Реализация межпредметных связей через бинарные уроки (на примере физики и информатики)

Realization of intersubjective communications through binary classes (for example, physics

and computer science)

Kalmanova D.1, Mendalieva Sh.2

Реализация межпредметных связей через бинарные уроки (на примере физики и

информатики)

12 Калманова Д. М. , Мендалиева Ш. О.

Залманова Динара Мирзабековна / Kalmanova Dinara - кандидат педагогических наук, старший преподаватель;

2Мендалиева Шынар Оразалиевна /Mendalieva Shinar - старший преподаватель, кафедра «Информатика и естественнонаучные дисциплины»,

Каспийский государственный университет технологий и инжиниринга имени Ш. Есенова,

г. Актау, Республика Казахстан

Аннотация: в статье приведен пример методики проведения бинарного урока на примере дисциплин физики и информатики. Выделены характерные особенности подобного вида занятия.

Abstract: article is an example of a binary technique lesson on example of disciplines of physics and computer science. Highlighted the characteristics of this type of training.

Ключевые слова: бинарные уроки, обучение, познавательные способности, межпредметные связи, компьютерное моделирование.

Keywords: binary lessons, learning, cognitive abilities, interdisciplinary communication, computer modeling.

В учебных заведениях при подготовке квалифицированных специалистов все чаще применяется бинарная модель обучения как один из методов реализации взаимосвязи теории с практикой. Бинарный урок есть взаимодействие двух педагогов в целях осуществления межпредметных связей и интеграции предметов.

Бинарные занятия предусматривают реализацию следующих принципов обучения:

- профессиональная направленность - содержание учебного материала имеет профессиональную направленность на основе взаимосвязи изучаемых вопросов (в нашем случае, физики и информатики);

- политехнизм - обучающиеся ориентируются на применение знаний по обеим дисциплинам в практической деятельности;

- взаимосвязь теории с практикой.

Цель бинарного урока - создать условия мотивированного практического применения знаний, навыков и умений, дать студентам возможность увидеть результаты своего труда.

Бинарные уроки служат для повышения мотивации изучения предмета, развивают у студентов навыки самообразования, развивают аналитические способности и изобретательность, обладают воспитательным потенциалом.

Итак, бинарное обучение дает:

- Повышение качества профессиональных знаний и формирование профессиональных умений, навыков.

Это объясняется тем, что процесс усвоения и формирования не имеют временного разрыва. Практические действия непосредственно связаны с мыслительной познавательной деятельностью и облегчают запоминание полученной информации. Также усвоение новых знаний преодолевает несколько стадий: мыслительный процесс (запоминание) сменяется созерцанием наглядных средств, затем переход к предметам деятельности и практическим действиям. В результате знания прочно закрепляются, хорошо осознанными.

Особенностью бинарного обучения является постоянное снижение напряжения мыслительной и практической деятельности учащихся, то есть умственная и практическая деятельности рационально чередуются, и спада работоспособности не происходит.

- Повышение познавательной и практической активности, то есть сознательной потребности в достижении определенной цели.

Развиваются способности применять усвоенные знания, демонстрировать способы и приемы деятельности, владеть и уметь свободно применять термины, понятия, объяснение зависимостей, правил, законов, гипотез, тождеств и т. д.

- Снижение числа случаев заучивания материалов.

При бинарном уроке необходимость заучивания отпадает, теоретическое положение переносится в область практического действия, поэтому учебная информация становится доступной, понятной для обучающихся. Обучающимся становится проще разобраться глубже в новом материале через имеющиеся знания и практические действия.

- Повышение познавательных способностей и творческой активности обучающихся.

- Повышается воспитательная роль обучения - формируется дисциплина, организованность, ответственность, развивается творческий потенциал.

Обучение, обеспечивая формирование знаний, умений, навыков, выполняет и воспитательную роль, но необходимость усвоения большого объема информации приводит к заучиванию материала, учащиеся не вдаются в его сущность. Процесс обучения становится непривлекательным, а имеющийся разрыв между теорией и практикой усугубляет это положение - учащиеся не могут овладеть даже минимумом знаний. Бинарное обучение преодолевает эти трудности, так как увлекает обучающихся процессом обучения. При бинарном обучении обучающийся старается глубже разобраться в теории, понять сущность и способы практического действия.

При бинарном обучении личность активизируется, формируется чувство успеха, вера в себя, интерес к знаниям, желание овладеть знаниями и умениями, между обучающимися и преподавателями складывается необходимый воспитательный контакт, взаимопонимание и доверие.

Нами проведено бинарное занятие с численным экспериментом на примере построения компьютерной модели движения тела, брошенного под углом к горизонту.

Занятие начинает преподаватель физики, который раскрывает общие вопросы, затем преподаватель информатики на основе этого материала показывает, как построить компьютерную модель, используя средства Microsoft Excel.

Для начала строим описательную модель, сформулировав следующие основные допущения:

- мячик мал по сравнению с Землей, поэтому его можно считать материальной точкой;

- изменение высоты мячика мало, поэтому ускорение свободного падения можно считать постоянной величиной g=9,8 м/с2 и движение по оси OY можно считать равноускоренным;

- скорость бросания тела мало, поэтому сопротивлением воздуха можно пренебречь и движение по оси ОХ можно считать равномерным.

Далее проведем формализацию модели, для чего обозначим величины:

- начальная скорость мяча - v0;

- угол бросания мячика - а;

- высота стенки - h;

- расстояние до стенки - s.

Для определения координат мячика используем формулы равномерного и равноускоренного движения. Дальность х и высоту у при заданной начальной скорости v0 и угле бросания а для любого момента времени t можно вычислить по формулам:

х = v0 • cosa • t,

у = v0 • sina • t - g • t2/2.

Из первой формулы выражаем время, которое понадобится мячику, чтобы преодолеть расстояние x:

t = x / v0 • cosa.

Для вычисления координаты у в момент времени, когда мячик будет находиться на расстоянии x, подставляем значение времени t в формулу для вычисления координаты у:

y = x • tga - g • x2/

Чтобы определить, попадет ли мячик в стенку, необходимо вычислить его координату у в момент времени, когда он будет находиться на расстоянии s:

t = s / v0 • cosa,

y = s • tga - g • s2/(2 • v02 • cos2a). (6).

Далее переходим к построению компьютерной интерактивной визуальной модели в электронных таблицах Microsoft Excel. Для чего выполним следующую последовательность действий.

1. Заполнить ячейки с текстовой информацией (см. рис).

2. В ячейку В1 ввести начальную скорость бросания мячика uo = 18 м/с, а значения четырех углов бросания 20°, 40°, 60° и 80° - соответственно в ячейки В2, D2, F2 и H2.

3. В ячейки А4:А21 ввести значения координаты мячика х с интервалом в 2 м.

Для заданных значений координаты мячика х по формуле (3) вычислим значение времени t, а по формуле (2) координаты мячика у.

В электронных таблицах аргументы функций COS() и SIN() задаются в радианах, поэтому необходимо преобразовать значения углов из градусов в радианы с помощью функции РАДИАНЫО.

4. Ввести:

• в ячейку В4 формулу = $A4/($B$ 1 *COS(PA,^AHbI(B2)));

• в ячейку С4 формулу = $В$^ЩРАДИАНЫ(В2))*В4 - 4,9*B4*B4.

5. Скопировать введенные формулы в ячейки D4, F4, H4 и E4, G4, I4 соответственно.

6. Установить в формулах абсолютные ссылки на ячейки $B$2, $D$2, $F$2, $H$2.

7. Выделить диапазон ячеек В4:14 и, используя маркер заполнения, скопировать его в диапазон ячеек В5:121.

В столбцах С, D, F и H получим координаты мячика по оси У для четырех углов бросания, соответствующие значениям координаты мячика по оси X, указанным в столбце А.

Визуализируем модель, построив графики зависимости координаты у от координаты х (траекторию движения мячика) для четырех углов бросания. Для построения траектории движения мячика используем диаграмму типа График.

8. При построении графика в качестве категорий использовать диапазон ячеек А4:А21, а в качестве значений - диапазоны ячеек С4:С21, Е4:Е21, G4:G21, I4:I21.

В результате получим следующую картину.

С4 - f. =$BSi1SIN(PAflHAHbl(!IiB$2))*B4-4,9*B4*E4

А В С D в F S Н 7 Г К L I М I N I 0 I Р I Q

1 1)с,= 18 м/с

2 а= 20 град 40 град 60 град 80 град y=X'tg<x.- g'S2 f

3 И у1 t2 Т2 t3 уз t4 У4

4 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

5 2,0 0,1 0.7 0,1 1,6 0,2 3,2 0,6 9,3

6 4 П 0,2 1 2 пз 2,9 0,4 6,0 1 я 14,7

7 6,0 0,4 1.6 0,4 4,1 0,7 3,2 1.9 16,0

8 и, и 0,5 1,8 0,6 5,1 0,9 10,0 2,6 13,3

9 10,0 0,6 1,9 0,7 5,8 1,1 11,3 3,2 6,6 \ . _

10 12,0 0,7 1,9 0,9 6,4 1.3 12,1 3,8 -4,2 и" ""V

11 14,0 0,8 1,7 1,0 6,7 1,6 12,4 4,5 -18,9 А It * у1

/ \ \

12 16,0 0,9 1,4 1,2 6,8 1,8 12,2 5,1 -37,7 / \ \ -*-у2

13 18,0 1.1 1,0 1.3 6,8 2,0 11,6 5,8 -60,4 / \ ^ ± \ -уз

14 20,0 1,2 0,4 1,5 6,5 2,2 10,4 6,4 -87,2 / 4 , л —*—У4

' у

15 22,0 1.3 -0,3 1,6 6,0 2,4 3,8 7,0 -118,0 „у* \ \

16 24,0 1.4 -1,1 1,7 5,3 2,7 6,7 7,7 -152,8 / I \\

17 26,0 1,5 -2,1 1,9 4,4 2,9 4,1 8,3 -191,6

18 28,0 1,7 -3,2 2,0 3,3 3,1 1,1 9,0 -234,4 \ \ \

19 30,0 1,8 -4,5 2,2 2,0 3,3 -2,5 9,6 -281,3 0,0 1[|Д 20,0^»^ эр,0 \

7П 3? п 1,9 -5 3 73 0,5 3,6 -6,5 1П 7 -332,1

21 34,0 2,0 -7,4 2,5 -1 ,з з,з -11,0 10,9 -387,0

Приведенный пример компьютерной модели дает возможность провести более точную оценку попадания мячика в стенку, расположенную на известном расстоянии, и проводить анализ траекторий его движения для нескольких углов бросания, построенных на одной диаграмме.

В заключении хочется отметить, что использование возможностей электронной таблицы Excel открывает обширный горизонт при построении и исследовании различных процессов.

Бинарные уроки интересны и студентам, и педагогам. Они сплачивают педагогический коллектив, между

педагогами меняются взаимоотношения, кроме того, и у студентов, и у педагогов расширяются кругозор и сфера влияния.

Литература

1. Плониш Ю. Ю. Межпредметные связи как средство совершенствования учебно-познавательного

процесса [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://методкабинет.рф/index.php/

publications/biologiya/328-plonish.html (дата обращения 10.04.2015 г.).

2. Олешков М. Ю., Уваров В. М. Современный образовательный процесс: основные понятия и термины / М. Ю. Олешков и В. М. Уваров. - М.: Компания Спутник+, 2006. - 191 с.