Интеграция математических и естественнонаучных знаний в учебных проектах учащихся
Е.
Н. НиколаеваБиблиографическое описание статьи для цитирования:
Николаева
Е.
Н. Интеграция математических и естественнонаучных знаний в учебных проектах учащихся // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2014. – Т. 20. – С.
2211–2215. – URL:
http://e-koncept.ru/2014/54706.htm.
Аннотация. Статья посвящена вопросам интеграции математических и естественных знаний в учебных проектах учащихся.
Текст статьи
Николаева Евгения Николаевна,учитель математики МБОУ СОШ №20 г. Шахты
Интеграция математических и естественнонаучных знаний в учебных проектах учащихся
Аннотация.Статья посвящена вопросам интеграции математических и естественных знаний в учебных проектах учащихся.Ключевые слова: интеграция, проектная деятельность, естественные дисциплины, межпредметные проекты.
Современная наука требует привлечения комплексных, синтетических знаний из различных её областей. Вследствие этого возрастает роль межпредметной интеграции как средства развития интеллектуальных творческих способностей учащихся. Именно поэтом встаёт вопрос об интегративном подходе к преподаванию различных предметов в школе, который способствует выработке системы знаний, чёткому видению школьниками общих для разных предметов идей и формированию нового, интегративного способа мышления, необходимого для жизнедеятельности человека в обществе [1].Для успешной интеграции в социум и адаптации в нём выпускнику современной школы необходимы практикоориентированные знания [2]. Поэтому особую актуальность приобретает использование в педагогическом процессе методов и методических приёмов, позволяющих сформировать у учащихся навыки самостоятельного активного поиска, сбора и анализа необходимой информации, умения выдвигать гипотезы, делать выводы и строить умозаключения [3]. Для нашего времени характерна интеграция наук, стремление получить как можно более точное представление об общей картине мира. Эти идеи находят отражение концепции современного школьного образования. Но решить такую задачу невозможно в рамках одного учебного предмета. Поэтому в теории и практике обучения наблюдается тенденция к интеграции учебных дисциплин, которая позволяет учащимся достигать межпредметных обобщений и приближаться к пониманию общей картины мира. Это особенно важно для преподавания математики, методы которой используются во многих областях знаний и человеческой деятельности. Интеграция как средство обучения должна дать ученику те знания, которые отражают связанность отдельных частей мира как системы, научить ребёнка с первых шагов воспринимать мир как единое целое, в котором все элементы взаимосвязаны. Неоспорима значимость поставленных задач перед современным образованием. Однако их практическая реализация связана с определёнными трудностями. Часто происходит не соответствие сформированности математического аппарата. Процесс интеграции усложнён несогласованностью тем в программах математики, физики, биологии, химии. Помимо этого при интегрированном подходе в методике обучения должны использоваться активные методы и формы, позволяющие интегрировать знания и способы деятельности различных наук, направляющие школьников на самостоятельный творческий поиск, исследование [4]. К таким методам может быть отнесено использование проектных технологий, математические и естественнонаучные дисциплины дают широкий простор для эффективного применения метода проектов, а это, в свою очередь, способствует усвоению необходимых школьнику знаний и формированию умений и навыков. Уроки, построенныена основе интегративного подхода, развивают потенциал учеников, стимулируют познание ими окружающей действительности, развивают у них логику мышления, коммуникативные способности. Именно такая подготовка, включающая использование проектных технологий и межпредметных связей, обеспечивает конкурентоспособного специалиста в интегрированном информационном пространстве современного общества [5]. В основе метода проектов лежит развитие познавательных навыков учеников, умения самостоятельно конструировать свои знания, умения ориентироваться в обширном информационном пространстве, анализировать полученную информацию, умения самостоятельно выдвигать гипотезы, принимать решения; развитие критического мышления, способность осуществлять исследовательскую и творческую деятельность [6]. При разработке, создании и защите проекта учитель является не носителем готовых знаний, а организатором деятельности учеников, он не даёт решение проблемы, а направляет на его самостоятельный поиск.Математические и естественнонаучные дисциплины требуют использования интеграции в процессе обучения, поскольку именно они направлены на формирование целостных представлений об окружающем материальном мире, о связи между предметами на основе ведущих идей и понятий [7].Большинство учителей используют межпредметные связи математики с другими школьными предметами в том случае, если изучаемая тема имеет явную практическую значимость или реальное представление о жизни. Повидимому, иной материал остаётся оторванным от реальных практических примененийматематических знаний, а следовательно, проблема интеграции лишь обозначается, но не решается. Исправить это можно, используя синтез интегральной и проектной образовательной технологий. В построении интегральных образовательных технологий существует достаточное разнообразие конкретных решений моделей, отличающихся по тем или иным параметрам. В свою очередь, учебный проект в них может выступать интеграционной основой для нескольких учебных предметов. Одним из путей реализации модели «Интегрирование учебныхдисциплин», заключающейся в объединении предметных систем различных наук, может являться метод проектов. Например, в настоящее время в школьную программу входит изучение предмета «Естествознание», а также введение элективного курса «Основы естественнонаучного познания мира», которые объединяют математику, физику, химию, биологию. Здесь особую эффективность приобретает разработка исследовательских проектов. Это объясняется тем, что проект становится базовой платформой для переработки материала таким образом, чтобы и естествознание, и основы естественнонаучного познания мира представляли собой дисциплину, в которой различные разделы науки объединены между собой на единой логической основе [8]. Кроме того, в рамках интегрированных дней или недель, посвящённыхтем или иным дисциплинам, можно осуществлять в защиту межпредметных проектов, которые были подготовлены заранее. Временная модель интегрирования учебных предметов –модель «синхронизации» параллельных программ, учебных курсов и тем позволяет синхронизировать программы, построенные так, чтобы по интегрируемым предметам в данное время изучались темы близкие по содержанию или по какомулибо другому признаку. Метод проектов здесь может служить средством, позволяющим закрепить, обобщить и углубить знания учащихся по интегрированным дисциплинам. Модель межпредметных связей даёт возможность согласовать учебные программы, что обусловлено содержанием наук, и дидактическими целями. Проектные технологии в этом случае могут использоваться непосредственно на уроке математики в виде краткосрочных проектов, направленных на обучение школьников методам исследовательской деятельности, открытие новых фактов, установление взаимосвязей между дисциплинами [9].Те или иные математические методы и понятия могут быть применимы, и использованы в самых различных науках. Однако нельзя утверждать обратно. Поэтому при подготовке к использованию проектных технологий в обучении математике важно выделить, как будет пониматься математика в данном межпредметном проекте: математика как источник методов изучения другой науки, или математика как равноправная составляющая. Второй случай наиболее часто встречается при интеграции математики и физики, поскольку физика способствоваларазвитию некоторых важных областей математики. В связи с этим можно выделить три вида межпредметных проектов по результатам интеграции дисциплин: 1) ассимиляционные (слияние средств и методов базовой науки со стороны соучаствующей интеграции науки);2) конгломерирующие (соединение взаимодействующих наук на основе одной из них);3) синтезирующие (формирование новой интегративной науки) [10].Распространёнными в математическом образовании являются ассимиляционные и конгломерирующие. Это связано с тем, что математика имеет ряд принципиальных отличий от естественных наук, что мешает их синтезу и взаомопроникновению (односторонность интеграции). Однако элементы синтезирующих проектов (двусторонняя интеграция) могут проявляться при разработке проектов по математике и более чем двух естественнонаучных дисциплин.Проектноисследовательская деятельность по математике интегрирующая с естественнонаучными дисциплинами, может обладать разной степенью интеграции (в зависимости от профиля) и широко применяться как непосредственно на уроке, так и в дополнительном образовании. Отличительной особенностью такой проектной деятельности является то, что учитель контролирует процесс разработки проекта, более активно участвует в его создании. Это связано с тем, что время на урокестрого ограничено, а базовый материал должен быть усвоен каждым учащимся. Здесь видится определённая сложность применения метода проектов непосредственно на уроке математики. Однако при умелой организации процесса создания проекта и правильно выбранном его продукте этот метод достаточно эффективен, так как позволяет создать условия для формирования у учащихся навыков выделения проблемы, поиска способов её решения, добычи информации, её обобщения, представление выводов в виде некоторого конечного продукта. Проектно исследовательская деятельность по естественно научным и математическим дисциплинам имеет наибольшую эффективность в дополнительном математическом образовании, особенно в форме интегрированных проектов. Это объясняется тем, что тематика не ограничивается ни школьным материалом, ни временем, ни отсутствием доступа к некоторым источникам информации, которые на уроке использовать в полной мере невозможно. Цели и проблемы межпредметного проекта должны определяться исходя из характера интеграции и соотношения объёмов материала по математике и материала интегрируемых с ней предметов. Здесь возникает необходимость в участии учителяпредметника, чтобы проект не только достигал дидактических целей учителя математики, но и давал прирост в знаниях по интегрируемым дисциплинам. В некоторых случаях математика служит только основой для выбора тех или иных методов исследования и математической обработки его результатов. Например, проект по математике и географии, посвящённый описанию климата региона, может служить основой для изучения основ математической статистики. Математика в этом случае даёт методы изучения явлений действительности, что важно отразить среди целей проекта.Следующий этап –этап планирования, включающий в себя: А) определение источников информации; Б) определение способов сбора и анализа информации;В) определение способа представления результатов;Г) установление процедур и критериев оценки результатов процесса;Д) распределение задач (обязанностей) между членами команды.После определенияучащимися способа представления результатов акцентируется их внимание на правильном оформлении математических формул и выкладок. На этом этапе важно перечислить возможные источники информации доступные школьникам. Однако в любом случае перед учеником должна стоять проблема нехватки информации и необходимость её поиска. Специфической особенностью межпредметных проектов по математике и естественнонаучным дисциплинам является то, что описание явлений реального мира и происходящих в нём процессов, естественнонаучные понятия школьникам надо перевести на математический язык, переходя к более абстрактному представлению действительности. Таким образом, на этапе исследования должна быть решена некая математическая задача, ответ на которую на этапе оформления результатов или выводов необходимо перевести обратно с математического на естественнонаучный язык. На этих этапах роль учителя сводится к консультативной помощи учащимся. Учитель должен направлять их деятельность в методически нужное русло. Здесь необходимо также привлечение учителейпредметников. Работа над подобного рода проектами требует от учителя математики высокого уровня знаний в области разрабатываемых тем, широкого кругозора, умения быстро ориентироваться в ситуации. При представлении конечного продуктаили отчёта, при его защит и презентации желательно присутствие учителейпредметников, которые могли бы отметить проект с очки зрения их дисциплины, задать вопросы, определить недочёты. Подходы и стратегии оценивания проектной деятельности могут быть самыми различными. Оценка проекта должна осуществляться учителем математики, учителями –предметниками, другими группами, а также самими авторами проекта. Для этого нужно заранее продумать стратегии оценивания. Применение проектных технологий в школе сопряжено с серьёзными трудностями и противоречиями, что требует от учителя высокого мастерства.
Ссылки на источники1. Винокурова Н., Енисеева О. Один из приёмов реализации интегративного подхода в обучении//Математика. –1999. №36.С.23.2. Романовская М.Б.Метод проектов в учебном процессе: пособие. –М.: Педагогический поиск. 2006. –160 с.3. Метод учебных проектов в естественнонаучном образовании: метод. пособие / под ред. В.С.Рохлова. –М.:МИОО, 2006. –96 с.4. Лямин А.Н. Интегративное обучение химии всовременной школе: монограИЯ. –Киров: КИПК и ПРО, 2007. –294 с.5. Губанова А.А.Реализация межпредметных связей информатики и математики для формирования целостного мировоззрения учащихся. –URL: http://www.ito.su/2001/ito/I/I/I
119.html.6. Романовская М.Б. Метод проектов в учебном процессе.7. Лямин А.Н. Интегративное обучение химии в современной школе.8. Селевко Г.К. Энциклопедия образовательных технологий, с. 481.9. Селевко Г.К. Энциклопедия образовательных технологий.10. Лямин А.Н. Интегративное обучение химии в современной школе.
NikolaevaYevgenia, math teacher school № '20 Mines Integration of mathematical and scientific knowledge in the educational projects of students.Abstract.The article deals with the integration of mathematical and natural knowledge in educational projects of students. Keywords:integration, project activity, natural sciences, interdisciplinary projects.
Интеграция математических и естественнонаучных знаний в учебных проектах учащихся
Аннотация.Статья посвящена вопросам интеграции математических и естественных знаний в учебных проектах учащихся.Ключевые слова: интеграция, проектная деятельность, естественные дисциплины, межпредметные проекты.
Современная наука требует привлечения комплексных, синтетических знаний из различных её областей. Вследствие этого возрастает роль межпредметной интеграции как средства развития интеллектуальных творческих способностей учащихся. Именно поэтом встаёт вопрос об интегративном подходе к преподаванию различных предметов в школе, который способствует выработке системы знаний, чёткому видению школьниками общих для разных предметов идей и формированию нового, интегративного способа мышления, необходимого для жизнедеятельности человека в обществе [1].Для успешной интеграции в социум и адаптации в нём выпускнику современной школы необходимы практикоориентированные знания [2]. Поэтому особую актуальность приобретает использование в педагогическом процессе методов и методических приёмов, позволяющих сформировать у учащихся навыки самостоятельного активного поиска, сбора и анализа необходимой информации, умения выдвигать гипотезы, делать выводы и строить умозаключения [3]. Для нашего времени характерна интеграция наук, стремление получить как можно более точное представление об общей картине мира. Эти идеи находят отражение концепции современного школьного образования. Но решить такую задачу невозможно в рамках одного учебного предмета. Поэтому в теории и практике обучения наблюдается тенденция к интеграции учебных дисциплин, которая позволяет учащимся достигать межпредметных обобщений и приближаться к пониманию общей картины мира. Это особенно важно для преподавания математики, методы которой используются во многих областях знаний и человеческой деятельности. Интеграция как средство обучения должна дать ученику те знания, которые отражают связанность отдельных частей мира как системы, научить ребёнка с первых шагов воспринимать мир как единое целое, в котором все элементы взаимосвязаны. Неоспорима значимость поставленных задач перед современным образованием. Однако их практическая реализация связана с определёнными трудностями. Часто происходит не соответствие сформированности математического аппарата. Процесс интеграции усложнён несогласованностью тем в программах математики, физики, биологии, химии. Помимо этого при интегрированном подходе в методике обучения должны использоваться активные методы и формы, позволяющие интегрировать знания и способы деятельности различных наук, направляющие школьников на самостоятельный творческий поиск, исследование [4]. К таким методам может быть отнесено использование проектных технологий, математические и естественнонаучные дисциплины дают широкий простор для эффективного применения метода проектов, а это, в свою очередь, способствует усвоению необходимых школьнику знаний и формированию умений и навыков. Уроки, построенныена основе интегративного подхода, развивают потенциал учеников, стимулируют познание ими окружающей действительности, развивают у них логику мышления, коммуникативные способности. Именно такая подготовка, включающая использование проектных технологий и межпредметных связей, обеспечивает конкурентоспособного специалиста в интегрированном информационном пространстве современного общества [5]. В основе метода проектов лежит развитие познавательных навыков учеников, умения самостоятельно конструировать свои знания, умения ориентироваться в обширном информационном пространстве, анализировать полученную информацию, умения самостоятельно выдвигать гипотезы, принимать решения; развитие критического мышления, способность осуществлять исследовательскую и творческую деятельность [6]. При разработке, создании и защите проекта учитель является не носителем готовых знаний, а организатором деятельности учеников, он не даёт решение проблемы, а направляет на его самостоятельный поиск.Математические и естественнонаучные дисциплины требуют использования интеграции в процессе обучения, поскольку именно они направлены на формирование целостных представлений об окружающем материальном мире, о связи между предметами на основе ведущих идей и понятий [7].Большинство учителей используют межпредметные связи математики с другими школьными предметами в том случае, если изучаемая тема имеет явную практическую значимость или реальное представление о жизни. Повидимому, иной материал остаётся оторванным от реальных практических примененийматематических знаний, а следовательно, проблема интеграции лишь обозначается, но не решается. Исправить это можно, используя синтез интегральной и проектной образовательной технологий. В построении интегральных образовательных технологий существует достаточное разнообразие конкретных решений моделей, отличающихся по тем или иным параметрам. В свою очередь, учебный проект в них может выступать интеграционной основой для нескольких учебных предметов. Одним из путей реализации модели «Интегрирование учебныхдисциплин», заключающейся в объединении предметных систем различных наук, может являться метод проектов. Например, в настоящее время в школьную программу входит изучение предмета «Естествознание», а также введение элективного курса «Основы естественнонаучного познания мира», которые объединяют математику, физику, химию, биологию. Здесь особую эффективность приобретает разработка исследовательских проектов. Это объясняется тем, что проект становится базовой платформой для переработки материала таким образом, чтобы и естествознание, и основы естественнонаучного познания мира представляли собой дисциплину, в которой различные разделы науки объединены между собой на единой логической основе [8]. Кроме того, в рамках интегрированных дней или недель, посвящённыхтем или иным дисциплинам, можно осуществлять в защиту межпредметных проектов, которые были подготовлены заранее. Временная модель интегрирования учебных предметов –модель «синхронизации» параллельных программ, учебных курсов и тем позволяет синхронизировать программы, построенные так, чтобы по интегрируемым предметам в данное время изучались темы близкие по содержанию или по какомулибо другому признаку. Метод проектов здесь может служить средством, позволяющим закрепить, обобщить и углубить знания учащихся по интегрированным дисциплинам. Модель межпредметных связей даёт возможность согласовать учебные программы, что обусловлено содержанием наук, и дидактическими целями. Проектные технологии в этом случае могут использоваться непосредственно на уроке математики в виде краткосрочных проектов, направленных на обучение школьников методам исследовательской деятельности, открытие новых фактов, установление взаимосвязей между дисциплинами [9].Те или иные математические методы и понятия могут быть применимы, и использованы в самых различных науках. Однако нельзя утверждать обратно. Поэтому при подготовке к использованию проектных технологий в обучении математике важно выделить, как будет пониматься математика в данном межпредметном проекте: математика как источник методов изучения другой науки, или математика как равноправная составляющая. Второй случай наиболее часто встречается при интеграции математики и физики, поскольку физика способствоваларазвитию некоторых важных областей математики. В связи с этим можно выделить три вида межпредметных проектов по результатам интеграции дисциплин: 1) ассимиляционные (слияние средств и методов базовой науки со стороны соучаствующей интеграции науки);2) конгломерирующие (соединение взаимодействующих наук на основе одной из них);3) синтезирующие (формирование новой интегративной науки) [10].Распространёнными в математическом образовании являются ассимиляционные и конгломерирующие. Это связано с тем, что математика имеет ряд принципиальных отличий от естественных наук, что мешает их синтезу и взаомопроникновению (односторонность интеграции). Однако элементы синтезирующих проектов (двусторонняя интеграция) могут проявляться при разработке проектов по математике и более чем двух естественнонаучных дисциплин.Проектноисследовательская деятельность по математике интегрирующая с естественнонаучными дисциплинами, может обладать разной степенью интеграции (в зависимости от профиля) и широко применяться как непосредственно на уроке, так и в дополнительном образовании. Отличительной особенностью такой проектной деятельности является то, что учитель контролирует процесс разработки проекта, более активно участвует в его создании. Это связано с тем, что время на урокестрого ограничено, а базовый материал должен быть усвоен каждым учащимся. Здесь видится определённая сложность применения метода проектов непосредственно на уроке математики. Однако при умелой организации процесса создания проекта и правильно выбранном его продукте этот метод достаточно эффективен, так как позволяет создать условия для формирования у учащихся навыков выделения проблемы, поиска способов её решения, добычи информации, её обобщения, представление выводов в виде некоторого конечного продукта. Проектно исследовательская деятельность по естественно научным и математическим дисциплинам имеет наибольшую эффективность в дополнительном математическом образовании, особенно в форме интегрированных проектов. Это объясняется тем, что тематика не ограничивается ни школьным материалом, ни временем, ни отсутствием доступа к некоторым источникам информации, которые на уроке использовать в полной мере невозможно. Цели и проблемы межпредметного проекта должны определяться исходя из характера интеграции и соотношения объёмов материала по математике и материала интегрируемых с ней предметов. Здесь возникает необходимость в участии учителяпредметника, чтобы проект не только достигал дидактических целей учителя математики, но и давал прирост в знаниях по интегрируемым дисциплинам. В некоторых случаях математика служит только основой для выбора тех или иных методов исследования и математической обработки его результатов. Например, проект по математике и географии, посвящённый описанию климата региона, может служить основой для изучения основ математической статистики. Математика в этом случае даёт методы изучения явлений действительности, что важно отразить среди целей проекта.Следующий этап –этап планирования, включающий в себя: А) определение источников информации; Б) определение способов сбора и анализа информации;В) определение способа представления результатов;Г) установление процедур и критериев оценки результатов процесса;Д) распределение задач (обязанностей) между членами команды.После определенияучащимися способа представления результатов акцентируется их внимание на правильном оформлении математических формул и выкладок. На этом этапе важно перечислить возможные источники информации доступные школьникам. Однако в любом случае перед учеником должна стоять проблема нехватки информации и необходимость её поиска. Специфической особенностью межпредметных проектов по математике и естественнонаучным дисциплинам является то, что описание явлений реального мира и происходящих в нём процессов, естественнонаучные понятия школьникам надо перевести на математический язык, переходя к более абстрактному представлению действительности. Таким образом, на этапе исследования должна быть решена некая математическая задача, ответ на которую на этапе оформления результатов или выводов необходимо перевести обратно с математического на естественнонаучный язык. На этих этапах роль учителя сводится к консультативной помощи учащимся. Учитель должен направлять их деятельность в методически нужное русло. Здесь необходимо также привлечение учителейпредметников. Работа над подобного рода проектами требует от учителя математики высокого уровня знаний в области разрабатываемых тем, широкого кругозора, умения быстро ориентироваться в ситуации. При представлении конечного продуктаили отчёта, при его защит и презентации желательно присутствие учителейпредметников, которые могли бы отметить проект с очки зрения их дисциплины, задать вопросы, определить недочёты. Подходы и стратегии оценивания проектной деятельности могут быть самыми различными. Оценка проекта должна осуществляться учителем математики, учителями –предметниками, другими группами, а также самими авторами проекта. Для этого нужно заранее продумать стратегии оценивания. Применение проектных технологий в школе сопряжено с серьёзными трудностями и противоречиями, что требует от учителя высокого мастерства.
Ссылки на источники1. Винокурова Н., Енисеева О. Один из приёмов реализации интегративного подхода в обучении//Математика. –1999. №36.С.23.2. Романовская М.Б.Метод проектов в учебном процессе: пособие. –М.: Педагогический поиск. 2006. –160 с.3. Метод учебных проектов в естественнонаучном образовании: метод. пособие / под ред. В.С.Рохлова. –М.:МИОО, 2006. –96 с.4. Лямин А.Н. Интегративное обучение химии всовременной школе: монограИЯ. –Киров: КИПК и ПРО, 2007. –294 с.5. Губанова А.А.Реализация межпредметных связей информатики и математики для формирования целостного мировоззрения учащихся. –URL: http://www.ito.su/2001/ito/I/I/I
119.html.6. Романовская М.Б. Метод проектов в учебном процессе.7. Лямин А.Н. Интегративное обучение химии в современной школе.8. Селевко Г.К. Энциклопедия образовательных технологий, с. 481.9. Селевко Г.К. Энциклопедия образовательных технологий.10. Лямин А.Н. Интегративное обучение химии в современной школе.
NikolaevaYevgenia, math teacher school № '20 Mines Integration of mathematical and scientific knowledge in the educational projects of students.Abstract.The article deals with the integration of mathematical and natural knowledge in educational projects of students. Keywords:integration, project activity, natural sciences, interdisciplinary projects.
