и свойствах вещества, полученных на уроках физики и химии, является периодический закон. Обязательно следует качественно отследить усвоение учащимися структуры периодической системы, понимание ими принципа построения таблицы Менделеева, обратить внимание на такие понятия, как атом и его строение, энергию связи атомного ядра, механизм образования ионов, выполнение закона сохранения электрического заряда (приложение 9). При выполнении заданий ЕГЭ им обязательно пригодятся эти знания при расчете и записи ядерных реакций, при решении заданий, связанных со строением атомов химических элементов.

\

Периодичность в природе представлена не только периодическим законом. В природе можно часто наблюдать, что состояние того или иного объекта полностью повторяется через определенные промежутки времени: движение космических тел вокруг центра галактики, движение планет вокруг Солнца, движение электронов, вокруг ядра. В живой природе можно найти сколько угодно примеров частичной и полной повторяемости: система ритмов в живом организме, суточная и сезонная периодичность и другие.

Используя периодическую систему, учащиеся определяют и химические, и физические свойства элементов по их местонахождению в таблице Менделеева, но зачастую не обращают внимания на дробные значения относительных атомных масс и не связывают это с существованием изотопов. Это очень важная “точка пересечения” физики и химии. Владея понятием изотопов, можно понять следующие закономерности: химические свойства изотопов одного и того же химического элемента одинаковы, а физические – нет.

Часто для того, чтобы приблизительно охарактеризовать физические свойства твердого тела, необходимо определить, принадлежит оно к металлам или неметаллам. С помощью периодической системы это легко сделать. Если вещество принадлежит к металлам, то его физические и химические свойства определяются основным свойством атомов металлов – легко расставаться с валентными электронами. Так устроен мир атомов. Атомы, которые имеют на незаполненном уровне один – два электрона, легче теряют их. Это свойство металлов определяет их другие физические свойства. Металлы – прекрасные проводники тока, так как в кристаллической решетке металлов всегда есть свободные электроны, которые отдают атомы. Теплопроводность, упругость и пластичность металлов так же обусловлена наличием свободных электронов в кристаллической решетке.

Если на уроке физики необходимо привести пример полупроводника, пользуясь периодической системой, то находят атомы элементов, занимающих промежуточное положение между металлами и неметаллами (кремний, германий и другие). Кристаллы таких веществ проявляют свойства полупроводников. Знание физических законов помогает объяснить причины периодичности свойств элементов – они определяются периодичностью застройки внешних оболочек атомов электронами. Согласно квантово-механическим представлениям об атоме, электрон в нем делокализован – его координаты нельзя определить с такой же точностью, как координаты планет на орбите, они имеют неопределенность порядка атома. При рассмотрении состояния электрона в атоме физики вводят представление об электронном облаке. Форма и эффективные размеры его определяются квантовыми числами, значит, меняются при переходе электронов из одного состояния в другое – отождествлять электронное облако с электроном нельзя.

Таким образом, подготовка к ЕГЭ – длительный, кропотливый процесс, который следует планировать заранее. Практика показывает, что повторение к экзамену занимает меньше времени и дает лучший результат, если знания учеников актуализировать с использованием межпредметных связей. Это дает возможность учителю при cсистематизации знаний учащихся обогатить их понятийный багаж, научить применять его в разных ситуациях, в том числе в условиях экстренной мобилизации и реорганизации всего множества имеющихся у выпускников сведений на едином государственном экзамене.

Список литературы:

1. Дроздов А.А. ЕГЭ 2005. Химия. Поурочное планирование. Тематическое планирование уроков подготовки к экзамену. А.А. Дроздов-М., Издательство “Экзамен”, 2005.
2. Ильиченко В.Р. Перекрестки физики, химии, биологии. – М.: Просвещение, 1986.
3. Кондаков Н.И. Логический словарь-справочник. – М., Наука, 1979.
4. Косова О.Ю. Единый государственный экзамен. Химия: справочные материалы, контрольно-тренировочные упражнения, расчетные задачи /О.Ю.Косова, Л.Л.Егорова. Челябинск: взгляд, 2004.
5. Кулагин П.Г. Межпредметные связи в обучении. – М.: Просвещение, 1983.
6. Межпредметные связи в преподавании основ наук в средней школе. –/Под ред. А.В.Усовой – Челябинск, 1982
7. Славская К.А. Развитие мышления и усвоение знаний. –/ Под ред. Н.А. Менчинской и др. – М.: Просвещение, 1972
8. Федорова В.Н., Кирюшкин Д.М. Межпредметные связи - М., Педагогика, 1989.