Интеграция физики с предметами естественнонаучного цикла

Физика – основа техники, поэтому широко используется для исследований в биологии, географии, истории и экологии. Целый ряд физических сведений получают учащиеся на уроках биологии, географии, природоведения, естествознания, экологии, истории, за счёт собственных наблюдений за растительным миром, природными условиями. Это даёт возможность разнообразить уроки физики, сделать их увлекательными, интересными. Межпредметные связи содействуют формированию у учащихся цельного представления о явлениях природы, помогают им использовать свои знания при изучении различных предметов. Ведь мир, окружающий нас, интересует школьников, побуждает их отвечать на вопросы, которые перед ними ставит жизнь. Поэтому введение в учебный процесс иллюстративных сведений по истории, экологии, географии, биологии дает возможность учителю физики больше связать предмет с важными аспектами жизни природы, с деятельностью человека.  Активизировать деятельность учащихся, развивать в них творческие возможности, логическое мышление позволяют задачи, имеющие связь с дисциплинами исторического, гуманитарного, естественнонаучного цикла.

При преподавании физики считаю важным практическую направленность предмета и связь с другими науками.  Например, установление межпредметных связей между физикой и  биологией дает большие возможности для  формирования материалистических убеждений. Опыт показывает, что школьники приучаются иллюстрировать законы не только примерами из техники, но  и  примерами из  живой  природы. С  другой  стороны,  рассматривая    жизнедеятельность растительных и животных организмов, они используют  физические  закономерности, физические  аналогии.

Идеи материальности окружающего мира, изменения и развития, борьбы и единства противоречивых  свойств  материи  проходят через все содержание курсов физики и биологии. Осуществление  связи между этими предметами  обеспечивает  учителей  разнообразными доказательствами материальности мира, многообразия явлений и причинно-следственных  связей  между ними.

Опыт показывает,  что  биофизический  материал  является чрезвычайно благодатным для мобилизации  внимания  учащихся,  для превращения абстрактных формулировок в нечто конкретное  и  близкое, затрагивающее  не  только  интеллектуальную,  но  и  эмоциональную сферу. Использую  материал из биофизики в сочетании с рисунками, плакатами. Большую роль в формировании целостной картины мира на уроках физики играет составление и решение задач. Привожу  несколько задач, используемые мною на уроках:

10 класс "Конденсатор":  Рассматривая жировую (миелиновую)  оболочку нерва в качестве  плоского конденсатора с площадью 10 см2 , толщиной 2 мкм и диэлектрической проницаемостью- 49, рассчитайте его емкость.

7 класс "Равномерное движение": 1.Скорость ласточек и стрижей  70  км/ч. При  выкармливании  птенцов "рабочий день" родителей иногда длится 18 ч. Сколько  км  за  это время они пролетают? 2. Скорость роста бамбука 0,5 мм/мин. За какое время бамбук достигнет высоты 20м?

7 класс " Масса и плотность": Найти плотность бальзового дерева, если масса его 50т.,  а  объём 500 м3 .

9 класс "Звук": Рабочая пчела, вылетевшая из улья за взятком, делает  в  среднем 180 взмахов крыльями в секунду. Когда же она возвращается с  грузом, число взмахов у нее возрастает до 280. Как это отражается на звуке, который мы слышим?

Так в 7 классе по теме «Физические величины и измерения» предлагаю такие задания:

1.     Измерьте свой рост утром и вечером. Сравните результаты измерений.

2.     Проверьте справедливость правила Леонардо да Винчи: измерьте свой рост, а также расстояние по горизонтальной прямой между концами пальцев распростёртых рук. Сравните  это расстояние с ростом. У большинства людей эти расстояния равны, что впервые было подмечено  Леонардо да Винчи.

Задачи, имеющие связь с дисциплинами естественнонаучного цикла, позволяют активизировать деятельность учащихся, развивать в них творческие возможности, логическое мышление. Конечно, целесообразней излагать этот материал с использованием компьютерных технологий, видеотехники.

В 11 классе в качестве обобщающего урока провожу семинарское занятие по теме «Свет и цвет» с привлечением биофизического материала. Рассматриваем вопросы, связанные с восприятием света, со строением  глаз  различных представителей животного мира. Большой  интерес вызывают вопрос «Как пчёлы различают цвета?». При рассмотрении вопроса «Глаз человека. Его светочувствительность»  выясняем:

1.     Почему дождь представляется нам в виде струй, хотя он состоит из отдельных капель?

2.     Почему ночью при свете молнии движущиеся тела кажутся остановившимися?   

3.     С наступлением темноты зрачок глаза расширяется. Как это отражается на резкости изображения окружающих предметов?

4.     При рассматривании какого предмета – близкого или далёкого – хрусталик становится более выпуклым?

5.     Если человек видит радужные кольца в чистом воздухе вокруг источника света, то доктора считают это признаком помутнения прозрачных сред глаза (началом возникновения катаракты). Почему?

6.     Зачем световые сигналы часто делают летающими (например, у маяков?)

При освещении вопроса «Интерференция света» узнаём:

1.     Почему меняется окраска крыльев насекомого, если его рассматривать под разными углами? 2.Почему крылья стрекоз имеют радужную окраску?

Много интересного ученики узнают при рассмотрении вопроса о холодном свечении в природе – биолюминесценции, о роли свечения в жизни живых организмов. Такой интегрированный материал позволяет мне эффективнее провести мотивацию на уроке, пробуждает интерес к физике, способствует прочности усвоения знаний, побуждает учеников к чтению дополнительной литературы.

Биофизический материал использую как на уроках, так и во внеклассной работе. Конференции и семинары, экскурсии и вечера, игры и конкурсы являются эффективной формой работы по развитию интересов, склонностей и способностей учеников. Во внеурочной работе, помимо рассмотрения теоретических вопросов, предлагаю также и практические задания из области биофизики.

Вот пример дидактической игры «Крестики – нолики» в 7 классе с использованием биофизического материала. В игре участвуют 2 команды: «Крестики» и « Нолики». На доске начерчен квадрат (3х3). Каждая клетка - ПОЛЕ - пронумерована (от 1 до9), содержит «своё» задание (задание написано с обратной стороны листа, которым закрыто поле). Команда «Крестики» начинает игру, выбрав номер поля, выполняет задание. Если задание выполняется, то на этом поле ставим знак «крестик», если нет, то ставим знак «нолик». Выигрывает та команда, которая смогла заполнить своими знаками ряд, столбец или  диагональ. Вот примерные вопросы игры:

ЗООЛОГИЧЕСКОЕ ПОЛЕ – одинаково ли чувствует себя один и тот же орёл на разной высоте над землёй?

ПОЭТИЧЕСКОЕ ПОЛЕ – составить четверостишие, используя слова «механизм», «организм», «крыло», «весло».

ИСТОРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ – Открыв правило рычага, восхищённый учёный воскликнул: «Дайте мне точку опоры, и я сдвину Землю!»  Преувеличил, конечно. Почему такой рычаг не возможен? Кто этот учёный?

ХУДОЖЕСТВЕННОЕ ПОЛЕ – у многих растений и животных имеются различные органы, служащие для хватания. Все они имеют форму, удобную для хватания, и шероховатую поверхность для увеличения коэффициента трения. Изобразите  и назовите их.

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ ПОЛЕ – средняя скорость роста дуба примерно 30 см в год. Сколько лет дереву высотой 6,3 м?

УГАДАЙ – КА - самые крупные животные относятся к классу млекопитающих, весят 1500 кН, что соответствует весу 30 слонов или 150 быков. Кто это?

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ПОЛЕ – определите плотность ценного для организма человека оливкового масла,  точность результата подтвердите  измерением с помощью ареометра.

МУЗЫКАЛЬНОЕ ПОЛЕ – Известно, что человек на велосипеде тратит лишь половину энергии пешехода. Почему природа избегает колёс, ведь колесо несомненно эффективнее ног? Спеть песню, в которой упоминается «колесо».

СПОРТИВНОЕ ПОЛЕ –  в каком случае спортсмен достигнет лучшего результата при прыжке в длину (с места или с разбегу)? Почему?

Предложенная игра «Крестики – нолики»:

-       углубляет и расширяет знания,  полученные  учениками на уроке, повышает их интерес к физике, усиливает практическую направленность предмета физики, укрепляет  межпредметные связи,

-       помогает учителю узнать индивидуальные способности своих учеников,

-       развивает и совершенствует  творческую  личность учащихся,

-       помогает формировать у учащихся целостное, объективное восприятие мира,

-       расширяет кругозор, мотивируя учеников изучать дополнительную литературу.

Очень часто использую в своей работе материалы книги  «Биофизика на уроках физики» (Кац Ц.Б., М. Просвещение,1988-158с.). В данном пособии приведены факты и задачи, связанные с биологией, географией, экологией, которые помогут учителю физики разнообразить уроки и занятия, вовлечь учащихся в активную творческую деятельность, развить у школьников любовь к родной природе. Учитель может самостоятельно сформулировать вопросы и составить задания, а может предложить сделать это на уроке детям. Подобные задания также  развивают  наблюдательность учащихся, способствуют лучшему восприятию и пониманию физических явлений и законов, учат их самостоятельно анализировать и объяснять окружающие явления. Задачей учителя физики является  научить  распознавать физические явления, понимать, как и почему они происходят,  какие условия на них влияют, к каким последствиям они приводят.

Я заметила, что использование на уроках физики материала, тесно связанного с другими науками, подсказывают учащимся, чем заняться в свободную минуту, на что взглянуть, что запомнить и какие из явлений, встречающиеся в обыденной жизни, следует и интересно проверить на опыте.

Используемая литература:

1.  А. К. Маркова «Формирование мотивации учения в школьном возрасте», Москва, «Просвещение», 1983 г.

2.  В. Н. Ланге «Экспериментальные физические задачи на смекалку», Москва, «Наука»,1985 г.

3.  М. Е. Тульчинский «Сборник качественных задач по физике», Москва, «Просвещение», 1965

4.  Ц.Б. Кац « Биофизика на уроках физики»- М. Просвещение,1988-158с

5.  К.Ю.Богданов "Физик в гостях у биолога". Москва. "Наука". 1986 г.

6.  А.С.Енохович "Справочник по физике". Москва. "Просвещение". 1990 г.