CC BY
168
УДК 373.5, 378.09 ББК 74.26, 74.5
ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНАЯ КАРТИНА МИРА: ПРЕЕМСТВЕННОСТЬ СРЕДНЕГО И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
I Н.И. Одинцова, Е.Е. Одинцова
16
Аннотация. Описаны проблемы, связанные с формированием естественнонаучной картины мира у школьников и студентов вузов. Предложены пути согласования новых интегрированных курсов: «Естествознание'» в средней школе и «Естественнонаучная картина мира» в высшей школе. Высказана идея о единой структуре и общих интеграционных центрах в содержании этих курсов.
Единая структура предполагает объединение изучаемых объектов по размерному признаку в три блока: мегамир, макромир и микромир. Формирование естественнонаучной картины мира в рамках этой структуры включает два этапа. Первый - формирование естественнонаучной картины по оси Х: школьники изучают элементы этих миров от галактик до элементарных частиц, их характерные масштабы и законы функционирования. Второй - формирование естественнонаучной картины по оси Ь: школьники изучают эволюцию объектов живой и неживой природы от Большого взрыва до наших дней.
Интеграционные центры - это те области курсов, которые являются общими для всех естественных наук (физики, химии, биологии и др.). Выделено три интеграционных центра, в содержании которых школьники и студенты должны ориентироваться при работе по разным программам и учебникам: общий объект изучения естественных наук - природа (вещество и поле), общие методы изучения - естественнонаучные методы познания, общие понятия - универсальные понятия естествознания (энергия, вероятность и др.).
Ключевые слова: интегрированные курсы, методика обучения естествознанию, формирование естественнонаучной картины мира, мегамир, макромир, микромир, интеграционные центры естествознания.
THE NATURAL-SCIENCE PICTURE OF THE WORLD: SUCCESSION OF SECONDARY AND HIGHER EDUCATION
I N.I. Odintsova, E.E. Odintsova
Abstract. The article describes the problems related to the formation of natural scientific worldview in schoolchildren and university students. The authors also propose a way to bring into compliance the new integrated courses which are "Natural Science" in secondary school and "Natural scientific worldview" in high school. The idea suggested in this article is that the mentioned courses should share the single structure and common integration centers in their content.
Single structure of the courses mentioned above assumes that all studied objects are divided into three groups according to their size which are mega-, macro- and micro- worlds. Formation of natural scientific worldview in this framework consists of two stages. The first stage is the formation of natural scientific worldview over the Xaxis: students study objects of the three groups ranging from galaxies to the elementary particles, their typical scales and laws of functioning. The second stage is the formation of natural scientific worldview over the t axis: students study the evolution of animate and inanimate natural objects from the Big Bang to the present day.
Integration centers are the areas of mentioned courses that are common for all of the natural sciences (physics, chemistry, biology, etc.). The article distinguishes between three integration centers, the contents of which must be familiar to pupils and students studying different programs and textbooks: common object of study of natural sciences (i.e. Nature which is matter and field), common methods of study (i.e. scientific approach to nature investigation) and common concepts (i.e. universal concepts of natural science such as energy, probability, etc.).
17
Keywords: integrated courses, methods of teaching natural science, natural science worldview formation, mega world, macro world, micro world, integration centers of natural science.
Формирование естественнонаучной картины мира является одной из важнейших целей современного образования. Эта цель актуальна как в рамках среднего (общего или профессионального), так и высшего образования. Ее значимость увеличивается в условиях стремительного развития интеграционных процессов в естественных науках и находит от-
ражение во введении в школьный курс нового предмета «Естествознание 10-11», а в вузовские курсы — новой дисциплины «Естественнонаучная картина мира». В связи с этим важно обеспечить преемственность в достижении единой цели на разных уровнях образования.
Естественнонаучная картина мира — с одной стороны, широко употре-
3 / 2014
Преподаватель ^
18
бляемое и интуитивно ясное понятие, с другой стороны, понятие, которое неизменно вызывает споры и допускает многочисленные трактовки. Для того чтобы сделать такого рода споры более продуктивными, на наш взгляд, следует различать два смысла, которые могут быть вложены в этот термин.
Во-первых, естественнонаучная картина мира — это система знаний об окружающем мире, которая сложилась в науке в результате применения естественнонаучных методов. В этом смысле, говорят о физической, химической, биологической, синерге-тической, эволюционной и других картинах мира. На разных этапах исторического развития они разные, например, для физической картины мира различают механическую, электродинамическую, квантово-полевую картины мира.
Во-вторых, естественнонаучная картина мира — это образ (модель) окружающего мира, который сложился в голове школьника или студента в результате систематического изучения естественнонаучных предметов и различных внешних факторов, таких как Интернет, телевидение, беседы с друзьями и других. Этот образ уникален у каждого человека и меняется во времени на протяжении всей жизни.
Принципиальный вопрос состоит в том, чтобы обеспечить согласование и отражение между этой «внешней» картиной (что открыли ученые) и «внутренней» (как ученик себе это представляет) и заложить базис для адекватного изменения последней в стремительно меняющемся современном мире.
Предлагаются разные подходы по выбору такого базиса: формирова-
ние естественнонаучной картины мира на основе фундаментальных констант [1], на основе отдельных фрагментов, например таких как, природные объекты, природные процессы, естественнонаучные концепции [2], на основе концепций отдельных отраслей естествознания (физические, биологические, химические концепции) [3] и другие. Каждый из них по-своему интересен.
Однако условие преемственности уровней образования подразумевает, что основа для структурирования материала должна быть достаточно простой и доступной для понимания не только студента, но и школьника. А условие интеграции делает неудачной идею формирования естественнонаучной картины мира как суммы слагаемых (физика, химия, биология и др.).
В связи с этим наше первое предложение состоит в том, чтобы сделать сквозной (и для школьников, и для студентов) идею структурирования материала по размерному признаку. С одной стороны, она доступна для понимания даже младшего школьника: есть соразмерные нам объекты (они образуют макромир), есть много меньшие, для наблюдения за которыми необходим микроскоп (объекты микромира), есть огромные удаленные от нас объекты, наблюдаемые с помощью телескопов (объекты мега-мира). С другой стороны, такие разделы вполне допускают рассмотрение самых сложных вопросов современного естествознания в рамках вузовских курсов.
Кроме того, предлагаемый подход допускает широкое изучение вопросов интегрированного характера. Так, интеграция именно по размерному
признаку (от 1 нм до 100 нм) объединила различные естественные науки в область нанонауки и дала прорывные открытия в области технологий. Однако стоит заметить, что автоматически предлагаемый нами подход интеграцию не обеспечивает и при его использовании легко скатиться на простую систему переобозначений (например, мегамир - ^трономия).
Формирование естественнонаучной картины мира при объединении объектов по размерному признаку включает два этапа (рис. 1). Первый -формирование естественнонаучной картины по оси Х: школьники изучают элементы этих миров от галактик до элементарных частиц, их характерные масштабы и законы функционирования. Второй - формирование естественнонаучной картины по оси ^ школьники изучают эволюцию объектов живой и неживой природы от Большого взрыва до наших дней.
Такой подход методически целесообразен, поскольку на первом этапе вводятся понятия об объектах и особенностях их функционирования, а на втором - эти же понятия актуализируются и включаются в новую
Рис. 1. Этапы формирования естественнонаучной картины мира
эволюционную канву. Кроме того, он задает простую и понятную систему координат, в которую на протяжении всей жизни удобно встраивать новые факты, гипотезы, теории.
Следующее наше предложение касается содержания школьного курса «Естествознание 10-11» и вузовского курса «Естественнонаучная картина мира». Оба этих курса только начинают внедряться в практику обучения (первый - с 2004 г., второй - с 2012 г.) и потому находятся в стадии становления. Содержание этих курсов не регламентировано ФГОС (стандарт носит рамочный характер). В силу новизны дисциплин, отсутствия регламентации, а также чрезвычайной широкой предметной области сложилась ситуация, при которой программы и учебники по естествознанию различаются столь кардинально, что нет даже общих разделов и тем, не говоря уже о конкретном наполнении параграфов [см., напр.: 4; 5].
В связи с этим, на наш взгляд, стоит выделить некоторые инварианты, которые, в том или ином виде, присутствуют и будут присутствовать в любом курсе «Естествознание» и «Естественнонаучная картина мира». Наличие таких инвариантов обусловлено самой идеей введения вышеназванных курсов как интегрированных дисциплин.
Что объединяет такие разные науки, как физика, биология, химия, астрономия и другие в единый комплекс наук - естествознание? Прежде
19
3 / 2014-
Преподаватель
20
всего, общий объект изучения — природа, общие методы изучения — естественнонаучные методы познания, общие понятия — универсальные понятия естествознания.
Следовало бы добавить — общий язык — математика, однако при изучении естествознания в школе на базовом уровне (единственном согласно стандарту), к сожалению, практически нет возможности в должной мере отразить этот аспект. В вузовских курсах такие возможности есть, но только для отдельных профилей (например, направление «Педагогическое образование», профиль «Математика»).
Таким образом, можно выделить три интеграционных центра естествознания, в содержании которых школьники и студенты должны ориентироваться при работе по разным программам и учебникам, и владеть соответствующими действиями и понятиями (рис. 2).
В рамках интеграционного центра «Природа как объект изучения естествознания» изучаются такие вопросы, как вещество и поле, дискретное строение вещества, молекулы, атомы, элементарные частицы; фундаментальные поля и фундаментальные взаимодействия, их интенсивность, радиус действия, переносчики взаимодействия; живая и неживая природа, их общие закономерности и особенности и др.
Интеграционный центр «Естественнонаучные методы познания» включает знания об эмпирических и теоретических методах познания,
Рис. 2. Интеграционные центры естествознания
примерах их применения в истории естествознания и современных естественнонаучных исследованиях, умения применять методологические знания на практике, отличать научные утверждения от псевдонаучных.
В рамках интеграционного центра «Универсальные понятия естествознания» изучаются такие понятия, как энергия, симметрия, равновесие, вероятность, эволюция и т.п. Их особенность состоит в том, что все они не являются новыми для школьника или студента, изучающего естествознание, однако сформированы на базе монопредметных областей (физики, химии, биологии, математики). Задача учителя естествознания или преподавателя курса «Естественнонаучная картина мира» — продолжить формирование этих понятий с расширением на другие области естествознания.
Формирование естественнонаучной картины мира — образовательная цель, для достижения которой требуется объединение усилий учителей школ и преподавателей вузов различных естественнонаучных дисциплин. Такое объединение может быть проведено с опорой на структурирование естественнонаучного материала
ВЕК
по размерному признаку и выделение в содержании соответствующих школьных и вузовских курсов трех инвариантов — интеграционных центров естествознания. Это ни в коей мере не приведет к единообразию программ и учебников, но обеспечит преемственность естественнонаучного образования как по вертикали (переход из школы в вуз), так и по горизонтали (переход из одной школы в другую, из одного вуза в другой).
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ
1. Голубева, О.Н. Современная целостная естественнонаучная картина мира [Текст] / О.Н. Голубева, А.Д. Суханов // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Фундаментальное естественнонаучное образование. - 2005. - № 1. - С. 36-45.
2. Мансуров, А.Н. Естественнонаучная картина мира как метод структурирования знаний о природе и как учебная дисциплина [Текст] / А.Н. Мансуров // Alma mater (Вестник высшей школы). - 2010. -№ 7. - С. 46-54.
3. Цюпка, В.П. Естественнонаучная картина мира: концепции современного естествознания [Текст] / В.П. Цюпка // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. - 2012. Образование и наука. - 2007. - № 2. - С. 3-12.
4. Естествознание: 10 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень / И.Ю. Алексашина, К.В. Галактионов и др. ; под ред. И.Ю. Алексаши-ной [Текст]. - М. : Просвещение, 2008.
5. Мансуров А.Н. Естествознание. Базовый уровень: учебник для 10 класса [Текст] / А.Н. Мансуров, Н.А. Мансуров. - М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013.
REFERENCES
1. Golubeva O.N., Suhanov A.D. Sovremenna-ja celostnaja estestvennonauchnaja kartina mira [Modern complete natural-science picture of the world], Vestnik Rossijskogo uni-versiteta druzhby narodov, Serija: Funda-mental'noe estestvennonauchnoe obrazova-nie, 2005, No 1, pp. 36-45.
2. Mansurov, A.N. Estestvennonauchnaja kartina mira kak metod strukturirovanija znanij o prirode i kak uchebnaja disciplina [Natural-scientific picture of the world as a method of structuring knowledge about the nature and as an academic discipline], Alma mater (Vestnik vysshej shkoly), 2010, No 7, pp. 46-54.
3. Cjupka, V.P. Estestvennonauchnaja kartina mira: koncepcii sovremennogo estestvoz-nanija [Natural-scientific picture of the world: concepts of modern natural science], Mezhdunarodnyj zhurnal prikladnyh i fendamental'nyh issledovanij, 2012. Obra-zovanie i nauka, 2007, № 2, pp. 3-12.
4. Estestvoznanie: 10 klass. Uchebnik dlja obshheobrazovatel'nyh uchrezhdenij: ba-zovyj uroven' [grade 10. Textbook for educational institutions: the basic level / I.Yu. Alek-sashina, K.V. Galaktionov and others ; Ed. 21 by I. Yu. Aleksashina] / I.Ju. Aleksashina, K.V. Galaktionov i dr.; pod red. I.Ju. Alek-sashinoj, M., Prosveshhenie, 2008.
5. Mansurov A.N., Mansurov N.A. Estestvoznanie. Bazovyj uroven': uchebnik dlja 10 klassa [Natural sciences. Basic level: the textbook for the 10th grade], M., BINOM, Laboratorija znanij, 2013.
Одинцова Наталия Игоревна, доктор педагогических наук, профессор кафедры физики для естественных факультетов Московского педагогического государственного университета, n_odints@pochta.ru
Odintsova N.I., Dr. Sc. (Pedagogy), Professor, Physics for Natural Sciences Department, Moscow State Pedagogical University, n_odints@pochta.ru
Одинцова Екатерина Евгеньевна, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры космологии Российского университета дружбы народов, n_odints@pochta.ru
Odintsova E.E., PhD in Physics and Mathematics, Associate Professor, Peoples Friendship University of Russia, n_odints@pochta.ru
3 / 2014
Преподаватель ^
