Система задач на основе межпредметных связей

#

СИСТЕМА ЗАДАЧ НА ОСНОВЕ МЕЖПРЕДМЕТНЫХ СВЯЗЕЙ

SYSTEM OF PROBLEMS BASED ON THE INTERDISCIPLINARY CONNECTIONS

И. М. Зырянова, Г. Б. Тодер

Комплексная профессиональная деятельность предполагает применение интегрированных знаний и умений. Междисциплинарные знания могут быть сформированы путем актуализации межпредметных связей. Решение задач - вид учебной деятельности, в котором любые знания проявляются в наиболее наглядной и конкретной форме. Необходима организация системы обучения, позволяющая актуализировать межпредметные связи посредством задач. Примером такой организации является блочно-модульная структура учебного процесса, в которой каждый модуль содержит сложные комбинированные межпредметные задания. Структурная схема системы задач типичного модуля представлена в работе.

Ключевые слова: межпредметные связи, система задач, интегрированные знания, интегрированные умения, система обучения, межпредметные задачи.

I. M. Zyrianova, G. B. Toder

Complex professional work presupposes that integrated knowledge and skills are applied. Interdisciplinary knowledge can be formed by actualizing interdisciplinary connections. Problem solving is an educational activity in which any knowledge is revealed in the most visual and concrete form. It is necessary to organize a teaching system which would allow one to actualize interdisciplinary connections through problems to solve. The block-modular structure of educational process in which every module contains complicated combined interdisciplinary tasks is an example of such an organization. A structure system scheme of a typical module is presented in the article.

Keywords: interdisciplinary connections, system of problems, integrated knowledge, integrated skills, teaching system, interdisciplinary problems.

Специфика учебной деятельности любого современного вуза во многом обусловлена не только сложностью и многообразием изучаемого материала, но и необходимостью внедрения новых образовательных технологий, ориентированных на постоянное увеличение потока информации, умение работать с которой играет все большую роль в профессиональной подготовке специалиста. Комплексная профессиональная деятельность требует интеграции знаний, умений, освоенных при изучении разных учебных дисциплин. В связи с этим в учебные планы и программы необходимо вводить как новые специализированные дисциплины, так и интегрированные курсы. Однако сроки обучения в учебном заведении ограничены, а сложившаяся практика предметного преподавания в высшей профессиональной школе не всегда подкреплена системными связями между различными дисциплинами даже внутри циклов обучения. Так как объем материала, изучаемого в рамках программ, ограничен, при изучении отдельных дисциплин процесс формирования обобщенных умений затруднен. Поэтому в современных условиях важнейшей задачей вузовского образования является выработка системного подхода, который позволял бы студентам видеть взаимосвязь между изучаемыми предметами, как общеобразовательными, так и специальными, а также связь между учебно-познавательной и профессиональной деятельностью [1]. Эту сложную задачу можно решить только в результате согласованной деятельности преподавателей различных дисциплин.

Координационная и систематизирующая деятельность преподавателей в рассматриваемом направлении, начиная с младших курсов, на наш взгляд, должна включать выработку:

• целенаправленного подхода, акцентирующего особое внимание на связи изучаемого материала с материалом других дисциплин;

• единых требований к понятийному аппарату, используемому при анализе содержания учебного материала различных дисциплин;

• единой системы методологических знаний, необходимых для решения различных задач;

• комплекса формирующих соответствующие навыки заданий в рамках отдельных курсов, для решения которых требуется перенос сведений и методов из других дисциплин.

Системность и целостность профессиональных знаний в качестве необходимого условия предполагает наличие у студентов систематических, связанных содержательно-логически внутрипредметных и межпредметных знаний, которые могут быть сформированы при актуализации межпредметных связей (МПС), осуществлении профессиональной направленности обучения, использовании современных средств и форм учебно-познавательной деятельности, определенной организации учебного процесса.

Под актуализацией МПС понимается целенаправленное систематическое выявление и использование МПС в течение всего образовательного цикла при изучении различных дисциплин, обеспечивающее: системность и преемственность знаний и умений, формирование готовности студентов к применению полученных знаний и умений для решения учебно-профессиональных задач [2]. Цели актуализации МПС в обучении следующие: показать системность и целостность изучаемого материала, общность и взаимосвязь методов исследования, применяе-

ф

мых различными науками; сформировать интегрированные умения и навыки, а также профессионально важные качества, связанные с этими умениями и навыками.

Одним из перспективных и эффективных направлений, связанных с формированием у студентов восприятия учебного процесса в целом как сложной многогранной многоступенчатой структуры, являются задачи (задания), для решения которых нужно применить знания из двух-трех различных курсов. Актуализация МПС в процессе решения задач способствует развитию системного мышления, поскольку именно решение задач - один из видов учебной деятельности, где МПС выступают в наиболее наглядной и конкретной форме. При решении межпредметной задачи интеллектуальная деятельность студента направлена на следующие цели: осознание задачи как межпредметной проблемы; установление связи между элементами знаний, относящихся к разным предметным областям, воспроизведение и перенос их в новую ситуацию, установление новых взаимосвязей.

Тем не менее задачи, лабораторные работы и другие задания, требующие применения знаний из различных разделов предмета, имеются в курсе каждой вузовской дисциплины, а задачи, требующие привлечения знаний из различных курсов, встречаются крайне редко; кроме того, в школьных курсах задачи межпредметного содержания не решаются и не разбираются вовсе. Отсутствие системы задач, базы знаний межпредметного содержания, преемственности в знаниях дисциплин школьного курса и вузовских предметов, навыков решения задач является существенным недостатком современного профессионального образования, призванного обеспечивать формирование и развитие интегрированных знаний и умений.

Проблеме реализации МПС, использования задач межпредметного характера в учебном процессе посвящены работы Н. М. Бауэр [3], О. С. Зайцева [4], Н. Н. Тулькибае-вой [5], А. В. Усовой [6; 7], И. М. Зыряновой и Г. Б. Тодера [8] и др. Отмечается, что в вузовских задачниках практически отсутствуют задачи с нетрадиционными формулировками, а также с избытком или недостатком информации. Актуализации МПС на уровне видов деятельности не уделяется должного внимания. В работе О. С. Зайцева [9] (на материале общей и неорганической химии) исследуется возможность системного подхода к изучению вузовского курса естественно-научной дисциплины, в том числе при использовании задач межпредметного содержания.

Практика проведения занятий, в том числе авторами статьи - в Омском государственном университете путей сообщения (ОмГУПС), показывает, что необходима организация системы обучения, которая позволяла бы посредством задач реализовать не только внутрипредметные, но и межпредметные связи. Примером такой организации может служить блочно-модульная структура курса (и всего учебного процесса). При таком подходе каждый модуль должен, среди других, включать типовые и нетиповые, одно-вариантные (имеющие одно правильное решение) и многовариантные (с поиском оптимального решения) задачи различной степени сложности и трудности [10].

Так как типовые задачи характеризуются общей технологией решения, они направлены на изучение основных формул, помогают усвоить и закрепить конкретные знания (например, знание расчетных формул), способствуют формированию стандартных навыков и умений. С их помощью можно реализовать функции обучения и контроля. Нетиповые задачи характеризуются отсутствием общей технологии решения, они способствуют формированию собственных подходов к решению задач.

В каждый блок необходимо включить набор многокомпонентных задач, требующих для решения базовых знаний из разных модулей этого блока и тем самым актуализирующих внутрипредметные связи (ВПС). Алгоритмические многокомпонентные задачи направлены на формирование и развитие профессионально значимых умений. Они реализуют обучающую, профессионально-ориентирующую и контролирующую функции.

Комбинированные задачи состоят из нескольких (типовых и нетиповых) задач, а также могут быть составлены по материалу из различных разделов предмета. Они направлены на развитие мышления, переход студента на более высокий уровень усвоения знаний, формирование навыков и умений. Помимо функций обучения и контроля, комбинированные задачи реализуют развивающую, профессионально-ориентирующую и эвристическую функции, способствуют выработке навыка работы в случае возникновения проблемных ситуаций; формированию и развитию профессионально ориентированных умений; развитию самостоятельности, творческой активности (достижению продуктивного творческого уровня знаний и умений). Кроме того, в структуре курса должны содержаться более сложные комбинированные задачи, для решения которых требуются теоретические сведения и практические навыки, полученные при изучении материала в различных блоках, в том числе задачи межпредметного содержания.

Как показывает практика, состоящие из нескольких заданий, относящихся к одному разделу, многокомпонентные задачи оказываются намного проще для студентов, чем комбинированные задачи, составленные из заданий, относящихся к разным разделам курса. Например, типичная химическая задача на нахождение электродного потенциала металла при заданной концентрации электролита (уравнение Нернста) решается практически любым студентом, в то время как задача на нахождение электродвижущей силы гальванического элемента и на вычисление энергии Гиббса при заданных концентрациях электролитов вызывает определенные трудности. Причина этих трудностей состоит в том, что, помимо знания физических формул и умения ими пользоваться, студентам необходимо знание химизма протекающих процессов, то есть знание химических свойств веществ, обусловленных электронным строением. К еще большим трудностям приводят относящиеся к комбинированным задачи на контактную коррозию и контактную разность потенциалов.

Структура системы задач типичного модуля, включающая традиционные и компьютерные технологии, позволяющая актуализировать ВПС и МПС на уровне знаний и видов деятельности, представлена на рисунке.

#

Учащийся- пользователь

Новые знания, навыки и умения

Рис. Фрагмент структуры типичного модуля, включающий систему задач

При разработке тестов, заданий, самостоятельных и контрольных работ необходимо ориентироваться на уровни усвоения учебного материала [10]:

• фактический уровень включает вопросы и задания, необходимые для выделения темы, определения исходного материала, в том числе и межпредметного характера, который является необходимым основанием для конструирования нового знания, умения, действия, способа;

• алгоритмический уровень включает вопросы и задания, требующие воспроизведения известных действий, способов, то есть в деятельности студентов преобладает простое оперирование; требуется умение распознать

имеющуюся (межпредметную) информацию, дать готовые определения, воспроизвести известные способы решения, выполнить действия по алгоритму;

• эвристический уровень включает вопросы и задания, требующие конструирования знаний, понятий, действий, известных способов; требуются умения учащегося реконструировать, преобразовывать, обобщать, привлекая ранее усвоенные знания и умения, устанавливать связи и отношения. Задания такого типа позволят понимать структуру знаний, обеспечивают их системность и мобильность;

• творческий или проблемный уровень включает вопросы и задания, требующие решения практических задач

Ф

по отношению к широкому кругу явлений и объектов, находящихся за пределами того класса явлений, на котором шло формирование знаний, то есть применение информации и способов деятельности с широким переносом.

На фактическом и алгоритмическом уровнях усвоение знаний, умений и навыков, в том числе межпредметных, происходит достаточно легко, но знания оказываются поверхностными, неполными и бессистемными, соответственно, умения недостаточно обобщены и не обладают свойством переноса из одного вида деятельности в другую. Поскольку умения и навыки решения задач вырабатываются путем многократных повторений и упражнений, необходимо систематически решать расчетные и качественные задачи.

Важно не только знакомить учащихся с решением конкретной типовой задачи, но и раскрывать перед ними общие способы действия [11]. Для осуществления продуктивной деятельности необходимы такие мыслительные процессы, как сравнение, анализ, выделение главного, обобщение, классификация, систематизация. Овладевать этими процессами возможно при условии, что умения будут формироваться на эвристическом уровне. Творческая деятельность направлена на развитие системного мышления, переход студента на более высокий уровень формирования умений, на развитие креативности, критичности мышления. Важную роль для развития творческого мышления имеют процессы самоконтроля, самооценки и рефлексии. Таким образом, для того чтобы повышать осознанность и системность знаний, формировать интегрированные умения, обладающие широким спектром действий, студентов необходимо обучать решению задач, предполагающих эвристический и проблемный уровни деятельности [12; 13].

В рамках реализации обучения, актуализирующего МПС, нами разработаны методические указания по темам «Электролиз», «Химические источники тока» [14; 15], включающие прикладные задания и упражнения трех уровней (алгоритмический, эвристический и творческий уровни), обучающе-контролирующие программы «Строение атома и периодическая система элементов», «Электролиз», «Коррозия» [16; 17; 18], а также учебное пособие «Химия. Компьютерный курс», предназначенное для студентов очной и дистанционной форм обучения [19]. С 2001 г. в ОмГУПСе регулярно проводятся межпредметные олимпиады по химии и физике, участникам которых предлагаются межпредметные и прикладные задачи [11, 20]. В настоящее время авторы начинают работу по созданию электронной базы данных, отражающей ВПС и МПС химии и физики, предназначенной для хранения и упорядочения соответствующих учебных материалов и содержащей понятия, определения, теории, формулы, набор заданий и задач, решение которых требует знаний по этим и некоторым другим учебным дисциплинам.

Создание баз данных такого типа, отражающих ВПС и МПС различных областей знания, в которых учебный материал структурирован таким образом, чтобы было видно не только в какой последовательности и из каких источников студент может их получить, но и к какой сфере деятельности они относятся, откроет новые возможности для фиксации МПС. Корректирование и обновление со-

держания учебных курсов, методических разработок и любой другой содержащейся в базе информации, относящейся к каждой конкретной сфере знаний, должно осуществляться в соответствии с направлением профессиональной подготовки на основе МПС непосредственно преподавателями или специалистами в этой сфере.

Любой исследователь, в том числе учащийся, будет иметь возможность практически мгновенного доступа к информации о результатах исследований и разработках, касающихся интересующего его объекта (явления), ведущихся в различных сферах науки и деятельности. При обработке этой информации будет происходить естественное объединение понятийного аппарата общеобразовательных, естественно-научных, гуманитарных, общепрофессиональных и специальных дисциплин, что позволит студентам глубже усваивать учебный материал во всем его многообразии и взаимосвязи и что, в конечном итоге, будет способствовать формированию у них целостного представления об изучаемом объекте.

Систематическое решение задач межпредметного содержания при проведении различных занятий способствует системному и систематичному овладению знаниями (усвоение знаний и применение их на практике), развитию памяти, пространственного мышления, воображения, формированию умения переносить знания из одной ситуации в другую, воспитанию ответственности, воли, самоконтроля, креативности, коммуникативных умений.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ

1. Дубенский Ю. П., Зырянова И. М, Тодер Г. Б. Существенные факторы профессиональной подготовки инженера: системный подход, проблемное обучение и реализация межпредметных связей // Университетская наука - образованию России. VI Царскосельские чтения: Материалы Международной конференции. - СПб., 2002.

2. Зырянова И. М. Актуализация межпредметных связей в профессиональном образовании студентов инженерных специальностей // Актуальные проблемы обновления общего и профессионального образования: Материалы IV региональной научно-практической конференции. Ч. 3. - Челябинск: ЧГПУ, 2005.

3. Бауэр Н. М. Физические задачи межпредметного содержания как средство реализации межпредметных связей // Университетское образование: Материалы VIII Международной научно-методической конференции. - Пенза: ПГУ - ПДЗ, 2004.

4. Зайцев О. С. Задачи и упражнения по общей химии. - М.: Химия, 1996.

5. Тулькибаева Н. Н, Зубов А. В. Задачи межпредметного содержания и методы их решения: Учеб. пособие / МО РФ, Челябинский фил. ИПО. - Челябинск, 1993.

6. Усова А. В. Межпредметные связи в преподавании основ наук в школе (на примере предметов

$

естественно-математического цикла). - Челябинск: Изд-во ЧГПУ «Факел», 1995.

7. Усова А. В. Новая концепция естественнонаучного образования и педагогические условия ее реализации. - Челябинск: Изд-во ЧГПУ «Факел», 2000.

8. Зырянова И. М, Тодер Г. Б. Реализация межпредметных связей общей химии и физики в задачах для студентов технических вузов // Университетское образование: Материалы VI Международной научно-методической конференции. - Пенза: ПГУ - ПДЗ, 2002.

9. Зайцев О. С. Системно-структурный подход обучения общей химии. - М.: МГУ, 1983.

10. Беспалько В. П. Слагаемые педагогической технологии. - М., 1989.

11. Ерыгин Д. П., Орлова Л. Н. Задачи и примеры с межпредметным содержанием: (химия, физика, биология). - М.: МГПИ, 1981.

12. Зырянова И. М, Тодер Г. Б. Комплексный подход к образованию: реализация межпредметных связей в традиционных и новых образовательных технологиях // Математические структуры и моделирование. Вып. 11. - Омск: ОмГУ, 2003.

13. Зырянова И. М, Тодер Г. Б. Исследование изменения уровня осознанности межпредметных связей у студентов инженерных специальностей // Наука и школа. - 2004. - № 5.

14. Зырянова И. М. Основы электрохимии. Электролиз: Указания к программированному контролю. Ч. 1., Ч. 2. - Омск: ОмГУПС, 2003.

15. Зырянова И. М. Основы электрохимии. Химические источники тока: Указания к самостоятельной работе студентов. - Омск: ОмГУПС, 2008.

16. Зырянова И. М., Бахтызин П. М. Разработка компьютерной контролирующе-обучающей программы «Строение атома и периодическая система элементов» // Омский научный вестник. Вып.17. - Омск: ОмГТУ, 2001.

17. Зырянова И. М., Мухин В. А., Новикова О. В. Разработка контролирующе-обучающей компьютерной программы «Электролиз» // Математические структуры и моделирование. Вып. 13. - Омск: ОмГУ, 2004.

18. Зырянова И. М., Мухин В. А., Чапкевич Е. С. Компьютерная контролирующе-обучающая программа «Коррозия и защита металлов». Разработка и использование // Омский научный вестник, Вып. 1 (22) - Омск: ОмГТУ, 2003.

19. Зырянова И. М. Химия. Компьютерный курс. -Омск: ОмГУПС, 2005.

20. Зырянова И. М., Тодер Г. Б. Особенности контроля качества знаний студентов посредством проведения межпредметных олимпиад // Материалы семинара «Инновационные методы контроля качества знаний» - М.: МИИТ, 2008.

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ШКОЛЬНИКОВ КАК СРЕДСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОЙ КАРТИНЫ МИРА

SCHOOLCHILDREN'S RESEARCH WORK AS A MEANS OF DEVELOPING THEIR SCIENTIFIC WORLD PICTURE

Е. В. Ситнова, Н. С. Майорова

Одно из приоритетных направлений осуществления «мягкой» модели обучения физике направлено на формирование и развитие исследовательской компетенции обучающихся. В статье предложен вариант подхода к организации исследовательской деятельности школьников в рамках научного общества по физике на базе Ивановского государственного университета.

E. V. Sitnova, N. S. Mayorova

One of the priority directions of implementing the "soft" model of physics training deals with the formation and development of student's research competency. The article offers a way of organizing schoolchildren's research work within Physics Learned Society in Ivanovo State University.

Ключевые слова: исследовательская компетенция Keywords: students' research competency, scientific учащихся, естественно-научная картина мира, на- world picture, students' learned society. учное общество учащихся.