Вторая ступень обучения учащихся переносу знаний из предмета в предмет так же, как и первая, состоит из трех этапов. Если на первой ступени учитель требовал от учащихся воспроизведения знаний того материала смежной дисциплины, который он привлекал в процессе объяснения, то теперь основное внимание уделяется самостоятельному применению школьниками сведений из родственных курсов. Поэтому вторую ступень можно назвать ступенью использования знаний.
На четвертом этапе (этапы всех ступеней имеют сквозную нумерацию) учитель требует от учащихся самостоятельного (без предварительного повторения в классе) воспроизведения отдельных знаний фактического или теоретического характера из смежной дисциплины. Это требование способствует выявлению степени готовности учащихся применять знания новой учебной ситуации, а также преодоления у них известного психологического барьера, суть которого состоит в затруднении, испытываемым учащимися при необходимости раскрыть содержание материала курса на уроках смежной дисциплины.
На пятом этапе учитель уже требует не воспроизведения знаний, полученных на уроках физики, а привлечения учащимися фактов и понятий, усвоенных ими на уроках этого предмета, для подтверждения вновь усваиваемых на уроках, например, математики знаний.
На шестом этапе от учащихся требуется самостоятельное привлечение какой-либо, теории, изученной на уроках физики, для объяснения изучаемых явлений в курсе, например, химии.
Третья ступень обучения учащихся использованию межпредметных связей также состоит из нескольких последовательных этапов. Основная цель этой ступени заключается в том, чтобы обучить учащихся применять понятия, факты, законы и теории для иллюстрации единства мира, а также использовать общие законы диалектики для объяснения явлений, изучаемых на уроках физики и химии. В связи с целями, стоящими перед данной ступенью, ее можно условно назвать обобщающей.
Третья ступень обучения учащихся переносу знаний из предмета в предмет состоит из нескольких последовательных этапов:
Седьмой этап. Объяснение учителем проявления в изучаемых на уроках данной дисциплины явлениях общих законов диалектики;
Восьмой этап. Объяснение учителем места изучаемых явлений в общей картине мира.
Девятый этап. Воспроизведение учащимися общих законов диалектики при объяснении явлений, изучаемых на уроках данной дисциплины;
Обобщая сказанное, хотелось бы заметить, что выделенные ступени и этапы довольно условны. Также весьма условно распределено использование их по классам. В практической работе учителя этапы обучения учащихся переносу знаний из предмета в предмет могут в значительной мере варьироваться. Основная цель использования ступеней и этапов состоит, во-первых, в упорядочении .работы учителей по реализации межпредметных связей в преподавании, во-вторых, они позволяют судить достигнутых в работе результатах обучения, в-третьих, дают возможность оценить степень овладения учащимися умением переносить и использовать знания, полученные на занятиях смежных дисциплин.
§ 2.2. Использование межпредметных связей при изучении курса физики в школе
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, 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.
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 VI классе при изучении скорости и силы. Здесь векторы определяются как физические величины, которые, кроме числового значения, имеют направление. Параллельно в курсе геометрии шестиклассники 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.
«Это единство заключается в том, что 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». [1,62].
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 и 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 гласность, 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.
Покажем, как могут быть реализованы межпредметные связи физики и математики при формировании таких понятий как функция, величина, производная, интеграл. Причины, побудившие меня обратиться к этому вопросу, следующие:
Во-первых, изучение названных понятий в старших классах затрудняет преподавание, например, механики в курсе физики. Так, по нашему мнению, изучение основных понятий математического анализа в математике целесообразнее начать одновременно с прохождением механики в физике.
Во-вторых, изучению всего курса физики препятствует недостаточное использование математического аппарата, которое происходит либо из-за позднего формирования у учащихся, либо из-за отсутствия согласованности действий преподавателей физики и математики в использовании общих физико-математических понятий.
Выход из создавшейся ситуации мы видим в совместном формировании у учащихся понятий математического анализа в курсах физики и математики как высшей формы реализации межпредметных связей. Именно при параллельном изучении основ механики и математического анализа открываются наибольшие возможности для формирования физических понятий - мгновенная скорость, мгновенное ускорение, перемещение, работа, так и математических - производная, первообразная, интеграл.
Учебные план и программы современной школы позволяют осуществлять межпредметные связи в процессе изучения основ каждой науки. Но подлинные межпредметные связи, использование которых способствует формированию синтезирующего мышления школьников, позволяет учащимся всесторонне изучать явления природы и общества, осуществляются только в том случае, когда учитель в процессе обучения «своего» предмета и средствами этого предмета раскрывает явления, изучаемые в других учебных дисциплинах, расширяет, углубляет знания учеников, осуществляет перенос знаний в разнообразные ситуации, формирует у учеников обобщенные понятия, умения, навыки.