Межпредметность – современный принцип обучения

4.1 Межпредметность – современный принцип обучения.

 Совершенствование содержания образования в школе опирается на комплексное использование в обучении межпредметных связей. Это является одним из критериев отбора и координации учебного материала в программах смежных предметов.

Межпредметные связи всесторонне влияют на процесс обучения – от постановки задач до его организации и результатов. Им свойственны методологические, формирующие (образовательные, развивающие, воспитывающие) и конструктивные (системообразующие) функции в предметной системе обучения. Полифункциональность межпредметных связей определяет неоднозначность их понятийной трактовки. Наиболее полная реализация возможностей межпредметных связей, проявление всех их функций в единстве достигаются, когда межпредметные связи функционируют в процессе обучения как самостоятельный принцип построения локальных дидактических систем [21].

Рассмотрение межпредметных связей в русле методологических основ обучения позволяет видеть в них дидактическую форму общенаучного принципа системности. Они вносят системообразующее начало в предметное обучение, обеспечивают целостность процесса обучения, выполняя в нем обобщающие функции (методологическую, формирующую, конструктивную).

Межпредметные связи способствуют повышению теоретического и научного уровня обучения, их осуществление способствует приобщению школьников к системному методу мышления; формируют научное мировоззрение учащихся; обеспечивают систему в организации предметного обучения.

Таким образом, межпредметные связи являются важным фактором совершенствования процесса обучения в целом, на всех его уровнях.

Исходя из общности структуры учебных предметов и структуры процесса обучения, можно выделить три основных типа межпредметных связей: содержательно – информационные, операционно – деятельностные, организационно – методические.

Межпредметные связи на основе содержания знаний можно отнести к типу содержательно – информационных. Виды связей этого типа различаются:

1.   по составу научных знаний (фактологические, понятийные, теоретические);

2.   по знаниям о познании (философские, историко-научные, семиотические, логические);

3.   по знаниям о ценностных ориентациях (диалектико-материалистические, идейно-политические, политико-экономические, эстетические, этические, правовые).

Связи в способах учебно-познавательной деятельности и умений учащихся в обучении разным учебным предметам относят к типу операционно –деятельностных. Виды связей данного типа:

1.   практические, которые способствуют выработке у учащихся двигательных, трудовых, конструктивно – технических, вычислительных, экспериментальных, речевых умений;

2.   познавательные, которые формируют общенаучные обобщенные умения мыслительной, творческой, учебной, операционно – познавательной, самообразовательной деятельности;

3.   ценностно – ориентационные, необходимые для выработки умений оценочной, коммуникативной, художественно-эстетической деятельности, что имеет большое значение в формировании мировоззрения школьника.

Межпредметные связи функционируют в процессе обучения и осуществляются с помощью методов и организационных форм. Это позволяет выделить вторичный, подчиненный первым двум тип организационно-методических связей, имеющих самостоятельное значение. Межпредметные связи этого типа обогащают методы, приемы и формы организации обучения.

Виды связей данного типа различаются:

1.   по способам усвоения связей в различных видах знаний (репродуктивные, поисковые, творческие);

2.   по широте осуществления (межкурсовые, внутрицикловые, межцикловые);

3.   по времени осуществления (преемственные, сопутствующие, перспективные);

4.   по способу взаимосвязи предметов (односторонние, двусторонние, многосторонние);

5.   по постоянству реализации (эпизодические, постоянные, систематические);

6.   по уровню организации учебно-воспитательного процесса (поурочные, тематические и др.);

7.   по формам организации работы учащихся и учителей (индивидуальные, групповые, коллективные).

Межпредметные связи реализуются в различных формах организации учебной и внеурочной деятельности [9].

Урок межпредметного характера должен удовлетворять определенным дидактическим требованиям. Урок такого типа должен иметь четко сформулированную учебно-познавательную задачу, для решения которой необходимо привлечение знаний из других предметов; обеспечить высокую активность учащихся по применению знаний из других предметов; содержать выводы мировоззренческого характера, обобщающих и опирающихся на связь, синтез знаний из разных предметов, причинно-следственные связи, сущность изучаемых явлений; вызвать положительное отношение учащихся, возбуждать у них интерес к познанию связей между знаниями из разных курсов; быть нацеленным на обобщение определенных разделов учебного материала смежных учебных предметов [9,19, 22, 25].

Методические приемы осуществления межпредметных связей на уроке [22].

4.2 Межпредметные связи на уроках химии.

Реализация межпредметных связей химии с другими дисциплинами предполагает осуществление комплексного подхода к отбору учебного материала, т.е. привлечение теоретических и эмпирических сведений из смежных дисциплин для многоаспектного освещения основных вопросов школьного курса химии с целью формирования у учащихся целостных и системных знаний по предмету. Механизм формирования таких знаний – межпредметный синтез, результаты которого должны стать средством добывания новых знаний, основой дальнейшего познания и развития личности учащегося.

Наиболее важными и перспективными для формирования научного мировоззрения и мышления школьников, их экологического образования и воспитания, формирования целостного восприятия реальных предметов и явлений являются связи химии с предметами естественно-математического цикла.

Курс химии связан с предметами этого цикла (биологией, географией, физикой, математикой) разными видами межпредметных связей: предшествующие, сопутствующие, перспективные, понятийные, фактические, теоретические и др. [23].

Общими для учебных предметов химии и физики, например, являются: система понятий о веществе и его строении, которая необходима для усвоения фундаментальной физико-химической теории строения вещества; система понятий об энергии. Химию, биологию и физику объединяет система понятий о материи, формах ее движения и уровнях организации. В процессе осуществления межпредметных связей «биология – химия – физика» учащиеся глубже осознают общность и особенности живых и неживых макротел, универсальность многих физико-химических законов и теорий. У них развивается диалектический метод мышления [9, 18, 21].

Комплексный подход к отбору учебного материала для реализации межпредметных связей включает:

1.   Анализ учебного материала курса химии с целью выявления вопросов, для многоаспектного освещения которых необходимо привлечь межпредметный материал.

2.   Анализ и отбор материала смежных дисциплин, связи с которыми учитель предполагает реализовать в учебном процессе.

3.   Дозирование межпредметного материала, включаемого в содержание урока и прогнозирование предполагаемых результатов межпредметного синтеза.

В курсе химии 8 класса преобладают предшествующие и сопутствующие связи, а в курсе химии 9 класса – сопутствующие и перспективные. В связи с этим цели реализации межпредметных связей различны. Если в 8 классе важнейшая цель – формирование у учащихся прочной понятийно-теоретической базы, на основе которой будет строиться дальнейшее изучение курса, то в 9 классе – формирование системных знаний по предмету, многоаспектное освещение изучаемого материала и расширение научного кругозора учащихся.

С учетом этого авторы [23] предлагают следующие принципы отбора межпредметного материала к уроку:

1.   соответствие межпредметного материала направленности и специфике общеобразовательного учреждения;

2.   соответствие межпредметного материала целям и предметному содержанию обучения;

3.   направленность межпредметных связей на решение целесообразных учебных проблем;

4.   использование разнообразных видов межпредметных связей при лидирующем значении предшествующих и сопутствующих связей в 8 классе и сопутствующих и перспективных в 9 классе [23].

4.3 Методические рекомендации по реализации принципов межпредметных связей при изучении тем, связанных с понятием «ферментные препараты».

Впервые в курсе химии понятие о ферментах как о веществах, ускоряющих химические реакции, может быть представлено при изучении темы: «Скорость химической реакции. Факторы, влияющие на скорость химической реакции», а более полно при изучении темы «Катализ». (9 класс в школах с углубленным изучением химии).

Тема урока: «КАТАЛИЗ». (9 класс).

Методические рекомендации.

1.В начале урока проводят беседу с учащимися, в ходе которой закрепляются их знания по пройденному материалу:

-Что такое скорость химической реакции? Приведите примеры реакций протекающих мгновенно, медленно, очень замедленно.

-Назовите условия, которые влияют на скорость химической реакции.

-Что такое катализатор? Какие из изученных вами реакций протекали в присутствии катализатора?

2.Учитель демонстрирует опыт окисления оксида серы (IV) в присутствии оксида железа (III). В ходе проведения опыта обсуждают ускоряющую роль катализатора в этой реакции. Учитель разъясняет, в чем состоит сущность течения каталитических реакций, сущность катализатора. Подчеркивают, что катализаторы обладают способностью образовывать с реагирующими веществами очень активные промежуточные соединения с малой продолжительностью существования (использует схему). Далее отмечают, что действие катализаторов строго специфично, при этом важно соблюдать их химическую чистоту.

3.Каталитические процессы широко распространены в жизни животных организмов. Учащиеся отвечают на вопросы:

-Приведите примеры катализаторов в живой природе.

-Как обычно биологи называют эти вещества?

Остановимся на самой главной функции белков – ферментативной. Все ферменты содержат в своем составе белки, поэтому биохимические реакции находятся под контролем белков. Термин «фермент» с латинского языка переводится как «закваска».

Затем следует сравнить ферменты и прочие катализаторы. Обращают внимание на то, что обычные катализаторы – вещества небелковой, а ферменты – вещества белковой природы; один катализатор может изменить скорость нескольких реакций, а фермент ускоряет только одну реакцию; ферменты эффективно работают при температуре человеческого тела, а при высокой температуре и давлении разрушаются; ферменты в клетках располагаются не случайно, а в определенном порядке и их действие контролируют гуморальная и нервная системы.

Учащиеся по группам выполняют лабораторную работу «Действие желудочного сока на белки». Каждая группа исследует одно из условий. Итоги работы обсуждаются и заносятся в таблицу.

Условия действия желудочного сока на белки.

Затем, из курса анатомии вспоминают, какие ферменты присутствуют в пищеварительных соках организма человека и какие питательные вещества они расщепляют (используют схему) [18].

Тема урока: «БЕЛКИ». (11 класс).

В начале занятия целесообразно поставить вопрос: Почему многие люди отождествляют понятие «белок» с понятием «жизнь»?

Раскрытие содержания урока пойдет в следующем порядке (схема):

1.Строение и состав белков. Внимание учащихся обращается на формулы некоторых белков: пенициллин – C₁₆H₁₈O₄N₈ , молоко – C₁₈₄₆H₃₀₂₁O₅₇₆N₄₆₈S₂₁, гемоглобин – C₃₀₂₂H₄₈₁₆O₈₇₂N₇₈₀S₈Fe₄.

Формируется вывод о сложности белков, о важнейшем значении их для жизнедеятельности всего живого на Земле.

Далее учитель рассказывает об аминокислотах, их классификации и значении.

2.Структура белков (уровень организации белковой молекулы): первичная, вторичная, третичная и четвертичная структура.

3.Классификация белков по структуре и функциям:

а) по структуре: - простые и сложные белки

-глобулярные и фибриллярные белки

б) по функциям белков.

Самой главной функцией белков является ферментативная. Учение о ферментах выделяют в самостоятельную науку – энзимологию. Далее учитель дает классификацию ферментов. Затем более подробно останавливается на механизме действия ферментов. Весь процесс действия фермента можно разделить на три стадии:

1) распознавание ферментом (E) субстрата (S) и связывание с ним;

2) образование активного комплекса (ES);

3) отделение продукта (P), образовавшегося в ходе ферментативной реакции.

Схема каталитической реакции:

E+S ® ES ® E+P

4.Физико-химические свойства белка. Рассматриваются свойства денатурации и ренатурации; факторы, способные вызывать денатурацию (физические и химические).

5.Химия питания. Здоровый образ жизни – прежде всего сбалансированное питание. Учитель предлагает ознакомиться с веществами, входящими в состав пищевых продуктов.

Задание: «О чем расскажет упаковка». Ребятам предлагается по желанию отобрать несколько упаковок из-под пищевых продуктов, которые наиболее часто употребляются в пищу и которые являются любимыми лакомствами. Они должны определить:

1)какие основные биохимические компоненты входят в состав продукта и в каком количестве;

2)какие компоненты продукта в нем являются источниками белков, жиров и углеводов.

Основной полезный компонент пищи – белки.

1.Биологическая ценность белка. Задание: Определить биологическую полноценность белка различных пищевых продуктов и лимитирующих аминокислот (используя таблицу об аминокислотном составе некоторых пищевых продуктов). Расчет вести по формуле:

Содержание аминокислоты (мг) в 1 г испытуемого белка

АК= ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾

Содержание аминокислоты (мг) в 1 г белка по аминокислотной шкале

Где АК – аминокислотный скор.

2.Потребность человека в белках и аминокислотах.

3.Основная белковосодержащая пища. Совместимость белкового питания. Учитывая аминокислотный состав (аминокислотный скор) различных продуктов питания, подобрать их комбинацию, наиболее соответствующую потребностям нашего организма в незаменимых аминокислотах (использовать таблицы об аминокислотном составе пищевых продуктов).

Далее ребятам предлагается тест, рассчитанный на два уровня знаний (первый уровень рассчитан на «4» балла, а второй уровень – на «5» баллов) [29].

Подводя итог урока, учитель повторяет, что понятия «жизнь» и «белок» неразрывно связаны. Чтобы ответить на вопрос, что такое жизнь, надо знать, что такое белки. Насколько многообразны белки, настолько сложна и многолика сама жизнь [15, 23,29].

ВЫВОДЫ.

1.   Для осаждения препарата протеиназы целесообразно применять этанол или изопропанол.

2.   Компонентный состав препарата представлен четырьмя фракциями, две из которых протеолитические.

3.   Выяснены температурные оптимумы протеолитических ферментов – для протеиназы I – 60, а для протеиназы II – 40⁰С.

4.   Протеиназа I обладает коллагенолитическим действием.

5.   Протеиназа I является достаточно термостабильной, инактивируется при 60⁰С в течение 60 часов.

6.   Протеиназа I обладает специфичностью к белкам животного происхождения.

1.   Антипова Л.В., Глотова И.А., Кочергина Н.И. Микробные ферментные препараты для обработки вторичного сырья мясной промышленности. // Конференция «Биосинтез ферментов микроорганизмами»: Тез. докл., Москва, 26 – 27 октября 1993г – Москва, 1993. – С.33.

2.   Антипова Л.В., Глотова И.А., Кочергина Н.И., Чурсин В.И., Макарова Е.Г. Разработка и использование специальных микробных препаратов для обработки кожевенного сырья. // Кожевенно-обувная промышленность. – 1994. - № 5 – 8. – С.25 – 27.

3.   Антипова Л.В., Кочергина Н.И. Специальные микробные препараты ферментов в рациональном использовании вторичного мясного сырья. // Всесоюз. науч.-техн. конф. «Совершенствование технологических процессов производства новых видов пищевых продуктов и добавок. Использование вторичного сырья пищевых ресурсов». – Киев, 1991. – Ч.1. – С.222.

4.   Антипова Л.В., Насонова Л.В. Исследование возможности получения белкового концентрата из кератинсодержащего сырья методом микробной ферментации. // Тез. докл. 2 науч.-практ. конф. «Разработка и внедрение безотходных технологий, использование вторичных ресурсов», Киров, 30 – 31 мая 1989г. – Киров, 1989. – С.80 – 81.

5.   Антипова Л.В., Глотова И.А. Основы рационального использования вторичного коллагенсодержащего сырья мясной промышленности. – Воронеж. – 1997. – С.246.

6.   Василевская И.А. Актиномицеты – продуценты биологически активных веществ. – Киев:Высшая школа. – 1979. – С.43.

7.   Грачева И.М. Технология ферментных препаратов. – М.: Агропромиздат. – 1987. – С.391.

8.   Детерман Г. Гель-хроматография. – М.: Мир. – 1970. – С.352.

9.   Зверев И.Д., Максимова В.Н. Межпредметные связи в современной школе. – М.: Педагогика. – 1981. – С.96.

10.       Иванов К.А., Шанушкова Л.П.,Нарыжная Т.В. Использование шквары для пищевых целей. // Мясная индустрия СССР. – 1982. - № 11. – С.11 – 15.

11.       Извекова Г.И. Протеолитические свойства гриба Em. glabra. // Микробиология. – 1985. – т.54. – С.62 – 65.

12.       Каверзиева Е.Д. Стандартный метод определения протеолитической активности для комплексных препаратов протеиназ. // Приклад. биохимия и микробиология. – 1971. – т.7. № 2. – С.225 – 228.

13.       Калунянц К.А., Дорохов В.В., Лосякова Л.С., Величко Б.А. Направленный биосинтез ферментов микроорганизмами. // Труды ВНИИсинтезбелок. М.: 1974. – В.2. – С.220.

14.       Караваева Н.Н., Садыкходжаева Н.Г. Получение высокоустойчивого препарата протеолитических ферментов гриба Torula thermophila шт.Уз. ПТ при культивировании в ферментере. // Приклад. биохимия и микробиология. – 1985. – Т.XXI. - № 1. – С.24 – 27.

15.       Колычева З.И. Химия и питание. // Химия в школе. – 1997. - № 4. – С.86 – 88.

16.       Кочетов Г.А. Практическое руководство по энзимологии. – М.: Высшая школа. – 1980. – С.272.

17.       Крестьянова И.Н., Васильева Л.И., Бартошевич Ю.Э., Ахпаров В.Л., Нахапетян Л.А. Изоэлектрическое фокусирование препарата протеолитических ферментов из Streptomyces 771. // Приклад. биохимия и микробиология. – 1983. – Т.XIX. - № 2. – С.217 – 225.

18.       Крылова Н.В. Интеграция как важная составляющая учебного процесса. // Химия в школе. – 1997. - № 1. – С.21 – 26.

19.       Кулагин П.Г. Межпредметные связи в процессе обучения. – М.: Просвещение. – 1981. – С.96.

20.       Кавренова Г.И., Руденская Т.Н. Афинная хроматография протеиназ. // Химия протеолитических ферментов. Материалы 2 Всесоюзного симпозиума по химии протеолитических ферментов. – Углич. – 1979. – С.134.

21.       Максимова В.Н. Межпредметные связи в учебно-воспитательном процессе в современной школе. – М.: Просвещение. – 1987. – С.160.

22.       Межпредметные связи в учебном процессе. – М.: Просвещение. – 1974. – С.

23.       Назаренко В.М. Что нужно знать о продуктах, которые мы употребляем в пищу. // Химия в школе. – 1997. - № 5. – С.16 – 25.

24.       Насонова Л.В. Биотехнология получения протеиназы актиномицета Streptomyces chromogtnis. // Афтореф. дисс. канд. техн. наук. – Воронеж. – 1988. – С.24.

25.       Осуществление межпредметных связей в процессе обучения. – Владимир. – 1984. – С.136.

26.       Расулундзатуву М.З. Биосинтез и исследование протеолитического комплекса Streptomyces fulvoviricus ВКМАс – 161. // Автор. дисс. канд. техн. наук. – Воронеж. – 1989. – С.21.

27.       Рожанская Т.И., Морголина Н.А., Андреева Т.В. Использование ультрафильтрации в процессах очистки протеолитических ферментов. // Материалы 2 Всесоюзного симпозиума по химии протеолитических ферментов. – Углич. – 1979. – С.134.

28.       Фрашель Б., Шишкова Э.А. Свойства протеолитических ферментов, содержащихся в культуральной жидкости Actinomyces rimous. // Приклад. биохимия и микробиология. – 1968. - № 6. – С.627 – 631.

29.       Шаталов М.А. Межпредметные связи в формировании системных знаний. // Химия в школе. – 1997. - № 5. – С.26 – 29.

30.       Aussein M., Magdel-Din, Abdel-Gawald E.M. Protease and amylase activities of Asp. flawis grown on hudrocarbons and oxygenated hydrocarbous // Biotechnol. And Bioeng. – 1983. – v.25. – Nr.12. – p.3197 – 3199.

31.       Knud Aunstrup – Proteinases // Novo Research Institute, Bagsvaerd, Denmark, - 1979. – p.114.

32.       Odibo F.I., Obi S.K. Purification and some properties of a thermostable protease of Jherm. Thal // j. Appl. Microbiol. And Biothehnol. – 1988. – v.3. – p.327 –332.