Интеграция биологии и физики – одно из условий повышения качества естественнонаучного образования
материал по физике

Интеграция биологии и физики – одно из условий повышения качества естественнонаучного образования.

Учитель биологии Дьякова Надежда Анатольевна, МОУ «Гимназия № 16 Тракторозаводского района Волгограда»

Учитель физики Хилько Эльвира Владимировна, МОУ «Гимназия № 16 Тракторозаводского района Волгограда»

Одной из актуальных проблем современного этапа развития российского образования является проблема повышения качества образования, которое удовлетворяло бы познавательные потребности учащихся, обеспечивало высокий уровень их фундаментальной подготовки, ориентированной не на узкоспециализированные знания, а на знания, способствующие целостному восприятию научной картины мира и развитию личности. Вопрос о повышении качества естественнонаучного образования неразрывно связан с требованиями к результатам освоения основной образовательной программы установленными новыми федеральными государственными образовательными стандартами на личностном, метапредметном и предметном уровнях: формирование у учащихся мотивации к обучению и целенаправленной познавательной деятельности; освоение межпредметных понятий и универсальных учебных действий; развитие умений преобразовывать знания, полученные в рамках одного предмета, формирования научного типа мышления.

Достижение поставленных целей и ожидаемых результатов может быть обеспечено лишь при комплексном решении целого ряда конкретных проблем, одной из которых является проблема интеграции знаний, которое ориентировано на результат, качественно отличающийся от базового уровня обучения.

Биология и физика – фундаментальные естественные науки, обеспечивающие единство естественнонаучного познания и раскрывающие целостность познания реального мира. Их усвоение учащимися составляет один из аспектов повышения качества естественнонаучного образования. Результаты биофизических исследований ложатся в основу анализа конкретных процессов и биологических явлений. Развитие биофизических знаний стимулирует прогресс определенных направлений физики, химии, математики. Однако, естественнонаучные знания, полученные учащимися в условиях среднего общего образования, рассматриваются весьма односторонне, с точки зрения лишь одной из наук.

Например, в программах профильного обучения по биологии не привлекается материал из курса физики для объяснения влияния физических факторов на процессы жизнедеятельности организма, не изучается теплопроводность в живом организме, поверхностно изучается энергетика обмена веществ, не устанавливается должной связи между обменом веществ и калорийностью пищи при изучении пластического и энергетического обменов веществ. При изучении клеточной теории не делается акцента на то, что клетка - это открытая термодинамическая система, которая непрерывно превращает заключенную в органических веществах потенциальную химическую энергию в энергию «рабочих процессов» и отдает ее в окружающую среду в форме тепла. Авторами программ при рассмотрении обмена веществ и превращения энергии не предлагается использовать понятие «энтропии» для объяснения учащимся, что же заставляет биологические системы постоянно поглощать новые порции энергии (пищи), не подчеркивается значение энтропии как меры рассеивания энергии при необратимых процессах.

Перед учителем сейчас стоит очень сложная задача – проанализировать структуру программы, используемого учебника и определить темы, которые можно использовать для интегрированного рассмотрения с точки зрения биологических и физических знаний.

Мы с коллегой проанализировали структуру программ по биологии и физике и выделили темы, на которых возможна интеграция двух наук – биологии и физики.

7 класс. На уроках физики рассматривается тема «Диффузия в твердых телах, жидкостях и газах». Это важные физические знания, которые позволяют объяснить механизмы дыхания биологических объектов (организмов, клеток) и процессов питания и зависимость диффузии от температуры вещества. С точки зрения физики, тела диффундируют интенсивнее с повышением температуры. Аналогично, вещества при пищеварении проникают сквозь мембраны клеток при определенной температуре. Еще один биологический фактор – пищеварительные ферменты наиболее активны при температуре 400 С.

8 класс. На уроках физики изучается глава «Световые явления». А на уроках биологии изучается тема «Органы чувств». При объяснении механизма восприятия органами чувств информации из окружающей нас среды целесообразно использовать знания учащихся, полученные на уроках физики при изучении тем главы «Световые явления». Например, как получается и воспринимается изображение глазом, как создается четкое изображение на сетчатке, когда переводят взгляд с удаленного предмета на близкий.

9 класс. На уроках физики в 9 классе изучается тема «Звуковые волны». А строение слухового анализатора изучают на уроках биологии в 8 классе. Поэтому на уроках физики целесообразно использовать знания учащихся, полученные на уроках биологии в 8 классе (звуковая волна возбуждает колебания мембраны с определенной частотой источника звука).

10 класс. Законы термодинамики, изучаемые в 10 классе, позволяют понять механизмы терморегуляции, объяснить необратимость самопроизвольно протекающих биологических процессов. Периодический закон Д.И. Менделеева помогает объяснить цикличность в биологических системах (цикл работы сердца, цикличность сезонных изменений активности).

11 класс. В 11 классе на уроках физики изучается квантовая теория, которая позволяет объяснить механизм работы различных фотосистем при протекании процесса фотосинтеза (биология, 11 класс углубленный уровень).

Это всего лишь несколько примеров. Говорить на предложенную тему можно долго. Главное – найти точки соприкосновения на уроке двух фундаментальных естественных наук – биологии и физики.