Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Предает и теоретические основы исследования.
1. Проблема межпредметных связей в современной дидактике 9
2. Современное состояние проблемы реализации взаимной связи в обучении физике и математике 19
3. Цели, задачи и методы исследования 31
ГЛАВА II. Пути и средства осуществления взаимной связи обучения физике и математике в средней школе.
4. Реализация единого подхода к формированию понятий, общих для физики и математики 35
5. Применение и развитие знаний учащихся по математике при изучении нового материала по физике 51"
6. Использование математичесгаїх знаний учащихся при решении задач по физике. Алгоритмические приемы решения задач.. 72
7. Применение знаний по математике при выполнении лабораторных и практических работ 97
8. Развитие знаний учащихся по математике при углублении, систематизации знаний по физике ИЗ
ГЛАВА III. Организация и результаты педагогического эксперимента.
9. Организация педагогического эксперимента 127
10. Анализ результатов экспериментального обучения 135
Заключение 141
- Проблема межпредметных связей в современной дидактике
- Реализация единого подхода к формированию понятий, общих для физики и математики
- Организация педагогического эксперимента
Введение к работе
Среди многих задач, решаемых современной общеобразовательной школой, одной из первостепенных является повышение эффективности учебно-воспитательного процесса. "Главное сегодня в том, -подчеркивалось на ХХУІ съезде КПСС, - чтобы повысить качество обучения, трудового и нравственного воспитания в школе..." /5, с.60/.
Успешное решение поставленных задач требует совершенствования форм и методов обучения и воспитания, выявления педагогических средств, обеспечивающих активизацию познавательной деятельности учащихся, формирование целостной системы научных знаний, марксистско-ленинского мировоззрения.
Важным фактором, способствующим совершенствованию содержания и методов обучения, является осуществление межпредметных связей /МПС/. Проблема МПС объективно обусловлена явлениями взаимодействия и взаимопроникновения наук, развитием органических связей между ними на пути превращения науки в непосредственную производительную силу. Основой интеграционных процессов в науке является единство материального мира, всеобщая связь явлений в природе и в обществе. Ф.Энгельс рассматривал диалектику как науку о связях. Он писал, что современное естествознание стало в сущности наукой о происхождении и развитии процессов, и "...систематизацию естествознания, которая становится теперь все более и более необходимой, можно найти не иначе, как в связях самих явлений" /I, с.570/.
Каждая из наук исследует характерные только для нее особенности и связи объекта /явления, процесса/ по отношению к окружающей действительности и притом специфическими методами. Действительное же знание предмета и явлений, как учил В.И.Ленин, складывается при возможно полном охвате всех связей и опосредовании. Он указывал на необходимость "всестороннего учета соотношений в их конкретном развитии, а не выдергивания кусочка одного, кусочка другого" /4, с.286/. Поэтому, добиваясь более полного и глубокого знания об определенном объекте исследования, различные науки осуществляют его взаимосвязанное изучение в соответствии с закономерностями процесса познания.
В процессе обучения взаимосвязь между учебными предметами как основами наук, являясь отражением объективных межнаучных связей, выступает как средство интеграции знаний школьников, их систематизации на основе общих законов развития природы, общества, мышления, формирования целостного научного мировоззрения.
Известные исследователи проблемы МПС И.Д.Зверев и В.Н.Максимова подчеркивают, что "межпредметные связи не только средство достижения общих социальных целей обучения - всестороннего развития личности школьника, но и один из необходимых факторов формирования конкретных педагогических задач, определения общепредметных систем знаний, умений, отношений" /63, с.4/.
Особенно велики возможности курса математики в осуществлении межпредметных связей, содержание которого позволяет вооружить учащихся строгими, достаточно общими научными методами исследования закономерностей объективной реальности, познания единства мира. В.И.Ленин, подчеркивая значение математики для отражения единства мира, писал: "Единство природы обнаруживается в "поразительной аналогичности" дифференциальных уравнений, относящихся к разным областям явлений" /2, с.306/.
Математика позволяет выделить наиболее общее в различных явлениях, процессах, концентрированно выразить его в математических образах и моделях. Поэтому математические методы в настоящее время широко используются при изучении физики, все чаще применяются в обучении химии, биологии, обществоведению.
Как известно, в физике эффективно применяются два метода исследования - экспериментальный и теоретический, в каждом из которых в определенной мере используется математика. Применение теоретического метода исследования предполагает наиболее полное использование как математических методов исследования, так и самой методики математического мышления, методов доказательства /176, с.27/. В связи с этим в обучении физике исключительно полезна и необходима связь с курсом математики, так как целенаправленное применение знаний школьников по математике позволяет рациональным путем исследовать и выражать физические закономерности, обобщать пространственно-временные свойства и связи физических явлений и процессов. Формулируя физические законы, закономерности на основе установленных функциональных зависимостей, выражая полученные соотношения в виде формул, уравнений, графиков, учащиеся углубляют математические знания, учатся обобщать знания по физике. Это позволяет повысить эффективность обучения этим предметам, формировать обобщенные приемы и навыки исследования закономерностей объективной реальности.
В работах И.Д.Зверева /62, 63/, В.Н.Федоровой /201, 202/, А.В.Усовой /195, 196, 197/, Л.И.Резникова /163, 164/ и других обоснованы объективная необходимость осуществления межпредметных связей, обусловленных предметной структурой учебного плана, их содержание и способы реализации в учебном процессе. Особое внимание уделяется роли ШС в формировании целостной научной картины мира в представлениях учащихся, в их воспитании и развитии.
Анализ литературы /122, 155, 156, 159, 216/, посвященной проблемам совершенствования школьного физического образования в странах социалистического содружества, развитых капиталистических странах, показывает, что в обучении физике все большее развитие приобретает тенденция использования межпредметных связей, особенно связи с математикой. Вопросам внедрения интегрированных кур - 6 сов, том естествознания в практику обучения физике постоянное внимание уделяет Международная комиссия по физическому образованию /13/.
Проблема осуществления взаимосвязи обучения физике с математикой исследовалась Ф.Бауэром /23/, И.И.Логвиновым /III/, И.В. Скопиной /178/, В.Д.Хомутским /208/, Л.П.Урвачевым /191/, В.Н.Ре-тюнским /165/, И.Ф.Жураховским /58/. В диссертационных исследованиях упомянутых авторов рассмотрены отдельные аспекты реализации межпредметных связей физики и математики, не исчерпывающие всего многообразия форм и направлений взаимодействия между этими учебными предметами в средней школе. В указанных работах не разработана методика реализации взаимосвязи обучения физике с математикой на протяжении всего периода изучения этих курсов. В них не ставилась и не исследовалась в комплексе проблема обеспечения взаимосвязанного изучения физики и математики в средней школе. Кроме того, часть отмеченных работ /23, III/ выполнена в период, когда содержание програші по физике и математике существенно отличалось от ныне действующих.
Таким образом, до настоящего времени нет работ, специально посвященных комплексному исследованию проблемы осуществления взаимосвязи в обучении физике и математике в 8-Ю классах в соответствии с новым содержанием обучения по этим предметам.
Включение в усовершенствованные программы раздела об использовании межпредметных связей позволило несколько улучшить работу по установлению и реализации МПС в обучении физике. Применение рекомендаций этого раздела программы, которые содержат сведения о том, какие знания по математике целесообразно применять при изучении определенных разделов курса физики создает условия для целенаправленного формирования в сознании учащихся цепочки ассоциаций, связывающей сведения из этих предметов в логически стройную систему знаний о закономерностях развития природы. Однако этим обеспечиваются только предпосылки для осуществления взаимосвязанного изучения физики и математики. Очень важно обучать физике так, чтобы знания и умения, приобретенные на уроках математики, служили опорными для конкретных видов деятельности на уроках физики, способствовали созданию и разрешению проблемных ситуаций, реализации общего подхода к формированию смежных понятий. Между тем, методика решения таких учебных задач еще недостаточно освещена в методической литературе, диссертационных исследованиях, где не всегда четко и последовательно прослеживается весь путь взаимосвязанного изучения систематических курсов математики и физики в средней школе. Осуществление МПС не находит должного воплощения и в практике работы учителей физики и математики, что ведет к неполному, одностороннему изучению вопросов, в которых проявляется закономерная связь этих предметов. В связи с этим требует дальнеіїшего развития методика преподавания ряда тем, форглирования некоторых понятий, предусмотренных усовершенствованными программами.
Все вышесказанное и определило выбор темы диссертации "Осуществление взаимосвязи в обучении физике и математике в средней школе /8-Ю кл./". Поиск эффективных путей и средств взаимосвязанного изучения физики и математики, а также исследование особенностей этого процесса является весьма актуальным и представляет несомненный теоретический и практический интерес.
Актуальность проведенного исследования определяется как наличием определенного противоречия между достигнутым в методиках обучения физике и математике уровнем межпредметных связей и требованиями современной практики, так и отмеченной выше неразработанностью теш.
Объектом исследования избран процесс обучения физике учащих - 8 ся 8-Ю классов.
Предметом исследования является методика осуществления МПС в обучении шизике и математике в 8-Ю классах.
Сущность выдвинутой гипотезы состоит в том, что, если последовательно осуществлять межпредметные связи в обучении физике и математике, то обеспечивается повышение качества обучения, обобщение знаний по физике и математике, формирование у учащихся обобщенных умений и навыков, физической картины г/сира.
Научная новизна исследования заключается в разработке новой методики осуществления межпредметных связей в обучении физике и математике, соответствующей новому содержанию обучения по этим предметам. Определенной научной новизной обладают разработанные в исследовании операциональные структуры решения типовых задач по физике, пути реализации единого подхода к формированию общих для обоих курсов понятий.
На защиту выносятся:
- разработанная в исследовании методика осуществления взаимной связи в обучении физике и математике в 8-Ю классах;
- результаты экспериментального обучения.
Сущность предложенной методики состоит в генерализации знаний учащихся по физике и математике путем реализации единого подхода к формированию понятий, общих для этих курсов, математического моделирования физических явлений и процессов, разработки операциональных структур решения типовых задач по физике.
В экспериментальном обучении проверена педагогическая эффективность предлагаемой методики, оценена результативность использования приемов и средств углубления знаний учащихся по физике и математике на межпредметной основе, решения физических задач с применением алгоритмов, выявлены возможности уменьшения перегрузки учащихся в обучении этим предметам.
Проблема межпредметных связей в современной дидактике
Чтобы повысить эффективность учебно-воспитательного процесса в средней школе, необходимо целенаправленно применять научно обоснованные формы и методы обучения, дидактические средства, среди которых важное значение имеет использование межпредметных связей. Проблема обеспечения взаимосвязи между учебными предметами не является чем-то новшл в теории обучения. Еще Я.А.Комен-ский относил к числу факторов, способствующих обогащению научными знаниями, использование межпредметных связей. Так, в "Великой дидактике" он, в частности, писал: "Все, что находится во взаимной связи, должно преподаваться в такой же связи" /90, с.287/. Это важное положение дидактики получило творческое развитие в трудах отечественных теоретиков обучения В.Г.Белинского, А.И.Герцена, Н.Г.Чернышевского, В.Ф.Одоевского, К.Д.Ушинского и других, которые, обосновывая необходимость осуществления МПС, видели в этом одно из необходимых условий улучшения обучения, преодоления формализма в знаниях школьников, уменьшения их перегрузки в процессе обучения.
Глубокое, всестороннее обоснование значимости МПС находим и в педагогическом наследии Н.К.Крупской, где убедительно раскрыт принцип диалектической связи между предметами, его значение для формирования научного мировоззрения. "Нужно, чтобы знания были уложены в определенную систему, - писала Ы.К.Крупская, - нужно, чтобы ребятам была понятна связь между различными отраслями знаний, чтобы им было понятно, почему проходится этот предмет и как он связан с другими" /95, с.18/. Для советской школы всегда было характерным взаимосвязанное изучение школьных предметов. Большое значение в ней придается тому, чтобы обучение и воспитание под - 10 растающего поколения происходило в неразрывной связи с жизнью, с практикой коммунистического строительства. С этой целью на всех этапах развития общеобразовательной школы на основе научно-педагогических исследований в учебные программы вносятся соответствующие коррективы и рекомендации по углублению взажшых связей при изучении основ наук.
В последние годы исследование проблемы МПС получило дальнейшее развитие в работах И.Д.Зверева /62/, И.Д.Зверева и В.Н.Максимовой /63/, В.Н.Федоровой /200, 201/, В.Н.Федоровой и Д.М.Кирюш-кина /202/, А.В.Усовой /195, 196/ и других.
Имеется также большое количество работ, посвященных исследованию проблемы МПС в обучении определенным школьным предметам, выработке конкретных умений и навыков учащихся на межпредметной основе /17, 22, 35, 58, 67, 91, 93, 165, 167, 178, 179, 184, 185, 208, 209/.
Повышенный интерес к проблеме осуществления МПС в процессе обучения в средней школе не является случайным. Он стимулируется прежде всего взаимодействием наук, развитием творческих связей и отношений между ними, которые, естественно, отражаются и в содержании основ наук, изучаемых в школе.
В.И.Ленин указывал, что для каждого явления характерным является неразрывная связь всех его сторон. Всеобщая связь и взаимообусловленность проявляется во всех формах материи, на разных этапах их развития. Категория взаимосвязи является всеобщей для всех форм материи, ибо "...отношения каждой вещи /явления/ не только многоразличны, но всеобщи, универсальны. Каждая вещь /явление, процесс/ связаны с каждой" /3, с.203/.
Обновление содержания школьных предметов, вызванное бурным развитием науки и техники, совершенствованием методологичесішх основ процесса обучения, расширение интеграционных явлений в развитии наук настоятельно выдвигают требование учитывать межнаучные связи, которые в процессе обучения трансформируются в межпредметные связи.
Межпредметные связи в настоящее время могут быть взаимными и многосторонними, так как они имеют педагогический, методологический, политехнический и практический аспекты /164, с.19/.
Что же представляют собой межпредметные связи, и какова их роль в повышении эффективности учебного процесса в школе?
Рассмотрим подробно, как оценивают межпредметные связи исследователи данной проблемы.
Реализация единого подхода к формированию понятий, общих для физики и математики
Эффективное обеспечение взаимной связи обучения физике и математике в средней школе во многом зависит от того, насколько последовательно осуществляется единый подход к формированию понятий, общих для этих курсов.
Понятия переменной JL , функции /р(Х) , вектора сГ , приращения аргумента Д]С /функции Ajfftj/, предела функции производной / С-) , интеграла )4Ы%(№ и ДРУГИХ, которые являются предметом изучения математики, настолько прочно вошли в практику обучения физике, что без их согласованного изучения трудно достичь глубокого и прочного усвоения учащимися их многообразных свойств, находящих свое проявление в физических явлениях и процессах. Если же учесть, что о некоторых из упомянутых понятий, в частности, о понятиях приращения аргумента /функции/, предела функции и других первые сведения школьники получают па уроках физики, то представшіется весьма актуальным обеспечение єдиного подхода к их изучению на уроках физики и математики во избежание необоснованных повторений, наслоений, а порой и искажений, обременяющих процесс развивающего формирования фундаментальных понятий этих предметов.
Осуществление единого подхода к изучению понятий общих для физики и математики способствует генерализации содержания учебного материала по этим предметам, при которой, как подчеркивает В.Г.Разумовский "внимание школьников сосредотачивается на изучении основных сведений - главных звеньев цикла познания: исходных опытных фактов, основных понятий, законов и принципов, теорий, важнейших теоретических выводов и их практических применений" /159, с.6/.
При согласованном формировании понятий на основе единого подхода более четко и последовательно будут развиваться "перспективные линии" в учебном процессе, которые предусматривают выделение основных этапов усвоения знаний учащимися на различных уровнях их глубины и общности /32, с.7/.
Практический аспект межпредметных связей предполагает согласование идей и содержания учебных предметов, единую трактовку изучаемых понятий /164, с.19/.
На необходимость осуществления единого подхода к формированию понятий, изучаемых в курсах физики и математики, указывает В.Д.Хомутский:"Единый подход к интерпретации общих физико-математических понятий, преемственность в их формировании и развитии, единство требований к формированию умений и навыков должны оказать положительное влияние на качество усвоения учащимися общих для физики и математики понятий, на формирование умений и навыков" /208, с.8/.
Проблеме реализации единого подхода к изучению физических явлений вообще и понятий, изучаемых на уроках физики и математики в частности, посвящено сравнительно мало работ /100, 145, 172, 208, 212 /.
Наиболее четко поставлена данная проблема в диссертационном исследовании В.Д.Хомутского /208/, в котором, в частности, на основе анализа програші по математике и физике для 5-6 классов выявлены общие фундаментальные понятия, умения, навыки, которые формируются у учащихся в процессе изучешія физики л математшси, а также условия, способствующие их формированию. Однако в упомянутой работе не ставилась и не решалась проблема обеспечения единого подхода к формированию понятий, изучаемых в курсах физики и математики 8-Ю классов.
Между тем практика обучения этим предметам в средней школе настоятельно выдвигает, как одну из неотложных задач, разработку методики согласованного формирования понятий общих для физики и математики на всех этапах их изучения.
Особую роль в повышении эффективности учебного процесса по физике и математике играет внедрение единого подхода к формированию на уроках физики тех понятий, которые подлежат глубокому и всестороннему изучению на уроках математики. Известно, что вследствие определенной несогласованности программ по физике и математике, с некоторыми "математическими" понятиями школьники впервые встречаются на уроках физики. Рассмотрим, как реализуется единый подход к изучению таких понятий на следующих примерах.
Организация педагогического эксперимента
Предположение о том, что в условиях нового содержания физического и математического образования согласованное, взаимосвязанное изучение физики и математики способствует совершенствованию методов обучения этим предметам, углублению, повышению уровня научности физических и математических знаний, формированию обобщенных приемов и навыков исследования физических явлений и процессов, повышению качества знаний учащихся по физике было проверено в процессе педагогического эксперимента.
Главное внимание сосредоточивалось на выяснении эффективности предлагаемой методики, ее влияния на качество знаний учащихся по физике, в ходе приобретения которых использовались и развивались их математические знания. Одновременно предполагалось, что применение знаний школьников по математике при изучении вопросов курса физики, где необходимы строгие аналитические доказательства, будет содействовать обобщению, систематизации понятий, общих для этих курсов. Кроме этого предусматривалась проверка качества разработанных дидактических материалов с учетом межпредметных связей физики и математики в процессе различных видов учебной деятельности на уроках физики.
Исходя из поставленных задач, были разработаны дидактические материалы, подобраны классы и школы для экспериментального обучения. Несмотря на то, что осуществление взаимной связи в обучении физике и математике должно обеспечиваться при изучении всего курса физики, при различных видах учебной деятельности для экспериментального обучения на завершающем этапе исследования были выбраны темы, где, как показал анализ /см. с.с.40-44,65-69,93-97,113-121 / такая взаимосвязь находит наиболее полное, органическое воплощение. К числу таких вопросов были отнесены:
1. Применение и развитие понятия производной при формировании обобщенного понятия скорости течения физического процесса.
2. Использование и систематизация знаний школьников о свойствах функций при изучении колебательных процессов.
3. Применение и развитие знаний учащихся по математике при решении задач по физике с использованием алгоритмов.
Обучающий эксперимент на завершающем этапе исследования проводился в 9-Ю классах средних школ № I /учитель А.Ф.Остаповский/, В 20 /учитель И.В.Дорошенко/, № 24 /учитель В.В.Пуклин/, & 28 /учитель Дымупкая Е.З./, В 57 /учитель В.В.Бибик/, Ш 139 /учитель Б.Г.Пантала/, № 143 /учитель Е. A. My зыка/, Ш 157 /учитель Ю.А.Кваш-нева/, № 170 /учитель В.Л.Мусиенко/, $ 194 /учитель Л.В.Сомова/, № 210 /учитель О.Г.Знахаренко/, № 211 /учитель Ю.ЕЛеркашин/, № 214 /учитель Шатерник Е.С./, № 216 /учитель В.Л.Таршис/, № 219 /учитель О.Н.Кутовая/, № 226 /учитель Е.А.Глиняная/ г.Киева, средней школы $ 7 г.Б.Церковь /учитель Маркевич Э.А./, средней школы № I г.Таращи /учитель В.А.Шкиндер/ Киевской области.
Экспериментальные и контрольные классы подбирались таким образом, чтобы они были примерно одинаковыми по успеваемости, чтобы в каждом из них работал один и тот же учитель. Среди учителей были как педагоги с большим стажем работы, так и молодые, обладающие достаточным опытом преподавания физики, систематически работающие над повышением своего профессионального мастерства.
Похожие диссертации на Осуществление взаимосвязи в обучении физике и математике в средней школе (8-10 кл.)
