Теория и методика обучения и воспитания (по областям и уровням образования) | Мир педагогики и психологии №06 (107) Июнь 2025
УДК 372.8
Дата публикации 16.06.2025
Реализация межпредметных связей физики и информатики при организации проектной деятельности обучающимся основной школы
Матис Милана Андреевна
студентка 4 курса, факультета естествознания, математики и информатики, Нижнетагильский государственный социально-педагогически институт (филиал) ФГАОУ ВО «Уральский государственный педагогический университет», г. Нижний Тагил, Россия, milana52558@gmail.com
Научный руководитель Васева Елена Сергеевна
канд. пед. наук, доцент кафедры информационных технологий и физико-математического образования, Нижнетагильский государственный социально-педагогически институт (филиал) ФГАОУ ВО «Уральский государственный педагогический университет». г. Нижний Тагил, Россия, e-s-vaseva@mail.ru
Аннотация: В статье актуализируется необходимость организации проектной деятельности обучающихся основной школы. Обсуждаются причины выбора школьных предметов физика и информатика для реализации междисциплинарных проектов. Предложены варианты тем проектов, позволяющих реализовать межпредметные связи физики и информатики. Для каждой темы определено соответствие планированию обучения согласно федеральным рабочим программам, предложен набор решаемых в процессе проектной деятельности задач.
Ключевые слова: учебный предмет, физика, информатика, проектная деятельность, тема проектной деятельности, федеральная рабочая программа.
4th year student, Faculty of Natural Science, Mathematics and Computer Science, Nizhny Tagil State Socio-Pedagogical Institute (branch) of the Ural State Pedagogical University, Nizhny Tagil, Russia
Candidate of Sciences (Education), Associate Professor of the Department of Information Technology and Physics and Mathematics Education, Nizhny Tagil State Socio-Pedagogical Institute (branch) of the Ural State Pedagogical University, Nizhny Tagil, Russia
Abstract: The article highlights the need to organize project activities for students in basic schools. The reasons for choosing the school subjects physics and computer science for implementing interdisciplinary projects are discussed. Project topic options are proposed that allow implementing interdisciplinary connections between physics and computer science. For each topic, compliance with training planning according to federal work programs is determined, and a set of tasks to be solved in the process of project activities is proposed.
Keywords: academic subject, physics, computer science, project activities, project activity topic, federal work program.
Матис М.А. Реализация межпредметных связей физики и информатики при организации проектной деятельности обучающимся основной школы// Мир педагогики и психологии: международный научно-практический журнал. 2025. № 06 (107). Режим доступа: https://scipress.ru/pedagogy/articles/realizatsiya-mezhpredmetnykh-svyazej-fiziki-i-informatiki-pri-organizatsii-proektnoj-deyatelnosti-obuchayushhimsya-osnovnoj-shkoly.html (Дата обращения: 16.06.2025)
Требования к результатам освоения основной образовательной программы, включая умения выполнять проектную деятельность, отражены в федеральном государственном образовательном стандарте основного общего образования (ФГОС ООО). Согласно ФГОС ООО программа формирования универсальных учебных действий у обучающихся должна обеспечивать формирование компетенций в проектной деятельности [9]. Проектную деятельность обучающийся может выполнять в рамках одного или нескольких учебных предметов. В процессе реализации проектной деятельности обучающийся демонстрирует не только навыки реализации проекта, но и достижения в самостоятельном освоении содержания выбранных учебных предметов [4, 8]. Выбор школьных предметов и тем проектной деятельности обучающимися может быть обусловлен несколькими причинами: интересы или увлечения школьника, успеваемость по отдельным предметам, необходимость достижения определенной цели в предметной области (подготовка к экзамену, участие в конкурсе, получение конкретного продукта) и даже взаимоотношения с педагогом-предметником. Выбор нескольких учебных предметов, лежащих в основе проектной деятельности, обусловлен их межпредметными связями. Выбор таких предметов как физика и информатика предоставляет широкие возможности для определения темы проектной деятельности [5, 6]. Именно набор «физика–информатика» для реализации проектной деятельности является частым выбором обучающихся. Это обусловлено несколькими причинами.
- Тесная связь учебных предметов. Физика дает понимание работы современных устройств и компьютерных систем, а информатика – инструменты для моделирования и анализа данных физических явлений и процессов.
- Востребованность знаний в области современных технологий. Робототехника, искусственный интеллект, квантовые вычисления, разработка новых материалов – всё это требует глубоких знаний и в физике, и в информатике.
- Перспектива выбора учебных предметов в качестве «предметов по выбору» на основном государственном экзамене (ОГЭ), а в дальнейшем возможно и на едином государственном экзамене (ЕГЭ).
- Необходимость поступления на определённые специальности. Часто для поступления на инженерные специальности предметами для поступления являются физика и/или информатика.
Проектная деятельность в рамках учебных предметов физики и информатики может быть реализована по разным темам. Представим варианты тем проектной деятельности в аспекте изучаемых тем в школьных предметах согласно федеральным рабочим программам (ФРП) [10, 11] с указанием задач, которые должны быть решены в процессе реализации проекта.
Таблица 1. Проектная деятельность обучающихся по учебным предметам физика и информатика
| Тема проекта | Темы учебного предмета «Физика» согласно ФРП/ Темы учебного предмета «Информатиа» согласно ФРП | Задачи проекта |
| Анализ данных физического эксперимента «Зависимость характеристик колебательного движения математического маятника от его длины» | Физика: Физические величины – 7 класс. Механические колебания – 9 класс. Информатика: Мультимедийные презентации – 7 класс. Электронные таблицы– 9 класс | 1. Собрать установку для измерения периода колебаний математического маятника, позволяющую свободно менять длину нити. 2. Выполнить эксперименты с различными значениями длины нити, с различными значениями количества колебаний (не менее 20) 3. Составить таблицу в табличном процессоре, внести измеренные величины. 4. Построить графики зависимости периода, частоты колебаний. 5. Сформулировать выводы о зависимости физических величин. 6. Разработать презентацию для демонстрации результатов проектной деятельности |
| Биомеханика человека: физические принципы движения и их применение в технике | Физика: Механическое движение – 7 класс. Сила, трение, масса – 7 класс. Закон Ньютона, импульс, энергия – 9 класс. Информатика: Создание презентаций – 7 класс. Графическая визуализация – 8 класс | 1. Исследовать механические свойства человеческого тела: сила, скорость, трение. 2. Рассмотреть примеры биомеханических явлений: движение пловца, бегуна и т.п. 3. Проанализировать применение этих принципов в технике (экзоскелеты, протезы). 4. Создать презентацию или модель, демонстрирующую физические основы биомеханики. |
| Разработка и визуализация программы расчета освещенности разных типов ламп | Физика: Работа и мощность электрического тока – 8 класс. Закон Джоуля-Ленца – 8 класс. КПД электрических приборов – 8 класс. Информатика: Обработка числовых данных, визуализация – 8-9 класс. Создание простых программ – 9 класс | 1. Изучить устройство и принцип действия ламп накаливания, светодиодных и энергосберегающих ламп. 2. Провести измерения параметров: мощность, освещённость, температура нагрева. 3. Выполнить сравнение КПД и энергопотребления разных типов ламп. 4. Разработать программу для автоматизации расчетов и построения графиков. 5. Сформулировать выводы и рекомендации по энергоэффективному освещению |
| Исследование влияния электромагнитного поля на рост растений | Физика: Электромагнитное поле – 9 класс. Свойства электромагнитных волн – 9 класс. Электрические и магнитные явления – 8 класс. Информатика: Электронные таблицы и обработка данных – 9 класс. Презентации и визуализация результатов – 7-8 класс | 1. Организовать эксперимент по воздействию электромагнитного поля на растения. 2. Зарегистрировать условия и параметры воздействия (напряженность поля, продолжительность). 3. Наблюдать и фиксировать изменения в росте растений. 4. Обработать и визуализировать данные с помощью табличного процессора. 5. Сделать выводы о влиянии ЭМП на живые организмы |
| Моделирование движения заряженной частицы в магнитном поле | Физика: Магнитное поле – 8 класс. Действие магнитного поля на проводник с током – 8 класс. Электродвигатель постоянного тока – 8 класс Электромагнитное поле и электромагнитные волны – 9 класс. Информатика: Основы алгоритмизации и программирования – 8-9 класс. Моделирование физических процессов – 9 класс | 1. Изучить физические законы, описывающие движение заряженной частицы в магнитном поле (закон Лоренца). 2. Разработать алгоритм численного моделирования траектории частицы. 3. Реализовать программу на выбранном языке программирования для визуализации движения частицы. 4. Провести тестирование модели на различных параметрах поля и начальных условиях. 5. Проанализировать результаты и сделать выводы о поведении частицы в магнитном поле |
Представим пример результатов, полученных обучающимися при выполнении первого проекта «Анализ данных физического эксперимента «Зависимость характеристик колебательного движения математического маятника от его длины»». Для выполнения работы обучающиеся должны обозначить основные характеристики колебательного движения: период, частота, время колебаний, амплитуда. Чтобы выполнить измерения характеристик колебательного движения необходимо собрать установку, обеспечивающую изменение длины нити. Для получения достоверных результатов для различных длин маятника измерения необходимо выполнить несколько раз. Каждый раз необходимо фиксировать время нескольких колебаний, например n=10. Таблица измерений, полученная обучающимися может быть аналогичной таблице 2.
Таблица 2. Таблица измерений времени колебаний маятника
| № | Длина нити, l, м | t1, с | t2, с | t3, с | tср, с |
| 1 |
|
|
|
|
|
| 2 |
|
|
|
|
|
| 3 |
|
|
|
|
|
| 4 |
|
|
|
|
|
Далее обучающиеся переносят измеренные значения в табличный процессор, при этом форматируют полученную таблицу, используют редактор формул, выполняют расчеты (рис. 1).
Рисунок 1. Таблица измерений, оформленная в табличном процессоре
При оформлении таблицы обучающиеся вспоминают относительную и абсолютную адресацию, рассчитывают теоретическое значение периода колебаний, находят экспериментальное. Эта же таблица в режиме отображения формул представлена на рисунке 2.
Рисунок 2. Таблица измерений в режиме отображения формул
Далее по полученным значениям обучающиеся строят зависимость квадрата периода от длины нити математического маятника. В процессе построения они выполняют настройки в табличном процессоре, позволяющие визуально обнаружить закономерность. Так, на рисунке 3 слева представлена зависимость до настройки осей, справа – после настройки.
Рисунок 3. Зависимость квадрата периода от длины нити, построенная обучающимися
Далее обучающиеся оформляют презентацию, в которую включают результаты, полученные на разных этапах проектной деятельности. Работа в рамках текущего проекта позволяет обучающимся еще раз убедиться в связи предметов физика и информатика, в прикладном значении информатики для решения задач из разных предметных областей.
Информатика как учебный предмет имеет прикладное значение, навыки, полученные при ее изучении позволяют создавать ресурсы для самых разнообразных предметных областей [1, 2, 3, 7]. Поэтому представленная таблица тем проектов носит лишь демонстрационный характер, а возможных других вариантов может быть очень много. В дальнейшем темы проектов, которые обучающиеся выполняют в 7-9 классах могут быть расширены при выполнении индивидуального проекта в 10-11 классах, который является уже частью учебного плана, выполняется в рамках учебного времени (1 час в неделю). Перспективой исследования возможностей межпредметных проектов в школе может стать разработка научно-методологических подходов и практических рекомендаций для методической поддержки учителей физики и информатики.
Проектная деятельность обучающихся в рамках учебных предметов физики и информатики имеет большое значение для формирования компетенций не только проектной деятельности, но и помогает сделать процесс обучения более увлекательным и интересным, раскрыть значение получаемых знаний и их практическое применение в жизни, способствует профориентации школьников. Статья может быть полезна обучающимся основной школы, педагогам, руководителям проектной деятельности.
Список литературы
1. Владыкина И. В., Владыкина С. А. Организация проектной деятельности школьников по информатике // Вестник педагогического опыта. – 2021. – № 48. – С. 55-59.
2. Гребнева Д. М., Васева Е. С., Бужинская Н. В. Учебные проекты по робототехнике как способ организации практической деятельности и межличностного взаимодействия школьников в период пандемии // Информатика в школе. – 2021. – № 5(168). – С. 27-34. – DOI: 10.32517/2221-1993-2021-20-5-27-34.
3. Гулынина Е. В., Аргышева И. А. Опытно-экспериментальная работа по формированию ключевых компетенций посредством проектной деятельности в обучении информатике // Дневник науки. – 2023. – № 4(76). – DOI: 10.51691/2541-8327_2023_4_5.
4. Дрямова А. А. Компетенции руководителя школьного проекта (из опыта работы) // Здоровье - основа человеческого потенциала: проблемы и пути их решения. – 2020. – Т. 15, № 2. – С. 1050-1056.
5. Елисеев В. Л., Ужовская Е. М., Юлкова В. М. Межпредметные связи физики и информатики: возможности их использования в курсе информатики и ИКТ основной школы // Конструктивные педагогические заметки. – 2024. – № 1(21). – С. 56-62.
6. Ковригин Д. Д., Потапова И. А. Информатика в физике // Информационные технологии и системы: управление, экономика, транспорт, право. – 2023. – № S2-1. – С. 66-69.
Список источников
7. Баженова И. И., Бужинская Н. В., Васева Е. С. Разработка и применение цифровых образовательных ресурсов по физике : Учебно-методическое пособие. Махачкала : Общество с ограниченной ответственностью «АЛЕФ», 2021. – 92 с.
8. Васева Е. С., Бужинская Н. В. Использование средств визуализации в организации проектной деятельности : Учебно-методическое пособие. Нижний Тагил : Нижнетагильский государственный социально-педагогический институт (филиал) федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Российский государственный профессионально-педагогический университет», 2020. – 108 с.
9. Приказ Министерства просвещения Российской Федерации от 31.05.2021 № 287 «Об утверждении федерального государственного образовательного стандарта основного общего образования». Режим доступа: https://edsoo.ru/wp-content/uploads/2023/08/%D0%9F%D1%80%D0%B8%D0%BA%D0%B0%D0%B7-%E2%84%96-287-%D0%BE%D1%82-31.05.2021-%D0%A4%D0%93%D0%9E%D0%A1_%D0%9E%D0%9E%D0%9E.pdf (Дата обращения: 22.05.2025).
10. Федеральная рабочая программа по учебному предмету «Информатика» базовый уровень. Режим доступа: https://edsoo.ru/wp-content/uploads/2023/08/15_%D0%A4%D0%A0%D0%9F-%D0%98%D0%BD%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0-7-9-%D0%BA%D0%BB%D0%B0%D1%81%D1%81%D1%8B_%D0%B1%D0%B0%D0%B7%D0%B0.pdf (Дата обращения: 22.05.2025).
11. Федеральная рабочая программа по учебному предмету «Физика» базовый уровень. Режим доступа: https://edsoo.ru/wp-content/uploads/2023/08/20_%D0%A4%D0%A0%D0%9F-%D0%A4%D0%B8%D0%B7%D0%B8%D0%BA%D0%B0_7-9-%D0%BA%D0%BB%D0%B0%D1%81%D1%81%D1%8B_%D0%B1%D0%B0%D0%B7%D0%B0.pdf (Дата обращения: 22.05.2025).