Как биониката се интегрира в часовете по физика и астрономия?

Подходяща за

Необходими материали:
  • различни за всеки час различни, но като цяло общодостъпни (предмети от природата, хартия, картон и други).
Време за активността: цяла учебна година

Цели по предметно знание

  •  усвояване на основни физични понятия, закони и принципи.

Цели по умения

  • умение за работа в екип, умение за решаване на проблеми, креативност.

Как биониката се интегрира в часовете по физика и астрономия?

Физиката често се определя като труден предмет, който демотивира учениците. От тях се очаква не само да запомнят сложни формули, да изброяват детайли на инструменти и да обясняват физичните явления, но и да разбират същността на това, което четат или казват; да проследяват причинно-следствените връзки в процесите и да използват знанията си на практика.

Ралица Ранчова, преподавател вече от 21 години, е добре запозната с това нерядко срещано разминаване между изискванията на учебните програми и реалната мотивация на децата да учат физика. В началото на учебната година тя провежда анкета сред осмокласниците в Професионална гимназия по дизайн “Елисавета Вазова” и проверява каква е тяхната нагласа към предмета, какви познания имат и какви са интересите им. За да отговори на нуждите на учениците си и да ги мотивира, учителката залага на проекто базирано обучение.

С тази статия ще надникнем в нейната класна стая и ще ви представим “Технология на обучението по физика и астрономия с елементи на бионика” – практика, която внедрява фундаментални основи на физика в обучението по дизайн.

КАК ДА ПРИЛОЖИМ?

Включването на елементи от биониката в обучението по физика синтезира знания по биология и дизайн, физика и електроника, математика и електроника, ботаника и архитектура, биохимия и механика, психология и биофизика, съчетава разнородни знания в съответствие със законите на единството на живата природа. Това дава възможност за интегриран и многофункционален инструмент на учителя, с помощта на който той да решава образователни, учебни, развиващи задачи в различни нива на обучение, съобразени с нуждите за мотивация на учениците.

Възможни са три основни направления за подбор на биофизичен и бионичен материал, който да бъде използван в обучението по физика:

  • Първо направление – подбор на факти, показващи единството на законите на природата, приемственост на законите на физиката в живата природа; 
  • Второто направление – подбор на факти, свързани с физичните методи за въздействие и изследване, широко разпространени в биологията, медицината и технологиите; 
  • Третото направление включва запознаване на учениците с редица научни резултати от биологията, медицината и технологиите, свързани с използване на физични знания и методи на изследване във физиката.

Г-жа Ранчова щедро споделя с нас своите работни шаблони, в които описва модела си на работа – етапи на проекта и последователност от действия, методи и форми на конструиране, обобщения и изводи. Това своеобразно ръководство за учителя може да се прилагат към всеки урок, защото следва един и същ формат. Такива работни шаблони – „Ръководство за ученика“ – са предвидени и за учениците.

Проектът залага на изготвянето на краен продукт – изследователско портфолио.

Планиране

За да се достигне до успешно реализиране на практиката, учителят следва да познава много добре учебното съдържание и да има точна и ясна визия какви знания трябва да придобият учениците, какви умения ще развиват и как ще бъдат оценявани. Работата по всяка тема следва предварително заложената продължителност съгласно тематичния годишен план по физика и астрономия.

Учебното съдържание по физика и астрономия в VIII клас се разпределя в 9 логически свързани помежду си модула (това са и темите, по които учениците в  работят групи), обединени в 4 блока: 

  • в блок „Механика и бионика“ са включени три модула: „Кинематика и бионика“, „Динамика и бионика“, „Статика и бионика“;
  • в блок „Хидростатика и бионика“ избраните модули са „Налягане и бионика“, „Налягане на течности и газове в бионични системи“ и „Архимедова сила и биониката“. 
  • в следващия блок – „Работа и енергия на бионичните системи“ – се залага на бионичните методи за пестене на енергия, енергетичният подход за решаване на бионични изследователски задачи;
  • в блок „Термодинамика и бионика“ се включват модулите „Топлинни явления и бионика“, „Изопроцеси и бионика“ и „Топлинни машини в живата природа“.

Всеки от отделните блокове съответно завършва с представянето на готов продукт (уред, демонстрация, експеримент или друго).

Изследователски и изобретателски задачи

Изследователските и изобретателските задачи се реализират чрез групова работа и дават възможност за придобиване на комуникативни умения, развиване на познавателни умения, творчески способности. Учениците са разделени в екипи по трима, като всеки екип “отговаря” за определен модул в изследователското портфолио на класа, така че в края на учебната година да се получи един общ продукт. Това предполага непрекъснато общуване на отделните групи с цел съгласуване на дизайн, напредък и всички необходими дейности по реализиране на задачата.

По време на всеки час учениците получават съответно ръководство. Практическите задачи са изцяло свързани със съдържанието по учебна програма. Някои теми дават възможност моделите да се конструират по време на часа, а други се възлагат за домашна работа.

Г-жа Ранчова разказва за любопитна случка от своята практика: “По време на един от часовете в кабинета влезе котка. Заедно с учениците решихме да й направим биомеханичен паспорт. Той включваше информация за нейната средна скорост на движение, как скача и защо скача на крачета, размери на главата и тялота, нейната маса, плътност на костите и други”.

Как биониката се интегрира в часовете по физика и астрономия?

Автентично оценяване в края на всеки блок

Както вече споменахме, всеки блок приключва с изработване на различен продукт, провеждане на експеримент или решаването на практическа задача. Важно условие тук е спазването на поставените срокове – ако задачата не е изпълнена навреме (или часът е пропуснат поради неуважителна причина), ученикът бива лишен от възможността да получи оценка за съответната дейност или му се присъждат “наказателни точки”.

В своята точково – рейтингова система за оценяване на знанията и уменията на учениците г-жа Ранчова отчита сложността на зададените дейности и получения резултат. Ето един пример за предизвикателна задача, който учителката споделя: “Учениците трябва да изработят асансьор без електрически ток, който да се движи равномерно. Докато работят по продукта, те трябва да си отговорят на редица въпроси, сред които какви сили трябва да преодолеят, как да го направят удобен за деца и за големи”.

Как биониката се интегрира в часовете по физика и астрономия?

Ето още една задача задача от практиката на г-жа Ранчова: “На една паралелка, в която учениците учат интериорен дизайн, възложих задача за децата да наблюдават природата и да направят удобна, функционална и достъпна мебел, да помислят как едно чекмедже ще се движи лесно напред-назад, как вратичката на шкафа ще се затваря плавно, какво ще сложат в дивана, за да бъде удобен за сядане”.

Краен продукт

Всички изработени модели или изпълнени изследователски задачи се събират в специален „портфейл“ – предварително подготвена кутия за всеки ученик. Групата, която отговаря за съответния модул в изследователското портфолио на класа, дава кратък отчет за работата си в рамките на минута.

При необходимост от напътствия осмокласниците посещават часовете за консултации на г-жа Ранчова. Това дава възможност за по-обективна и пълна оценка на свършеното от учениците и допринася за по-доброто опознаване между ученици и учител. Последното пряко положително влияние върху мотивацията за учене на децата.

Как биониката се интегрира в часовете по физика и астрономия?

ЗАЩО ДА ОПИТАМЕ?

Важно е не само да се знае и умее, но също да се изследва и изобретява. Това изисква едновременното развитие на ключови академични области като физика, математика, технологии, дизайн. Тези сфери на познанието могат да се обединят под общото название „бионика“ и да послужат като основа за организация и реализация на проектна дейност в часовете по физика. 

Подобен начин на работа дава възможност за формиране на междупредметни умения и навици, както и тяхното ефективно приложение в практиката. Решаването на различните предизвикателства активира знанията и уменията на децата по общообразователните предмети. Самите ученици не пропускат възможността да се консултират и със своите учители по професионалните направления, от които често получават съвети за подобряване на моделите си.

Успехът на обучението по физика зависи от нивото на когнитивното и интелектуалното развитие на учениците, но също толкова (ако не и повече!) и от мотивационния компонент в процеса – както на учениците, така и на учителя.

Г-жа Ранчова продължава реализирането на своята добра практика и в 9. клас. Тя твърдо вярва, че по този начин работи за решаването на една неотложна и актуална задача пред съвременната образователна система – да допринесе за превръщането на учениците в креативни и мислещи млади хора, които смело да поемат бъдещето в свои ръце.

Сподели статията с колеги

Най-новите ни ресурси по имейл

За автора на практиката

Ралица Ранчова
Преподава физика и астрономия на ученици от гимназиален етап – 8 – 10 клас. в ПГ по дизайн „Елисавета Вазова“.
За интегрирането на бионика в обучението по физика и астрономия самата Ралица Ранчова се вдъхновява от работата на Леонардо Да Винчи. “Стремя се да превърна обучението по физика във вълнуващо и интерактивно пътешествие за моите ученици. Чрез иновативни методи и съвременни технологии се опитвам да покажа, че физиката е не просто теория, а съществува в реалния свят около нас. Всеки урок представлява възможност за развитие на научно мислене, креативност, стремеж към красота и естетичност, като в същото време създава вълнуващо и обогатяващо образователно преживяване.”, споделя г-жа Ранчова.

Още полезни статии:

Получите достъп до още повече ресурси и практични материали