Использование межпредметных связей в преподавании физики
методическая разработка по физике на тему

Использование межпредметных             связей в преподавании физики

           Работа  Зайцевой Марии Ивановны,

                                         учителя физики МБОУ «Старокрымский УВК №1

                                         «Школа-гимназия»  Кировского района АР Крым

                                              2015 год

     Физика занимает одно из важнейших мест в системе знаний о природе. Изучение физики в старших классах средней школы способствует превращению отдельных знаний учащихся о природе в единую систему мировоззренческих понятий.
При изучении различных учебных дисциплин ученики школы получают всесторонние знания о природе и обществе, но простое накопление знаний еще недостаточно для эффективной подготовки их к трудовой деятельности. Выпускник школы должен уметь синтезировать знания, творчески применять их в разнообразных жизненных ситуациях. Формирование синтезирующего мышления школьника способствует осуществлению межпредметных связей при изучении ими основ наук.
Осуществление связи курса физики с другими предметами облегчается тем, что на занятиях по физике изучают материал, имеющий большое значение для всех, и особенно естественно-математических и политехнических дисциплин, которые используют физические теории, законы и физические методы исследования явлений природы. Важно также, что на занятиях по физике учащиеся получают большое количество практических навыков и умений, необходимых в трудовой деятельности и при изучении других предметов. Разумеется, что в равной мере межпредметные связи необходимы и для успешного изучения физики.

1. Межпредметная связь и её значение

Проблема межпредметных связей интересовала педагогов еще в далеком прошлом.
В.Ф. Одоевский, К.Д.Ушинский и другие педагоги подчеркивали необходимость взаимосвязей между учебными предметами для отражения целостной картины мира, природы "в голове ученика", для создания истинной системы знаний и миропонимания.
Необходимость связи между учебными предметами диктуется также дидактическими принципами обучения, воспитательными задачами школы, связью обучения с жизнью, подготовкой учащихся к практической деятельности.
В современных условиях возникает необходимость формирования у школьников не частных, а обобщенных умений, обладающих свойством широкого переноса. Такие умения, будучи сформированными в процессе изучения какого-либо предмета, затем свободно используются учащимися при изучении других предметов и в практической деятельности.
С помощью многосторонних межпредметных связей не только на качественно новом уровне решаются задачи обучения, развития и воспитания учащихся, но также закладывается фундамент для комплексного видения, подхода и решения сложных проблем реальной действительности. Именно поэтому межпредметные связи являются важным условием и результатом комплексного подхода в обучении и воспитании школьников.

1.1  Связь с предметами

Основные формы связи физики с предметами:

• раскрытие взаимосвязи физических явлений с биологическими, химическими и другими явлениями;
• сообщение знаний о применении физических явлений и закономерностей в других науках;
• использование на занятиях по физике знаний и умений, которые учащиеся получили при изучении других предметов;
• проведение комплексных экскурсий;
• проведение внеклассных занятий комплексного характера (проведение конференций, вечеров);
• выполнение учащимися учебных заданий, связанных с трудовым обучением: наблюдения и опыты по изучению процессов переработки материалов в учебных мастерских, физические опыты и наблюдения по изучению физических свойств почв, воздуха и растений в связи с опытно-практической.

1.1.1. Связь физики с математикой.

Физика неразрывно связана с математикой. Математика дает физике средства и приемы общего и точного выражения зависимости между физическими величинами, которые открываются в результате эксперимента или теоретических исследований. Поэтому содержание и методы преподавания физики зависят от уровня математической  подготовки учащихся. Программа по физике составлена так, что она учитывает знания учащихся и по математике.
Учителю физики необходимо ознакомиться с содержанием школьного курса математики, принятой в нем терминологией и трактовкой материала с тем, чтобы обеспечить на уроках общий "математический язык".
Так, центральным понятием в алгебре VII класса является понятие функции, для него вводится символическая запись у=f(x), излагаются способы задания функции – таблицей, графиком, формулой. Ввиду этого отпадают ранее имевшие место в методике физики рекомендации о введении на первых уроках буквенной символики. Вместо этого теперь необходимо шире использовать знания учащихся о функциональной зависимости, о построении графиков функций, о сложении векторов.
На уроках физики с понятием вектора школьники сталкиваются впервые в VI1 классе при изучении скорости и силы. Здесь векторы определяются как физические величины, которые, кроме числового значения, имеют направление. Параллельно в курсе геометрии учащиеся знакомятся с понятием перемещения, определяемым как отображение плоскости на себя, сохраняющее расстояние; рассматривается частный случай перемещения – параллельный перенос. Однако ни перемещение, ни параллельный перенос с понятием "вектор", введенным в курсе физики, без дополнительной работы учителя в сознании учащихся не ассоциируются. Хотя на первый взгляд в математике и физике векторами называют разные объекты, последние обладают рядом общих свойств, характеризующих их векторную природу.
Каждому физическому или математическому объекту, который называют вектором, присущи особые операции, такие, как сумма двух объектов и умножение объекта на число. Таким образом, на первой ступени обучения физике нет нужды добиваться от учащихся заучивания того, что сила и скорость суть векторные величины, необходимо показать им, что эти величины имеют некоторые особые свойства, благодаря которым действия над ними отличаются от действий над числами.
В современном школьном курсе механики векторы и координатный метод нашли широкое применение. Векторная форма уравнений в сочетании с соответствующими рисунками раскрывает физическую ситуацию в задаче и предопределяет, как показывает опыт, успешное ее решение. Эта форма облегчает алгебраическую запись уравнения движения или условий равновесия. Однако следует иметь в виду известную ограниченность дидактических возможностей применения векторного исчисления при первоначальном изучении физики. Еще У. Томсон указывал, что "векторы сберегают мел и расходуют мозг". Академик А. Н. Крылов отмечал, что применение векторного исчисления "похоже на то, как если бы в начальной школе ребят одновременно стали бы учить и чистописанию и стенографии". Вместе с тем представление функциональных зависимостей в виде геометрических образов на координатной сетке отражает в наглядной форме динамизм реальных явлений и взаимосвязь между физическими величинами.
Физические закономерности записываются в школе главным образом аналитически, с помощью формул. Поэтому всегда имеется опасность, что учащиеся будут воспринимать функциональную зависимость формально. Графический способ обладает по сравнению с аналитическим значительными преимуществами: график показывает ход физической закономерности, наглядно раскрывает динамику процесса. Опыт показывает, что установление связи между физическими величинами на опыте (например, выяснение зависимости между I, U и R и установление закона Ома для участка цепи) и изображение ее в виде геометрического образа дает возможность постепенно создавать, расширять и укреплять такие важные представления, как прямая и обратная пропорциональная зависимость величин, линейная, квадратичная, показательная и логарифмическая функции, среднее значение, максимум и минимум функции.
Общий подход к исследованию графиков, физических функциональных зависимостей создает благоприятные условия для формирования общих умений в работе с графиками на уроках физики и математики.
Для преподавания физики большое значение имеет владение учащимися быстротой счета и вычислений, приближенными вычислениями, простейшими геометрическими построениями,  умением строить графики по виду элементарных функций, выражающих физические закономерности, построение графиков на основе опытных данных и получение по кривым аналитического выражения функциональной зависимости.
В ходе преподавании физики и математики необходимо обращать внимание учащихся на то, что математика является мощным средством для обобщения физических понятий и законов. Во взаимоотношениях физики и математики большое место занимает пересечение внутренних потребностей с развитием наук. Такое пересечение обычно приводит к важным открытиям, как в математике так и в физике. Математика представляет аппарат для выражения общих физических закономерностей и методы раскрытия новых физических явлений и фактов, а физика, в свою очередь, стимулирует развитие математики постановкой новых задач.

1.1.2. Связь физики с химией

Например, при изучении темы « Кристаллические тела» необходимо вспомнить и обобщить знания о типах кристаллических решеток и химических связей, полученные на уроках химии в 10-м классе.  Для этого предлагаю заполнить таблицу, которая включает в себя следующие элементы: тип кристалла, структурные элементы, тип связи, характеристика свойств и примеры этих материалов.   При этом  задаю наводящие вопросы: какие типы кристаллических решеток вам известны? чем отличаются кристаллические решетки металлов от решеток ионных кристаллов? зависят ли физические свойства кристаллов от особенностей их строения? почему кристаллы инертных газов легкоплавки и летучи? как можно отличить ионный кристалл от атомного? почему атомные кристаллы имеют высокую температуру плавления?
Таким образом,  знания, полученные учениками на уроках химии, используются при изучении физики в 10 классе. Данная задача относится к двустороннему (восстановительному) типу связей, так как знания, полученные на уроках химии, восстанавливаются и обобщаются с помощью знаний,  полученных на уроках физики.
При изучении строения кристаллических тел и особенностей кристаллических структур необходимо коснуться вопроса о выращивании кристаллов. В этом случае у школьников неизменно возникает желание вырастить кристалл в домашних условиях, что полнее осуществимо, нужно только учителю обстоятельно рассказать, как это можно сделать.
При выполнении этого задания осуществляется связь между полученными знаниями и применением этих знаний на практике.
В ходе решения количественных задач осуществляется связь физики с математикой. Для того чтобы получить численный ответ при решении физических задач необходимо знание и умение пользоваться математическими уравнениями, функциями, формулами, действиями и т. д. Важно, чтобы учитель физики пользовался теми же символами, что и учитель математики.

1.1.3. Связь физики с литературой

Физику принято относить к точным наукам. И считается, что если прозвенел звонок на урок, то все постороннее – литература, искусство, поэзия – должно уступить место точному эксперименту и строгому доказательству. Но и физика, и литература отражают один и тот же реальный мир, хотя и различными средствами. Физика – в понятиях, законах, теориях, литература в образах, что зачастую гораздо ближе и понятнее ученикам.
Так, при изучении строения атома в 9 классе привожу отрывок из стихотворения Валерия Брюсова.

Быть может эти электроны –
Миры, где пять материков,
Искусства, знанья, войны, троны
И память сорока веков!
Еще быть может, каждый атом –
Вселенная, где сто планет,
Там все, что здесь в объеме сжатом,
Но так же то, чего здесь нет.

1.1.4. Связь физики с историей науки

При этом не только развивается образная речь учащихся, но и создается атмосфера сотрудничества, при которой учащиеся лучше усваивают материал.
Так, например, при изучении темы "Лампа накаливания. Электрические нагревательные приборы"  привожу  материал исторического содержания.
Древний человек для освещения пещеры использовал костер, на котором готовил пищу. Древнейшие памятники письменности говорят, что для освещения жилищ использовалось масло, у древних евреев оливковое, в которое был опущен фитиль. Позже появились свечи сначала восковые, затем стеариновые и парафиновые, которые использовались вплоть до появления электрических ламп, да и сейчас их можно встретить. Большое распространение в XIX в. получила керосиновая лампа. Но, конечно, наиболее знаменательна вторая половина XIX в., так как именно в это время появляются первые электрические лампы.
Лампа накаливания (не пламенный источник света) была изобретена в 1870 г. А.Н. Лодыгиным. 5 ноября 1870 г. с 20 до 22 часов на Волковом поле в Петербурге проводились опыты по электрическому освещению, на которых могли присутствовать все желающие. В других уличных фонарях керосиновые лампы были заменены лампами накаливания, масса народа любовалась, этим освещением, многие принесли с собой газеты и сравнивали расстояния, на которых можно читать при керосиновом освещении и при электрическом. Основную часть лампы составляли два медных электрода с закрепленным в них графитовым стержнем. При подаче напряжение угольный стержень раскалялся. Но при этом колба заполнялась дымом, т.к. воздух из нее был плохо откачен и поддерживал горение. В 1879 г. американец Томас Эдисон усовершенствовал лампу, улучшив технику откачки воздуха и заменив, угольный стержень обугленной палочкой из бамбука. В1890 г. Лодыгин изобретает лампу накаливания с металлической (вольфрамовой) нитью и медными проволочками-электродами. В 1913 г. Ирвинг Ленгмюр, американский физик, предложил заполнить баллоны лампочек инертным газом, присутствие которого замедляло испарение нити, и свертывать нить в виде спирали, благодаря чему повышалась ее температура.
Исторические сведения расширяют кругозор учащихся, помогают им понять каких усилий стоит ученым что-либо изобрести, подготавливают учеников для восприятия нового материала.
Изучение темы "Электризация тел" начинаю с мифа Древней Греции о происхождении янтаря.
Греки не знали, откуда взялся на земле янтарь. Вот какую легенду они сочинили. Прекрасный юноша Фаэтон был сыном самого бога Солнца – Гелиоса. Захотелось ему прокатиться на огненной колеснице своего отца. Пришел он в золотые чертоги Гелиоса. Серебром, слоновой костью и драгоценными камнями были они украшены. Горячо стал просить Фаэтон отца, чтобы дал он свою огненную колесницу. Долго отговаривал Гелиос безумного юношу. Фаэтон не слушал его и со слезами настаивал на своей просьбе. Наконец Гелиос согласился. Юноша сел в его колесницу и помчался. Но кони не слушались неопытного возницы. Они понеслись над самой землей. Пожар охватил землю: загорелись леса, луга и города. Перепуганный юноша выпустил из рук вожжи. Кони понеслись еще скорее, и Фаэтон, сам опаленный огнем, упал на землю. Людям показался он светлым метеором. Тело мертвого юноши подхватили волны легендарной реки Эридана и схоронили в своей пучине. Скоро узнали сестры о смерти любимого брата, и пришли на берег бурной реки поплакать о нем. Тут совершилось чудо. Девушки почувствовали, что их руки и ноги коченеют, они теряют способность говорить и превращаются в красивые сосны. Слезы их продолжают падать в волны реки Эридана и превращаются в прозрачный янтарь.

1.1.5.  Значение физики в жизни человека.

В 8 классе при изучении электрических явлений  показываю  практическое значение этих явлений в жизни человека. Например, пожары  при заправке самолетов горючим, радиопомехи, отрицательное влияние на ход производственных процессов – это не полный перечень опасностей от статического электричества. Однако он  может быть и верным помощником, если его законы поставить на службу практическим целям:  электрофотография,  окраска деталей, очистка зерна, работа принтеров.
В 8 классе при изучении простых механизмов учащиеся,  находят  рычажные элементы  в  инструментах  на уроках технологии,  в телах  человека и животных, в  растениях.

2. Деятельность учащихся при использовании межпредметных  связей

Процесс познания учащимися протекает под руководством учителя, что еще раз подчеркивает различие видов их деятельности.
Какова же  деятельность учащихся при использовании межпредметных связей?

Многообразие их видов деятельности можно в этом случае объединить в три группы:

1. Учащиеся умеют привлекать и привлекают понятия и факты из родственных дисциплин для расширения поля применимости теории, изучаемой в данном предмете;
2. Учащиеся умеют привлекать и привлекают теории, изученные на уроках других предметов, для объяснения фактов, рассматриваемых в данной учебной дисциплине;
3. Учащиеся умеют привлекать и привлекают  практические умения и навыки, полученные на уроках родственных дисциплин, для получения новых экспериментальных данных.

Методику обучения учащихся по использованию межпредметных связей в учебной деятельности можно представить,  состоящей из трех ступеней. На первой ступени (условно названной воспроизводящей) основная цель учителя – приучить учащихся использовать знания, полученные в естественнонаучных дисциплинах. Эта ступень может быть разбита на три этапа:

Первый этап. Организация учителем процесса повторения учащимися необходимых сведений из соответствующих дисциплин.

Второй этап. Объяснение нового учебного материала учителем с использованием фактов и понятий из какого-либо одного учебного предмета для подтверждения рассматриваемых теоретических положений.

Третий этап. Изложение нового материала, при котором учителем привлекается естественнонаучная теория из смежной дисциплины для объяснения рассматриваемых явлений.
Как показывает практика, очень важно, чтобы учитель пробудил у каждого ученика чувства удивления и восхищения, которые можно вызвать, используя исторический материал.

Использование межпредметных связей в курсе физики способствует  активизации учащихся    по нахождению дополнительного материала, по написанию рефератов, сообщений, повышению интереса к  выполнению  лабораторных работ, решению задач межпредметного характера.

Заключение

Традиционным стало проведение межпредметных внеклассных мероприятий:    вечера, игры,  конкурсы.
Использование межпредметных связей позволяет актуализировать субъектный опыт школьников. Ранее приобретенные знания на других предметах и в повседневной жизни, становятся востребованными на различных уроках. Учитель реально показывает значимость этих знаний, тем самым, формируя у школьников потребность в их  пополнении   и расширении.
Утверждение и упрочнение предметной системы преподавания в современной школе неразрывно связано с развитием идеи межпредметных связей.
Выявление и последующее осуществление необходимых и важных для раскрытия ведущих положений учебных тем межпредметных связей позволяет:

а) формировать познавательные интересы учащихся средствами самых различных учебных предметов в их органическом единстве.

б) осуществлять творческое сотрудничество между учителями и учащимися.
в) изучать важнейшие мировоззренческие проблемы и вопросы современности средствами различных предметов и наук в связи с жизнью.

Дальнейшее улучшение системы многосторонних межпредметных связей предполагает и дальнейшее совершенствование путей их реализации: эффективное использование межпредметных (комплексных) семинаров, экскурсий, конференций, расширение практики интегрированных уроков, на которых могут решаться проблемы средствами различных учебных предметов и наук одновременно, с участием двух или нескольких учителей.

Мною были проведены уроки по  таким темам, как:

1.Термодинамика (Стакан чая и физика),   10 класс.
2. Атмосферное давление, 7 класс.
3. Первоначальные сведения о строении вещества, 7 класс.
4.Тепловые явления, 7 класс ( Физика на кухне)
5. Тепловые двигатели, транспорт и охрана окружающей среды, 10 класс.

Результат моей деятельности по применению межпредметных связей в учебном процессе заключается   в отношении к урокам физики моих учеников, их заинтересованность в изучаемых темах, решении задач различного характера: географического, биологического, химического и т.д.

Проектирование урока открытия нового знания, разработанного на основе данной технологии, я предлагаю на примере урока физики в 9 классе на тему «Закон всемирного тяготения. Ускорение свободного падения на Земле и  других планетах», представленного в Приложении1,презентации к данному уроку,  формирование познавательного интереса к физике на примере урока в 7 классе по теме «Физика на кухне», представленного в Приложении 2, презентации к данному уроку, фрагмента межпредметного урока в 7 классе на тему «Атмосферное давление» – Приложение3. Задачи различного характера отражены в Приложение 4.