Использование политехнического и исторического материала при проведении интегрированных уроков

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО И ИСТОРИ­ЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ИНТЕГРИРОВАННЫХ УРОКОВ

На новом этапе развития науки возрастает значение взаимодейст­вия естественных наук с социальными, что требует особого подхода к систематизации и обобщению научного знания и его методологии. Важнейшим методологическим результатом взаимного проникновения естественных и общественных наук можно считать проведение интег­рированных уроков по истории и физике при изучении ряда природных и социальных явлений.

Такие совместные уроки отвечают идеям гуманизации и гумани­таризации образования. Гуманитаризация понимается в данном случае как способ организации учебно-познавательной деятельности учащих­ся, ведущей к целостному восприятию ими окружающего мира. Гума­низация представляет собой создание комфортных условий для уча­щихся и педагогов в реализации подобной деятельности.

Актуальность данного подхода обусловлена еще и тем, что совре­менная жизнь требует от большинства людей больше специальных знаний, чем это было раньше. Изменился характер этих знаний, кото­рыми должен владеть человек — это разнообразные естественнонауч­ные, социальные, исторические, методологические и другие знания, которые должны теперь иметь значительно более интегрированную форму, чем раньше. Формирование теоретических знаний о природе и обществе позволяет школьникам интегрировать множество конкрет­ных фактов и знаний из различных областей частных наук в собствен­ные общие представления, в субъективизированную, личностную кар­тину окружающего мира, которая и является главным фундаментом поведения конкретного человека в обществе и природе.

Важным этапом, определяющим успешность осуществления меж­предметных связей во время интегрированных уроков, является пред­варительная подготовка учителей истории и физики. Это позволяет:

—        определить основные вопросы данной темы, которые целесооб­разно рассматривать с использованием межпредметных связей;

—      выявить глубину раскрытия учебного материала по каждому курсу.

Связь курсов физики и истории следует выделить особо, так как для объяснения развития различных учений, необходимо рассматри­вать исторические предпосылки их создания. Например, на уроках фи­зики, говоря о теплоте и электричестве, необходимо привлекать исто­рические сведения о потребностях промышленности в XVIII — XIX вв.

Изложение материала по истории изобретения различных механизмов, раскрывает взаимное влияние вопросов производства на науку и дос­тижений науки и техники.

Учителям истории и физики можно объединять свои усилия при подготовке и проведения интегрированного урока по теме «Из истории гидротехники на Алтае» в седьмом классе.

Назовём доминирующие задачи такого урока.

Образовательные задачи — создание условий для расширения и активизации знаний учащихся о развитии техники в России середины XVIII века; создание условий для формирования представлений об изобретениях алтайских инженеров, их устройстве и практической значимости; проверка умения учащихся применять полученные знания для объяснения физических явлений в технике.

Воспитательная задача — создание условий для формирования чувства сопричастности к истории своего края.

Развивающие задачи — создание условий для развития творческих способностей учащихся при использовании политехнического и исто­рического материала курсов истории и физики; создание условий для развития наблюдательности, внимания, умений оценивать как сам про­цесс, так и его результат; создание условий для развития умения ин­тегрировать учебный материал, который связывает уроки истории и физики.

Выбор задач урока обусловлен возможностью объяснения уча­щимся вклада конкретного ученого в развитие науки и производства. Кроме этого, появляется возможность привести конкретные примеры из жизни ученых, свидетельствующие об их трудолюбии и упорстве в достижении целей. Необходимо отметить, что знания, полученные на уроке по выбранной теме, играют большую роль и в нравственном воспитании учащихся.

Урок-конференцию можно проводить по типу «Когда?», «Кто?», «Что?», «Где?». Это означает, что сообщения учителей и учащихся готовятся по следующему плану:

«Когда?» — раскрываются условия исторической эпохи, соответ­ствующей периоду изобретения;

«Кто?» — сообщаются сведения об авторе изобретения (эти сооб­щения готовит учитель истории вместе с учениками-экспертами);

«Что?» — раскрывается суть изобретения;

«Где?» — обсуждается место внедрения изобретения в производ­ство (эти сообщения готовит учитель физики вместе с учениками- экспертами).

Учащимся заранее предлагается домашнее задание по повторе­нию ранее изученного материала по смежным предметам, необходимо­го для понимания вопросов, которые будут рассматриваться на интег­рированном интег­рированном уроке. Организация повторения такого материала имеет свою специфику. Давая задание, нужно предварительно объяснить или напомнить, как работать с опорным материалом (например, описание устройства или биографии исторической личности по известным уча­щимся обобщенным планам)

Во время урока учащиеся заполняют «Рабочий лист», работу по его заполнению продолжают дома. Для закрепления изученного мате­риала целесообразно давать учащимся задания межпредметного со­держания. Поэтому в конце интегрированного урока проводится тести­рование «История одного изобретения» и обсуждение его результатов.

I. Вступительное слово учителя истории

Возникновение промышленности на Алтае связано с эпохой Пет­ра I. Рудознатцами Акинфия Демидова здесь были обнаружены бога­тейшие месторождения медных и серебряных руд. Уже к концу XVIII века здесь действовало 8 заводов, из них 5 сереброплавильных. Они носили общее название Колывано-Воскресенских. До конца XIX века на них было выплавлено и отправлено в Санкт-Петербург 109 302 пу­да, или 1 748 832 кг серебра. В алтайском серебре содержалась примесь золота. На Петербургском монетном дворе его извлекали каждый год по 20-35 пудов. Целое столетие Колывано — Воскресенские заводы за­нимали первое место в России по выплавке серебра, второе — по меди и третье — по золоту.

Богатейшим серебро-золотосодержащим месторождением в сис­теме Колывано-Воскресенских заводов было Змеиногорское месторо­ждение. Именно здесь работали алтайские инженеры И.И. Ползунов, К.Д. Фролов, П.К. Фролов.

Несметное количество змей дало имя речке — Змеевка. У реки Змеевки стояла 200 с лишним лет назад гора, которую назвали Змеи­ной. В недрах Змеиной горы в 1742 году приказчики А.Демидова нача­ли добывать серебряную руду. Вскоре о несметных богатствах Змеи­ной горы узнала императрица Елизавета и повелела все рудники пере­дать в ее собственность. Добыча серебра была делом очень тяжелым. Это был результат каторжного труда тысяч и тысяч «работных людей» и приписных крестьян. Все работы проводились вручную. Среди ин­женеров возникла идея облегчения труда людей путем усовершенст­вования техники. Одним из этих людей и был К.Д.Фролов.

П. Сообщена ученика (эксперта-историка)
«Биография К.Д. Фролова»

III.    Выступление учителя физики

К началу 1770-х годов шахты Змеиногорского рудника значитель­но углубились. Сотни людей с великим трудом справлялись с ручной откачкой воды и подъемом руды. В 1783 году К.Д. Фролов, построил на Воскресенской шахте подземную гидросиловую установку со «сло­новым» колесом диаметром 18 метров, способным поднимать воду с глубины 63 метров. Она заменила десятки человек. Один из современ­ников назвал это невиданное в мире сооружение « самым отважным предприятием».

До середины XVIII века на шахтах для облегчения труда исполь­зовали такие простые механизмы как ворот или, в лучшем случае, ле­бедка. Ворот до сих пор можно увидеть в деревне, если есть там ко­лодцы. Лебедки, как более совершенный механизм, чем ворот, могут дать выигрыш в силе 60 раз и выше. Но они приводились в движение людьми, а на некоторых шахтах использовали лошадей. К.Д. Фролов предложил эффективный способ не только в смысле прибыли, но и в целях освобождения людей от тяжелого труда. За счет изобретения К.Д. Фролова на каждой шахте освобождалось от ручного труда до 200 человек. Рассмотрим, что собой представляло изобретение Фролова.

IV.     Сообщение ученика (эксперта-физика) «Описание рудоподъемника»

V.     Выступление учителя физики

Если бы проект К.Д.Фролова был осуществлен полностью, то Змеиногорский рудник стал бы по механизации лучшим рудником мира. К.Д. Фролов заставил воду работать на человека. Пробегая в подземных штольнях большой путь, вода под действием силы тяжести падала на лопасти колес и приводила их в движение. От вала водяного колеса приходили в движение машины разного типа: от механизмов для поднятия руды до машин для измельчения руды. Нужно помнить о том, что «золотое правило механики» по-прежнему остается в силе.

Давайте вспомним «золотое правило механики»: во сколько раз мы выигрываем в силе, во столько раз проигрываем в расстоянии, то есть без учета силы трения мы никогда не получаем выигрыша в рабо­те. Если учитывать трение, мы будем проигрывать в работе. Количест­венный проигрыш в работе можно охарактеризовать КПД механизма.

Только здесь прошрывают не люди, а вода, которой приходится совершить длительное путешествие под землей.

Описывая общее расположение рудника, К.Д. Фролов, указывал, что сама природа, окружив рудник речками Змеевкой и Корболихой, создала прекрасные условия для строительства машин, целью которых было облегчение труда людей.

К 1887 году К.Д. Фролов построил целый каскад гидросооруже­ний, состоявший из 4 водоналивных колес диаметром от 4 до 18 мет­ров.

Долгое время считалось, что самым замечательным инженерным сооружением ХУН-ХУШ вв. была гидросиловая установка в Марли, снабжавшая водой фонтаны дворцовых парков французских королей, именовавшаяся «чудо Марли». Соорудив плотину на реке Сене, здесь установили четырнадцать водяных колес нижнего боя, каждое из кото­рых было диаметром в 12 метров. Сверкающие на солнце струи долж­ны были утверждать у простого народа мысли о несокрушимом могу­ществе властелинов Франции.

В начале восьмидесятых годов XVIII в. Фролов создал на Алтае инженерное сооружение иного назначения. Опираясь на передовой опыт русской и зарубежной техники, русский строитель и изобретатель создал подземный машинный мир. До наших дней стоит и работает дававшая жизнь этому машинному миру плотина.

Могучее и разумное инженерное сооружение создал Фролов, за­тмив своим трудом «чудо» французских королей. На признаваемой зарубежными исследователями наиболее совершенной для тех дней установке в Марли действовали водяные колеса диаметром в 12 мет­ров, Фролов создал колеса диаметром до 17 метров.

Колеса Марли были сооружены и работали при дневном свете. Водяные колеса Фролова были построены под землей и установлены в огромных подземных камерах, имевших высоту до 21 метра. В такой подземной камере может свободно поместиться пятиэтажный дом.

Колеса в Марли были нижнебойными, то есть с наименьшим ко­эффициентом полезного действия. Змеиногорские колеса были верхне- бойными, то есть с наибольшим коэффициентом полезного действия.

В Марли каждый кубический метр воды, пройдя через плотину, действовал только один раз и только на одно какое-либо колесо. В Змеиногорске каждый кубический метр воды последовательно дейст­вовал на целую систему колес, расположенных в порядке нисходящего каскада.

Неуклюжей системе тяг и передаточных механизмов Марли, Фро­лов противопоставил простые и изящные конструктивные решения, осуществляя передачу энергии на огромные по тому времени расстоя­ния.