В развитии современного образования наблюдается тенденция объединения знаний из разных научных областей, так как лишь на стыке нескольких направлений формируется целостное представление об окружающем мире, открываются новые горизонты познания. Данный процесс интеграции также является необходимым компонентом школьного образования и реализуется через использование принципа межпредметных связей в обучении.
Современные естественно-научные дисциплины включают огромный пласт знаний, которые раскрывают сущность природных явлений. К сожалению, эти знания не всегда понятны учащимся общеобразовательной школы. Это объясняется тем, что в школьных программах они представлены в виде:
- отдельных научных фактов;
- понятий;
- законов.
Они изучаются в рамках разных учебных дисциплин: окружающего мира, биологии, географии, физики, химии. Непосредственно с этими учебными предметами связано и математическое образование, позволяющее использовать систему математических знаний и умений для анализа, прогнозирования и моделирования различных природных явлений и процессов [6].
Главная задача естественно-научного образования заключается в том, чтобы обеспечить школьникам условия для освоения основ тех знаний, которые накоплены на сегодня науками о Земле. Так как накопление это весьма богато, то за период обучения в средней школе его невозможно познать в полном объеме, поэтому содержание программ и учебников каждой школьной дисциплины естественно-научного цикла охватывает лишь главные факты, понятия, теории и методы соответствующей науки, а вместе с тем отражает исторический путь научных исследований и освещает их теоретическое значение с позиций диалектического материализма на доступном школьникам уровне научности.
Освоение системы естественно-научных знаний происходит на основе методов обучения, а также на основе методов учения, реализуемых учащимися. Учитель использует как (стандартно принятые в школе) словесные методы обучения (рассказ, объяснение, лекция, работа с текстом учебника и др.), так и практические методы обучения (практика наблюдения за различными объектами, процессами и явлениями, проведение учебных экспериментов, постановка и решение разнообразных расчетных задач, моделирование, построение графиков, составление аналитических таблиц и т.д.). Наблюдения в большей степени стимулируют чувственное познание; эксперименты, моделирование, графики, задачи и задания математического характера возбуждают все процессы познавательной деятельности школьников и особенно усиливают абстрактное мышление.
Требования ФГОС к предметным результатам освоения также предполагают владение умениями проведения наблюдений за отдельными объектами, процессами и явлениями, их изменениями в результате природных и антропогенных воздействий, владение умениями анализа и интерпретации разнообразной информации. Для познания и сравнения различных природных и социально-экономических объектов, процессов и явлений, оценки степени природных, антропогенных и техногенных изменений, поиска и анализа цифровой информации можно использовать статистический метод обучения, главными задачами которого являются формирование умения выбирать различные статистические данные и рассчитывать необходимые показатели, их понимание и объективная интерпретация. Применение статистического метода предполагает наличие компетенций, формирующихся при изучении математики. Конечно, в первую очередь речь идет об умении работать с численной информацией, представленной в таблицах, на диаграммах, графиках, о навыках устных, письменных и инструментальных вычислений, построения различных графиков. Часто при проведении наблюдений и исследований требуется лаконично представить выводы с использованием специфической терминологии, приведением логических обоснований и доказательств.
При изучении курса школьной географии востребованы различные показатели, позволяющие объяснить, сравнить, проанализировать многие природные и социально-экономические процессы:
1) абсолютные показатели, показывающие объем, площадь, длину и другие величины изучаемых объектов и явлений (объем добычи полезных ископаемых, площадь территории, протяженность границ, численность населения, годовое количество осадков и т.д.). Как правило, они выражаются в натуральных и стоимостных единицах измерения (м3, км2, км, чел., мм и т.п.). Выбор единицы измерения определяется сущностью объекта и его величиной;
2) относительные показатели, представляющие собой результат соотношения двух показателей в цифровой мере (показатели структуры, динамики, сравнения, интенсивности). Результат может быть выражен в долях, процентах, промилле, именованных единицах измерения (чел./км2, руб./чел., мм/м2);
3) средние величины, характеризующие типичный уровень какого-либо показателя (среднемесячные температуры, среднегодовая численность населения, средняя урожайность).
В контрольно-измерительных материалах ЕГЭ по географии требуется проанализировать динамику производства в субъектах РФ, оценить и сравнить ресурсообеспеченность стран мира, оценить роль различных видов деятельности в экономике, определить коэффициент естественного прироста и миграционный прирост в субъекте РФ за определенный год. Расчет и интерпретация представленных показателей предполагает владение умениями и навыками, приобретенными на уроках математики и закрепленными на уроках географии.
Для эффективного применения статистических показателей надо придерживаться следующих правил [7]:
- используемые статистические данные должны служить аргументами определенных теоретических положений;
- количество и содержание рассчитываемых статистических показателей должно соответствовать целям и задачам исследования;
- соблюдать правила составления и оформления таблиц и графиков;
- используемые статистические данные должны соответствовать критериям конкретности (Specific), исчисляемости (Measurable), территориальной определенности (Area-specific), реалистичности (Realistic) и определенности во времени (Time-bound) – эти требования принято обозначать аббревиатурой SMART.
Использование массива различных данных о различных явлениях и процессах позволяет оценить их размер, уровень развития. Применение всего этого разнообразия методического богатства учителями в действии не только расширяет и углубляет естественно-научные знания школьников, но и развивает их мыслительную активность, наблюдательность, память, воображение.
Умение оценивать реальную ситуацию формируется в ходе активной учебной деятельности, которая может включать моделирование. Например, при изучении особенностей развития сельского хозяйства учащимся 9 классов можно дать следующее задание: «В деревне Новосёлово жители занимаются мясо-молочным животноводством. Это обусловлено как природно-климатическими, так и историко-культурными факторами. В настоящее время главной проблемой для сельчан является реализация продукции. Предложите свои варианты решения проблемы. Какой информации вам недостает?». Решая проблему, учащиеся используют знания из математики, географии, экономики, биологии, средств массовой информации. В результате у школьников совершенствуются приемы мыслительной деятельности, реализуются теоретические знания.
Отметим, что решение такого рода задач помогает ученикам обрести самостоятельность в принятии решения, то есть усиливает автономию учащегося. У школьников вырабатываются [2]:
- способности к самостоятельному приобретению знаний и умений;
- основы критического мышления;
- самостоятельность мыслительной деятельности, которая позволяет им приходить к определенным выводам, решениям, рекомендациям.
Такой процесс предполагает особенную форму обучения: у учащихся есть свобода выбора объема, темпа освоения материала и т.д. Данная модель обучения накладывает обязательства и на преподавателя, которому необходимо [3; 5]:
- сделать содержание учебных программ, форм обучения и контроля открытым и доступным для учащихся;
- отказаться от роли единственного источника информации;
- выступать в роли помощника и консультанта учебной деятельности;
- обеспечивать необходимыми учебными материалами и технологиями работы с ними;
- стимулировать умения в само- и взаимоконтроле достигнутых результатов.
Воспитательная сила естественно-научного образования прежде всего заключается в его диалектической сущности и научном богатстве, в органических связях с природой и различными общественными сферами, в его влиянии на чувства, ум и сознание учащихся. По этой причине оно является для школьников мощным источником знаний, обеспечивает их идейно-нравственную закалку, стимулирует жажду к познанию природы и стремление к активному участию в труде на производстве после окончания школы.
Интересные точки соприкосновения можно найти между программами разных предметов, все зависит от желания и возможностей учителей-предметников – на стыке этого взаимодействия могут возникать новые знания, новые области знания, познания, применения. Приведем в качестве примера изучение связи между математикой и географией (а точнее разделом географии – морфометрией).
Наиболее важные математические понятия и навыки формируются в течение достаточно длительного времени. Это позволяет учащимся на разных ступенях обучения последовательно усваивать важнейшие понятия, умения и навыки и способствует углубленному изучению программы в целом.
Своевременное овладение математическим аппаратом обеспечивает подготовку учащихся к изучению физики, химии, биологии посредством математических методов и с позиций современной математической теории, в частности теории множеств и теории математической логики.
Зарождение геометрии связывают с измерениями земной поверхности, а морфометрия, представляющая собой приложение геометрии к изучению современного состояния рельефа, появилась задолго до геоморфологии, изучающей происхождение и развитие рельефа. Трудности математического описания происхождения и развития рельефа исключили на некоторое время из поля зрения геоморфологов математические методы исследования. Но практические нужды по-прежнему требовали точных данных о формах рельефа и их изменениях во времени, и получением этих данных вынуждены были заняться инженеры. Современные приложения математики к изучению рельефа являются в значительной мере заслугой геодезистов, гидротехников, путейцев, строителей, мелиораторов, инженеров-геологов, геофизиков.
Изначально морфометрия и картометрия развивались благодаря анализу рельефа по топографическим картам, но потом их стали обширно использовать в океанологии, экологии, геологии, ландшафтоведении, планетологии, экономической географии и географии населения. В итоге сформировалась тематическая морфометрия. Разделы и объекты исследования тематической морфометрии отображены на рисунке [1].
Использование учителями-предметниками «стыковых тем» значительно повышает научный уровень обучения, помогает улучшить качество освоения учебного материала, влияет на методы преподавания, которые использует учитель, а также на методы учения, самостоятельно осуществляемые учащимися. Кроме того, активное использование межпредметных связей позволяет оптимизировать процесс преподавания предметов естественно-научного цикла и тем самым уменьшить все возрастающую учебную нагрузку на учащихся.
Разделы и объекты тематической морфометрии
Использование межпредметных связей в условиях обновления содержания образования и стремительно меняющегося оснащения учебного процесса достижениями технического прогресса способствует повышению качества знаний учащихся по предметам общеобразовательных школы. Межпредметные связи способствуют доказательности объяснений географических явлений, показывают единство научного знания, отражающее единство мира. И.С. Матрусов отмечал: «Воспроизводить на уроках необходимые географические знания из смежных предметов, показывать их связь можно разными методическими приемами. Во-первых, ссылка учителя на материал, изучаемый в смежных предметах (запись исторических дат, биологических терминов, химических символов или формул и т.д.). Во-вторых, формулировка вопросов для восстановления в памяти сведений межпредметного значения. Можно также давать индивидуальные опережающие задания по соответствующему учебнику, чтобы вспомнить нужное понятие, факт и др.» [4].
В заключение отметим, что сегодня учитель должен активизировать учебный процесс, вызвать у ученика потребность трудиться, трудом добывать знания: самостоятельно или под руководством учителя. Многие проблемы, возникшие перед школьной образовательной системой, связаны с быстро увеличивающимся объемом человеческих знаний. Облегчить усвоение и применение этих знаний школьниками можно через использование межпредметных связей. Проблема использования межпредметных связей в обучении не новая, но очень актуальная, ибо она позволяет [6]:
- активизировать познавательную деятельность учащихся;
- повысить качество усвоения знаний школьниками;
- повысить уровень образованности учащихся за счет расширения предмета познания;
- научить самостоятельно приобретать новые знания из разных источников;
- научить учащихся пользоваться приобретенными знаниями, умениями и навыками в реальной жизни;
- развивать у учащихся наблюдательность, логическое мышление, творческую активность;
- сформировать у учащихся целостную картину окружающего мира;
- совершенствовать содержание, методы и формы организации обучения;
- «дойти», «достучаться» до каждого учащегося, умело воздействуя на его чувства и разум.