close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Выговский С.М. Моделирование и межпредметные связи

код для вставки
В статье предпринята попытка показать моделирование как системообразующий элемент в процессе интеграции знаний учащихся. Актуально в связи с реформой школы.
С
. М. ВИГОВСЬКИЙ Науково-дослідний інститут педагогіки УРСР НАВЧАЛЬНА МОДЕЛЬ ЯК ЗАСІБ ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ЗАСТОСУВАННЯ МІЖПРЕДМЕТНИХ ЗВ’ЯЗКІВ У ПРОЦЕСІ НАВЧАННЯ БІОЛОГІЇ Т
еоретичний аналіз науково-методичної літератури показує, що навчальний матеріал міжпредметного характеру недостатньо конкретизований, не досліджені засоби його оптимізації щодо визначення обсягу, логічної структури і функціональності. Недостатня наукова обгрунтованість науково-методичних питань, у свою чергу, негативно впливає на практичне використання міжпредметних зв'язків вчителями у навчально-виховному процесі, знижує в цілому його ефективність. RU
У попередніх публікаціях (3) наводилися приклади використання міжпредметних зв'язків у вигляді проблемних питань, навчальних моделей, завдань, вважаючи їх формами навчального матеріалу одного порядку. Однак такий погляд, як показало подальше дослідження, які не повністю відповідає внутрішній природі міжпредметних зв'язків. Логічний аналіз відповідного навчального матеріалу свідчить про те, що проблемні питання і завдання будуються на основі використання навчальних моделей, які в цьому випадку грають системоутворюючу роль. Але оскільки на системоутворюючу роль моделей при використанні міжпредметних зв'язків вказується вперше, слід актуалізувати саме поняття «навчальна модель». Традиційно в шкільній практиці під словами «навчальна модель» розуміють матеріальні моделі, «основна роль яких полягає у передачі схеми об'єкта» (2), наприклад, моделі квітки, серця і т.д. Однак це поняття слід трактувати ширше. За вихідне беруть найбільш загальні властивості, які притаманні всім моделям взагалі і відображають їх суть. Ми виходили з того, «що загальною властивістю всіх моделей є їх здатність так або інакше відбивати дійсність» (7). Така властивість припускає існування не тільки матеріальних, а й знакових моделей у вигляді формул, рівнянь, пропорцій тощо. Розрізняють мовні, математичні, фізичні, матеріальні та інші моделі. З точки зору використання в навчальному процесі міжпредметних зв'язків доцільніше зупинитися на визначенні математичної моделі. «Усяка модель будується на основі певних теоретичних принципів і реалізується певними засобами. Модель, яку побудовано на основі математичної теорії і описану за допомогою математичних засобів, слід називати «математичною моделлю» (1, 5, 6). Важливим моментом «теоретичного» моделювання в умовах навчального процесу є те, що учні привчаються розглядати досліджувані явища аналітично, виділяти відносини, що показують їх суть, абстрагуватися від другорядних обставин. Наприклад, розглядаючи в курсі анатомії, фізіології та гігієни людини рух крові по судинах, звертаємося до пропорції ₁
₂
= 
₂
₁
, в якій в математичному вигляді подано залежність швидкості руху крові по судинах від площі поперечного перерізу кров'яного русла. Відповідні завдання (3) і проблемне запитання: «Чому, незважаючи на більшу відстань від серця, кров у венах рухається швидше, ніж в капілярах?», - будуються на цій залежності, яка є знаковою моделлю розглядуваного явища. На цьому, як і на інших прикладах, можна побачити, як довгий опис явища з великою кількістю другорядних обставин замінюється навчальної моделлю, за допомогою якої можна, спираючись на знання учнів з математики і фізики проаналізувати явище, яке нас цікавить. З точки ж зору підвищення ефективності використання міжпредметних зв'язків у навчально-виховному процесі використання навчальних моделей і розроблених на їхній основі проблемних запитань і завдань дозволяє оптимізувати відповідний навчальний матеріал не тільки з боку вимоги необхідного і достатнього його обсягу, а й з боку відповідності методів його вивчення характеру міжпредметних зв'язків. Наприклад, одним з найважливіших абіотичних факторів, як відомо, є фактор архімедової сили. Відповідна модель будується на основі використання закону Архімеда: на тіло, занурене в рідину або газ діє виштовхуюча сила, яка дорівнює вазі витіснених тілом рідини або газу. Роль матеріальної моделі можуть виконувати дві краплі жиру: одна в хімічному стакані у воді, інша на предметному склі в повітрі. Крапля жиру у воді має кулясту форму. Це пояснюється тим, що у воді під дією архімедової сили крапля жиру втрачає у вазі стільки, скільки важить витіснена нею вода. А за умови, що густини води і жиру однакові, вага краплі жиру у воді дорівнює нулю. І крапля жиру під впливом сил поверхневого натягу прагне придбати поверхню, найменшу при даному об’ємі. У повітряному середовищі сила тяжіння краплини жиру не врівноважується архімедовою силою і тому сил поверхневого натягу не вистачає для утворення кулястої форми, в наслідок чого крапля жиру розтікається по предметному склу. Спостереження за краплями жиру в склянці з водою і на предметному склі дають уявлення про явище. Розгляд ж цього явища з використанням знань учнів з фізики (тема «Тиск рідин і газів») актуалізує ці знання, готує учнів до більш глибокого сприйняття біологічного матеріалу. Проблемна ситуація може бути задана питанням, в якому міститься приховане протиріччя: «Чому кит на суші гине від задухи, не дивлячись на те, що за природних обставин дихає атмосферним повітрям?». Включаючись у творчий пошук, учні проводять самостійну роботу, використовуючи аналогію між формою краплі жиру і формою тіла кита у двох середовищах - на суші і у воді. Для цього вони заповнюють таблицю. Форма к
р
ап
лини
жир
у
Форма т
і
ла кита
На суш
і
У
вод
і
Пошукова робота учнів спрямована на з'ясування питання: «Від чого саме гине кит? Адже він дихає атмосферним повітрям, а на суші його більше, ніж у воді ». Пояснення біологічного значення дії архімедової сили супроводжується пошуком відповідей на такі питання: «Яка форма кровоносних судин? Як змінюється їхня форма під дією сили тяжіння, що не врівноважується архімедовою силою? Як це вплине на кровообіг; до порушення якого життєво важливого процесу це призведе? » Учні самостійно шукають відповіді на поставлені питання у вигляді логічних суджень: у воді форма перетину кровоносних судин у кита кругляста, і кров рухається по них без перешкод. На суші архимедова сила, що діє на тіло кита, значно менша, ніж у воді, тому на суші вага кита значно більше. Під впливом величезної сили тяжіння, не врівноваженою архімедовою силою, на суші у кита змінюється не тільки форма всього тіла (використовується аналогія з формою крапель жиру у воді і на суші), а й форма його кровоносних судин - вони сплющуються і кровообіг зупиняється. Іншими словами, у зв'язку зі зміною форми кровоносних судин у кита на суші порушується кровообіг, а значить порушується і газообмін. В результаті проведеної роботи учні самостійно роблять висновок: «Кит, який раптово опинився на суші, гине від задухи, не дивлячись на те, що дихає атмосферним повітрям, і на суші цього повітря значно більше, ніж у воді. Це обумовлено тим, що під дією сили тяжіння, яка на суші не врівноважена архімедовою силою, кровоносні судини сплющуються, порушується кровообіг, а значить і сам процес газообміну ». Учням пропонується вирішити таку задачу: розрахувати вагу синього кита з масою тіла 50 тонн у воді і на суші, якщо середня густина тіла кита дорівнює густині води. (Відповідь: вага кита при повному зануренні у воду дорівнює 0 Н, а на суші - 490 кН). Уявлення учнів про дію архімедової сили на живі організми бажано не тільки закріпити, а й розвинути в еволюційні уявлення. Для цього також використовується проблемний підхід, наприклад, задається питання: «Чому слони не гинуть від задухи, хоча також мають велику вагу?» Тут пошукова робота учнів спрямовується по шляху формування еволюційних уявлень. Порівняння особливостей будови водних ссавців з наземними, формування життєво важливих особливостей у будові тварин під впливом факторів середовища. Використовуючи відповідні таблиці, вчитель дає можливості учням порівняти відносну потужність скелетів слона і кита. З'ясовується, що, незважаючи на велику масу тіла, скелет кита відносно маси тіла значно слабкіший, ніж у слона. Учні вже ознайомлені з дією архімедової сили на занурене у воду тіло і цілком правильно визначають, що середня густина його тіла приблизно дорівнює густині води, тобто у воді його вага дорівнює нулю, і кит у воді свого тіла практично не відчуває. Для закріплення отриманих знань учні вирішують задачу. У наземних ссавців маса скелета становить 14,3% від загальної маси тіла, а у водних - 8,5%. Визначити, чому дорівнюють маси скелетів африканського слона і не великого синього кита, якщо маси їх тіл однакові і дорівнюють 3 тоннам. (Відповідь: маса скелета африканського слона дорівнює 429 кг, а кита - 255кг). Таким чином, в учнів формуються правильні уявлення про фактор архімедової сили як одного з важливих факторів впливу на формування в процесі еволюції особливостей будови водних ссавців, для яких водне середовище вторинне. Особливості будови водних рослин також важко зрозуміти, якщо не враховувати фактор дії архімедової сили протягом усього їхнього історичного розвитку. Загальність дії фактора архімедової сили і використання навчальної моделі для вивчення відповідного матеріалу дає можливість дотримуватись певної послідовності і спадкоємності знань у формуванні таких загальнобіологічних понять, як поняття про абіотичні фактори середовища, взаємозв'язок і причинну зумовленість явищ живої і неживої природи, про історичний розвиток органічного світу тощо . Як показують наведені приклади, проблемні питання, навчальні моделі і задачі - це взаємопов'язані форми навчального матеріалу, які відповідають внутрішній природі міжпредметних зв'язків і тому сприяють ефективному вирішенню основних навчально-виховних завдань. Моделювання об'єкта вивчення із застосуванням міжпредметних зв'язків, а значить, і розробка і застосування інших форм навчального матеріалу, таких, як проблемні питання, навчальні завдання, задачі, вправи та інші - процес об'єктивний, внутрішньо притаманний природі міжпредметних зв'язків, і завдання полягає лише у тому, щоб дослідити його , оптимізувати і навчитися грамотно ним керувати. ВИКОРИСТАНА ЛІТЕРАТУРА 1. А к ч у р и н И. А. и др. О методологических проблемах моделирования жизненных процессов. – В кн.: Математическое моделирование жизненных процессов. М., Мысль, 1968, 288 с. 2. Б р у н о в т Е. П. и др. Методика обучения анатомии, физиологии и гигиены человека. М., Просвещение, 1978, 383 с. 3. В и г о в с ь к и й С. М. Деякі форми використання міжпредметних зв'язків при вивченні біології в школі. - В кн.: Методика викладання біології та хімії. К., Рад. Школа, 1980, 73 с. 4. Н ю б е р г Н. Д. О познавательных возможностях моделирования. – В кн.: Математическое моделирование жизненных процессов. М., Мысль, 1968, 288 с. 5. С о х о р А. М, Логическая структура учебного материала. М., Педагогика, 1974, 192 с. 6. Ф ё д о р о в а В. Н. Межпредметные связи естественно – научных и математических дисциплин. – В кн.: Межпредметные связи естественно – математических дисциплин. М., Просвещение, 1980, 207 с. 7. Ш т о ф ф В. А. Моделирование и философия. М. – Л., Наука, 1966, 301 с. 
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа