Чтобы процесс обучения стимулировал стремление учащихся к профессиональному самосовершенствованию, необходимо создать систему межпредметных связей, в результате которых формируется это качество.
Подготовка учащихся к выбору профессии определяется в первую очередь широтой и глубиной теоретических познаний и целесообразностью их практического применения, что позволяет находить решение профессионально ориентированных задач.
Система межпредметных связей рассматривается как одно из средств обучения. Межпредметные связи стимулируют лучшее усвоение материала, способствуют развитию мышления, повышают интерес к предмету, влияют на повышение качества знаний, формируют умение использовать учебную литературу, анализировать, сопоставлять факты из различных областей знаний. Реализация межпредметных связей в учебно-воспитательном процессе способствует его эффективности, единству взаимосвязей различных систем знаний и умений.
При создании системы профессионально ориентированных межпредметных связей необходимо использовать систему задач, заданий, упражнений, постепенно поднимающую уровень профессионализации учащегося. Многие исследователи процесса обучения (Е.Н. Кикоть, Е.А. Климов, Н.В. Кузьмина, А.К. Маркова, Н.С. Пряжников) выделяют системы задач, заданий, упражнений, деловых игр для обеспечения целостного применения на практике полученных знаний, для развития творческого и логического мышления, для проявления индивидуальности и самостоятельности учащихся.
В нашем эксперименте мы использовали специально разработанную систему межпредметных связей общеобразовательных и специальных дисциплин, чтобы выполнить основные функции содержания специальных дисциплин в структуре готовности: прикладную, профессионально-процессуальную и профессионально ориентированную. Эта задача была реализована при следующих условиях: создания различного рода междисциплинарных проектов; распределения тем в учебных программах во взаимосвязи со специальными предметами; организации различных форм учебно-воспитательного процесса (интегрированных уроков, профессиональных деловых игр и др.).
К созданию межпредметного дидактического комплекса в процессе эксперимента привлекались преподаватели различных дисциплин. Этот комплекс реализует следующие функции: прикладную; профессионально ориентированную; профессионально-процессуальную. Все междисциплинарные пособия побуждают учащихся к изучению профессионального предмета и точных наук, расширению объема знаний путем получения дополнительной информации, формированию навыков и умений, творческому поиску. Специализированные пособия разрабатывались на основе долголетнего опыта работы преподавателей, участвующих в эксперименте. При создании различного рода междисциплинарных проектов перераспределялись темы в учебной программе, максимально сохранялась целостность общего курса, который увязывался с профилирующими дисциплинами.
Как показал эксперимент, реализация проекта расширяет и углубляет представление учащихся о роли знаний точных наук в развитии общетехнических знаний и их практическом применении, развивает мышление, более глубоко понимаются интегративные процессы научного знания. Специфика обучения общеобразовательным предметам в профтехучилищах заключается в профессиональной направленности преподавания.
Работа по осуществлению связей теории и практики начинается с изучения программ общетехнических и специальных дисциплин, ознакомления с учебниками и методическими пособиями по этим дисциплинам. Здесь необходима совместная деятельность учителя-предметника, учителя специальных дисциплин и мастера производственного обучения. В зависимости от времени изучения материала могут быть использованы различные связи. Покажем это на примере изучения физики.
1. Предшествующая связь, когда на уроке физики изучают тему раньше, чем на уроке спецтехнологии, например, изучение темы по физике “Изопроцессы” проводят раньше, чем темы “Газовая сварка”; чтобы показать, что изучаемый материал связан с будущей профессией учащихся, применяются плакаты по спецтехнологии “Получение кислорода из воздуха” и “Устройство газового редуктора”. Устройство редуктора не рассматривается, но, опираясь на знание физических законов (расширение газа приводит к снижению температуры, влага в редукционном клапане кристаллизируется), педагог показывает возможную причину отказа в работе редуктора.
2. Сопутствующая связь, когда темы на уроках физики и спецтехнологии совпадают, например, по физике – “Закон Ома для участка цепи”, по спецтехнологии – “Оборудование сварочного поста для ручной дуговой сварки”. Здесь уместно поставить вопрос: можно ли осуществить сварку на расстоянии 50 м? 100 м? Нет. Почему? Учащиеся знают, что по нормам длина провода должна быть в пределах от 3 до 25 метров. Выясняем, что с увеличением длины провода увеличивается его сопротивление; это приводит к падению напряжения, и дуга не горит стабильно. Следует вопрос по спецтехнологии: какое напряжение необходимо для стабильной работы дуги? 50 В.
3. Последующая связь – связь, когда учащиеся вначале знакомятся с материалом на уроках спецдисциплин, спецтехнологии в частности, а затем встречаются с ним на занятиях по физике. Пример: учащиеся уже знакомы с темой “Электрическая дуга и ее применение в сварочных работах”; при изучении темы по физике “Взаимодействие токов”, чтобы показать: опыты Ампера по взаимодействию проводников имеют непосредственное отношение к будущей специальности, задаем вопрос: “Почему при сварке постоянным током происходит разбрызгивание металла?” В ходе беседы вспоминаем: Что такое электрический ток? Какое направление имеет ток в дуге? (Спецтехнология). Что существует вокруг движущихся зарядов? (Физика). Как взаимодействуют два параллельных проводника с токами одного направления? (Физика). Какая сила действует на нижнюю часть электрической дуги? (Физика). По ходу освещения вопроса педагогом выполняется рисунок. В итоге мы получаем правильный ответ. Подчеркивается: чтобы получить правильный ответ на один вопрос по специальности, надо вспомнить пять вопросов по физике, т.е. физика – научная основа электротехники.
Очень важно, чтобы при осуществлении межпредметных связей была единая терминология. Тогда учащиеся лучше запоминают термины и осознают единство общеобразовательного и специального предметов. (Например, надо говорить “глубина проплавления”, а не “глубина проваривания”). Конечно, такие моменты возможны только при совместной работе преподавателей обеих дисциплин.
Не менее важным в связи физики и спецтехнологии является выбор единиц измерения. Физики знают, что за единицу силы тока принят 1 ампер, за единицу длины – 1 метр, следовательно, площадь должна измеряться в квадратных метрах; тогда плотность тока, определяемая как отношение силы тока к площади конкретного сечения, должна измеряться в А/м2. На практике и в спецтехнологии используется А/мм2; то же самое берется и для удельного сопротивления проводника. Поэтому, когда вводятся новые физические понятия и единицы их измерения, всегда показывается перевод из Международной системы единиц в практическую, и потому учащиеся довольно свободно оперируют словом “квадрат”, имея в виду мм.
Предыдущие примеры показали, что межпредметная связь осуществлялась при активной деятельности учащихся.
Особое значение для активизации познавательной деятельности учащихся имеют проблемные ситуации. Вот один из примеров. При изучении темы "Магнитное поле" перед учащимися ставится задача: как можно использовать магнитное поле для обнаружения дефекта шва? Какова картина силовых линий магнитного поля соленоида с током? (Учащийся выполняет рисунок). Что произойдет с этим полем, если в соленоид внести небольшой металлический предмет? Ответ: Картина поля изменится.
Хороший результат дает использование производственного опыта учащихся на различных этапах урока. Этот момент очень важен в работе: ученик получает удовлетворение от того, что он знает материал, что он помог учителю, что он получил хорошую оценку. Один из примеров. Вопрос учащимся: каков будет сварочный ток, если вы используете электрод 4 мм? Обычно – лес рук. Ответы в большинстве верные – 200 А.
Используя эти данные, составляем задачу. Каков диаметр провода в сварочном аппарате при плотности тока 5 А/мм2 , если сварочный ток 200 А?
Предыдущая задача является примером обратной связи, т.е. связи спецтехнологии с физикой. Легко осуществить и прямую связь, при этом следует ввести новые данные и усложнить задачу. Например, в той же теме дается задача: диаметр электрода 3 мм2, плотность тока 5 А/мм2, длина провода 5 м. Провод медный. Рассчитать сварочный ток и сопротивление проводящих проводов.
Межпредметные связи осуществляются при демонстрации различных наглядных пособий, технических приборов. Например, при изучении трансформатора не только говорится о связи физики с электротехникой, но и большое внимание уделяется трансформатору как сварочному аппарату, так как именно сварочный аппарат, который работает по законам физики, – орудие труда электросварщика.
Иногда связь со спецтехнологией очень удачно удается продемонстрировать при просмотре видеофильмов; так, например, видеофильм “Рабочие профессии плазмы” прекрасно показывает плазменную сварку. Учащиеся с вниманием смотрят фильм; мы останавливаем кадр для того, чтобы уточнить детали того или иного сюжета. Вновь учащиеся убедились в связи физики со своей специальностью. В качестве средств реализации межпредметных связей в процессе обучения используются кроссворды межпредметного содержания. Обычно указывается минимум слов (10) для удовлетворительной оценки, из них 20% слов из спецпредмета. Это не вызывает никаких сложностей. Существуют и другие пути и средства осуществления межпредметных связей: домашние задания межпредметного характера, комплексные задания, межпредметные лабораторные работы и т.д.
Экспериментальное исследование показало, что решение простейших практических задач, увязывание тем физики, математики со специальными профессиональными темами заставляют учащихся самостоятельно заинтересоваться точными науками, расширять свой кругозор и изменять взгляды на профессиональный выбор.
В эксперименте установлено, что учащиеся на первом этапе готовности усваивают специальные знания во взаимосвязи с математикой, физикой, информатикой, пытаются систематизировать, выделять базовые алгоритмы и делают попытки самостоятельно находить межпредметные связи. У них появляется чувство личной причастности к решению задач, активность, ответственность, коллективизм, то есть социально сориентированные качества личности. Однако учащиеся еще не умеют находить оптимальных путей решения поставленных задач, не могут синтезировать и находить аналогии в новых теориях, испытывают трудности в выводах и обобщениях полученных результатов, не понимают логической связи между предметами, мало проявляют самостоятельности, ответственности при изучении новых тем и теорий, не могут применять полученные знания на практике.
На втором этапе развития готовности при овладении умениями усваивать и применять специальные знания в обучении и на практике изучались темы специальных дисциплин и решались задачи, описывающие различные процессы, решение которых позволяло выделять базовые совокупности изучаемых знаний, составлять межпредметные связи.
На третьем этапе готовности при овладении творческими способами освоения и применения включаются темы и задачи с созданием математических моделей, технических процессов, которые требуют развитого прогностического мышления, умения находить оптимальный вариант решения. Для этого в решение задач необходимо вводить небольшие изменения, которые требуют анализа не только конечного, но и промежуточного результата.
Построение межпредметных проблемно- поисковых ситуаций, как показывает эксперимент, обеспечивает динамизм актуальных состояний личности: у учащихся появляется заинтересованность в синтезировании знаний из различных дисциплин, они хотят создавать модели с использованием сведений из различных дисциплин, исследовать поведение этих моделей, заранее создавая критические ситуации. При этом мы наблюдали, что учащиеся более самоорганизованы, сознательны, стали быстро ориентироваться в производственных ситуациях повысился уровень их социального развития, что расширяло творческую поисковую деятельность. У них укрепилось убеждение в том, что в основе развития профессиональных знаний лежит реальная практика. Учащиеся ощущают, что в творческой деятельности важным является прогноз особенностей изучаемого явления. Это убеждение они стараются перенести и на процесс изучения других предметов. Преподаватели, участвующие в эксперименте, отмечали, что учащиеся экспериментального потока быстрее ориентируются в поставленных задачах, стремятся извлечь из решения максимум информации о свойствах изучаемого процесса, выявить его закономерности, найти применение в других дисциплинах.
На третьем этапе наряду с “вызреванием” интеллектуальных качеств и свойств личности начинается активное становление профессиональных убеждений, формирование и развитие готовности к дальнейшему обучению по выбранной специальности.
Компоненты учебно-воспитательного процесса, включая учебные и календарно-тематические планы, должны быть взаимосвязаны. Исследование показало, что описанные выше примеры в их видах, процессах решения требуют от педагогов творчески подходить к подготовке уроков по физике, математике, специальным дисциплинам и информатике. В нашем эксперименте основными формами организации учебно-воспитательного процесса были интегрированные “синтезированные” уроки и профессиональные деловые игры.
Для понимания значения межпредметных связей между химией и спецтехнологией были использованы интегрированные уроки, где создавались проблемные ситуации с учетом их практического применения. Для наиболее эффективного влияния на личность использование на интегрированных уроках по точным наукам материалов специальных дисциплин повышает интерес учащихся к изучению точных наук, ориентирует на последующее применение точных знаний в других дисциплинах, вырабатывает умение самостоятельно, логически мыслить.
Рассмотрим методику интегрированного курса на конкретном материале. На уроке химии изучаются процессы горения, а на занятиях по спецтехнологии – свойства и регулирование сварочного пламени. Связь между этими уроками осуществляется на основе того, что свойства и процесс регулирования сварочного пламени целиком обусловлены закономерностями процесса горения ацетилена в кислороде согласно химической реакции 2С2Н2 + 5О2 ® 4СО2 + 2Н2О. По уравнению реакции учащиеся должны понимать научную сущность процесса горения и уметь объяснять характер изменения процесса горения в зависимости от относительных количеств поступивших в зону горения газов (условия образования нормального пламени).
Курс химии по своему основному содержанию и структуре должен быть единым для всех профессий: и для штукатура-маляра, и для столяра-плотника, и для газосварщика, и для газоэлектросварщика, и для учащихся средней школы. Дифференцированным в целях обеспечения его профессиональной направленности должен быть дополнительный теоретический и практический учебный материал. Таким образом, профессиональная направленность в преподавании химии должна учитываться при разработке учебных программ и планов, составлении учебников и учебных пособий.
Особое значение приобретают в курсе химии два раздела: “Повторение за девятый класс” и “Обобщающее повторение за весь курс “. При повторении программы по химии следует добиться того, чтобы материал обеспечил не только теоретическую подготовку учащихся, но и стал практической базой для изучения материаловедения и спецтехнологии. При повторении учебного материала курса химии за девятый класс следует обратить внимание на следующие проблемы:
а) состав веществ, оксидов, оснований, кислот, солей, различие в свойствах веществ с постоянным и переменным составом;
б) строение веществ, виды химических связей, типы кристаллических решеток, зависимость свойств веществ от видов химической связи и типа кристаллической решетки;
в) периодический закон и периодическая система химических элементов в свете теории строения атома.
Пример: из курса химии учащиеся знают состав оксида и гидроксида кальция, их свойства, им также известен процесс гашения извести, взаимодействие гашеной извести с углекислым газом с образованием соли. В курсе материаловедения учащиеся ознакомились с известью – строительным вяжущим материалом, с особенностями охватывания и твердения известкового теста, а также с мерами предосторожности при работе с известью. При работе на уроке химии обращается внимание на химические свойства негашеной извести, на то, что этот оксид имеет основной характер. Проведенный лабораторный опыт должен подтвердить это. В фарфоровую чашечку с кусочком оксида кальция прилить по каплям воду (избытка ее не должно быть). В результате гашения выделяется большое количество тепла и негашеная известь превращается в рыхлую массу, объем которой постепенно увеличивается.
Следует объяснить причину этого явления: процесс гашения извести идет с большим выделением тепла, вода превращается в пар; резкое увеличение объема водяного пара приводит к тому, что разрывается монолит извести и она рассыпается. В результате негашеная известь превращается в гашеную – пушонку. Если к известковому тесту добавить еще воды, то полученный фильтрат называется известковой водой. Наличие гидроксид – иона в растворе определяется с помощью фенолфталеина. Далее рассматривается вопрос о применении извести для получения строительных растворов.
Следующий этап изучения и обобщения этого вопроса – это процесс твердения известкового раствора – карбонизация гидроксида кальция, которая идет только с поверхности, а образовавшаяся пленка карбоната кальция препятствует дальнейшему проникновению углекислого газа. Для этого необходимо продемонстрировать кубик, приготовленный из смеси извести с песком, хранящийся длительное время в эксикаторе, периодически заполняемом углекислым газом. Кубик на уроке разбивается, и в центр среза приливается несколько капель фенолфталеина. Под воздействием ионов гидроксида кальция фенолфталеин окрашивается в малиновый цвет, и окраска распространяется до границ слоя из карбоната кальция. Отсюда делается вывод, что в средней части любого известкового шва твердение осуществляется за счет кристаллизации гидроксида кальция из строительного раствора. В известковом строительном растворе гидроксид кальция находится в виде насыщенного раствора. На воздухе вода испаряется, и раствор из насыщенного становится пересыщенным, в результате чего гидроксид кальция выпадает в виде кристаллов. Далее необходимо отметить другие области применения гидроксида кальция.
Обобщение материала за весь курс химии в профтехучилищах также несет иную содержательную функцию по сравнению с этим процессом в средней школе. Он носит характер объяснения сути явлений. Осуществление профессиональной направленности в преподавании химии возможно на любом этапе урока – при повторении ранее изученного материала, закреплении и контроле знаний, а также при любой форме урока – лекции, семинаре.
Таким образом, экспериментальное исследование, проведенное нами, подтвердило гипотезу о межпредметных связях как интегративной основе профессионального знания и базе (основе) профессионального роста.