Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние проблемы межнредметных связей в педагогической науке и практике школьного обучения
1. Анализ состояния проблемы межпредметных связей в дидактике и практике школьного обучения 15
2. Сущность, значение и функции МПС в обучении. Классификация МПС...21
3. Основные аспекты объективно действующих взаимосвязей физических и биологических наук и вытекающие из них направления реализации связи школьного курса физики с биологией
Глава 2. Содержание и методика изложения биофизического материала на уроках физики
1. Принципы отбора биофизического материала для курса физики классов 39
2. Содержание биофизического материала и его место в учебном процессе по физике 43
3. Основные пути и средства ознакомления учащихся с элементами биофизики на уроках физики 85
4. Задачи с биофизическим содержанием как средство установления связи физики с биологией в учебной работе по физике 91
Глава 3. Содержание и методика изучения факультативного курса с элементами биофизики
1. Научно-педагогические задачи факультативного курса 97
2. Принципы отбора материала для факультативного курса 103
3. Содержание учебного материала факультативного курса 108
4. Методика проведения занятий факультативного курса 122
Глава 4. Организация и результаты педагогического эксперимента
1. Методы педагогического эксперимента, использованные в работе 138
2. Педагогический эксперимент 144
Заключение 175
Библиографический список 177
- Анализ состояния проблемы межпредметных связей в дидактике и практике школьного обучения
- Принципы отбора биофизического материала для курса физики классов
- Научно-педагогические задачи факультативного курса
Введение к работе
Физика - наука, изучающая простейшие и, вместе с тем, наиболее общие закономерности явлений природы, свойства и строение простейших структурных форм материи, законы ее движения. Понятия физики и ее законы лежат в основе всего естествознания. Физика относится к точным наукам и изучает количественные закономерности явлений. Границы, отделяющие физику от других естественных наук, в значительной мере условны и меняются с течением времени.
Физика - это развивающаяся наука, меняющая наши представления о природе.
Физики ищут закономерности физических явлений, которым подчиняются их взаимосвязи с химическими и биологическими явлениями. Говоря о роли физики, выделим три основные составляющие. Во-первых, физика является для человека важнейшим источником знаний об окружающем мире. Во-вторых, физика, непрерывно расширяя и многократно умножая возможности человека, обеспечивает его уверенное продвижение по пути технического прогресса. В-третьих, физика вносит существенный вклад в развитие духовного облика человека, формирует его мировоззрение, учит ориентироваться в шкале культурных ценностей. Поэтому будем говорить соответственно о научном, техническом и гуманитарном потенциалах физики.
Эти три составляющие содержались в физике всегда. Но особо ярко и весомо они проявились в физике XX столетия, что и предопределило ту исключительную роль, которую играет физика в современном мире.
Физика исследует фундаментальные закономерности явлений: это предопределяет ее ведущую роль во всем цикле естественных наук. Один из наиболее убедительных примеров - возникновение на стыке физики и других естественных наук новых научных дисциплин. Возник ряд комплексных наук, например физическая химия, астрофизика и др. Развилась биофизика - наука,
изучающая влияние физических факторов на живые организмы. В настоящее время из биофизики выделились самостоятельные направления -биоэнергетика, фотобиология, радиобиология и другие.
Чрезвычайно важна задача ознакомления школьников с этими тенденциями развития современной науки. Отсюда необходимость того, чтобы уже средняя школа закладывала фундамент для восприятия новых идей, стремительно входящих в производственную практику и повседневную жизнь.
Другой важной задачей является создание в представлении учащихся общей научной картины мира с его единством и многообразием свойств неживой и живой природы.
В педагогической науке межпредметные связи рассматриваются как дидактическое условие, способствующее повышению научного уровня обучения и формированию научного мировоззрения учащихся, влияющее на основные компоненты процесса обучения: на содержание учебного материала, на методы преподавания, используемые учителем, и методы учения, самостоятельно осуществляемые учащимися. Межпредметные связи способствуют углубленному пониманию законов природы, раскрывают их применение в науке и различных отраслях производства, то есть имеют политехническое значение.
На необходимость реализации межпредметных связей как психологической основы осуществления учащимися синтеза знаний и возникновения межсистемных ассоциаций указывается в трудах психологов: М.В. Шардакова, Ю.А. Самарина, Е.Н. Кабановой-Меллер, Н.А. Менчинской, В.Н. Максимовой, В.Н. Федоровой, А.В. Усовой (48, 70, 71, 72, 118, 122, 123). О необходимости тесной связи в преподавании основ наук говорят видные ученые-естествоиспытатели. «В современной школе, - писал академик Н.П. Дубинин, - преподаватели физики, математики, химии и биологии могут и должны быть тесно связаны в своей работе, в совместных усилиях повышения уровня научной подготовки учащихся, в становлении их материалистического
мировоззрения, в приобщении к большим достижениям современной науки» (31). Большое значение реализации связей между школьными учебными предметами признают известные методисты: П.А. Знаменский, И.И. Соколов, Е.Н. Горячкин, Л.В. Перышкин, А.В. Усова (24, 42, 90, 108). «От осуществления межпредметных связей, - подчеркивал Л.И. Резников, - зависят многие стороны учебно-воспитательного процесса: систематичность обучения, прочность и применимость знаний, развитие мышления, формирование мировоззрения, подготовка учащихся к труду» (99).
Важное значение имеет реализация межпредметных связей таких школьных дисциплин как физика и биология, содержание которых призвано отражать не только быстрый прогресс признанных лидеров современного естествознания - физической и биологической наук, но и их взаимное влияние. Отражение их зависимости в содержании учебного материала в виде межпредметных связей - одно из главных условий познания учащимися закона единства материи и форм ее движения.
Успешная реализация учителями межпредметных связей при обучении физике и биологии возможна лишь в том случае, если учителя соответствующих дисциплин будут иметь четкие представления об основных направлениях реализации межпредметных связей курсов физики и биологии и располагать системой методов их осуществления. Учителя должны владеть учебным материалом, дающим возможность раскрыть перед учащимися взаимосвязь и взаимообусловленность биологических и физических явлений, показать, как универсальность законов физики для неживой и живой природы, так и специфичность их проявления в биологических процессах, показать взаимное обогащение физики и биологии приборами, методами исследования, идеями.
Установление взаимосвязи в преподавании физики и биологии предполагает осуществление двухсторонних связей: преподавание физики в связи с биологией и преподавание биологии в связи с физикой. При первом
знакомстве с этой проблемой создается впечатление о равноправности этих путей, но более глубокое изучение вопроса приводит к выводу о превалировании первого.
Осуществление связей физики с биологией в учебном процессе по физике играет важную роль в формировании ряда естественнонаучных понятий («движение», «энергия», «вещество», «сила» и др.), которые активно используются всеми дисциплинами естественнонаучного цикла. Роль различных учебных дисциплин в формировании этих понятий далеко не одинакова. Целенаправленно их формирование осуществляется в курсе физики. Привлечение при этом биологического материала оказывается ценным для развития, расширения и конкретизации понятий, раскрытия их роли в изучении явлений живой природы. Это должно играть важную роль в деле предупреждения возможного расщепления понятий, возникающих в сознании учащихся в случае различной трактовки одних и тех же понятий в отдельных дисциплинах.
Реализация связи физики с биологией в учебном процессе по физике имеет особенно большое значение в старших классах средней школы потому, что количество часов, отводимых на изучение физики, превышает количество часов, отводимых на изучение биологии. Естественно, что учитель биологии располагает меньшими возможностями в привлечении на уроках физического материала, будучи вынужденным в лучшем случае ограничиться ссылкой на соответствующий материал по физике.
Содержание биофизического материала должно обеспечить формирование у учащихся цельного представления о явлениях природы, сделать их знания более значительными, применимыми при изучении других предметов. Однако только на уроках невозможно полно и глубоко отразить связи физики с биологией, удовлетворить познавательные интересы школьников. Это делает целесообразным углубленное рассмотрение некоторых вопросов на факультативных и внеклассных занятиях. Факультативные занятия
способствуют углублению и расширению знаний учащихся, полученных на учебных занятиях, развитию их интереса к предмету. Ознакомившись на факультативном занятии с тем или иным явлением, ученик постарается глубже понять его суть, захочет почитать дополнительную литературу.
Вышеизложенное определяет необходимость разработки научно-методических основ реализации связи физики с биологией в средней школе на учебных и факультативных занятиях по физике.
Поиск оптимального решения названной проблемы составляет суть исследования данной работы.
Объектом исследования является процесс обучения физике в средней школе в связи с биологией, обеспечивающий развитие у учащихся интереса к физике и к изучению окружающего мира.
Предметом исследования является методика реализации межпредметных связей физики с биологией в старших классах.
Общая цель исследования состоит в выявлении содержания, путей и средств реализации межпредметных связей физики с биологией в старших классах средней школы, направленных на развитие у учащихся познавательного интереса к предмету и расширение круга их знаний о роли физических явлений и процессов в жизнедеятельности живых организмов.
В качестве рабочей гипотезы выдвигаются следующие положения.
Реализация связи физики с биологией будет способствовать:
а) более глубокому усвоению общих фундаментальных
естественнонаучных понятий, законов и теорий, расширению
политехнического кругозора, профессиональной ориентации учащихся,
формированию их научного мировоззрения;
б) повышению интереса учащихся к физике и биологии, раскрытию связи
между физическими и биологическими явлениями, общности ряда
естественнонаучных законов и теорий, связи закономерностей живой и
неживой природы, развитию диалектического мышления учащихся;
в) расширению знаний учащихся о научных методах познания природы, в частности, об использовании физических методов в исследовании объектов живой природы, метода рационального копирования «конструкций» живой природы в технике и т.п.
Исходя из цели исследования и гипотезы, в работе ставились следующие задачи:
Проанализировать состояние исследуемой проблемы в педагогической науке и школьной образовательной практике.
Выделить основные направления взаимного влияния физических и биологических наук.
Определить основные направления реализации связи школьного курса физики с биологией.
Определить общепедагогические и дидактические принципы отбора материала для осуществления системы связи физики с биологией на уроках физики и факультативных занятиях.
5. Провести научно-методический отбор содержания биофизического
материала и определить его место в курсе физики в старших классах на
материале разделов «Электродинамика», «Оптика», «Атомная физика».
6. Определить формы и методы реализации связи физики с биологией на
учебных занятиях по физике, требующие минимальных затрат учебного
времени, экспериментально проверить их эффективность.
Методологической основой исследования являлись:
а) на философском уровне - научная теория познания;
б) на общенаучном уровне - системный подход, многоаспектный анализ;
в) на частно-научном уровне - дидактические основы осуществления
МПС.
Для решения поставленных задач нами использовались следующие методы исследования:
Анализ философской, психолого-педагогической, научно-методической, учебной литературы с целью изучения ее состояния в педагогической науке и школьной практике.
Изучение опыта учителей физики и биологии в аспекте исследуемой проблемы.
Проектирование (моделирование) системы работ по реализации связи физики с биологией на учебных занятиях по физике и занятиях факультативного курса.
Педагогический эксперимент во всех его формах, направленный на: а) уточнение модели системы работы по реализации связи физики с биологией в учебном процессе по физике; б) отработку методики установления связи физики с биологией; в) выявление условий наибольшей эффективности разработанной системы связей физики и биологии; г) изучение влияния системы реализации связи физики с биологией на качество усвоения общих для физики и биологии понятий, законов и теорий.
Разработка научно-методических основ преподавания физики в связи с биологией, по нашему мнению, должна идти по пути рассмотрения и оптимального решения следующих проблем:
проблема содержания (на каком материале раскрыть учащимся связь физической и биологической наук);
проблема метода (как раскрыть учащимся сущность связи физики с биологией);
проблема места и времени (в каких разделах и темах курса физики и факультативного курса рассматривать конкретные проявления связи физики с биологией с наименьшими затратами учебного времени).
Сказанное выше определяет необходимость выделения трех составных частей в решении проблемы содержания:
а) отбор биофизического материала для раскрытия его на уроках физики в старших классах;
б) отбор материала для факультативного курса, дающего возможность
более глубоко раскрыть сущность связей физики с биологией, познакомить с
элементами пограничных наук (биофизика, бионика);
в) разработка различныхных форм учебных занятий по физике с
биологией, раскрывающих общность для физики и биологии научных понятий,
законов, теорий и методов исследования.
Решение проблемы метода заключается в дидактическом преобразовании выделенного объема биофизического материала с целью приведения его в соответствие с методами и учебными формами, наиболее благоприятными для изучения конкретной темы курса физики или факультатива.
Определенные возможности для осуществления связи физики с биологией имеются также в области переноса методов познания из одной учебной дисциплины в другую. В последнее время физика и ее методы широко используются в биологии; в разделе биологических наук появилась дисциплина биофизика: ее появление связано с возникновением таких биологических проблем, которые требуют использования методов физики. Поэтому одной из задач преподавания физики в связи с биологией является задача ознакомления учащихся с применением физических методов в биологических исследованиях.
Наряду с проникновением физических методов исследования в биологию имеет место обогащение физики (и других наук) достижениями биологии. Изучаются различные стороны функционирования организмов (способы передвижения животных, энергетическая экономичность живых «двигателей», надежность отдельных элементов и многое другое) с целью их технического моделирования. Это направление научно-исследовательской работы, оформившееся в самостоятельную науку бионику, открывает новые, еще мало используемые школой, возможности для осуществления межпредметных связей в преподавании дисциплин естественнонаучного цикла.
Вопрос о месте рассмотрения конкретных проявлений связи физики с биологией является важным вопросом методического исследования. Только
правильное определение места биофизического материала обеспечит его наибольшую педагогическую эффективность, создавая условия для переноса знаний и формирования у учащихся межпредметных ассоциаций.
Решение проблемы минимальных затрат учебного времени для реализации связи физики с биологией на уроках и факультативных занятиях будет возможным в результате комплексного решения ранее рассмотренных проблем содержания биофизического материала, методов и места его изучения.
Этапы исследования. Исследование проводилось в три этапа с 1998 по 2002 гг.
На первом этапе (1998-1999 гг.) был проведен анализ философской, психолого-педагогической и методической литературы с целью выяснения состояния исследуемой проблемы в педагогической науке и практике школьного обучения. Проведено анкетирование школьников. На этом этапе были сформулированы цель, объект, предмет, гипотеза и задачи исследования, разработан план проведения эксперимента.
В ходе второго этапа (1999-2000 гг.) в теоретическом аспекте уточнялась и корректировалась методика обобщения, систематизации и углубления знаний учащихся на основе отобранного биофизического материала. Моделировалась методическая система осуществления МПС физики с биологией. Разработан факультативный курс по физике с элементами биофизики. В практическом плане проводился констатирующий и зондирующий педагогический эксперимент.
На третьем этапе (2000-2002 гг.) проводился обучающий и контрольный эксперименты, осуществлена обработка экспериментальных данных, анализ результатов проведенного исследования. По итогам эксперимента разработаны методические рекомендации для учителей школ по осуществлению МПС физики с биологией. Осуществлялось оформление диссертации.
Научная новизна исследования заключается в обосновании необходимости и возможности реализации межпредметных связей физики с
биологией в старших классах средней школы, в определении содержательных и деятельностных основ МПС, их возможности в развитии учащихся, в формировании у них умений комплексного применения знаний по физике и биологии.
Теоретическая значимость исследования состоит:
- в обосновании целесообразности и необходимости планомерной,
систематической и специально организованной работы по реализации
межпредметных связей физики с биологией в старших классах средней школы,
способствующей повышению качества знаний;
- в разработке методологически обоснованного подхода к установлению
межпредметных связей физики с биологией, базирующегося на концепции
единства научного знания;
- в определении принципов отбора биофизического материала для
рассмотрения в учебном процессе по физике.
Практическая значимость исследования состоит:
в разработке методических рекомендаций для студентов и учителей по реализации межпредметных связей физики с биологией на материале разделов «Электродинамика», «Оптика», «Атомная физика»;
в положительном влиянии разработанной автором методики реализации межпредметных связей физики с биологией на качество усвоения общих естественнонаучных понятий и законов;
во внедрении в практику школьного обучения методической системы осуществления межпредметных связей физики с биологией, в которой сформулированы принципы отбора биофизического материала, определено содержание учебного материала, осуществляющего связь физики с биологией, и его место в учебной работе по физике, показана возможность использования фрагментарной формы введения биофизического материала.
Достоверность и обоснованность сформулированных в диссертации выводов обеспечивается их согласованностью с фундаментальными
положениями философии, психологии, дидактики и методики обучения физике и биологии, проведением длительного педагогического эксперимента в строго контролируемых условиях, многосторонним качественным и количественным анализом большого фактического материала, полученного в ходе исследования, анализом результатов, воспроизведением результатов, полученных в условиях работы различных школ города Челябинска и Челябинской области. На защиту выносятся:
1. Обоснование необходимости усиления внимания к осуществлению МПС
физики с биологией в старших классах.
2. Основные аспекты (направления) осуществления МПС физики с
биологией в старших классах средней школы.
3. Принципы отбора биофизического материала для курса физики старших
классов.
Содержание биофизического материала для курса физики старших классов.
Разработанные автором методы и приемы раскрытия содержания отобранного биофизического материала.
Апробация работы и внедрение результатов. Основные результаты исследования изложены в публикациях и обсуждались на заседаниях методических объединений школ г. Челябинска, на конференциях по итогам научно-исследовательской работы преподавателей и аспирантов ЧГПУ за год (1998-2002 гг.), на областных конференциях по межпредметным связям.
Анализ состояния проблемы межпредметных связей в дидактике и практике школьного обучения
Рассмотрим становление и развитие МПС в определенные периоды развития отечественной методики преподавания физики.
В работе И.К. Турышева (113) выделено семь периодов истории методики преподавания физики в России.
1. Предыстория, предшествующая основным периодам (1631-1745 гг.) характеризуется возникновением преподавания физики в первых школах России. Русской методики преподавания тогда еще не было.
2. Период становления методической мысли по физике от Ломоносова до 60-х годов XIX в. (1746-1856 гг.). Это был первоначальный этап (период) оформления русской методики физики.
3.Оформление методики физики в научную дисциплину в период борьбы за реформу русской школы и преподавания физики во второй половине XIX в. (1856-1899 гг.).
4. Развитие русской методики физики в дооктябрьский период XX в. (1900-1917 гг.).
5. Становление и создание основ советской методики физики в период перехода от капитализма к социализму (1917-1937 гг.).
6. Развитие советской методики физики в период с 1938 г. по 1958г.
7. Развитие советской методики физики в период с 1959 г. до наших дней.
До второй половины XIX в. задача реализации МПС в обучении не ставилась и не решалась.
Большой вклад в развитие идеи МПС внес великий русский педагог К.Д. Ушинский. В работе «Человек как предмет воспитания» он раскрыл психологические основы МПС, классифицируя при этом семь видов различных взаимосвязей: припоминание по противоположности, по сходству, по порядку времени, места, рассудочная связь, связь по сердечному чувству и связь развития или разумная (120). При этом взаимосвязь учебных предметов выдвигалась им в противовес схоластическим методам обучения, которые ставили на первый план механическое зазубривание.
В 1913 г. вышел в свет задачник А.В. Цингера «Задачи по физике» (125). «Раскрывая задачник Цингера, - писал профессор Н.А. Умов, - вы чувствуете, что входите не в лесной сушняк, а в живую природу» (114). Задачник Цингера стал самым популярным в дореволюционное время.
В 1913 г. преподаватель Московского учительского университета П.А. Баранов опубликовал «Методику начальной физики». В ней автор формулирует основные принципы преподавания физики в школе. Продолжением и последователем идей П.А. Баранова стал Н.В. Кашин, который в 1916 г. написал книгу «Методика физики» - наиболее обстоятельное руководство по физике в то время. Одной из целей преподавания физики, по мнению Н.В. Кашина, является изучение явлений природы, приобретение знаний о процессах окружающего нас мира и об управляющих ими законах.
В 1924-1927 гг. вышла в свет замечательная книга М.Ю. Пиотровского (92), которая вооружила учителя новым подходом к изучению явлений природы, выявлению тесной связи физики с жизнью. В книге «Физика для биологов» автор указывает на необходимость осуществления МПС физики с биологией.
В советской дидактике также интенсивно разрабатываются теоретические основы МПС, накапливается опыт по их реализации в практике обучения, высказываются различные мнения о перспективах дальнейшего решения этой проблемы. Однако в период с 30-х по 60-е годы внимание к проблеме МПС в педагогической науке было ослаблено, как следствие, в школьной практике.
В 60-х годах в АПН СССР была создана специальная лаборатория, занимающаяся исследованиями по проблеме МПС в преподавании основ наук в школе под руководством профессора В.Н. Федоровой, затем B.C. Леднева. Одновременно в Президиуме АПН СССР этой проблемой занималась группа ученых под руководством академика И.Д. Зверева. В 1970 г. этой проблеме была посвящена Всесоюзная конференция, проходившая в г. Алма-Ате. В эти годы исследованиями проблемы МПС занималась большая группа ученых ЧГПИ под руководством А.В. Усовой.
По проблеме формирования МПС в период с 1966 по 1974 гг. было выполнено около 20 диссертационных исследований. Из них лишь три (работы Н.М. Черкес-Заде (126), Ю.В. Васильева (17), Н.А. Лошкаревой (69) носят общий дидактический характер и рассматривают МПС как основное условие, способствующее раскрытию сущности понятий, законов, теорий. В других диссертационных исследованиях решаются вопросы преподавания смежных предметов на основе МПС.
В.Н. Янцен (135) определяет МПС как составную часть обучения, проявляющуюся в разных видах в содержании программ, учебников, методических руководств и наглядных пособий.
В.Н. Федорова и Д.М. Кирюшкин в своей монографии «МПС» дают следующее определение МПС: «МПС - это дидактическое условие, обеспечивающее последовательное отражение в содержании школьных естественнонаучных дисциплин объективных взаимосвязей, действующих в природе» (122).
Принципы отбора биофизического материала для курса физики классов
Осуществление связи физики с биологией на уроках физики имеет в виду не использование случайных примеров и фактов, а целенаправленную деятельность учителя по обеспечению связи знаний, полученных в результате изучения различных учебных предметов, возникновения и развития межпредметных ассоциаций.
Установление связи в преподавании становится возможным лишь в том случае, когда учитель располагает дидактическим материалом, дающим возможность раскрыть основные направления реализации связи физики с биологией. Этот материал должен обеспечить систему интегрированных знаний, развертываемую перед учащимися в определенной последовательности. Существенно важно поэтому отыскать оптимальное соотношение между объемами общеобразовательного и биофизического материалов.
Недооценка роли связи в преподавании зачастую приводит к ошибочным представлениям о соотношении физических и биологических форм движения материи, известному формализму знаний, оторванности их от жизни. Вместе с тем, их связи в преподавании нельзя рассматривать и как самоцель; чрезмерное увлечение связями с биологией может нанести определенный ущерб учебному процессу: привести к снижению уровня общеобразовательных знаний, помешать раскрытию роли физики как основы техники, отрицательно сказаться на навыках в решении задач и т. п.
Приступая к отбору материала, осуществляющего связь физики с биологией на уроках физики, мы выделяем следующие принципы:
1. Биофизические сведения должны быть органично связаны с программным материалом по физике.
Курсы физики и биологии, как любая учебная дисциплина, раскрывают в вещах и явлениях природы лишь определенные группы свойств, составляющих предмет специального изучения соответствующих им наук.
Всем телам природы, живым организмам присущи разнообразные механические, тепловые, электрические, оптические и радиоактивные свойства. Это означает, что биофизический материал может найти отражение и рациональное применение при изучении всех разделов курса физики. Естественно при этом в разделе «Механика» дать представление о динамике движения животных, в разделе «Основы электродинамики» познакомить учащихся с элементами биоэлектрических явлений и т. п.
Использование биофизического материала должно учитывать логику каждого раздела курса физики; как правило, биологический материал оказывается целесообразным расчленить на отдельные фрагменты, соответствующие темам уроков по физике.
Отсутствие связи с программным материалом приведет к тому, что важные в методологическом и педагогическом отношениях биофизические вопросы будут выглядеть надуманными, несущественными, заслонять основное содержание и вести к неоправданной перегрузке учащихся.
2. Биофизический материал должен отражать общепризнанные теории и положения, иметь общеобразовательное и воспитательное значение.
Основу содержания биофизического материала должны составлять не второстепенные детали и факты, а физические основы существенных экологических процессов. Приводимые объяснения фактов и явлений должны находиться в соответствии с воззрениями и теориями, принятыми современными физическими и биологическими науками. Особого внимания заслуживает применение правильной терминологии и точных формулировок.
3. Факты, имеющие биофизическое содержание и сообщаемые учащимся, должны быть верны в одинаковой мере и с физической, и с биологической точек зрения.
Раскрытие роли методов исследования в биологии, роли физики в познании сущности жизни, показ аналогий в живой природе, технике и возможности рационального копирования «конструкций» живой природы не имеет целью сделать биофизику и бионику для всех учащихся профилирующими науками, но призвано играть не малую роль в воспитании интереса к этим областям знаний и вообще к биологической науке.
Заметную роль в преподавании физики в связи с биологией играет раскрытие влияния различных факторов физики и техники на живую природу и необходимости бережного отношения к живой природе и ее объектам: необходимость мер по борьбе с радиоактивными элементами и рентгеновским излучением и т. п.
4. Биофизический материал должен быть доступным для усвоения и не вызывать перегрузки учащихся.
Под реализацией принципа доступности биофизического материала мы имеем в виду:
- соответствие привлекаемого материала возрасту учащихся и их теоретической подготовке по физике и биологии;
- его соответствие методам изучения каждой конкретной темы по физике и времени, отведенному на ее изучение.
Биофизический материал, привлекаемый на уроках физики, не должен содержать специализированной терминологии, не свойственной данной учебной дисциплине, не знакомой учащимся к настоящему времени в связи с изучением курса биологии и особенно выходящей за рамки школьных программ по физике и биологии.
Научно-педагогические задачи факультативного курса
Факультативные занятия, введенные в среднюю школу постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР «О мерах дальнейшего улучшения работы средней общеобразовательной школы», имеют целью развитие интересов и способностей учащихся, углубления их знаний в избранной области. Являясь одной из форм профессиональной ориентации на базе общего образования, в определенной степени закладывая фундамент будущей специальности, факультативы приобретают принципиально важное значение (34). Факультативные занятия позволяют вносить существенные дополнения в содержание образования, трудовой и политехнической подготовки учащихся и тем самым полнее отразить в школьном образовании одну из самых ярких тенденций в развитии современной науки - синтетическую. Школе нужны факультативные курсы не только по углубленному изучению отдельных учебных предметов, но и такие, которые раскрывали бы взаимодействие наук о природе. Одним из них может (и должен) быть курс с элементами биофизики, раскрывающий межнаучное взаимодействие физических и биологических наук. Известный советский ученый, академик Н.П. Дубинин подчеркивал, что необходимо к решению вопросов перестройки школьного образования подходить с позиций тесной связи смежных наук. «Было бы полезно, - писал Н.П. Дубинин, - написать книгу о комплексных вопросах биологии, физики, химии и математики в школе. Возможно, что она смогла бы лечь в основу захватывающе интересного для учащихся факультативного курса, образованного на стыке современных достижений естественных наук» (30). К сожалению, в настоящее время в программах факультативных курсов для средней школы отсутствуют подобные факультативные курсы. Это сокращает возможности выбора учащимися факультативного курса, соответствующего их желаниям и интересам, и усложняет учителю выбор факультативного курса соответственно своим научным интересам (124).
Разрабатывая содержание факультативного курса с элементами биофизики, мы исходили из следующих научно-педагогических задач:
1. Углубить знания школьников по физике и биологии.
2. Углубить связи в преподавании физики и биологии, создать условия для синтезирования знаний и возникновения межпредметных ассоциаций между знаниями, приобретенными при изучении этих учебных предметов.
3. Развить интересы учащихся к занятиям физикой и биологией, а также науками, возникшими на их «стыке» - биофизикой и бионикой.
4. Содействовать профессиональной ориентации учащихся, создав условия для проверки учащимися своих склонностей и интересов к той или иной специальности.
5. Содействовать развитию у учащихся познавательной активности, формированию потребности пополнять и расширять знания по собственной инициативе, умений и навыков самостоятельной работы.
Углубление знаний учащихся по физике и биологии на факультативных занятиях обеспечивается за счет более основательного раскрытия естественнонаучных понятий, мировоззренческих идей, закономерностей развития природы. Изучаемые понятия конкретизируются и обобщаются; шире рассматриваются их составные части и взаимосвязи с другими понятиями; повышается уровень их теоретического рассмотрения, расширяются знания фактического материала в результате изучения новых для учащихся явлений, законов и понятий. Важно, чтобы этот процесс углубления знаний происходил в значительной мере на основе самостоятельной работы учащихся.
В настоящее время один и тот же объект изучается многими науками и одна и та же наука изучает с определенной стороны не один, а много объектов природы. Многие открытия и успехи биологии были основаны и основываются сейчас на использовании высокого уровня знаний, достигнутых физикой и техникой к настоящему времени. Все это делает методологически необходимым акцентирование внимания учащихся на физические методы исследования живой природы, такие, как микроскопия (оптическая и электронная), рентгеноскопия, рентгенография, методы меченых атомов и регистрации биопотенциалов в диагностических и исследовательских целях и т. п. Эта задача облегчается тем, что физические явления, лежащие в основе этих методов исследования, изучаются в общем курсе физики и нуждаются лишь в углубленном изучении на факультативных занятиях.
В настоящее время поиски в живой природе новых идей, приложимых к различным задачам техники, стали систематическими и приобрели широкий размах; возникла бионика, наука о системах, синтезирующих биологические и технические принципы. Используя элементы биофизики и бионики в учебной работе, преподаватель факультативного курса сможет показать роль комплексных методов исследования природы и вместе с тем заинтересовать учащихся и привить любовь к самостоятельным исследованиям, к проведению экспериментов, к анализу результатов собственной работы.
