Метаметодический подход к обучению химии и физики на основе технологии укрупнения дидактических единиц.
учебно-методический материал по физике на тему

    Васильева П.Д., Отчиева Б.М.

Метаметодический подход к обучению химии и физики на основе технологии укрупнения дидактических единиц

    Актуальность использования метаметодического подхода в подготовке школьников по дисциплинам естественнонаучного цикла обусловлена возросшим уровнем  требований к результатам обучения школьников в форме итоговых аттестаций школьников - единых государственных экзаменов (ЕГЭ), увеличением объема и разнообразия типов задач, подлежащих усвоению школьниками,  и соответственно, поиском единых подходов к понижению этого разнообразия.  ЕГЭ как форма государственной аттестации предъявляет требования не только к ЗУНам, но и выдвигает требования к школьному учителю использовать в практике обучения метаметодический подход, используя задания междисциплинарного характера (1). В содержании химии и физики имеется немало учебных тем, требующие изучение с единых позиций. К числу таких учебных тем традиционно относятся: «Строение атома», «Агрегатное состояние веществ», «Строение вещества», «Периодический закон», газовые законы, законы физической теории растворов, электрохимические процессы.  В соответствии с целями и задачами  учебных предметов, основные понятия физической химии представлены в химии и в физике с разной степенью глубины изучения. Так, в разделе «Закономерности протекания химических процессов», более подробно изучается  кинетика химических процессов, в курсе физики - кинетика радиоактивных процессов, в курсе физики подробно изучаются превращения видов энергии, в химии – только термохимические процессы, в разделе «Электрохимические процессы»- электролиз и гальванические элементы.   Ведущим методом познания и методом обучения в химии и физике является эксперимент, а умения решать расчетные задачи  по химии и физике являются достаточно четким критерием усвоения учащимися теоретических знаний.

            В современной ситуации в обучении химии и физики требуетcя учет междисциплинарных связей и в подготовке школьников к ЕГЭ.      Важными аспектами метаметодического подхода являются применение методов технологии укрупнения дидактических единиц в части: а) выработки единых подходов в решении прямых и обратных задач;  б) единый подход к предъявлению заданий для творческого  составления расчетных задач с помощью матриц данных; б) целенаправленным применением приема сравнения и противопоставления свойств изучаемых объектов.

   На первом этапе обучения химии в разделе «Первоначальные химические понятия» сравниваются физические и химические явления (химические реакции), в сравнении изучаются агрегатные состояния веществ. Курсы химии и физики выполняют важную методологическую функцию формирования у школьников научной картины мира. Не случайно методологи-представители различных естественных наук пристально изучали межпредметные связи (3).

     При структурировании учебного материала по химии и физике в соответствии с технологией УДЕ, дидактически целесообразно противоположные процессы, явления рассматривать одновременно, в сравнении и противопоставлении . Так, с помощью сравнения можно связать новый учебный материал с уже известным, сравнение может быть исходным пунктом при постановке новых вопросов, способствовать закреплению материала. Заключение, сделанное на основе сравнения, всегда представляет собой краткий вывод. Противопоставление, как крайний случай сравнения — надёжный способ дифференцирования знаний. Подобно тому, как целое не есть сумма его частей, дидактическая ценность противопоставления изучаемых явлений состоит в новообразовании знаний.

     Задачи по химии и физике, продуктивнее решать не  изолированно друг от друга, а информационно связывать их между собой. В соответствии с технологией УДЕ, важно показать сходство и различать задач в рамках коротких временных интервалов, в рамках одного занятия (2).  

Задание. Прочитайте содержание двух предложенных задач. При анализе содержания задач определите более простую (по составу действий),  составьте алгоритм ее решения.

      В решении химических и физических задач обратная задача составляется на основе полученного ответа и преобразования условия прямой задачи. Ответ прямой задачи позволяет проверить правильность результата путем решения обратной задачи. Однако следует отметить и различия в подходах к решению расчетных задач. В химии большинство задач описывают химические процессы с помощью уравнений реакций, в физике и химии размерности используемых величин различаются.

     Усиление самостоятельной продуктивной деятельности учащихся достигается путем увеличение самостоятельных творческих заданий.  Общей направленностью в формировании расчетных умений  может  стать предъявление исходных данных для составления задач на уроках химии и физике в компактной матричной форме. В качестве задания для самоподготовки предлагается составить задачи с использованием следующих данных, представленных в таблице. В качестве примера использования данных таблицы подробно обсуждаются задачи на основе числовых данных строки 1 (задача 1), строки 2 (задача 2).

       Таблица 2. Матрица данных для составления задач по физике

Задача 1.

Рассчитайте давление сжатого воздуха, находящегося в баллоне объемом 0,02 м3 при температуре 120 С, если масса воздуха 2кг, молярная масса 0,029 кг/моль.

Задача 2.

Определите объем баллона, в котором содержится сжатый воздух под давлением  8,2*106 Па   и  температуре 120 С, если масса воздуха 2кг, молярная масса 0,029 кг/моль.

    Последующие задачи составляются учащимися при совместном обсуждении сюжета задачи и самостоятельным составлением текста задачи с последующим решением.

   На уроках химии и физики педагоги использует этот методический прием при решении задач по сходным темам. Так, при решении задач на газовые законы составляются задачи и выполняются расчеты с использованием матрицы данных (таблица 2).

Таблица 2. Матрица данных для составления задач по химии

Задание учащимся .  Составьте фабулу задачи. При решении задачи обратите внимание на размерность используемых величин.

      Сочетание приёмов противопоставления с приёмом графического выражения информации можно широко использовать на различных уроках химии и физики. Примером такого подхода, является схема, конструируемая при изучении темы «Электролиз». Основой совмещения этих разобщённых в курсе химии  и физики учебных тем является единство этих противоположных процессов: оба явления — две стороны сопряжённого процесса, выражаемого схемой (рис1.)

Рис.1. Сравнение процессов электролиза и процессов, протекающих в гальваническом элементе.

   В заключении следует отметить, что метаметодический подход, реализуемый в современной школе, нуждается в максимальном  раскрытии  дидактического  потенциала  как в содержательном, так и в операционально-технологическом аспектах.  

Информационные источники

1. Адамова М.Н. Использование межпредметных связей при подготовке к единому государственному экзамену по физике// Сборник материалов Образовательного саммита математиков и информатиков. Якутск, 2012, с 104-109.

2. Васильева П.Д., Емцова О.М. Технология УДЕ при решении расчетных задач // Химия в школе, 2013 № 8, с38-43.
3. Резник Н. Инвариантная основа внутрипредметных и межпредметных связей. Методологические и методические аспекты.: СПб, 2012.