Важную роль при организации проектной и исследовательской работы играют межпредметные связи.
Впервые понятие «Межпредметные связи» было введено в школьные программы в 1981 году. Ведение этого понятия было направлено на то, чтобы дать единую научную трактовку общих понятий в разных предметах, выработать методы осуществления межпредметных связей и обеспечить систематизацию знаний на межпредметной основе.
Но в последнее время, в связи с модернизацией общего среднего образования, эти связи все больше утрачивают свою значимость. Это имеет объективные причины. Основная причина заключается в том, что выпущено очень много учебников по разным предметам и в них либо частично, либо полностью нарушены межпредметные связи.
Опыт работы в школе показывает, что на формирование системы знаний по физике очень сильно влияет математическая подготовка учащихся. Сведения, полученные на уроках математики, чаще всего используются в качестве опорных знаний. Большую роль играет связь с биологией, химией и информатикой.
Учитывая сложившиеся обстоятельства укреплять межпредметные связи можно не только на уроках, обращаясь к материалу, пройденному по другим предметам, но и через участие в интеллектуальных марафонах, научно-практических конференциях и различных конкурсах. Целью таких мероприятий является выявление и развитие одаренных школьников, популяризация фундаментальных наук, развитие интереса к науке и технике.
Задача современного образования – это воспитание человека, способного адаптироваться к условиям современного общества новых технологий. Об этом говорится в Законе Российской Федерации «Об образовании»: «Если приоритетом общества и системы образования является способность вступающих в жизнь молодых людей самостоятельно решать встающие перед ними новые, еще неизвестные задачи, то результат образования «измеряется» опытом решения таких задач. Тогда на первый план, наряду с общей грамотностью, выступают такие качества выпускника, как, например, разработка и проверка гипотез, умение работать в проектном режиме, инициативность в принятии решений и т. п. Эти способности востребованы в постиндустриальном обществе».
В данной разработке я хочу проследить, как в конкурсных работах учащихся происходит интеграция естественно-математических предметов и почему это приносит более высокие результаты.
В современной педагогике используется две очень близкие по содержанию образовательные технологии, связанные с организацией индивидуальной работы с одаренными детьми. Это проектная и исследовательская деятельность учащихся.
Они имеют много общего, но отождествлять их не следует.
Исследовательская деятельность – это деятельность, связанная с решением исследовательской задачи с заранее неизвестным решением. Главным результатом исследовательской деятельности является интеллектуальный продукт, устанавливающий ту или иную истину в результате процедуры исследования и представленный в стандартном виде.
Проектная деятельность – это совместная учебно-познавательная, творческая деятельность учащихся, имеющих общую цель, согласованные методы. Непременным условием проектной деятельности является представление о конечном продукте деятельности и реализация продукта.
В последнее время все больше распространяется участие школьников в научно-практических конференциях и конкурсах. У нас в Республике Саха (Якутия) широкое распространение имеет научно-практическая конференция школьников «Шаг в будущее». Она проходит в четыре этапа: школьная НПК, улусная НПК школьников, региональная научная конференция молодых исследователей «Шаг в будущее» и Республиканская научная конференция молодых исследователей «Шаг в будущее – Инникигэ хардыы» им. академика В.П. Ларионова. И менее известный конкурс «Математика и проектирование». Об этом конкурсе я узнала из информационного письма.
Когда я получила информационное письмо о проведении I международного конкурса «Математика и проектирование» (2006-2007гг.), то подумала, что это не для учителя физики. Ну что я могу предложить ребятам для участия в этом конкурсе? Но мои ребята заинтересовались, и мы стали искать подходящие темы для исследования.
На конкурс подготовили и представили две работы: « Энергетическая модель солнечной системы» и «Волновая модель микро и макромира». В этих работах была осуществлена связь между математикой, физикой и астрономией. В первой работе на основе строения Солнечной системы была вычислена кинетическая энергия каждой планеты и проверен закон сохранения энергии. Во второй работе мы составили волновую модель микро- и макромира на основе применения волны де Бройля не только к микромиру, но и формального применения к макромиру. (Волны де Бройля это волны, связанные с любой движущейся микрочастицей, отражающие их квантовую природу).
При подготовке работ я поняла, что для успешного участия в таком конкурсе нужно хорошо владеть компьютером. Мне пришлось самой учиться и обучать своих учеников компьютерной грамотности.
Работы прошли заочный тур, и ученики были приглашены для участия во втором этапе конкурса. Поездка состоялась благодаря спонсорской помощи.
Более уверенно я чувствовала себя при подготовке учеников к участию во II международном конкурсе «Математика и проектирование» (2007-2008гг.). Из четырех конкурсных работ отборочный тур прошли три работы:
- «Математическая модель гигантской природной линзы». Автор: Бойченко Евгения, ученица 10класса.
- «Моделирование фигур зодиакальных туманностей с помощью программы «Enhancer». Автор: Горохова Анна, ученица 11 класса.
- «Моделирование солнечно-линзовых электростанций». Автор: Шостак Валерия, ученица 10 класса.
В этих работах я смогла организовать исследовательскую деятельность учеников не только с использованием математических, физических и астрономических знаний, но и с использованием компьютерных программ «Enhancer» и «Photoshop». Например, конкурсная работа Гороховой Анны, ученицы 11 класса: «Моделирование фигур зодиакальных туманностей с помощью программы «Enhancer», представленной в номинации: «Геометрические миниатюры»
Эти программы используются не только для стабилизации «бытовых» фотографий, такие программы широко используются в науке. Например, в биологии или химии для увеличения четкости микроба или молекулы. Мы же использовали эти программы для изучения таких интересных объектов в астрономии, как туманности. Но не просто туманностей, а только тех, которые похожи на животных или насекомых и сравнили их с земными обитателями в процентном отношении. Изучили их геометрическую форму, так как любую сложную фигуру можно представить как совокупность более простых фигур. В этой работе мне удалось осуществить связь с такими предметами как: геометрия, астрономия, информатика, биология.
В двух других работах мы использовали физический эксперимент в условиях школьной лаборатории. Ведь все основные законы природы открыты экспериментально, т.е. с помощью простейших приборов, которые ученые мастерили своими руками. Полученные в ходе эксперимента измерения мы использовали для вычисления площади поверхности линзы, толщины линзы, составляли таблицы и делали выводы. Работы были представлены в номинации: «Математические модели реальных процессов в природе и обществе».
К сожалению только одна ученица смогла прилететь на заключительный этап конкурса в Москву, Бойченко Евгения. Для неё эта поездка была очень полезной, т.к. она нашла для себя научного руководителя в лице доктора физико - математических наук, преподавателя МГУ Мантурова О.В. Под его руководством она выполняла в этом учебном году исследовательскую работу: «Модель электромагнитной пушки» и награждена:
1. Дипломом I степени на XIII республиканской научной конференции молодых исследователей «Шаг в будущее – Инникигэ хардыы» им. академика В.П. Ларионова.
2. Почетной грамотой за успехи в исследовательской работе и высокие достижения в изучении электромагнитных явлений. Лига Женщины – Ученые Якутии.
3. Дипломом I степени на VIII региональной научной конференции молодых исследователей «Шаг в будущее»
4. Дипломом II степени за успешное участие на XII улусной научно – практической конференции «Шаг в будущее» в секции «Технические науки» с докладом «Модель электромагнитной пушки»
В этом году мои ученики готовят три работы для участия в III международном конкурсе «Математика и проектирование» (2008-2009гг.). Одна из работ называется: «Тайна гравитации в геометрических фигурах». В этой работе мы планируем исследовать механизмы гравитационного взаимодействия ведущих современных теорий гравитации и с помощью программы «Macromedia Flash MX» на примере геометрических фигур создать модели этого взаимодействия. Изучить основы работы во Flash.
Идея второй работы возникла на границе физики и истории математики и вылилась в исследование школьницы в мире чисел. При исследовании квадратной зависимости в законе всемирного тяготения было получено совершенно новое свойство разности квадратов ряда натуральных чисел. Каждое последующее число ряда больше предыдущего на 2. Более того, применяя этот алгоритм к разности кубов натуральных чисел, мы увидели, что эта зависимость тоже работает. Каждое последующее число больше предыдущего на 6. В результате применения этого алгоритма для n-х степеней мы получили новый ряд чисел, который в математике ещё не был известен. При оформлении конкурсной работы мы использовали программу «Macromedia Flash MX» для создания анимации.
Итак, подводя итоги своего опыта работы по организации проектной и исследовательской деятельности школьников в международном конкурсе «Математика и проектирование» и НПК школьников, я могу с уверенностью сказать, что в настоящее время очень трудно найти что - нибудь новенькое в отдельно взятом предмете. В отдельно взятой математике, отдельно взятой физике или отдельно взятой астрономии. Фундаментальные науки изучены предыдущими поколениями основательно и белых пятен там не осталось или почти не осталось. Поэтому я нахожу интересные темы на стыке наук, используя межпредметные связи. При таком подходе творческие работы перестают носить реферативный характер, становятся актуальными и носят элементы новизны.