Требования к задачам межпредметного характера.

Щербина Н.О.

Учитель информатики МБОУ Лицей № 8

Требования к задачам межпредметного характера.

Использование межпредметных задач в практической части исследовательской деятельности учащихся.

Федеральный государственный образовательный стандарт среднего(полного) общего образования выдвигает требования к метапредметным результатам освоения основной образовательной программы среднего (полного) общего образования, заменяя компетентностный подход системно-деятельностным. В процессе обучения межпредметные связи приобретают одну из ведущих ролей, выступая в качестве интеграции двух и более предметных областей. Поэтому реализация межпредметных связей в процессе обучения полностью удовлетворяет требованиям, предъявляемым ФГОС СОО.

Межпредметность – это современный принцип обучения, который влияет на отбор и структуру учебного материала целого ряда предметов, усиливая системность знаний учащихся, ориентирует на применение комплексных форм организации обучения, активизирует методы обучения, обеспечивая единство учебно-воспитательного процесса.

Межпредметные задачи содействуют установлению взаимосвязи между предметными областями, моделированию различных ситуаций (в случае интеграции информатики, математики, физики). При объединении информатики с биологией или географией, учащиеся учатся анализировать текст не только с точки зрения одного предмета, а используя понятийные аппараты обеих дисциплин, выделяя существенные и несущественные для данной задачи и переводить условие с языка одного предмета на язык другого для поиска решения. Грамотно подобранные задачи способны не только обеспечить прочные межпредметные связи, но и позволяют развить навыки анализа текста и выбора метода решения.

Существует несколько классификаций межпредметных задач. Рассмотрим одну из них. Можно выделить:

• информационно-рецептурные межпредметные задачи - это задачи, которые используют ранее изученный материал или материал смежной дисциплины как основу для решения некоторой познавательной задачи;

• репродуктивные межпредметные задачи -  это задачи, которые основаны на построении смысловых ассоциаций между изученным материалом одной дисциплины и изучаемым в другой;

• исследовательские межпредметные задачи - это новые творческие задачи, возникающие при изучении программного материала и решаемые в процессе творческого сотрудничества учителя и ученика;

• проблемные межпредметные задачи - это задачи, которые требуют самостоятельного мыслительного действия учащегося.

Межпредметная задача - это задача, конструирование, решение и (или) обоснование которой предполагает использование знаний и умений не менее чем двух и более учебных предметов. При этом материал разных предметных областей может быть представлен как в требовании, так и в условии задачи.

Межпредметность  -  это  современный принцип обучения, который ориентирует на применение комплексных форм организации  обучения, влияет на отбор и структуру учебного  материала целого ряда предметов,  укрепляя системность знаний учащихся, активизирует методы обучения, обеспечивая единство учебно-воспитательного процесса.

Реализация внедрения в процесс обучения межпредметных задач наглядно демонстрирует УМК Босовой за 5, 6 класс. И учебник, и рабочая тетрадь насыщена задачами, затрагивающими все школьные предметы.

В пятом классе в рабочей тетради по информатике, автор Л.Л.Босова есть интересный проект, «История письменности». Активная интеграция с другой учебной дисциплиной – историей. Выполнение проекта побуждает интерес к изучению истории, с точки зрения информатики, задания мотивируют учащихся на самостоятельное открытие новых знаний.

Рассмотрим ряд межпредметных задач, которые я использую на своих уроках информатики. На этих примерах выделим основные требования, которые выдвигаются к задачам межпредметного характера.

Задача (УМК Босовой): Запишите в римской системе счисления:

• Год изобретения радиосвязи;

• год первого полета человека в космос;

• год проведения Олимпийских игр в Москве.

Решение данной задачи невозможно без привлечения знаний другой предметной области (истории).

Учащиеся записывают сначала даты в десятичной системе счисления, опираясь на собственные знания, полученные при изучении другой предметной области (истории), а затем переводят в римскую систему счисления. Здесь уже задействуем математический аппарат.

Задача: Переведите числа из римской системы счисления в десятичную систему счисления.

MCXLVII(1147), MDCCCXII(1812), MCMXLV(1945), MMXIV(2014).

Я всегда задаю вопрос: «А если на эти числа посмотреть с точки зрения истории (исторических дат)?». В классе обязательно находятся знатоки истории. В случае затруднения, я прихожу на помощь ребятам.

Самая распространенная трудность в реализации межпредметных связей – недостаточность знаний преподавателя одного учебного предмета в иной дисциплине, привлекаемой в уроке(задаче).

Определим требования, предъявляемые к отбору и конструированию межпредметных задач.

1. Задачи должны содержать проблемную ситуацию.

Например, если у учащихся преобладает наглядно-образное мышление или, напротив, возникают трудности при построении некоторой схемы или модели, то задачи, решение которых опирается или дополняется рисунком, способны развивать умения учащихся.

Задача (УМК К.Ю.Полякова): У туристов есть карта, масштаб которой составляет 1:500000. Им нужно пройти расстояние, которое на карте представляет собой отрезок длиной 7,6 см. Сколько километров нужно пройти туристам?

Ученики стоят перед проблемной ситуацией. Как решать? В этой задаче палочкой-выручалочкой является графическая иллюстрация, которая позволяет осмыслить и наглядно воспринять поставленную задачу. Решаем, опираясь на ранее изученное понятие масштаб в курсе географии. То есть привлекаются знания, полученные в рамках другой учебной дисциплины. На примере данной задачи видим интеграцию географии в информатику в рамках изучаемой темы в 9 классе «Графические информационные модели». Получаем второе требование к межпредметным задачам.

1. Решение задачи должно быть невозможно без привлечения знаний из смежной дисциплины.

Задача(УМК Босова): Изобразите в декартовой прямоугольной системе координат область, в которой и только в которой истинно логическое выражение:

(y=x) и (y=-x) и (y

Решение данной задачи предполагает наличия у учащихся умений построения графиков линейных функций (курс алгебры). Данный класс задач – яркий пример интеграции математики и информатики(тема «математическая логика»). Ученики получают ответ, анализируя заштрихованную область, ограниченную прямыми. Выделим третье требование.

1. Ответ в задаче должен нести новое качественное знание.

Это может быть практический результат некоторых расчетов. В других случаях ответ может демонстрировать проникновение одной области в другую, дополнение одной недостающими знаниями и формулами из другой, в результате чего достигается принципиально новый результат, который невозможно получить другим способом.

1. Решение задачи опирается на некоторый образ.

Это может быть математическая или физическая зависимость или химическая формула.

Задача (УМК Босова). Используя табличную модель свободного падения тела, ответьте на вопросы: камень бросили с высоты 100 м. На какой секунде падения он достигнет земли? Сброшенный с вертолета груз прошел последние 63,7 м за время 1с. С какой высоты был сброшен груз?

Для решения данной задачи необходимо использовать формулу свободного падения, изученную в курсе физики . Учащиеся должны иметь четкое представление о данном физическом процессе, для выполнения правильных расчетов. Принимая приближенно g=10 м/с², получаем формулу h=5t² , где h – путь пройденный телом за время t. Заполняем таблицу, моделируем процесс с 1 по 10 секунду. Задача решается математическим способом с применением формулы из физики. Анализируя таблицу, отвечаем на первый вопрос- камень достигнет земли на 5 секунде.

Для ответа на второй вопрос ищем разницу в высоте за одну секунду 63,7 м. Определяем с 6 по 7 секунду тело пролетит 65м. Подставляем в формулу t=7, получаем 245м. Если решать физически данную задачу, необходимо брать g=9,8 м/c². Тогда ответ будет 240 м. Конечно такие задачи представляют интерес, для учащихся физико-математического профиля. Выделим пятое требование.

1. Задачи должны отбираться с учетом профильности класса.

Выделенные требования, способствуют не только качественному отбору материала, а также помогают достичь метапредметных результатов обучения, таких как способность и готовность к самостоятельному поиску методов решения практических задач, применению различных методов познания, помогая раскрыть мировоззренческую функцию реализации межпредметных связей в процессе обучения информатики. Широкое поле для конструирования задач межпредметного характера представляется учителю информатики в рамках изучения раздела «Моделирование и формализация».

Я преподаю информатику в 6-9 классах и 10-11 классах физико-математического и информационно-математического профиля. В общеобразовательной школе информатика используется как метапредмет, некая надпредметная оболочка, способствующая более глубокому развитию межпредметных связей учебных дисциплин. Невозможно представить выступление учащегося на любом уроке, будь то доклад или реферат, без использования презентации. Вот вам и интеграция с информатикой. Использование компьютеров на уроках позволяет учащимся заниматься исследовательской работой при решении задач из различных областей (например, математические, физические, экономические). При этом ребята учатся четко формулировать задачу, решать ее и оценивать полученный результат.

В качестве основного учебника в профильной школе использую учебник К.Ю. Полякова и Е.А.Еремина «Информатика»10-11 классы. Базовый и углублённый уровни. ФГОС. К.Ю.Поляков использует межпредметные задачи для демонстрации практического применения знаний информатики, используя как задачи с готовыми фактами из смежных предметов, так и задачи, решение которых невозможно без применения понятийного аппарата других общеучебных дисциплин. Автор использует задачи межпредметного характера в различных темах, что значительно улучшает и укрепляет связь информатики и иных предметов, как в теоретической, так и в практической части.

Рассмотрим выполнение требований в межпредметной задаче по теме «Решение вычислительных задач» УМК Полякова. В школьном курсе математики учащиеся рассматривают уравнения, которые имеют точные решения. Однако существуют уравнения, решение которых не может быть записано в явном виде. Их решение находится только приближенными методами. (Существует проблема! Как решить? Выполняется первое требование.) Например, можно решить задачу, написав соответствующую программу в среде программирования Паскаль (обычно я это предлагаю сделать более сильным учащимся), а можно произвести вычисления, используя электронные таблицы. (Выполняется второе и третье требование - решение задачи должно быть невозможно без привлечения знаний из смежной дисциплины и ответ в задаче несет новое качественное знание – это результат вычислений). На основе полученных результатов вычислений, с помощью инструментов электронных таблиц строим график функции. Получаем графическое решение уравнения. (Решение задачи опирается на некоторый образ). На данном этапе учащиеся отрабатывают навыки построения графика функции в программе EXEL. Особый интерес решение данного класса задач представляет для учеников информационно-математического профиля.(5 требование)

Использование электронных таблиц позволяют решать уравнения приближенными методами и задачи оптимизации со многими переменными и ограничениями. Причем, это становится доступным и детям, владеющим программированием недостаточно хорошо. Главным этапом становится не разработка программы, а постановка задачи (запись ограничений, задание точности решения) и исследование полученных результатов. Широкое использование и многообразие межпредметных задач можно увидеть при изложении материала в разделе «Моделирование».

Все практические работы на уроках организуются в форме мини исследования, когда учащиеся опираются на понятийный аппарат физики, исследуют движение тела, брошенного под углом и траекторию движения парашютиста, используя средства ПК, соответствующее программное обеспечение (систему программирования Паскаль). Следует учитывать, что требования к межпредметным задачам меняются в зависимости от интегрируемого материала. Если интеграция происходит между предметами одного цикла, то особое внимание уделяется методам, способам применения материала смежной (ых) дисциплины. При установлении межпредметных связей для предметов разных циклов(например информатики и биологии, экологии), следует обратить внимание учащихся на нестандартность внедрения знаний из одной области для решения задач другой, продемонстрировать все возможные варианты для поиска решения. Использование новых информационных технологий позволяет решать задачи нетрадиционными способами, а также решать прикладные задачи, которые ранее не могли рассматриваться в силу сложности математического аппарата.

В данной работе хочу поделиться своим личным опытом использования межпредметных задач в практической части исследовательской деятельности учащихся.

На протяжении многих лет я в 10 классах реализую проектную работу «Школьная газета» в рамках изучения темы «Прикладное программное обеспечение. Настольные издательские системы». Цель : Изучить возможности программы MS Publisher. Познакомиться с основами издательского дела.

Для изучения нового материала, межпредметная задача вводится для внешней мотивации учащихся, побуждения их к изучению материала и его практическому применению.

Проект «Школьная газета». Каждому учащемуся предлагается выступить в роли выпускающего редактора отдельного номера школьной газеты. Номера разбиты по месяцам с 1 по 12. Если учащихся больше 12 в группе, то либо предполагается групповая работа над выпуском, либо два выпуска в одном месяце. На первом этапе ребята выбирают основную тему для своего выпуска в определенной предметной области. Чаще всего предпочтение отдается информатике, физике, математике, астрономии, химии, обществознанию, истории. Конечно, данная работа невозможна без тесного сотрудничества с моими коллегами, которые выступают в роли консультантов. В процессе работы над проектом учитываются и личные пристрастия и увлечения учащихся. Были случаи, когда учащегося трудно было заинтересовать представлением научного материала. Мы находили компромисс. Например, рассказать о своем увлечении мотоциклами, было предложено, разместив все статьи на английском языке. Получился очень интересный выпуск. Тем более, что готовила его девушка и был он посвящен женскому мотоспорту.

Существуют и традиционные выпуски, которые повторяются из года в год. Это новогодний выпуск(астрономия), так как проект проводится в декабре. Апрельский выпуск, посвященный дню космонавтики(физика). И майский выпуск, посвященный победе в Великой Отечественной Войне(история). Необходимо обращать внимание учащихся на основные требования - это верстка номера. Правильное размещение текста, иллюстраций, верное использование шрифтов и оформления текста. Удельный вес работы в программе Publisher должен превышать удельный вес работы над материалом из интегрируемой дисциплины.

В рамках изучения темы Интернет ребята получают опыт межсетевого взаимодействия в 9 классе работая над проектом «История создания мобильного телефона» или «История ЭВМ», который выполняется в он-лайн сервисе воздания презентаций Prezi. Осуществляется интеграция с историей. Создаются группы по 2-3 человека. Из минусов хочу отметить, что работа в группе зачастую сводится к работе с презентацией одного, наиболее сильного учащегося, когда другие участники ограничиваются лишь сбором материалов. Хотя был и положительный опыт, когда участвовал в создании презентации каждый.

Таким образом, подводя итог, можно сделать вывод о том, что совокупность задач межпредметного характера способствует достижению межпредметных результатов обучения. В зависимости от целей урока, межпредметные задачи выполняют различные функции и играют различную роль. Несомненно, внедрение межпредметных задач в урок позволяет обучающимся не только овладеть знаниями и умениями в тех областях, к которым у них есть интерес и склонности, а также побуждает обучающихся самостоятельно приобретать знания, мыслить, помогает ориентироваться  в современном обществе, быть востребованными и успешными.