Міжпредметні зв’язки як дидактична основа розвитку природничонаукової освіти майбутніх учителів фізики

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Одним із напрямків модернізації сучасної освіти в Україні є профільне навчання, яке має мету задовольнити пізнавальні потреби учнів та їх професійний вибір. Актуальність проблеми міжпредметних зв'язків у сучасних умовах посилюється зниженням значущості й інтересу учнів середніх навчальних закладів до предметів природничого циклу. Вивчення фізики у класах медичного і біологічного профілю вимагає змін у підготовці студентів, у тому числі нового рівня системи знань на основі інтеграції фізики, біології та хімії, використання інформаційних і комунікаційних технологій в освітньому процесі. Надмірний потік інформації потребує методичного опрацювання і постійного оновлення змісту навчальних дисциплін. Постає проблема формування фахової компетентності майбутніх учителів фізики, що пов'язана з особливостями навчання у класах біологічного і медичного профілю.

Методичні розробки викладання фізики в умовах профільного навчання висвітлені у працях Т.П. Гордієнко, А.В. Стучинської, В.М. Дедович, С.О. Старченка, В.А. Орлова та ін. Використання міжпредметних зв'язків на різних етапах навчального процесу з фізики у середніх навчальних закладах обґрунтовані у роботах С.У Гончаренка, В.Р. Ільченко, О.І. Ляшенка, М.І. Садового, Ю.М. Галатюка, Н.М. Козловської, О.Т Прокази, В.П. Хмеля та ін. Управління якістю в результативному навчанні майбутнього учителя фізики розглядається у публікаціях П.С. Атаманчука, О.І. Іва- ницького, В.В. Мендерецького, А.М. Куха, О.М. Семерні та ін. Ці дослідження допомагають комплексно підійти до проблеми формування у студентів вищого педагогічного закладу знань, умінь та навичок, достатніх для професійної діяльності у класах медичного і біологічного профілю.

Метою статті стало дослідження висвітлення міжпредметних зв'язків у методичній літературі, зокрема фізико-біологічного напрямку, та визначення необхідних вимог реалізації якісної підготовки студентів до викладання у класах медичного і біологічного профілю.

У нашому дослідженні застосовані теоретичний (порівняльний аналіз науково-методичної та педагогічної літератури) та емпіричні (спостереження, аналіз і узагальнення педагогічного досвіду навчання) методи.

Одним із результатів навчальної діяльності студентів у вищому педагогічному закладі має бути набуття особистістю фахових компетентностей, які б дозволили професійно навчати учнів фізиці у профільних класах. Під час дослідження встановлено, що студенти-медики мають недостатній рівень знань з фізики для вивчення медичної біофізики у вищих навчальних закладах. За результатами проведеного вступного контролю знань виявлено, що 38% студентів не виконують завдання із розрахунковими і якісними задачами. З'ясувалося, що першокурсники не розуміють формул та законів, не володіють математичним апаратом. При розв'язуванні якісних задач біологічного змісту не використовують узагальненні знання з фізики. Теми «Акустика», «Механічні коливання», «Електромагнітне поле», «Рентгенівське випромінювання» та ін. сприймаються ними, як новий навчальний матеріал. На нашу думку, серед чинників, які впливають на низьку підготовку учнів з фізики, є недостатня робота вчителя з предмету.

Інтеграція фізика-біологія-хімія-медицина передбачає міжпредметні зв'язки.

Міжпредметні зв'язки являють собою відображення у змісті навчальних дисциплін тих діалектичних взаємозв'язків, які об'єктивно діють в природі і пізнаються сучасними науками, тому міжпредметні зв'язки необхідно розглядати як еквівалент міжнаукових зв'язків... По відношенню до процесу навчання міжпредметні зв'язки виступають як дидактична умова, що сприяє підвищенню науковості та доступності навчання, значному посиленню пізнавальної діяльності учнів, підвищенню якості їх знань і дозволяє ефективно розвивати науково-матеріалістичні погляди і переконання школярів [5, с.28].

На основі аналізу педагогічної та методичної літератури нами визначена послідовність становлення міжпредметних зв'язків у методиці викладання фізики.

На початку ХХ століття в освіті панувала ідея комплектності. Зміст навчального предмета згруповувався навколо певного об'єкта вивчення на основі єдиного метода. У цей період опублікований підручник В.А. Франковського «Фізика в природі та в житті. Екскурсійно-дослідна метода вивчення явищ природи. Частина І. Фізика та хімія в сільському господарстві: ґрунт - погода - робота. Для старшого концентру семирічної трудової школи» (1926 р.). та «Фізика в природі та в житті. Екскурсійно-лабораторний метод вивчення явищ природи. Частина ІІ. Фізика й боротьба людини за існування. Промисловість - цивілізація - боротьба з хворобами» (1928 р.) Запровадження міжпредметних зв'язків у навчальний процес відбувалося у 1930 - 1945 роках (О.К. Бабенко, З.І. Приблуда, Л.І. Леущенко [2, с. 43]). У 40-х роках були сформульовані вихідні положення у побудові навчального предмету, де за пропозицією М.М. Скаткіна враховувалися міжпредметні зв'язки та ідея переходу від концентризму до спіралеподібного руху в системі знань.

У 50-х роках у методиці викладання фізики з'являються ідеї політехнічного навчання, відзначаються зв 'язки математики і фізики (П.О. Знаменський, 1.1. Соколов, Л.І. Рєзніков, Е.М. Горячкін, Є.П. Чорний, С. Д Равікович, О.К. Бабенко та ін.). Створюються спеціалізовані школи.

У 60-70-х роках розвивається теорія міжпредметних зв'язків (М.С. Білий, О.І. Бугайов, С.У Гончаренко, М.Й. Розенберг, П.М. Воловик, А.В. Усова, І.Д. Зверєв, В.М. Максимова, Ю.С. Царьов та ін.). У педагогічній літературі методисти чітко зазначають основні вимоги до викладання навчальних дисциплін, методи і засоби здійснення міжпредметних зв'язків (А.А. Ванєєв, Е.Д. Корж, В.П. Орєхов, І.О. Пінський, В.М. Федорова та ін.). Розширюється позакласна робота з фізики: вечори, конференції, екскурсії, гуртки, факультативи, на яких розглядаються зв'язки фізики з біологією, хімією, математикою, сільським господарством, метрологією, технікою, географією (О.Ф. Кабардін, В.І. Кабардіна, Н.І. Шефер, О.В. Пьоришкін, В.П. Чемакін, Е.М. Браверман, З.В. Сичевська та ін.). Розробляються узагальнюючі уроки-семінари з міжпредметними зв'язками. Наприклад, з метою формування світогляду учнів про універсальний характер законів збереження, заняття на тему: «Закони збереження - загальні закони». У цей період опубліковані книги: для учнів «Фізика в живій природі і медицині» (Є.О. Бездєнєжних, І.С. Брікман) та для вчителя «Біофізика на уроках фізики» (Ц.Б. Кац).

У 80-90-х роках посилюється ідея відображення в освіті інтеграції в науці. У цей період відбувається профільне наповнення змісту фізики та використання знань суміжних предметів у фізиці. Дидактичним здобутком стає ідея єдиного підходу до формування узагальнених умінь і навичок при здійсненні міжпредметних зв 'язків у навчанні різних предметів (В.Р. Ільченко [3], О.В. Сергєєв, А.В. Усова, Ю.І. Дік, І.К. Туришев та ін.). Розвиваються нові форми інтеграційної взаємодії між науками: розвиток стержневих наук (синергетика, інформатика, кібернетика); формування межових наук, які об'єднують різні предмети пізнання (біофізика, біохімія, фізхімія); інтеграція знань навколо глобальних проблем (екологія, валеологія); виникнення комплексних наук (біоніка, молекулярна біофізика, біотехнологія та ін.). Поява синтетичних наук та науково-технічний прогрес вимагали більш глибокої міжпредметної інтеграції знань про природу, застосування нових методів наукового пізнання (С.У Гончаренко, О.І. Бугайов, М.Т. Мартинюк, В.Д. Шарко, А.Б. Литинецький, В.Г Разумовський, Л.В. Тарасов та ін.). Більшої популярності набувають інтегровані (бінарні) уроки та міжпредметні семінари, конференції.

На початку ХХІ століття в Україні формуються нові стандарти загальної освіти, які мають мету задовольнити учнів у професійному виборі на основі профільного навчання (ідея єдності процесів диференціації й інтеграції в освіті, особистісно орієнтоване навчання). У методиці навчання фізики відображаються такі процеси: посилення практичної спрямованості вивчення фізики на основі інтегрованого підходу (Е.Х. Матохнюк, В.В. Гудзь, В.Д. Шарко, Н.С. Шолохова та ін.); інтеграція навчальних предметів на рівні структурних елементів знань та зв'язків між ними (М.І. Садовий, І.М. Козловська, О.М. Трифонова та ін.); показ важливості фізичних знань в останніх наукових дослідженнях, освоєнні нової техніки й технологій (С.У Гончаренко, Є.В. Коршак, М.Т. Мартинюк, Н.Л. Сосницька, Н.В. Стучинська та ін.); інтеграція на основі певного способу діяльності: проектного, конструкторського, дослідницького (М.І. Шут, В.П. Сер- гієнко, П.С. Атаманчук, В.В. Мендерецький, С.П. Величко, В.Д. Шарко, В.П. Вовкотруб, Н.І. Поліхун та ін.). Створюються профільні класи. Розробляються елективні курси (В.Д. Шарко, Н.В. Куриленко, Н.О. Гладушина, О.Н. Куладіна, Л.М. Туркова, В.Б. Лабковський, В.А. Орлов та ін.). Наприклад, «Фізика у живій природі та медицині», «Молекулярна біофізика» та ін. При такому підході міжпредметні зв'язки стають дидактичною основою не лише для поглиблення і розширення знань учнів, а й дозволяють застосовувати новітні технології навчання. навчальний профільний міжпредметний учень

На 2015-2016 н.р. у методичних листах до вчителя фізики, згідно нової навчальної програми (7-9 класи), йдеться про «розширення академічної свободи вчителя шляхом надання йому можливості вносити корективи в планування навчального процесу, перерозподіляти навчальні години між темами, орієнтуючись на особливості побудови авторської методичної системи» [7, c.10]. У новій програмі є вказівка на застосування фізичних знань у практичному житті, пояснення універсального характеру законів збереження в природі, що передбачає міжпредметні зв'язки. З 7 класу пропонується проектна діяльність учнів, у тому числі з біологічним змістом: «Коливальні процеси в техніці та живій природі»; «Біомеханіка людини»; «Прояви та застосування магнітних взаємодій у природі»; «Вібрації і шуми та їх вплив на живі організми»; «Вплив електромагнітного випромінювання на організм людини» та ін.

Досягнення кожного етапу становлення міжпредметних зв'язків актуальні і в наш час. Аналіз розвитку міжпредметних зв'язків у шкільній методиці навчання фізики дозволив виділити деякі закономірності: 1) перевага інтеграційних тенденцій над диференціальними; 2) зростання рівня інтеграції між науками в зв'язку з ускладненням їх предмета, структури і функцій; 3) встановлення прогресивної ролі інтеграції в русі до гуманного використання наукового знання і досягнень науки; 4) профільне наповнення знань у фізиці на основі міжпредметних зв'язків; 5) акцент на загальних законах і їх ролі не тільки в різних розділах фізики, а й у суміжних предметах; 6) застосування законів фізики до живих організмів (пояснення процесів життєдіяльності, лікувальних заходів на основі знань зовнішнього впливу факторів різної фізичної природи, принципу дії сучасної медичної апаратури, методик діагностування і лікування та ін.).

Для реалізації міжпредметної інтеграції змісту освіти виділяються такі рівні: 1) міжпредметні зв'язки, джерелом яких слугують спільні структурні елементи, перенесення яких здійснюється засобами різних навчальних предметів; 2) дидактичний синтез, який передбачає інтеграцію за змістом і формою навчальних занять; 3) цілісність, для якої характерні повна змістова і процесуальна інтеграція в межах утворення нової навчальної дисципліни, що має інтеграційний характер і власний предмет вивчення.

У сучасній школі демонстраційний експеримент замінюється фільмом, анімацією або інформаційною презентацією, у тому числі через відсутність необхідних приладів. Значна кількість підручників з фізики за авторами та профілями вимагає глибокого вивчення педагогами. Учителі користуються готовими друкованими конспектами, які розраховані на рівень стандарту без профільного спрямування. Розроблені програми елективних курсів, проте не всі фахівці можуть реалізувати їх виконання. Методика навчання фізики потребує модернізації щодо інтеграції знань та якісно нових підходів до пізнавальної активності студентів.

На нашу думку, методична підготовка майбутніх учителів до ефективної навчальної діяльності у класах медичного і біологічного профілю потребує виконання таких рекомендацій:

1. З метою детального ґрунтовного вивчення підручників та навчальних програм для природничого профілю пропонувати завдання на порівняння змісту навчального матеріалу, написання конспектів до уроків, створення структурно-логічних схем з внутріпредметними та міжпредметними зв'язками, підготовку матеріалу для презентації, проектування програмних педагогічних засобів, сайту.

2. Ураховуючи міжпредметні зв'язки, ознайомлювати з навчальним матеріалом суміжних дисциплін. При можливості залучати до процесу оволодівання знаннями та методами наукового пізнання спеціалістів з біології, хімії, медицини. Розширення сфери однієї дисципліни й поєднання її з концептуальною основою іншої дисципліни дозволить реалізувати більш глибокі зв'язки між навчальними дисциплінами, коли вони разом слугують створенню у студентів синтезованих знань, навичок і умінь, новому рівню узагальнення і систематизації. Наприклад, при вивченні навчального матеріалу про механічні властивості твердих тіл доцільно розглянути механічні властивості живих тканин з фізичної, біологічної та хімічної сторони. Механічні властивості кісткової тканини залежать від швидкості й часу навантаження, орієнтації, форми, розмірів зразка, які можна дослідити за допомогою фізичних методів, та від чинників біологічної природи - виду, віку, статі, ступеня патологічних змін у ній, розташування в тілі та ін. Важливо зазначити біологічну будову кісткової тканини та її хімічний склад. Зробити порівняльний аналіз біологічних тканин із зазначенням числових значень фізичних, біологічних та хімічних характеристик.

3. Формувати уміння і навички опрацювання нової інформації, її спрощення і переробки на просту і доступну мову, що зрозуміла учням відповідного віку (наприклад, перекодування, переконструювання навчальної інформації у візуальну форму презентації; узагальнення і систематизація понятійного апарату).

4. Вивчати сучасні тенденції у розвитку природничих наук на основі міжпредметної інтеграції. Це сприятиме росту пізнавального інтересу студентів та їх професійній освіті. Наприклад, науково-технічний прогрес вимагає від науки матеріалів із заданими властивостями, що неможливо без глибокого вивчення молекулярної, атомної і субатомної структури речовини. Цікавою для студентів буде інформація з медицини про сучасні досягнення і проблеми створення матеріалів в стоматології, ортопедії тощо.

5. Застосовувати прийоми мотивації навчання. Наприклад, міжпредметне значення математики і фізики для біології та медицини.

6. Упроваджувати в навчальну діяльність з предмету знання, навички і уміння студентів, які одержані при вивченні інших дисциплін у вищому навчальному закладі. Наприклад, використання програм для опрацювання результатів фізичного експерименту; створення інформаційно-комунікаційних комплексів (презентації з конкретних тем шкільного курсу фізики, інформаційні газети, авторська розробка сайту вчителя фізики, різноманітні мультимедійні матеріали, дистанційні курси та конференції та ін.).

7. Залучати до самостійної роботи, у тому числі до проектної та науково-дослідницької діяльності з метою розвитку діяльнісно-творчих компетентностей.

8. Застосовувати на заняттях активні методи навчання, у тому числі моделювання педагогічної діяльності (підготовка та реалізація фрагментів уроків з ситуаціями вибору; методичні завдання на застосування знань з різних предметів, встановлення закономірностей та ін.).

9. Навчати складати та працювати з програмами елективних курсів. Насичення змісту дисциплін фізичної і професійної підготовки додатковою інформацією дозволить розширити зв'язки між елементами знань, у тому числі міжпредметні.

10. Під час педагогічної практики забезпечувати викладання фізики у класах природничого профілю.

11. Формувати уміння і навички складати та розв'язувати питання та задачі з міжпредметними зв'язками, якісні задачі прикладного змісту.

12. Вивчати досвід роботи досвідчених учителів у нашій країні та за кордоном.

Зміст біофізики подається через об'єднання, поєднання, упорядкування, взаємозв'язки, взаємообумовленість знань на рівні синтезу освітніх областей. Важливу роль відіграють генералізація навчального матеріалу, посилення відношення фундаментальності та фахової спрямованості, формування природничонаукової картини світу.

Міжпредметна інтеграція здійснюється через інформацію навчального матеріалу, фізичні експерименти, дидактичні завдання та ін. Це дозволяє створити певний запас математичних та фізичних моделей, які описують явища й процеси, що відбуваються насамперед у живій природі та зустрічаються у майбутній професійній практиці.

Нами виділені такі основні напрямки відбору змісту біофізичного матеріалу: 1) загальні закони та закони, що лежать в основі функціонування живого організму; 2) фізичні біохарактеристики, що описують стан живих об'єктів; 3) фізичні, хімічні і екологічні фактори, які діють на живий організм; 4) фізичні методи дослідження живого організму, методи діагностики, профілактики, лікування людини і тварин; 5) прилади, обладнання, що застосовується в медичній практиці при дослідженні біологічних систем.

Запропоновані методичні рекомендації дозволять змінити педагогічну позицію майбутніх учителів. Проектування процесу реалізації міжпредметних зв'язків при вивченні фізики у класах медичного і біологічного профілю допоможе залучити студентів до перетворюючої діяльності з новим особистісним змістом, а не тільки до засвоєння знань.

Перед методистами залишається відкритим питання приведення змісту навчальних предметів в єдину систему на міжпредметній основі та доповнення новими інтегральними знаннями суміжних наук, узгодження в часі вивчення різних навчальних дисциплін з метою їх взаємної підтримки, обґрунтування послідовності у формуванні понять без дублювання в змісті навчальних предметів.

У подальшому планується дослідження методичних особливостей конкретних тем шкільного курсу фізики для реалізації міжпредметних зв'язків у класах медичного і біологічного профілю.

Література

1. Безденежных Е.А. Физика в живой природе и медицине / Е.А. Безденежных, И.С. Брикман. - К.: Рад. шк., 1976. - 200 с.

2. Іваницька Н.А. Напрямки навчання фізики в Україні 19201945 роках / Наталія Анатоліївна Іваницька // Вісник Чернігівського національного педагогічного університету імені Т.Г. Шевченка. Серія: Педагогічні науки. - Чернігів: ЧНПУ 2012. - Вип. 99. - С. 43-46.

3. Ильченко В.Р. Перекрестки физики, химии и биологии: Книга для учащихся / Вера Романовна Ильченко. - М.: Просвещение, 1986. - 172 с.

4. Матохнюк Е.Х. Фізика в запитаннях та відповідях. Інтегрований курс / Е.Х. Матохнюк, В.В. Гудзь. - Тернопіль: Мандрівець, 2003. - 56 с.

5. Межпредметные связи естественно-математических дисциплин: пособие для учителей: сб. статей / [Пинский А.А., Усова А.В., Федорова В.Н. и др.] ; под ред. В.Н. Федоровой. - М.: Просвещение, 1980. - 208 с.

6. Кац Ц.Б. Биофизика на уроках физики: кн. для учителя: из опыта работы / Цецилия Бунимовна Кац. - М.: Просвещение, 1974. - 128 с.

7. Потапова Т.В. Особливості викладання фізики / Тетяна Віталіївна Потапова // Джерело. - 2015. - № 25-28 (753-756). - С. 10-11.

8. Стучинська Н.В. Інтеграція знань при вивченні природничонаукових дисциплін у класах медичного та біологічного профілю / Н.В. Стучинська, А.В. Шморгун, Л.Ю. Мороз // Вісник Чернігівського національного педагогічного університету імені Т.Г. Шевченка. Серія: Педагогічні науки. - Чернігів: ЧНПУ, 2010. - Вип.77. - 392 с. - С. 154-158.

Размещено на Allbest.ru