Межпредметная интеграция урока– способ создания целостного мировоззрения обучающихся
статья по естествознанию на тему

Кузьминых Ирина Геннадьевна,

учитель физики и математики,

МАОУ «Голышмановская СОШ № 4»,

р.п. Голышманово, Тюменская область

 «АКТУАЛИЗАЦИЯ ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ОПЫТА: ФГОС-УРОК»

Межпредметная интеграция  урока– способ создания целостного мировоззрения обучающихся

Появляются новые средства и технологии обучения. [4, стр. 12]. По специальности я учитель математики и физики. Сама специфика физики и математики на их современном уровне побуждает к комплексному подходу в обучении школьников этим предметам, ведёт к их объединению, интеграции. Основной акцент приходится не столько на усвоение  определенных знаний, сколько на развитие образного мышления. [3, стр. 64]

Это способствует более глубокому усвоению знаний, формированию научных понятий и законов, совершенствованию учебно-воспитательного процесса, формированию научного мировоззрения, единства материального мира, взаимосвязи явлений в природе и обществе.

Урок должен быть направлен на получение новых результатов: личностных, метапредметных и предметных. Интеграция позволяет выработать   систему способов познания окружающего мира, построение самостоятельного процесса поиска, исследование и совокупность операций по обработке, систематизации, обобщению и использованию полученной информации.[6, стр. 4].

Общеучебные УУД включают в себя в частности -   структурирование знаний и •выбор наиболее эффективных способов решения задач в зависимости от конкретных условий, а это и просматривается в межпредметных связях, интеграции физики и математики. [1, стр. 23]

Математика и физика обычно считаются наиболее трудными предметами школьного курса. Они всегда развивались взаимосвязано. Как показывает практика, на знаниях по физике особенно отражается математическая подготовка учащихся. Действующая в настоящее время программа по математике обеспечивает перед началом изучения физики определенный фундамент математических знаний для усвоения курса физики. Многие исследователи приходят к выводу, что структура интегрированного урока отличается от структуры обычного не формой, а связью с содержанием изучаемых знаний. Связь обеспечивается благодаря межпредметной  интеграции содержания.  [5, стр. 192].

 Представляется важным деление интегрирование на вертикальное и горизонтальное. Горизонтальное интегрирование предусматривает объединение нескольких предметов данного класса обучения. Вертикальное охватывает однородный материал из программ разных лет обучения. [4, стр. 192].

       В физике математический метод служит одним из главных методов исследования явлений, поэтому мы рассмотрим согласование изучаемых вопросов по времени, понятие функциональной зависимости, решение задач.

Правила приближенных вычислений требуется выполнять с VII класса (округление чисел, стандартный вид записи) введенные ранее, но запись чисел в форме k?10n на начало изучения физики учащимися неизвестна.

С понятием вектора учащиеся сталкиваются впервые в VII классе при изучении скорости и силы, в математике вводится во втором полугодии в 9 классе и изучаются действия над векторами “Геометрия 7-9” авторы Л.С. Атанасян, В.Ф. Бутузов.

Физические закономерности записываются в школе главным образом аналитически с помощью формул, поэтому часто обучающиеся воспринимают функциональную зависимость формально. Графический способ по сравнению с аналитическим, обладает значительными преимуществами: график показывает ход физической закономерности, наглядно раскрывает динамику процесса.

В учебниках по математике довольно много заданий, непосредственно связанных с физикой.

При обучении физики на первой ступени учащиеся затрудняются решать расчетные задачи уже в три действия. Задачи, где требуется провести математическое преобразование,  вызывают затруднения.

Например, из формулы V = S/ t надо выразить величину t. Делают это наугад, не задумываясь, а если провести интеграцию? Здесь можно использовать разные приемы,  просто задать вопрос: “Как можно найти время через путь и скорость при решении задач на движение?” Конечно же, найдутся дети, которые без труда ответят: “Надо путь разделить на скорость”. Но обучающиеся могут выбрать и другой способ решения, чисто математический, через делитель, делимое, частное.

Тогда задаю другой вопрос: “Назовите в этой формуле делимое, делитель и частное”? Далее разбираем, чем является в этой формуле t, по какому правилу находится.

Можно воспользоваться и другим способом: записать формулу в виде пропорции и применить основное свойство пропорции. Думаю, что это наиболее подходящий способ, так как он позволяет выразить неизвестную физическую величину из формулы, включающей в себя более трех физических величин. Так, начиная с простейших формул, учимся выражать одни физические величины через другие. Ведь, как правило, задача по физике сначала решается в буквенном виде (в общем), т. е. выводится формула, в которой искомая величина выражена через известные величины.

При выводе формул при решении задач приходится прибегать к математическим преобразованиям, а если их объединить? Например, в 9 классе при выводе формулы для перемещения при равноускоренном движении, в которую не входит время предлагается вывод, который не всем понятен. Можно вывести эту формулу проще, на основе того, что перемещение численно определяется площадью трапеции с основаниями Vо x , Vx и высотой t.

Так как Sx = S тр = (Vо х + Vx) t/ 2 и известно, что t = (Vx - Vох)/аx , то можно сразу подставить и получить формулу Sx = (Vх2 – Vох2)/2аx. Такой вывод формулы более понятен, да и не отнимает много времени на уроке.  

При изучении понятия вектор опираемся на  сведения, которые известны из курса геометрии 8 класса. Ребята уже знают, что вектор есть направленный отрезок, знают, чем определяется направление вектора (указанием начала и конца), как обозначается вектор. Поэтому можно подчеркнуть, что векторные операции сводятся к простым геометрическим представлениям (сложение, вычитание и умножение вектора на число). Но обязательно обратить внимание учащихся на то, что для обозначения вектора в физике ставится стрелка (а не черточка, как в геометрии). К тому же в физике действия сложения и вычитания можно выполнять только с однородными величинами.

И еще есть одна особенность физических векторных величин – это то, что при умножении вектора на число может получиться векторная величина другой природы. Таким образом, при изучении векторных величин в физике опираясь знания учащихся из геометрии, мы устанавливаем связь двух дисциплин и углубляем знания учащихся.

Хочу также обратить внимание на чисто физическую задачу из геометрии 8 класса по теме “Сложение сил”. “С какой силой надо удерживать груз весом Р. на наклонной плоскости, чтобы он не сползал вниз”. Эта задача по геометрии объясняется через разложение вектора по двум взаимно перпендикулярным направлениям. По физике такие задачи ребята учатся решать в 9 классе, и перед началом решения таких задач предложить решить ее геометрическим способом. По физике такие задачи имеют другой подход. Поэтому при изучении темы “Движение тела под действием нескольких сил” в 9 классе можно эту задачу решить на уроке еще  раз, но уже другим способом: сложением сил, составлением системы уравнений и решением ее относительно неизвестного.

В процессе преподавания физики широко пользуются такими математическими понятиями как функция, графики функции, т. е. устанавливают функциональную зависимость между физическими величинами. Известно, что формулировка любого физического закона имеет математическую форму, т.е. записывается в виде некоторой функциональной зависимости. Так для формулировки физических законов часто используются слова “прямо пропорционально” и “обратно пропорционально”. Не все понимают смысл этих терминов, а вот, если провести интегрированный урок,  (при изучении функции y = kx и y = k/x, алгебра 7, 8 кл.), то мы покажем единый подход к закономерностям.

  В 8 классе при изучении темы “Закон Ома для участка цепи” при знакомстве с формулой I = U/R силу тока можно рассмотреть как функцию двух переменных. Притом установить функциональную зависимость между силой тока и одной из них можно лишь в том случае, если третья величина зафиксирована (например,  R- const). При построении графика использовать тот же способ что и в алгебре (с помощью таблицы, где U- аргумент, I- функция). А также обратить внимание учащихся на то, что т. к. между силой тока и напряжением зависимость прямая, то достаточно двух точек для построения графика зависимости силы тока от напряжения, а т.к. между силой тока и сопротивлением зависимость обратная, то двух точек уже недостаточно. Тут же напоминаем, что если между двумя физическими величинами установлена функциональная зависимость, то ее можно задать тремя способами: формулой, таблицей и графиком. Как видим, взаимосвязь физики с математикой, позволит решить эти задачи разными способами.

Эффективность использования производной  в 10-11 классах, подтверждается также обращением к задачам по физике из раздела “Кинематика”. Такие задания есть в ЕГЭ. Например: Координата тела меняется по закону X = 5 - 3t + 2t2 (м). Определите скорость, и ускорение данного тела в момент времени 2 сек  Пусть X = 2 + 4t2 - sin2пt. Найти: а) мгновенную скорость, б) ускорение, если t = 0,5 c

Первую задачу решим, используя формулы, связывающие между собой кинематические характеристики равнопеременного движения.

Vox= - 3 м/с; хо=5 м; ах = 4м/с2 —> Vx = Vox+ axпt =-3 + 8 = 5 (м/с)

Эта задача решается довольно просто. Но как быть, если координата движущегося тела с течением времени изменяется по закону: Х=2+ 4t?- sin2?t, а необходимо ответить на вопрос: “Какова скорость и ускорение этого тела в момент времени 2 секунды?” Формулы кинематики нам здесь не помогут. К чему, по вашему мнению, мы должны обратиться? - Конечно, к производной, к ее физическому смыслу, то есть, решить математически. Это позволит нам практически без особых усилий ответить на поставленные вопросы.

V(t) = X =8t - 2cos 2пt = 16 -2 cos 4пt ~16 - 6,28п10 (м/с)

ах(t) = V'(t) = 8 + 4п2 sin 2пt = 8 (м/с2)

В старших класса интегрированные уроки являются частью системы межпредметных связей. [3, стр. 54]

  Интеграцию предметов физики и математики, позволит качественно подготовить обучающихся к ЕГЭ и по физике и по математики, так как,  обучающиеся выбирают, наиболее рациональный способ решения.    

Замечательным объектом для наблюдения геометрических закономерностей является паутинка. Особенно если вам повезло, и вы видите на ней капельки росы. Какие фигуры изображены в паутине? Вопрос по физике: почему  капельки росы переливаются на солнце?

Фотографию бабочек можно использовать в интегрированных уроках, вопрос по  физики: «Почему переливаются крылья бабочек?» вопрос по  геометрии: «Какой вид симметрии?».

Интеграция физики и математикой положительно влияют и на знания по математике. Учебный предмет математики, как и сама математическая наука, отличается от других предметов высоким уровнем абстракции. Абстрагирование позволяет более глубоко полно и четко изучать объективные закономерности, существующие в природе, более рационально и экономно их выражать, но тот факт, что математические положения отражают реально существующие закономерности, может быть понятны учащимся при изучении естественных наук.

Таким образом, суть физических процессов можно изучать на основе доступных школьникам понятий элементарной математики. Одновременно это обеспечивает повышение уровня математической подготовки. К тому же учащиеся видят, что абстрактные математические формулы и понятия имеют реальное воплощение в физических процессах.

Список литературы

1. Асмолов А.Г., Бурменская Г.В., Володарская И.А., Карабанова О.А., Салмина Н.Г. Молчанов С.В. Как проектировать универсальные учебные действия: от действия к мысли / Под ред. А.Г. Асмолова -  М., 2008. 234 с.

2. В. В. Козлов, А. М. Кондакова.  Фундаментальное ядро содержания общего образования. М.: Просвещение, 2009. 59 с. - (Стандарты второго поколения).

3. С. В. Кульневич, Т. П. Лакоценина, Анализ современного урока. Издательство «Учитель», 2006. 224 с.

4. С. В. Кульневич, Т. П. Лакоценина. Современный урок. Издательство «Учитель», 2006. 282 с.

5. Е. Ю. Сухаревская Технологии интегрированного урока. Практическое пособие – Ростов н/Д, Издательство «Учитель», 2003.  282 с.

6. А. В. Хуторской А.В. Системно-деятельностный подход в обучении: Научно-методическое пособие. - М.: Издательство , 2012. (Серия «Новые стандарты») 63 с.