Организация познавательной активности на межпредметной основе на уроках биологии.

Изучение соотношения биологии с другими дисциплинами позволяет внести уточнения в систему биологических знаний, нашедшую отражение в школьном курсе. В связи с приближением содержания учебного курса биологии к современному уровню биологической науки в дидактике биологии усиливается внимание к установлению последовательных связей между преподаванием биологии, химии, физики (с основами астрономии) и физической географии. Такие межпредметные связи целесообразны на всех этапах изучения биологии.

Установление межпредметных связей способствует совершенствованию навыков умственной деятельности учащихся, обеспечивает углубленное и разностороннее изучение природы, позволяет стимулировать познавательную деятельность детей, способствует пониманию ими закономерностей, действующих в живой природе, осознанию единства живой и неживой природы. Именно такие связи между учебными дисциплинами получили название межпредметных.

Межпредметные связи — актуальная проблема современной теории обучения. Она возникла по причине необходимости повышения эффективности педагогического процесса по всем учебным дисциплинам, преподающимся в школе. Если естественнонаучные дисциплины скоординированы межпредметными связями, то отражённые в них объективно действующие взаимосвязи в природе выявляются школьниками в процессе учебного познания отчётливее, раскрываются всесторонне и дают учащимся возможность познания природы на доступном для них уровне, но также способствуют углублению учебных знаний.

Таким образом, целью межпредметных связей является не только необходимость показать школьникам универсальный характер и применимость к живым системам ряда законов и теорий физики и химии, но и выработать у школьников убеждение в несводимости биологического движения материи к физико — химическим формам. Очень важным для совершенствования навыков умственной деятельности учащихся является раскрытие того, что только физическими, химическими закономерностями нельзя объяснить явления жизни.

Для интерпретации соотношения биологии с другими дисциплинами естественнонаучного цикла очень эффективным может быть принцип дополнительности.

Физико — химические методы исследования и построения теоретических концепций дополняют биологические, не противоречат им, но оказываются принципиально несовместимыми, так как физико — химическое исследование губит живую систему. Останавливает процессы жизнедеятельности.

Идея дополнительности открывает путь для признания действия в живых системах физических и химических закономерностей и не препятствует познанию специфичности биологических законов.

Различают теоретический, эмпирический и практический уровни межпредметных связей школьной биологии. Теоретический уровень знаний обеспечивает получение знаний о связи принципов, законов, теорий, гипотез биологии с концепциями естественных и общественных наук; умения и навыки использования небиологических теорий и законов для решения биологических проблем и наоборот. На эмпирическом уровне связей обеспечивается усвоение знаний о конкретных методах биологического исследования — наблюдения, описания, сравнения, эксперименте, моделирования и т. д.; умений и навыков планирования и осуществления наблюдений и экспериментов, статистическая обработка их результатов. Практический уровень связей обеспечивает усвоение знаний о сходстве структур эксперимента и трудовой деятельности, о характере связей фундаментальных и прикладных наук; развитие умений и навыков применения знаний на практике, то есть применение систем фундаментальной науки для решения проблем производства, охраны природы и сбережения здоровья.

Всё это способствует совершенствованию навыков умственной деятельности учащихся, стимулированию их познавательной активности.
Межпредметные связи имеют разные направления, характер и содержание. В биологии широко внедряются физические ми химические методы исследований, математические приёмы измерений, статистической обработки результатов и планирования экспериментов. Иное направление имеют связи, идущие от биологии к другим естественным наукам и технике. Они распространяются на область моральных и ценностных аспектов науки, определяют направление исследований, решение проблемы «природосовместимости» отдельных процессов.

Существующие в науке типы взаимодействий послужили основой для классификации направлений связи учебного предмета биологии с физикой и химией по следующим группам:

а) ознакомления с методами исследований биологических объектов;
б) объяснения биологических процессов;
в) формирование основных биологических понятий.

При изучении методов биологических исследований возможно существование сопутствующих, предшествующих и перспективных связей курса биологии с другими предметами.

В ходе ознакомления с методами научного исследования развиваются мировоззренческие идеи о связи теории с практикой биологического исследования, о дополнительности экспериментальных и теоретических исследований, об экспериментальной нетождественности понятий «живая система» и «объект биологического исследования» и об их совмещении на путях теоретического синтеза.

При объяснении физической и химической сущности биологических процессов используются физические и химические понятия, теории, законы, факты, что способствует выработке у школьников убеждений в том, что материальное единство природы сочетается с качественным своеобразием структурных уровней материи, что физические и химические процессы совершаются в живых системах, но подчиняются принципам биологической организации.

Биология по своему положению в учебном плане и по содержанию учебного материала соотносится с физической географией, физикой, химией, математикой, возможно с историей, литературой, изобразительным искусством.

Программа по биологии в 5-м и 6-м классах создаёт необходимые предпосылки биологического образования и обеспечивает очень важные межпредметные связи для всех биологических дисциплин.

Биология не только продолжает курс начальной школы «Окружающий мир», но и обеспечивает обобщение начальных биологических сведений и способствует их дальнейшему качественному развитию.

Предшествующие межпредметные связи биологии с дисциплиной «Окружающий мир» обеспечивают формирование у детей экологических понятий о факторах внешней среды, окружающих живые организмы и влияющих на их жизнь, играют огромную роль в формировании биологических понятий о природных сообществах, об особенностях строения и многообразии растений и их связей со средой обитания.

У школьников формируется система элементарных биологических, биохимических и биофизических понятий, обусловливающих закономерности жизни организмов, что способствует совершенствованию навыков умственной деятельности учащихся, развитию их познавательной активности.

Понятие о воде приобретает более широкий объём и углубляется благодаря увеличению входящих в него элементов; на конкретных примерах с помощью демонстрации опытов и посредством наблюдений ученики убеждаются, что многие процессы в жизни растений связаны с водой и ею обусловлены, что вода — необходимое условие жизни растений.

Межпредметные связи раздела «Окружающий мир» и биологии влияют на формирование у детей естественнонаучных понятий о почве; развивается понятие о плодородии почвы как о главном признаке, отличающем почву от горной породы.

На уроках биологии на основе уже имеющихся знаний углубляется понятие о водном растворе минеральных солей, формируется понятие о почвенном воздухе. При проведении практических работ на пришкольном участке дети на практике убеждаются, что плодородие почвы зависит от способов её обработки и внесения удобрений.

Межпредметные связи способствуют поэтапному формированию понятия роли основных абиотических факторов окружающей среды в жизни растений.

Межпредметные связи биологии с физической географией очень важны для совершенствования навыков умственной деятельности учащихся. Особенно большое значение имеют межпредметные связи при формировании у учащихся таких понятий, как биогеоценоз, экосистема, биосфера. При изучении факторов, влияющих на жизнь организмов, учащиеся получают представление о биогеоценозе и экосистеме как о сложной системе, в которой живые организмы связаны с неживой природой обменом веществ и энергии.

Элементарные представления о биосфере учащиеся получают в курсе физической географии; в курсе биологии это представление расширяется.
Успешное формирование понятий «биогеоценоз» и «экосистема» возможно на основе межпредметных связей биологии и физической географии, в рамках которой изучается природный комплекс лесов разных природных зон, благодаря чему дети лучше осознают взаимосвязи компонентов экосистемы.

При изучении жизнедеятельности растений школьники познают процессы минерального питания растений, водного режима и фотосинтеза, в процессе которого солнечная энергия преобразуется в энергию химических связей.

При изучении растений дети познают основные закономерности жизни организмов и многообразие органического мира, основы учения об эволюции органического мира.

Эти биологические знания синтезируются с географическими элементами знаний, где формируются понятия о географических поясах Земли, включающих комплекс природных зон.

Дальнейшее развитие понятий «биогеоценоз», «экосистема», «биосфера» учащиеся получают при изучении животных и в курсе общей биологии на основе синтеза биологических и географических знаний, обусловленных установлением межпредметных связей, что способствует развитию познавательной активности детей, совершенствованию навыков умственной деятельности.

При работе на пришкольном участке знания, полученные детьми на уроках, применяются на практике; одновременно происходит процесс углубления и расширения теоретических знаний учащихся. Опыты, наблюдения, ведение дневника, подведение итогов опыта, формулирование выводов — важные формы соединения обучения с производительным трудом. Дети на практике знакомятся с агротехникой различных культур, способами обработки почвы, сортами культурных растений, глубиной заделки семян, выращиванием рассады. Таким образом, предваряющие знания становятся опорными при изучении соответствующих тем.

Результаты всех проводимых экспериментов учащиеся обрабатывают при помощи арифметических действий, которые усваиваются ими на уроках математики, позднее - алгебры и геометрии. Таким образом, необходимо установление межпредметных связей между биологией и математикой. Совершенствованию навыков умственной деятельности способствует также решение на уроках биологии межпредметных математических задач. Вот пример такой задачи:
«Сахарная свёкла извлекает из почвы при урожае в 300 центнеров корнеплодов с гектара около 50 граммов фосфора, в 2 раза больше азота и в 4 раза больше калия. Подсчитайте, сколько азота и калия извлекает из почвы сахарная свёкла.

Дети также учатся обрабатывать результаты статистически. В 9 и 10 классах арифметические приемы применяются при решении задач по генетике.
Очевидно, очень важно установить межпредметные связи между биологией и литературой и между биологией и изобразительным искусством; при этом достигается не только совершенствование навыков умственной деятельности учеников, но и их эстетическое развитие. На уроках биологии возможно использовать отрывки из произведений А.Пушкина, М.Лермонтова, Н.Гоголя, Н.Чаплиной, Н.Дуровой, Д.Даррелла. При изучении соответствующих тем возможно использовать репродукции с полотен живописцев (И.Шишкина, И.Левитана).

При изучении общей биологии (9, 10, 11 класс) химические и физические подходы дополняются географическими и астрономическими, которые раскрывают местонахождение биосистем в пространстве и их связи с абиотической средой.

Аутоэкология изучает влияние излучений космоса, геомагнитных полей, климатических поясов и т.д. на течение процессов жизнедеятельности и соотносится с географией и физикой.

Более тесным может быть контакт биологии с географией и физикой при изучении надорганизменных систем. Физика исследует космические компоненты абиотической среды, география изучает популяции, виды, биогеоценозы, биосферу в связи с предметом своего исследования – ландшафтов и геологической оболочки. Ландшафт и экосистема, биосфера и геологическая оболочка включают частично сходные элементы, которые рассматриваются биологией и географией в различных аспектах. Экология и учение о биосфере, используя описательный материал географии, ставят в центр внимания роль живых существ в формировании и развитии природной среды. Надорганизменные системы могут изучаться на основе географической пропедевтики в биологическом аспекте, а затем вторично на уроках физической и экономической географии, физики, химии при решении проблем охраны природы.

Современный этап научно-технической революции привел к возникновению экологической проблемы, условием решения которой становится биологизация естествознания и экологизация производства.

Основное направление связи биологии с техникой – решение поставленной еще В.И.Вернадским проблемы экологизации производства.
В школьном преподавании принцип биологизации естествознания должен быть полнее отражён в содержании межпредметных связей биологии с физикой, химией, экономической и физической географией. Необходимо усилить воспитательное звучание ценностных и нравственных аспектов естествознания.

В 8 классе на уроках биологии при изучении опорно-двигательной системы дети должны понимать, что при работе мышц и движении в суставах в организме происходят физико-химические процессы. При изучении состава крови важно подчеркнуть, что в состав крови помимо органических соединений входят также минеральные соли, которые играют важнейшую роль в осуществлении ряда процессов (например, свёртывания крови). При изучении процессов газообмена в легких и тканях учащиеся усваивают, что эти процессы протекают в соответствии с принципом диффузии, изучаемым на уроках физики. Знания о растворах, о законах прохождения электрического тока, элементарные понятия о диффузии позволяют учащимся более полно понять темы «Пищеварение», «Дыхание», «Кровь и кровообращение», «Нервная система». Знания, полученные на уроках химии и физики, позволяют ученикам глубже понять процессы, протекающие в организме человека, подводят детей к пониманию того, что в основе процессов, протекающих в живых организмах, лежат физические процессы и химические реакции.

В 9 и 10 классах при изучении свойств химического состава клетки учащиеся используют понятия о веществах (простых и сложных), полученных ими на уроках неорганической и органической химии.

В 7 классе при изучении зоологии знания, полученные на уроках физики, позволяют детям глубже понять процессы, протекающие в организме животных. Повышению познавательной активности детей и совершенствованию навыков умственной деятельности способствует также решение межпредметных задач по биологии, для правильного решения которых требуется применение детьми знаний по физике. Вот пример такой задачи: «Дельфины очень быстроходны: 100 метров они проплывают за 10 секунд. Учитывая, что плотность воды в 800 раз выше плотности воздуха, объясните большую скорость плавания дельфинов».

Знания, полученные детьми на уроках физической географии, позволяют детям понять, что строение органов тела животных связано с особенностями той среды, в которой они обитают.

К сожалению, очевидно, в школьном курсе биологии проблема межпредметных связей решена не полностью. Не решена проблема установления преемственности с курсом химии: в 6 и 7 классах учитель биологии использует в основном опережающие межпредметные связи, знакомя школьников с некоторыми химическими понятиями. К сожалению, в системе биологического образования в школе в недостаточном объеме рассматриваются физико-химические процессы функционирования биосферы. В то же время, при изучении основ молекулярной биологии в 9 и 10 классах, необходима значительная опора на курсы физики и химии, что позволит школьникам осмысленно ставить и решать проблемы, касающиеся связей строения биологических макромолекул с их функциями.
Установление межпредметных связей способствует совершенствованию навыков умственной деятельности учащихся, повышает интерес учащихся к изучению живых организмов, что ведет к повышению качества обучения биологии.