CC BY
53
Лобачева Е.Ю. ОСОБЕННОСТИ ИНТЕГРИРОВАННОГО КУРСА ПО ВЫБОРУ «СИСТЕМНОЕ СОТРУДНИЧЕСТВО СОВРЕМЕННЫХ ФИЗИКИ И ЭКОНОМИКИ»
Современный этап развития науки характеризуется взаимопроникновением наук друг в друга, и особенно проникновением физики в другие отрасли знания. Многие области человеческой деятельности, в том числе и образование, стремительно развиваются за счет внедрения различных инноваций.
Применительно к педагогическому процессу, инновация означает введение нового в цели, содержание, методы и формы обучения и воспитания, организацию совместной деятельности учителя и учащегося. Наличие благоприятной инновационной среды в педагогическом коллективе с одной стороны - помогает преодолеть стереотипы в формах и методах обучения, с другой - мотивирует учащихся к учебной деятельности. В понимании сущности инновационных процессов в образовании лежат две важнейшие проблемы педагогики - проблема изучения, обобщения и распространения передового педагогического опыта и проблема внедрения достижений психолого-педагогической науки в практику. Человеку в этой ситуации предстоит быть не только исполнителем в их осуществлении, но и непосредственным творцом инновационных процессов.
Имеющаяся теоретическая и экспериментальная база, созданная педагогами, психологами и методистами в этой области, позволила разработать и внедрить в практику работы школ г.Пензы предлагаемый оригинальный интегрированный курс по выбору «Системное сотрудничество современных физики и экономики».
Выдающийся физик-теоретик, лауреат Нобелевской премии по физике, внесший огромный вклад в современную квантовую электродинамику, создатель целого ряда научных направлений в физике и математике, Р. Фейнман, читая свои лекции по физике, утверждал, что физика - самая фундаментальная и всеобъемлющая из наук [1] . Физика — это не только совокупность конкретных научных результатов, приведших к изобилию наукоемкого продукта, это - специфический взгляд на природу, мировоззрение, отношение к действительности, не имеющее аналогов в других сферах интеллектуальной деятельности.
Проблема содержания курса естественных наук и, в частности — физики, была актуальной всегда, а сегодня — особенно. Это связано со снижением интереса учащихся к предмету, а у нас, в России, еще и с появлением в последние годы новых возможностей приложения учащимися своих творческих сил. "Романтический" период всплеска интереса к физике в 60-х годах давно миновал, молодежь все больше проявляет интерес к деятельности, связанной с изучением особенностей человека и его места в мире, с обществоведением и экономикой.
Вопросы о неравномерном распределении богатства, поведении цен на рынках, смысле денег всегда волновали умы человечества. На заре XIX века была создана неоклассическая теория экономики. Ученых тогда вдохновили на это современные им физические открытия. Теперь, в XXI веке, мы знаем гораздо больше, и практика показывает, что неоклассическая теория себя не оправдывает. Возникла потребность в создании новой экономической теории, более правдоподобной и описывающей реальные процессы в мире финансов.
Нет ничего удивительного в том, что физики всерьез занялись экономикой. Вспомним историю: самый известный в мире физик, И. Ньютон, в возрасте около 50 лет провел крайне важную для экономики Англии денежную реформу и в 1699 году стал директором Монетного двора.
Использование в экономике общенаучных понятий способствует лучшему осознанию таких особенностей хозяйственной системы, как отсутствие констант среди параметров происходящих процессов, быстрый перелом ранее сложившихся трендов, неопределенность времени наступления конкретных событий (например, кризисов), низкая предсказуемость динамики экономического развития. В свою очередь, ученые-физики связывают исследование экономики с вероятным возникновением новых подходов к анализу физических явлений.
Судя по результатам нынешних реформ в России, создается впечатление, что экономическая наука у нас находится на уровне доньютоновской механики. Конверсия, обрушившаяся на нашу страну, вскрыла большие пробелы в образовании инженеров и управленцев в области экономики, финансов, маркетинга и менеджмента.
Известно умение физиков вникать в суть дела, отыскивать общие закономерности и формулировать их в виде уравнений, с их помощью анализировать и прогнозировать самые сложные процессы, а главное — управлять ими. Все это позволило —конверсированным" физикам успешно работать в области автоматизации биржевых и банковских операций, компьютерных информационно-аналитических систем (—экономических тренажеров") или математических моделей экономических процессов для обеспечения принятия управленческих решений. Наконец, история самих денег — это история технологий, созданных физиками. В элитном техническом университете России — МИФИ, покоряя лазерную или ядерную энергию, обнаружили, что «энергия похожа на деньги: ее можно накапливать, но она приносит пользу, когда ее расходуют» [2]. Вот почему физики работают в экономике.
Приведу только два последних достижения в этой области: 1) защита нового американского доллара
разработана физиками из Окриджской национальной лаборатории США, занимающейся ядерными технологиями; 2) инженеры-физики (в широком смысле), создавшие компьютеры и объединившие их в глобальные компьютерные сети, придумали новое платежное средство (электронные деньги), заменяющее наличные деньги, которое становится деньгами XXI века.
В связи с тем, что социально-экономические процессы развиваются в пространстве и времени (то есть в физическом пространстве) и сопровождаются затратами энергии, участие физиков в описании, анализе и прогнозировании этих процессов неизбежно.
Интеграция в обучении предполагает прежде всего существенное развитие и углубление межпредметных связей, которые являются аналогом связей межнаучных. Связь между учебными предметами является отражением объективно существующей связи между отдельными науками и связи наук с техникой, с практической деятельностью людей. В условиях усиления профилизации среднего образования именно создание интегрированных курсов противодействует сужению кругозора и мировидения, способствует формированию целостной объективной картины мира.
Необходимым условием создания образовательного пространства, способствующего самоопределению учащихся основной ступени, является введение предпрофильной подготовки через организацию курсов по выбору. Предпрофильная подготовка учащихся проводится для апробации нового содержания и форм организации учебного процесса с учётом потребностей рынка труда и обеспечения предварительного самоопределения обучающихся. Успешное решение задачи предпрофильной подготовки мы связываем с формированием положительной мотивации к изучению физики. Эту задачу приходится решать в условиях снижения у девятиклассников мотивации учебной деятельности и интереса к учебному предмету «физика» (по результатам опроса учащихся 57% девятиклассников отрицательно относятся к физике). Главное — развитие мышления, пробуждение и закрепление интереса к предмету, формирование научного мировоззрения; главное — заинтересовать. Если эта задача решена, то в старший специализированный
класс придет человек с совершенно иной мотивацией (положительной мотивацией!) и его можно обучать основам предмета на самом высоком уровне.
С целью изучения состояния проблемы были проанализированы программы существующих в г.Пензе и Пензенской области курсов предпрофильной подготовки по физике и экономике. В таблице 1 приведена их тематика.
Таблица 1 Курсы предпрофильной подготовки по физике и экономике
Курсы по физике Курсы по экономике
Предметные «Фотометрия и светотехника» «Физика ХХ века» «Основы механики» «Измерение физических величин. Физические измерения в повседневной жизни» «Экспериментальные и занимательные опыты по физике» «Решение задач по физике» «Экспериментальные задачи» «Юный исследователь» «Статика твердого тела» «Основы предпринимательства» «Азбука страхования» «Основы малого бизнеса» «Основы местного самоуправления» «Технология предпринимательства»
Межпред пред- метные «Исследовательские задачи на стыке наук» «Физика в природе» «О зрении»
Из таблицы видно, что преобладающими являются предметные курсы (75%), задача которых - углубление и расширение знаний по предметам, входящим в базисный учебный план школы. Однако, учащиеся,
выбравшие курс по физике, либо по экономике, лишены возможности увидеть взаимосвязь между различными предметными областями. Объективная необходимость поиска более благоприятного режима обучения
основам наук на интегративной основе в условиях основной средней школы диктуется изменениями в
науке, производстве, трудовой деятельности человека, большими технологическими возможностями интегративного построения образовательного процесса по сравнению с предметным. Достоинство межпредметных курсов по выбору состоит в том, что к изучению физики можно привлечь тех учащихся, которые в дальнейшем планируют обучаться в классах гуманитарного профиля.
Курс «Системное сотрудничество современных физики и экономики» предназначен для учащихся девятых классов общеобразовательных школ, лицеев и гимназий, имеющих желание и потребность научиться самостоятельно применять знания по современной физике в экономической практике. Краткосрочность курса (16 часов) позволяет встраивать его как модуль в систему предпрофильной подготовки образовательных учреждений.
Тематический план:
№ п/п Тема Кол-во ч.
Введение. Универсальные природные закономерности. Их роль в современной физике и современной экономике. 2
Принцип наименьшего действия в физике и экономике. Модель потенциальной функции рынка. Универсальность гексагональной геометрии природных структур как следствие принципа наименьшего действия. 2
Принцип наименьшего (необходимого) принуждения. Симметрийный анализ в физике и экономике. Механизм спонтанного нарушения симметрии. Перспективы его применимости для экономических моделей. 2
Элементы теории катастроф. Применимость к экономическим моделям. Математическая теория перестроек. 2
Устойчивость в Природе и экономике. Геометрия и динамика хаоса. Фликкер - шум. Модель подтекающего крана, бильярд Я.Г.Синая, газ Лоренца. 2
Фракталы в Природе и экономике. Фрактальный рост. Перколяция. 2
Предел стохастичности. Золотое сечение. Принцип природного подобия и самоподобия, инвариантность в природе и экономике. Явление самоорганизованной критичности. Положительные и отрицательные обратные связи в физике и экономике. 2
Заключение. Перспективы развития и сотрудничества современной физики и современной экономики. 2
Целями разработанного интегрированного курса по выбору являются:
1. Создание ориентационной и мотивационной основ для осознанного выбора дальнейшего профиля обучения.
2. Расширение кругозора учащихся в области применения современной физики.
3. Выявление взаимосвязи физики с различными сферами экономической деятельности человека.
4. Развитие научного мировоззрения и мышления.
5. Формирование положительной мотивации к изучению физики.
Для достижения поставленных целей преподавания решаются следующие задачи:
1. Продемонстрировать профессиональную необходимость для будущих экономистов и управленцев знания и использования достижений современной физики.
2. Повысить уровень учебной мотивации и улучшить отношение к обычным школьным урокам по физике.
3. Сформировать творческое системное отношение к будущей профессии через стратегию сотрудничества гуманитарных и фундаментальных естественных наук, в том числе современных экономики и фи-
зики.
Место курса: первая и вторая четверти 9 класса, 16 часов (2 часа в две недели).
Особенностями предлагаемого курса по выбору «Системное сотрудничество современных физики и экономики» являются:
Межпредметный характер.
Интегрированный курс поддерживает изучение базового учебного курса «Физика» и отчасти курсов «Обществознание», «Биология», «Геометрия», «Алгебра». Способствует развитию общеучебных, интеллектуальных и профессиональных навыков учащихся, формирует целостную картину мира. Интегратив-ность курса позволяет показать учащимся универсальный характер естественнонаучной деятельности, способствует устранению психологических барьеров, мешающих школьникам видеть общее в разных областях знания и осваивать новые сферы деятельности.
Сочетание разных методов обучения.
Поскольку в интегрированном обучении рассматриваются разнообразные междисциплинарные проблемы, расширяющие рамки действующих программ и учебников для общеобразовательных школ, то при таком подходе гармонично сочетаются разнообразные методы обучения, используемые на стыке предметов: лекция и беседа, объяснение и управление самостоятельной работой учащихся, наблюдение и опыт, использование проблемного изложения. Одним из путей активизации познавательной деятельности учащихся является создание проблемной ситуации. Постановка познавательной проблемы является средством столкновения учащихся с противоречием между их познавательным интересом и возможностью его удовлетворения при помощи имеющегося запаса знаний.
Использование в содержании курса материалов и достижений современной физики.
Проблема включения в содержание курса материала о последних достижениях современной физики сама по себе не нова. Основной вопрос, который возникает перед методистами и педагогами: как обеспечить доступность этого сложного материала для девятиклассников? Широкое использование аналогий междисциплинарного характера и применение метода моделирования явилось решением этого вопроса. Например, при формировании понятия гексагональной структуры учащимся демонстрировались пчелиные соты, затем осуществляется переход к понятию «графен» в физике и далее школьники знакомятся с решетками Кристаллера в экономике. При формировании представлений о строении фуллерена используется аналогия с футбольным мячом (рис.1)
пчелиные соты с гексагональной геометрией
решетки Кристаллера в экономике
фуллерен
Рис.1. Примеры аналогий, используемых в курсе по выбору
Помимо аналогий учащимся предлагались для изучения модели физических явлений и процессов в готовом виде. Представляю на примере некоторые модели физических процессов и явлений, позволившие облегчить понимание девятиклассниками экономических закономерностей (таблица 2).
Инновационным в предлагаемом курсе является применение в учебном процессе натурных и компьютерных моделей физических и экономических процессов и явлений, использование электронных демонстраций и презентаций к каждому уроку, работа с электронным приложением, которое было записано на отдельном компакт-диске и роздано каждому ученику.
Применение структурно-логических блок-схем, систематизирующих учебное содержание курса.
Разработанные к каждому занятию курса структурно-логические блок-схемы являются материалом сопровождающего характера. Они могут использоваться как учителем при обобщении изученного материала, так и учащимися в качестве систематизации полученных знаний, или в виде кратких опорных конспектов. Например, блок-схему «Универсальные природные закономерности» (схема 1) предлагается использовать на первом и последнем занятиях.
Таблица 2
Модели в физике
Модели в экономике
Машина катастроф К. Зимана
натурная модель
Функция спроса на товар, зависящая от цены и предельной полезности товара
Явление «самоорганизованной критичности» (кучи
песка с хаотическим сигналом) натурная модель компьютерная модель
^^^ІІІІІІІІІІІІІІІІІІІІІІІІІІІІІІІІІІІІІІІІІІІІІІІІІІІЕ
^пттттїтттттїттттїїтттїтнтгт
шжш
Восходящий тренд как состояние валютного рынка
Развитие в комплексе элементов научного мышления учащихся.
Развитию теоретического мышления способствует умение проводить аналогии, строить модели, работать с блок-схемами. Этим умением ученики овладевают в ходе изучения предлагаемого курса. Высокий уровень теоретического мышления в свою очередь способствует формированию у учащихся более устойчивых мотивов к обучению, повышает долю внутренних мотивов, значимость социальной мотивации. Все эти факторы свидетельствуют о повышении общего уровня мотивации учебной деятельности, следствием чего является более успешное прохождение процесса профильного самоопределения девятиклассниками.
Схема 1
у-
ниверсальные природные закономерности
ПС
(принцип симметрии)
МСНС
(механизм спонтанного
нарушения симметрии)
' 1
ПУ
(проблема
устойчивости)
пнд
(принцип
наименьшего
действия)
ПНП
(принцип наименьшего (необходимого) принуждения)
ШШ£ (принцип природного подобия и самоподобия)
Универсальная геометрия (гексагональная, фрактальная и др.) и динамика (флшскер^шумовая) Природных систем
Таким образом, научная новизна исследования состоит в том, что впервые исследован интегративный компонент содержания естественнонаучных, профессиональных и гуманитарных дисциплин в основной школе. Определены дидактические принципы построения содержания интегрированного курса:
• логико-научная и профессиональная обусловленность содержания;
• информационная емкость и прогностическая ценность;
• конструктивно - практическая ценность;
• интегративно-модульный подход.
Теоретическая значимость исследования состоит в том, что сформулированы и содержательно аргументированы теоретические основы интеграции предметных областей естественнонаучных, профессиональных и гуманитарных дисциплин в основной школе. Практическая значимость исследования заключается в разработке системы повышения знаний и умений учащихся, состоящей из программы курса, интегративно-модульной технологии его реализации. Разработанный интегрированный курс и методика его реализации внедрены в современную практику работы системы основного образования в различных школах г.Пензы.
Литература
1. Фейнман, Р., Лейтон, Р., Сэндс, М. Фейнмановские лекции по физике. Современная наука о природе. Законы механики [Текст] / Р. Фейнман, Р. Лейтон, М. Сэндс. - М.: Мир, 1977. - Т.1. - 280 с.
2. Харитонов, В.В. Кадры для эффективной экономики или «Экономика без физиков - заложница лириков» [Текст] / В.В. Харитонов // Сборник тезисов докладов X Международной молодежной научной конференции «Полярное сияние 2 0 07. Ядерное будущее: безопасность, экономика и право». - М.: МИФИ, 2007 .
