Межпредметные связи физики и биологии на уроках физики
статья по физике (7, 8, 9, 10, 11 класс)

На уроках физики реализация связи между физикой и биологией должна быть осуществлена не за счет использования на уроках случайных примеров и фактов, а за счет того, что учитель обеспечивает связь знаний, которые были получены в результате изучения разных учебных дисциплин. В процессе изучения у учеников должны возникать и развиваться межпредметные ассоциации.

Установка связи во время преподавания возможна только при таком условии, когда учитель обладает достаточным дидактическим материалом, который дает возможность для раскрытия основных направлений осуществления связи физики с биологией. Такой дидактический материал обязан обеспечить систему интегрированных знаний, которые разворачиваются перед учащимися в определенной последовательности. Именно поэтому следует найти оптимальную пропорцию между объемами общеобразовательных и биофизических материалов.

Нельзя недооценивать роль связи в преподавании, поскольку недооценка может привести к тому, что учащиеся будут неверно представлять себе соотношение физических и биологических форм движения материи, а также их знания будут оторваны от жизни. Но при этом не стоит использовать эти связи на каждом уроке потому, что их чрезмерное использование способно нанести ущерб учебному процессу, может привести к уменьшению уровня общеобразовательных знаний, может негативно отразиться на навыках в решении задач и т.д.

Для того чтобы верно подобрать материал, с помощью которого будут осуществляться межпредметные связи физики с биологией на уроках физики, нужно придерживаться определенных принципов.

1. Биофизические данные должны быть непосредственно связаны с программным материалом по физике.

Физика и биология, как и любой учебный предмет, рассматривают в явлениях природы только определенные группы свойств. Эти свойства составляют предмет изучения соответствующих этим школьным предметам наук.

У всех природных тел, живых организмов проявляются разнообразные механические, тепловые, электрические, оптические и радиоактивные свойства. Благодаря этому, биофизический материал можно использовать при изучении любого раздела курса физики. В разделе «Механика» учащимся можно рассказать про особенности динамики движения живых организмов, в разделе «Электромагнитные волны и оптика» дать представление о том, как функционирует зрение человека и животных и т.п.

При использовании биофизического материала следует принимать во внимание логику каждого раздела физики. В большинстве случаев, биологический материал следует разделить на отдельные части, которые будут соответствовать темам уроков по физике.

Если будет отсутствовать связь с программным материалом, то может возникнуть ситуация, в которой важные биофизические вопросы будут выглядеть выдуманными, неважными, а также они будут оттеснять основное содержание и приведут к перегрузке обучающихся.

2. Биофизический материал должен содержать теории и положения, которые считаются общепризнанными.

Объяснять приводимые факты и явления нужно с точки зрений теорий, которые приняты современными биологическими и физическими науками. Особенно следует обратить внимание на точность формулировок и правильность терминологии, которые используются во время обучения.

3. Биофизические факты должны быть верны как с физической точки зрения, так и с биологической.

Показ аналогий между живой природой и техникой, а также возможности копирования «сооружений» живой природой не должно быть целью сделать биофизические науки для всех обучающихся профильными науками, но это призвано привить интерес учащихся к этим областям знаний.

Очень важно в преподавании физики в связи с биологией поднимать вопросы вредных факторов физики и техники на окружающую среду, а также следует обсуждать бережное отношение к природе и ее объектам.

4. Биофизический материал должен быть простым и понятным для усвоения и не приводить к перегрузке учащихся.

Для осуществления принципа доступности биофизического материала должны быть выполнены некоторые требования:

• Биофизический материал должен соответствовать возрасту учащихся и их соответствующей возрасту подготовке по физике и биологии;
• Должно быть соответствие методам изучения каждой темы по физике, а так же времени, которое отводится на ее изучение.

Биофизический материал, который используется на уроках физики, не должен содержать терминологии, которую учащиеся не знают и которая несвойственна данной дисциплине.

5. Биофизический материал должен развивать естественнонаучное мышление и формировать научное мировоззрение учащихся.

При правильном отборе, биофизический материал должен формировать у учащихся представление о единстве окружающей их природе, о том, что изучаемые ими физические законы объективны.

6. Биофизический материал должен обеспечивать как обобщение, так и конкретизацию естественнонаучных понятий.

Курс физики построен таким образом, что в процессе обучения у учащихся формируются и развиваются системы научных понятий. Некоторые понятия, сформированные в курсе физики, используется биологией. К этим понятиям можно отнести: вещество, поле, масса, движение, энергия и т.д. При этом в курсе физике данные понятия формируются без учета того, что они могут быть использованы в курсе биологии, а в курсе биологии они зачастую используются без учета того, как они интерпретированы в физике. Все это дает затруднения для параллельного развития и углубления понятий. В курс физики стоит включать материал, который будет показывать универсальность некоторых понятий физики, а также специфику применения этих понятий в биологии, все это будет способствовать их конкретизации и обобщению.

Рассмотренные выше взаимодействия физики и биологии в качестве наук и появляющиеся из них направления осуществления связи физики с биологией как учебных дисциплин, а также принципы отбора материала, способствовали определению объема информации, которую стоит использовать в курсе физики для реализации преподавания физики в межпредметной связи с биологией.

Такой отбор материала привел к тому, что возникла необходимость разделения материала на части, которые логически связаны с конкретными вопросами из курса физики, и с конкретной темой урока. Каждая часть (фрагмент) включает в себя минимум биофизического материала, поэтому уменьшать объем информации без ущерба содержанию фрагмента становится невозможным. Стоит отметить, что содержание каждого последующего фрагмента логически связано с новой темой по физике или основывается на информации, которая содержалась в предыдущей теме, или расширяет ее. [24]

Т.С. Васильева, подробно изучив учебные программы по физике и биологии, показала, что из-за недостатка учебного времени биофизический материал дублируется в учебниках по химии и биологии. Поэтому она предлагает на уроках физики рассмотреть такие темы как:

1. Механика организма: архитектура строения скелета и костной ткани, динамические и статические нагрузки и их влияние на костно-мышечный аппарат, перемещение центра тяжести при движении и сохранение равновесия, работа вестибулярного аппарата и причина возникновения морской болезни;

2. Диффузия в организме человека: через клеточные мембраны, через стенки лёгочных альвеол и стенки капилляров;

3. Давление: возникновение кровеносного давления и его роль в кровообращении, давление на барабанную перепонку, значение разности давления для дыхательных рефлексов, горная болезнь и механизм её возникновения;

4. Оптическая система глаза: преломление светового луча роговицей и хрусталиком, механизм возникновения близорукости и дальнозоркости и их коррекция, возникновение изображения на сетчатке;

5. Тепловые процессы: терморегуляция в организме человека и её нарушения, энергетический обмен и его нарушения.

Стоит отметить, что данный автор уделяет внимание органам чувств (зрение и слух), но при этом не предлагает рассказать про зрение и слух более подробно: не предлагается рассмотрение бинокулярности зрения, цветовосприятие глаза, восприятие ухом стереозвука. Данные темы не содержатся в курсе физики, но они являются очень важными, поскольку изучение данных тем даст ученикам более общее понимание устройства зрительного и слухового аппарата человека.