Красуцкая Е.М., Михальская Н.В.
Межпредметные связи математики и информатики как платформа инженерного образования

МАОУ лицей №130, г. Екатеринбург

Свердловская область относится к числу десяти основных регионов с высокой концентрацией производства. Обеспеченность предприятий промышленного комплекса достаточным количеством высококвалифицированных инженерных кадров является залогом и обязательным условием стабильного развития региона. Поэтому в последние годы особое внимание уделяется подготовке инженерных кадров нового качества, начиная уже с довузовской подготовки. В Концепции  комплексной государственной программы «Инженерная школа Урала» на 2015 – 2020 годы говорится о необходимости сочетания фундаментальной и практико-ориентированной части образовательной программы при подготовке специалистов, способных быстро адаптироваться к изменениям в выбранной отрасли, проявлять инициативу, брать на себя ответственность за принятые решения, эффективно работать в команде.

Конкретным выражением интеграционных процессов, происходящих сегодня в науке и в жизни общества, является организация межпредметных связей в современной школе. Они играют важную роль в повышении научно-теоретической и практической подготовки учащихся к дальнейшему обучению в ВУЗе. Межпредметные связи, применяемые в школьной практике, способствуют целостному восприятию школьниками окружающего мира, вооружают их обобщенным характером познавательной деятельности. Особое значение в образовании школьников приобретает организация межпредметных связей математики и информатики.

Известный русский математик, академик А.Д. Александров писал: «Инженер, не владеющий математическими методами, - это не инженер, а монтёр… Инженер в полном смысле этого слова немыслим без знания математики».  Математика — это фундаментальная наука, методы которой активно применяются во многих дисциплинах, в том числе и в информатике. Математика устанавливает многообразные связи между объектами в реально протекающих процессах и явлениях, формули­руя их в виде логических высказываний, записанных с помощью ма­тематических символов. Таким образом, математика помогает понять законы, которым подчиняется окружающий  мир, а, следовательно, является инструментом познания мира. Не случайно, чтобы решить практически любую задачу по информатике, необходимо сначала составить математическую модель. Информатика же обладает необыкновенной разносторонностью, способностью проникать во все сферы научной и общественной жизни, в деятельность каждого человека. Поэтому можно считать, что информатика – практическая наука. Она вооружает человека инструментом, позволяющим ему самостоятельно учиться в течение всей его жизни.

Организация межпредметной связи математики и информатики позволяет учащимся лучше понять содержательную суть обоих предметов, практическую значимость математики, позволяет вызвать интерес к математическим проблемам, показать возможность их решения новыми, нестандартными методами с применением современных технических средств, возможность смоделировать и наглядно увидеть на экране монитора математические процессы и управлять этими процессами.  Применение информационных компьютерных технологий позволяет снять многие познавательные трудности в изучении школьниками математики, позволяет организовать как коллективные формы совместной деятельности на основе сетевого взаимодействия, так и индивидуальное обучение на основе дифференцированного подхода.

7 класс является очень важным этапом предпрофильного обучения, когда учащиеся знакомятся с такими разделами математики, как алгебра и геометрия, а в информатике – с программированием, когда закладываются основы логического, математического, алгоритмического мышления. Поэтому для описания организации межпредметных связей информатики и математики нами была выбрана именно эта параллель. 

Для определения связей между предметами нами был проведен сравнительный анализ содержательных линий алгебры и геометрии,   элективного курса «Алгоритмические основы решения прикладных задач» 7 класса с целью выявления «точек соприкосновения». Были выявлены понятия, которые изучаются, применяются в обоих предметах. Например, изучаемые в 7 классе, понятие «степень числа» и возведение числа в натуральную степень (точнее, числа 2) применяются при изучении учащимися единиц количества информации, при преобразовании одних единиц в другие. Понятие математической модели является общим и при решении учащимися математических задач, и при разработке алгоритмов. Да и само понятие «алгоритм» является общим для двух этих наук. На уроках алгебры в 7 классе изучается понятие числовое и буквенное выражение, а при изучении основ программирования вводится понятие переменной, арифметического выражения, формулы.

Кроме общих понятий в результате сравнительного анализа были выявлены компоненты содержания математики, которые могут стать практической основой для решения задач по алгоритмизации и программированию. Так, например, при изучении линейного алгоритма можно решать расчетные задачи на определение периметра, площади плоских фигур. При изучении разветвляющихся алгоритмов можно решать задачи на определение типа треугольника по длинам его трех сторон (равносторонний, равнобедренный, разносторонний или вообще не треугольник), типа треугольника по его трем углам (остроугольный, тупоугольный, прямоугольный или не треугольник), кратности чисел. При изучении циклического алгоритма – алгоритм возведения числа в натуральную степень, печать таблицы квадратов, кубов чисел, таблиц перевода старинных единиц измерения длины, площади в современные.

При изучении координатной плоскости очень удобно одновременно начинать и изучения основ графики в языке программирования. Так как координаты экранные и на координатной плоскости не совпадают, то очень полезно для понимания данного материала по математике производить преобразование координат экранных в графические, производить просчет координат для построения простых и сложных изображений с помощью средств программирования.

При введении понятия линейной функции удобно использовать информационные технологии для проведения самостоятельного исследования свойств этой функции. Возможно проведение интегрированных уроков с применением электронных таблиц Excel для построения графиков функции. Это облегчит исследование свойств линейной функции, сделает быстрым, простым и наглядным математический эксперимент при построении графика функции. Еще одной более сложной возможностью применения электронных таблиц является графический метод решения систем линейных уравнений. При изучении данной темы очень интересным может стать исследование на компьютере взаимного расположения графиков линейных функций, когда система двух линейных уравнений с двумя переменными имеет единственное решение, бесконечно много решений, не имеет решения.

Это далеко не весь перечень возможностей организации межпредметных связей математики и информатики в 7 классе. Но уже на базе этих примеров видно, что межпредметность – это современный принцип обучения, влияющий на отбор и структуру учебного  материала, на подбор методов обучения, усиливающий  системность знаний учащихся, обеспечивающий  единство учебно-воспитательного процесса.

Обобщая все вышесказанное, можно сделать вывод, что обучение будущего инженера должно базироваться на фундаментальных знаниях, знаниях принципов и методов приобретения новых знаний, и конечно, умение пользоваться самыми современными средствами для решения своих учебных и профессиональных задач, то есть должно идти в тесной связи таких наук, как математика и информатика. Проведение интегрированных уроков позволяет показать связь предметов, учит применять на практике теоретические знания, способствует  отработке навыков работы на компьютере, навыков применения компьютера в исследовательской, экспериментальной деятельности, активизирует умственную деятельность учащихся, стимулирует их  к активному, самостоятельному приобретению знаний.

Литература

1. Александрова Т.К. Значение межпредметных умений в формировании научного мировоззрения учащихся.// Проблемы совершенствования процесса обучения в средней школе. — Л., 1987.
2. Макарова Н. В., Нилова Ю. Н. Моделирование средствами языка программирования как технология системно-деятельностного подхода в обучении // Педагогическое образование в России. 2012. № 5. С. 83–87.
3. Максимова В.Н. Межпредметные связи в учебно-воспитательном процессе современной школы. М., 1987.