Т. Л. Межпредметные связи физики и информатики как средство формирования информационной культуры постановка проблемы

Вид материала

Анализ

Содержание Анализ последних исследований и публикаций. Постановка задачи. F наиболее важно звено a Перспективы дальнейших исследований.

Подобный материал:

• Межпредметные связи информатики и математики как средство активизации познавательной, 799.03kb.
• Муниципальное образовательное учреждение, 277.78kb.
• Межпредметные связи как средство совершенствования учебно-познавательного процесса, 554.51kb.
• Темы курсовых работ по дисциплине «Теория и методика обучения физике» Межпредметные, 19.14kb.
• В. И. Актуальность проблемы формирования информационной культуры у младших специалистов, 216.17kb.
• Й и научно-теоретической подготовки учащихся, существенной особенностью которой является, 143.46kb.
• Муниципальный конкурс "Учитель года России 2007" Нововаршавский муниципальный район, 276.74kb.
• Межпредметные связи информатики, 144.25kb.
• Игровые технологии на уроках физики и внеклассных мероприятиях как средство развития, 155.58kb.
• Межпредметные связи на уроках физики недведская Людмила Фёдоровна, 78.71kb.

УДК 378

© 2005

Богданова Т.Л.


МЕЖПРЕДМЕТНЫЕ СВЯЗИ ФИЗИКИ И ИНФОРМАТИКИ КАК СРЕДСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ КУЛЬТУРЫ


Постановка проблемы. Межпредметные связи - это комплексная проблема современной педагогики. Использование информационных технологий на общеобразовательных предметах - актуальная задача. Межпредметные связи выполняют методическую, образовательную, развивающую, воспитательную и комплексную функции в обучении, комплексно воздействуют на личность, на ее познавательные и нравственные стороны. Межпредметные связи всемерно содействуют всем функциям обучения: формированию системы научных знаний, обобщенных познавательных умений, широких познавательных интересов, мировоззренческих убеждений учащихся, поэтому именно межпредметные связи, требующие работы с большим объемом информации, могут стать средством формирования информационной культуры личности.

Анализ последних исследований и публикаций. В педагогической литературе имеются более 30 определений категории «межпредметные связи», существуют самые различные подходы к их педагогической оценке и классификации. Представленные в психолого-педагогической литературе определения обычно отражают либо определённые свойства связей – методологические, дидактические, методические и т.д., либо их функции – мировоззренческие, воспитательные, развивающие, психологические и т.д.

Наиболее полной классификацией определений понятия «межпредметная связь» можно считать классификацию, предложенную В.Д. Далингером [1]. Он определяет межпредметная связь как: 1) дидактическое условие; 2) составляющую компонента принципа системности и последовательности; 3) самостоятельный дидактический принцип; 4) дидактический эквивалент межнаучных понятий; 5) инструмент дидактического исследования реальных связей; 6) преемственность в развитии научных знаний; 7) систему, способ, средство, педагогическую категорию, межпредметное отношение; 8) взаимную согласованность учебных программ; 9) взаимосвязь между компонентами предметной структуры образования.

Межпредметную связь как дидактическое условие определяют Н.М. Бурцева, В.Н. Ретюнский, Н.М. Черкес-Заде, В.Н. Фёдорова, П.Н. Новиков, Д.В. Усова, И.И. Гайдуков, Е.Н. Орлова. Например, Н.М. Бурцева [2] считает, что «Межпредметная связь – это дидактическое условие, способствующее отражению в учебном процессе интеграции научных знаний, их систематизации, формированию научного мировоззрения, оптимизации учебного процесса и, наряду с этим, позволяющее каждому учащемуся раскрыть и реализовать свои потенциальные возможности, опираясь на ценностные ориентации каждого».

Межпредметную связь как составляющую компоненту принципа системности и последовательности определяют Данилов М.А., В.П. Есипов, И.Д. Зверев, Е.И. Щукина, Т.А. Ильина, К.П. Королёва. Например, К.П. Королёва [3] определяет межпредметную связь следующим образом: «Межпредметная связь – это одна из особенностей содержания образования, выражающаяся в согласовании учебных программ и проявляющая себя в процессе обучения в принципе систематичности».

Межпредметную связь как самостоятельный дидактический принцип определяют В.Е. Медведев, Ш.И. Ганелин, Н.Д. Лошкарёва, М.М. Левина, Н.Д. Сорокин. Например, Н.Д. Сорокин [4] пишет: «… есть все основания считать межпредметные связи одним из принципов дидактики. Как принцип обучения, межпредметные связи взаимодействуют со всеми другими принципами. …Т.о., межпредметные связи при их систематическом и целенаправленном осуществлении перестраивают весь процесс обучения, т.е. выступают как современный дидактический принцип».

Межпредметную связь как дидактический эквивалент межнаучных понятий определяют И.Ф. Борисенко, В.Н. Келбакиани, В.Н. Фёдорова. Например, В.Н. Фёдорова, Кирюшкин Д.М. [5] считают, что «межпредметные связи представляют собой отражение в учебных дисциплинах тех дидактических взаимосвязей, которые объективно действуют в природе и познаются современными науками, поэтому межпредметные связи следует рассматривать как дидактический эквивалент связей межнаучных».

Межпредметную связь как инструмент дидактического исследования реальных связей определяет Батурина С.Б. [6].

Межпредметную связь как преемственность в развитии научных знаний определяют А.В. Петров, В.Ф. Ефименко [7].

Опуская фамилии многих других исследователей, можно отразить их общее мнение: 1) внутренние связи между элементами структуры курса могут быть установлены либо в рамках одного какого-нибудь предмета, либо в рамках различных предметов. В зависимости от этого различают внутрипредметные и межпредметные связи; 2) межпредметная связь» есть, прежде всего, педагогическая категория, и существенной основой её является более высокая объединяющая функция. Исходя из этого, наиболее полным можно считать определение, данное Г. Ф. Федорцом: «Межпредметные связи есть педагогическая категория для обозначения синтезирующих, интегративных отношений между объектами, явлениями и процессами реальной действительности, нашедших своё отражение в содержании, формах и методах учебно-воспитательного процесса и выполняющих образовательную, развивающую и воспитывающую функции в органичном единстве [8].

Разнообразие высказываний о педагогических функциях межпредметных связей объясняется многогранностью их проявления в реальном учебном процессе. Кроме того, сказывается недостаточный учёт связи педагогики с другими науками.

Постановка задачи. Исходя из тезиса, что межпредметные связи являются одним из эффективных средств формирования информационной культуры личности, требуется:

• выбрать учебную дисциплину, на базе которой может быть построена система задач межпредметного содержания, направленная на формирование информационной культуры будущего специалиста;
  
• выбрать сопутствующие дисциплины, которые позволят построить эффективную систему формирования информационной культуры на основе реализации межпредметных связей между этими дисциплинами.
  

Для решения этой проблемы необходимо построить модель, позволяющую определить эффективность используемых дисциплин для формирования информационной культуры специалиста.

Результаты.


Модель системы подготовки учителя как основа для определения значимости учебных дисциплин при формировании информационной культуры. В работе Ченцова А.А. [9] «Методы разработки системы профессиональной подготовки учителя» предложена модель системы подготовки учителя, которая представляет собой древесный граф, изображенный на рис. 1. Узел графа F соответствует конечной цели, достижение которой происходит через промежуточные узлы - F_k, b_i. Узлы a_i являются начальными узлами.

Цифровые значения на ребрах графа указывают значимость «нижнего» звена для «верхнего». Например, значимость a₃ для b₂ равна 0,7. Приведенные значения значимости («веса») данных звеньев для достижения вышестоящих звеньев по методике Ченцова А.А.

определяются методом экспертной оценки. В качестве экспертов выступают специалисты. Эти значения должны удовлетворять условию нормировки, что видно из рисунка. Например, «значимости» узлов a₁ и a₂ для b₁ равны 0,2 и 0,8 соответственно, а их сумма равна единице.

Значимость низлежащих звеньев для вышестоящих вычисляется следующим образом: например, значимость a₂ для F₁ определяется так: 0,8*0,7+0,3*0,3=0,65.

Проведя вычисления по разработанной методике, автор приходит к окончательному выводу: для достижения цели F наиболее важно звено a₂; за ним следуют a₃, a₁, и, наконец, a₄.

Признав приведенный подход моделирования системы подготовки учителя достаточно универсальным, его можно применить для определения «важности» предметов учебного плана и «значимости» отдельных разделов теоретических курсов, работ-практикумов и т.д. для достижения конкретных целей. В частности, этот метод можно применить для расчета «значимости» предметов учебного плана студентов I-II курсов технических специальностей при формировании информационной культуры.

Графовая модель определения эффективности использования дисциплин при формировании информационной культуры студентов технических специальностей. Пусть начальными узлами a_j являются учебные дисциплины: высшая математика, химия, история, философия, физика, информатика, сопротивление материалов, теоретическая механика, иностранный язык, экология, которые изучаются студентами младших курсов технических специальностей. Промежуточные узлы b_ij - темы соответствующих дисциплин; c_1k , c_2m – знания, умения, навыки, соответствующие компонентам информационной культуры (F) – информационной грамотности (F₁) и компьютерной грамотности (F₂). (рис. 2)

Все коэффициенты на ребрах графа должны удовлетворять условие нормировки. Коэффициенты k₁, k₂ определяют значимость компонентов информационной культуры для ее формирования. Примем k₁ =k₂ =0,5.

Коэффициенты k₂₁, k₂₂ определяют значимость соответствующих знаний или умений для формирования компонентов информационной культуры. Аналогично как для компонентов информационной культуры, так и для знаний и умений, составляющих эти компоненты, невозможно выделить более или менее важные составляющие. Поэтому примем допущение, что все компоненты, формирующие информационную грамотность, равнозначны. Тогда k₂₁=, где N₁ – количество знаний, умений и навыков, соответствующих информационной грамотности. Т.к. ранее было принято, что N₁=18 – см. [1], то k₂₁=. Аналогичные рассуждения проведём и для компонентов, формирующие компьютерную грамотность. Тогда k₂₂=, где N₂ =15 – количество элементов, формирующих компьютерную грамотность [10], т.е. k₂₂=.

Значимость темы для данной учебной дисциплины можно определить, исходя из распределения учебного времени по темам курса (для определения коэффициента k₄ были взяты данные из рабочих программ соответствующих дисциплин):



где t – время, отведенное для изучения данной темы,

t₀ - время изучения дисциплины в целом.

Переходным является коэффициент k₃, определяющий значимость темы дисциплины при формировании знаний, умений и навыков информационной культуры. Коэффициент k₃ можно рассчитать как:



где N – общее количество тем для всех предметов, формирующих знания, умения и навыки информационной культуры.

Тогда относительную значимость дисциплины для формирования информационной культуры можно рассчитать по формуле:

,

где N_пр1, N_пр2 – количество знаний, умений и навыков информационной грамотности и информационной культуры, формируемых данным предметом;

N₀₁, N₀₂ – количество знаний, умений и навыков информационной грамотности и компьютерной грамотности (N₀₁=18, N₀₂=15);

N_T – количество тем в предмете;

N₁, N₂ – количество знаний, умений и навыков информационной грамотности и компьютерной грамотности соответственно, формируемых данной темой.

Если целью данной дисциплины является формирование информационной культуры, то относительный коэффициент значимости P должен быть равен 1. Это означает, что распределение учебного времени, обуславливающее значение коэффициента k₄, и постановка учебных задач, определяющих количество формируемых темой знаний, умений и навыков информационной культуры, подобраны таким образом, чтобы коэффициент k₃ удовлетворял условию нормировки. Причем, N_пр1=N₀₁ , N_пр2=N₀₂.

Рассчитанные на основе изложенной методики значения коэффициентов Р приведены в таблице. Для расчетов коэффициента k₃ были использованы значения распределения учебного времени по темам учебных дисциплин, взятые из реальных учебных программ перечисленных курсов.

Из таблицы очевидно, что наибольшим потенциалов обладает курс информатики, однако, коэффициент P<<1. Для удобства анализа изменим масштаб оценок, умножив их на 10⁺³.

Таблица

Коэффициенты значимости дисциплин

Название дисциплины	Коэффициент значимости P	Масштабированный коэффициент значимости P
Высшая математика	0,02*10-3	0,02
Сопротивление материалов	0,93*10-3	0,93
Экология	1,5*10-3	1,5
Химия	1,9*10-3	1,9
Иностранный язык	2,9*10-3	2,9
Философия	2,9*10-3	2,9
История	4,9*10-3	4,9
Теоретическая механика	5,1*10-3	5,1
Физика	6,0*10-3	6,0
Информатика	25,9*10-3	25,9

Второе по величине значение значимости P имеет курс общей физики. Это обусловлено тем, что курс физики является базовой основой для формирования специальных технических знаний. При этом, очевидно, что ни один из перечисленных предметов не раскрывает свой потенциал в формировании информационной культуры в должной мере.

Как уже было отмечено ранее, для формирования должного уровня информационной культуры необходимо добиться нормирования коэффициента k₃, что обуславливает перераспределение учебного времени (коэффициент k₄) и соответствующую постановку учебных задач.

Таким образом, на основе проведенного анализа очевидно, что наибольшим потенциалом для построения межпредметной системы формирования информационной культуры студентов технических специальностей обладают курсы информатики и физики.

Выводы.

1. Формирование информационной культуры возможно посредством реализации межпредметных связей.

2. Наибольшим потенциалом для построения межпредметной системы учебных задач, направленных на формирование информационной культуры студентов технических специальностей, обладают курсы информатики и общей физики.

Перспективы дальнейших исследований. Для построения межпредметной системы формирования информационной культуры на основе интеграции дисциплин физики и основ информатики необходимо:

1. Классифицировать виды межпредметных связей этих дисциплин.
   
2. Построить матрицу связей, характеризующую пересекаемость тем этих дисциплин и возможность взаимоприменяемости получаемых на этих дисциплинах знаний и формируемых умений.
   
3. Построить временную диаграмму межпредметных связей физики и информатики с учетом того, что курс физики в некоторых вузах может начинать изучаться на семестр позже курса информатики.
   
4. Рассчитать количественные характеристики межпредметных связей и, исходя из сделанных расчетов, получить модель формирования информационной культуры на основе межпредметной системы физики и информатики с нормированным значением коэффициента k3.
   
5. Ранжировать значение коэффициента P в зависимости от уровня сформированности информационной культуры.
   
6. На основе полученной модели скорректировать учебные планы физики и информатики.
   

Литература

1.	Далингер В.А. Совершенствование процесса обучения математике на основе целенаправленной реализации внутрипредметных связей. Омск: ОмИПКРО, 1993. – 323с.
2.	Бурцева Н.М. Межпредметные связи как средство формирования ценностного отношения учащихся к физическим знаниям: Автореф. дисс.к.п.н., С.-Петербург. – 2001
3.	Королева К.П. Межпредметные связи и их влияние на формирование знаний и способов деятельности учащихся (на материале истории и литературы 8 класса): Автореф. дисс.к.п.н. - М., 1968
4.	Сорокин Н.А. Дидактическое значение межпредметных связей. // Советская педагогика, 1971. - №8
5.	Федорова В.Н., Кирюшкин Д.М. Межпредметные связи. – М.: «Педагогика», 1972. – 152с.
6.	Батурина Г.И. Межпредметные связи в истории советской школы и педагогики// Межпредметные связи в учебном процессе. – М., 1974. - с.44.
7.	Ефименко В.Ф., Батурин В.К. Методологические проблемы математизации процесса формирования мировоззрения// Методы научного познания в обучении физике. - М.: МОПИ им. Н.К. Крупской. – 1986.
8.	Федорец Г.Ф. Межпредметные связи в процессе обучения. - Л.: Изд. ленинградского госпединститута А.И. Герцена, 1983. – 88с
9.	Ченцов А. А. Методы разработки системы профессиональной подготовки учителя.// Советская педагогика, 1976.- N 3.- с. 78-87.
10.	Богданова Т.Л. Компьютерная и информационная грамотность студентов технических специальностей как компоненты информационной культуры.// Проблеми інженерно-педагогічної освіти: Зб. наук. праць. – Харків. - 2004. – Вип. 7. - С. 151-163

Богданова Т.Л.

Межпредметные связи физики и информатики как средство формирования информационной культуры

В статье показана возможность использования межпредметных связей как средства формирования информационной культуры, описана модель определения значимости дисциплин при формировании информационной культуры. Выделены дисциплины, обладающие наибольшим начальным потенциалом для формирования информационной культуры студентов технических специальностей.


Богданова Т.Л.

Межпредметні зв’язки фізики та інформатики як засіб формування інформаційної культури

В статті показана можливість використання міжпредметних зв’язків як засобу формування інформаційної культури, описана модель визначення значимості дисциплін при формуванні інформаційної культури. Виділені дисципліни, які мають найбільший початковий потенціал для формування інформаційної культури студентів технічних спеціальностей.


T. Bogdanova

Intersubject Сommunications of Physics and Computer Science as Means of Formation of Information Culture

In this article the opportunity of using of intersubject communications as means of formation of information culture is shown. There is described the model of definition of the importance of disciplines at formation of information culture. There are allocated the disciplines which have the greatest initial potential for formation of students information culture of technical specialities.


Стаття надійшла до редакції 31.10.2005р.