Сьогоднішні учні не бажають навчатись лише заради знань або оцінки, їх необхідно переконати в тому, що здобуті на уроках знання та навики знадобляться в майбутньому, допоможуть одержати бажану освіту, стати конкурентноспроможними на ринку праці. Разом з тим, мені, як вчителю, часто доводиться спостерігати відсутність системності у знаннях школярів, єдиної картини світу; знання та навики учнів розділені навчальними дисциплінами. Наприклад, поняття молярної маси, що вивчається на уроках хімії, доводиться розглядати заново при вивченні на уроках фізики молекулярно – кінетичної теорії; не рідкість, якщо школярі не можуть застосовувати для розв’язування фізичних задач навики побудови графіків функцій, знаходження невідомого члену пропорції, роботи з вектрами, здобуті на уроках математики.

Як наслідок, вчителям різних навчальних дисциплін доводиться опрацьовувати однаковий навчальний матеріал, учень же, закінчивши навчання, має розрізнені знання з фізики, хімії, математики, біології тощо, так і не створивши для себе цілісної картини світу, не розуміючи, навіщо взагалі опановувалась та чи інша навчальна дисципліна. Більш того, навіть в рамках одного предмету, не відбувається накопичення та систематизація знань. Те, що опановувалось в 7 – 9 класах, доводиться не просто повторювати в старшій школі, а розглядати майже з нуля.

Окреслена проблема, на мій погляд, не має єдиного шляху розв’язання. Лише одним із можливих варіантів виходу з ситуації, що склалась, є активне впровадження інтегрованого навчання. Принципи інтегрованого навчання, зокрема, синтезованість знань, поглиблене вивчення проблеми, висвітлення актуальності та практичної значущості проблеми, доказовість вирішення проблеми, можуть сприяти реалізації наскрізних змістових ліній, формуванню життєвих компетентностей учнів. Інтегроване навчання сприяє розвитку наукового стилю мислення школярів, дає можливість широкого застосування учнями природничо – наукового методу пізнання; формує комплексний підхід до учбових предметів, єдиний з точки зору природничих наук погляд на ту чи іншу проблему, що відображає об’єктивні зв’язки в навколишньому світі; підвищує якість знань учнів, підвищує та розвиває інтерес учнів до предметів шкільної програми; формує загальні поняття фізики, математики, інформатики та інших наук; узагальнені уміння і навики: обчислювальні, вимірювальні, графічні, моделювання, спостереження, експериментування, – які виробляються узгоджено; формує переконання учнів, що вони можуть вивчати з розумінням складніші речі порівняно з тими, які пропонуються в підручнику; розширює кругозір учнів, сприяє розвитку креативності школярів, допомагає глибшому усвідомленню і засвоєнню програмного матеріалу; залучає школярів до науково – дослідної діяльності.

Є різні рівні інтеграції знань та способи впровадження інтегрованого навчання, на яких я не бачу необхідності зупинятись детально, оскільки дане питання широко висвітлене в методичній літературі. Особисто я використовую внутрішньо предметну та міжпредметну інтеграцію, що зумовлена самим змістом навчального матеріалу. Зокрема, використання біофізичного матеріалу під час уроків фізики, а також занять курсу за вибором «Фізика в живій природі та медицині» в старших класах.

Інтеграційний матеріал можна використовувати на різних етапах уроку: як під час мотивації школярів до навчальної діяльності, так і під час викладення нового матеріалу, закріплення знань. Наприклад, при вивченні дифузії у 7 класі можна висвітлити значення дифузії для процесів сприйняття запахів, смаків, процесу травлення, дихання. Застосувавши можливості, наприклад, сервісу Google Classroom, можна створити груповий проект, який міститиме текстову інформацію, відео (зокрема, з демонстрацією розлиття чорнил восьминогом, принципу роботи апарату «штучна нирка» тощо), цікаві фотографії за змістом. Зокрема, варто висвітлити, наприклад, наступний матеріал. Дифузія надзвичайно важлива у сприйнятті запаху. У комах нюх прекрасний. Багато нічних метеликів знаходять самок за запахом, навіть якщо ті сидять на відстані близько милі! У цих метеликів у невеликій кишені на черевці міститься пахуча залоза. Варто самці відкрити свою кишеню, як до неї злітаються самці з усією округи. На жуків запах самки діє не менш сильно: пахучої речовини лише однієї самки вистачить на приваблювання не менше 11 тисяч самців. У тарганів така ж картина: на «мікроскопічну» дозу запаху самки (усього на 30 молекул!) самець уже реагує [8].

Мурахи ж розмовляють за допомогою запахів. Різні пахучі речовини, спонукують робочих мурах збиратися по тривозі, бігти за здобиччю, доглядати за маткою, годувати личинок, перетаскувати кокони. Мурахи й після смерті продовжують якийсь час «розмовляти»: їхнє тіло виділяє запах, і тому побратими доглядають за ними, як за живими. Але через день – два починається розкладання, і запах смерті змушує робочих мурах «прозріти»: отут тільки несуть вони мертвих подалі від мурашника.

Запах має величезне значення й для риб. Давно вже відомо, що сьомга і тп її тихоокеанські родичи (кета, горбуша, кижуч, нерка й інші лососі) приходять із морів метати ікру в чистих, швидких ріках або струмках. Їхні діти, після того, як трохи підростуть, знову йдуть у море на 2 – 7 років, у різних видів по – різному. Пройдуть роки морського життя, і дорослі лососі вертаються в ріки, і не в будь – які,а тільки в ті, де народилися. Багато цікавих дослідів показали, що риби пливуть на батьківщину не тому, що запам'ятали дорогу назад. Не пам'ять, а...запах(!) указує їм правильну дорогу до загубленого в лісистих горах струмка іноді у тисячі миль від моря. Дифузія має величезне значення й для акул, які розрізняють запах краплини крові на відстані 4 кілометрів (!)

Важливий запах і для ссавців. Лосі й кабани, наприклад, чують мисливця кроків за п'ятсот, правда, по вітру. У свиней нюх тонший за собачий. Вони краще за всіх шукають гриби – трюфелі, що ростуть під землею. Французькі та ізраільські поліцейські залучають свиней до пошуку наркотиків. У країнах Африки польових щурів використовують для пошуку протипіхотних мін. Звичайно ж, не можна оминути увагою нюх собак. Собака відчуває присутність 1 (!) молекули речовини в 1 літрі повітря. Собака здатна одночасно сприймати декілька запахів, є незамінним помічником у пошуку наркотичних речовин, вибухонебезпечних р ечовин тощо. Вчені ж дослідили, що собаки можуть розрізнити однояйцевих близнюків, яких не може розрізнити навіть тест ДНК!

Цікавий матеріал інтегративного змісту можна використовувати і під час вивчення теми «Звукові коливання. Інфразвук. Ультразвук» (9 клас). Варто висвітлити можливості застосування ультразвуку в хірургії для розрізання та з’єднування тканин. Для розрізання м’яких тканин використовуються плоскі «ножі», для розрізання кісток – хвилеводи з насічкою в робочій частині. Частота коливань пилки хвилеводу . Також за допомогою ультразвуку здійснюють стерилізацію інструментів, діагностику пухлин тощо.

Ультразвук використовується при роботі дефектоскопів – приладів для перевірки якості деталі. Якщо в деталі є тріщини, раковини тощо, то в цих місцях ультразвук відіб’ється, що за фіксується осцилографом чи іншими засобами. Також ультразвук застосовується під час виготовлення емульсій для подрібнення частинок речовини. Під дією ультразвукових хвиль підвищується швидкість перебігу хімічних реакцій, що також знайшло своє застосування в техніці. Ультразвук застосовується для обробки деталей, ультразвукового зварювання, ультразвукової локації, ультразвукового дослідження органів, очищення поверхні ( ультразвукові ванни широко використовуються в автомобільній промисловості, стоматології, машинобудуванні, ювелірному виробництві, електронній промисловості). Широко відомий і метод ультразвукового очищення, а точніше, попередження обростання дна морських суден. Для цього застосовують, зокрема, КавіБластер. При розгляді теми можна створити добірку відео про ультразвукову діагностику деталей, УЗД в медицині, косметології, фотографій, що є у вільному доступі в мережі Internet. Цікаво обговорити з учнями доцільність використання ультразвукового відлякувача комарів, ультразвукової пральної машинки, ультразвуковий зволожувача повітря тощо.

Досить несподівані факти та припущення можна розглянути при вивчення інфразвуку, зокрема, вплив інфразвуку на організм людини, використання інфразвуку живими організмами, мождивості застосування інфразвуку дя психотерору, можливість виготовлення інфразвукової зброї тощо. Зокрема, можна висвітлити наступний матеріал. Відомо, що звук, проходячи через тепліше повітря, змінює свою швидкість, а, отже, і довжину хвилі на довшу, проходячи через холодне повітря – на коротшу. У високій будівлі зі склепінчастою стелею при нерівномірному опалюванні під стелею збирається тепла лінза. Якщо в такій будівлі басом вимовити що – небудь, то луна може повернутись інфразвуком. Приблизно той же ефект можна було спостерігати в старих кремлівських палатах. Царям залишалося тільки поставити посла у фокус повітряної теплової лінзи.

В старих морських розповідях часто згадується про те, що у відкритому океані зустрічалися судна, на яких або вся команда та пасажири виявлялись мертвими, кожен на тому місці, де він знаходився, або зовсім без жодної душі – з явними ознаками стрімкої втечі з них людей. Доведено, що, коли вітер проноситься над гребенями хвиль штормового моря, в повітрі збуджуються низькочастотні інфразвукові коливання. При співпадінні резонансної частоти коливань корпусу судна з частотою інфразвукових хвиль атмосфери саме судно стає немов би вторинним джерелом інфразвуку, підсиленого в декілька разів. Інфразвук викликає у людей відчуття жаху, і вони  поспішно залишають корабель, або ж знаходять свою загибель. Можливо, саме інфразвуком можна пояснити вплив чарівного співу сирен на моряків.

Саме впливом інфразвукових хвиль, зокрема, багато науковців пояснює дивну поведінку людей, які проживають на сейсмічно активній території, перед землетрусом. Класичний приклад – Біблійна історія з Содомом і Гоморрою.

Американські вчені встановили, що тигри та слони використовують для комунікації один з одним не тільки гарчання, муркотання чи рев і трубні позиви, але також й інфразвук. Інфразвук дозволяє, наприклад, уссурійським тиграм, підтримувати зв’язок на відстані до . Закохані алігатори використовують інфразвук для залицянь. Вони збуджують у воді стоячі хвилі, частотою, близько , використовуючи в якості інструменту нерівності спинної броні. Тварина створює інфразвук, який змушує її тіло вібрувати. Вібруючий крокодил спінює воду навколо себе, створюючи візерунок із хвиль і фонтанчиків.

При вивченні оптичних явищ у 9 класі цікаво розглянути явище дисперсії світла, пояснивши механізм утворення веселки. Далі можна запропонувати учням дібрати ілюстрації, кадри з мультфільмів, на яких зображено веселку (наприклад, з мультфільмів «Русалонька» та «Русалонька. Повернення в море», «Феї» та інших) . Виявиться, що далеко не завжди вона зображена правильно. Можна розглянути незвичні оптичні явища, зокрема, місячну райдугу, вогняну веселку в Айдахо, білі райдуги, гало, міражі, «зелений промінь» тощо. Саме «зелений промінь» був використаний піратами Карибського моря для повернення в наш світ («Пірати Карибського моря 3. На краю світу»).

Звичайно, даний матеріал, може бути розглянутий під час захисту проектних робіт учнів, або під час факультативних занять, на жаль, немає можливості присвячувати розгляду даних явищ окремі уроки.

На заняттях курсу за вибором «Фізика в живій природі та медицині» (10, 11 класи) можна розглянути та пояснити різноманітні оптичні ілюзії, висвітлити можливості їх використання при моделюванні одягу, в мистецтві фотографії та на телебаченні, в образотворчому мистецтві (зокрема, в роботах Октавіо Окампи, Сальвадора Далі, Акіоши Кітаока та інших), мистецтві татуажу, виготовити тауматроп, фенакистископ, зоотроп. В рамках вивчення оптичних явищ в старших класах цікаво розглянути явища інтерференції та дифракції в живій природі, створити добірку фотографій, розглянути практичне використання даних явищ тощо.

Можна стверджувати, що майже будь – яка тема розкриває можливості для інтеграції знань. Так, при вивченні електричних явищ у 8 класі, варто розглянути будову електричних органів риб, вплив струму на живі організми, правила техніки безпеки при роботі з електричним струмом, механізм утворення та причини небезпеки блискавки, створити добірку відео на дану тему; при розгляді магнітних явищ у 9 класі можна розлянути вплив магнітного поля на живі організми, можливості застосування магнітних полів для діагностики та лікування [1,2,5,6]. В 11 класі на факультативних заняттях, або заняттях курсу за вибором можна розглянути методи франклінізації, УВЧ – терапії, магнітокардіографії, магнітоенцефалографії, магнітно – резонансної томографії тощо. На уроках узагальнення знань або на факультативних заняттях можна розглянути досягнення біоніки, зокрема, запропонувавши учням після перегляду відео з плейлиста «Біоніка» You Tube каналу «Наука 2.0», скласти табицю застосування досягнень природи в технічних пристроях. Варто застосовувати й задачі та запитання інтегративного змісту. Наприклад, при вивченні теплових явищ, зокрема, нагрівання та пароутворення рідини, можна поставити учням запитання, як правильно слід «збивати» температуру тіла, чому необхідно вживати велику кількість рідини, чи потрібно провітрювати приміщення, в якому знаходиться хворий, чи правильним був метод лікування лихоманки, що полягав в обгортанні хворого простирадлом, змоченим у холодній воді. Можна також переглянути відео з записом передачі доктора Є. Комаровського на цю тему. Зокрема, варто звернути увагу учнів на той факт, що при контакті з холодним відбувається спазм судин шкіри, втрати тепла через шкіру зменшуються. Температура шкіри знижується, а температура внутрішніх органів підвищується, що є надзвичайно небезпечним [3].

Різноманітні задачі біофізичного змісту широко поширені в методичній літературі. Цікавим є й використання відео задач, можна використовувати, зокрема, збірник відео задач «Фізика навколо нас» Зубрицької Г.М [4,7].

Для контролю опанування учнями знань можна використовувати онлайн – пазли, конлайн – кросворди, онлайн – тести, створені на сайтах «Online Test Pad.ua”, LearningApps.org освытных платформах «На урок», «Всеосвіта» та інших. Запитання та задачі в таких завданнях мають містити інтегративний матеріал, саме ж їх створення нічим не відрізняється від розробки завдань для поточного контролю знань учнів.

Звичайно, висвітлений матеріал містить лише дуже незначну частину тих цікавих фактів, які можуть бути використанні при вивченні фізики. Як вже було сказано вище, інтеграція знань може бути використана в кожній навчальній темі, проте, без особистих зусиль учнів, без їхнього бажання знати та розуміти суть явищ та можливості їх застосування, без прагнення до особистісного зросту навіть інтеграція безсила.

Література

1. Беркинблит М.Б., Глаголева Е.Г. Электричество в живых организмах. – М.: Наука. Гл. ред. физ. – мат. лит., 1988. – 288 с. – (Б-чка «Квант»; Вып. 69)
2. Богданов К.Ю. Физик в гостях у биолога. – М.: Наука. Гл. ред. физ. – мат. лит., 1986. – 144с. – (Б – чка «Квант». Вып. 49)
3. Варикаш В.М., Варикаш И.М., Кимбар Б. А. Физика в живой природе. – Минск: Народная асвета , 1984. – 126, с. – ил.
4. Зубрицька Г.М. Збірник відео задач «Фізика навколо нас»: Internet – ресурс. Режим доступу: http://wiki.iteach.com.ua/Збірник_відеозадач_Фізика_навколо_нас (04.06.2020)
5. Лаздин А.В, Протасов В.Р. Электричество в жизни рыб. – М.:Наука, 1977. – 87 с.
6. Манойлов В.Е. Электричество и человек. Изд. 3 – е доп. и перераб. – Л. Энергоатомиздат. Ленингр. отд – ние, 1988. – 224 с.: ил.
7. Семке А.И. Нестандартные задачи по физике. Для классов естесственно – научного профиля./ Семке А.и. – Ярославль: академия развития, 2007 – 320 с.: ил.
8. Сергеев Б.Ф. Занимательная физиология. – М.: Молодая гвардия, 1969 – 336 с.
9. Ресурси Internet