CC BY
119
ИЗВЕСТИЯ
ПЕНЗЕНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ПЕДАГОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА имени В. Г. БЕЛИНСКОГО ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ № 25 2011
izvestia
penzenskogo gosudarstvennogo pedagogicheskogo universiteta
imeni V. G. BELINSKoGo
natural sciences
№ 25 2011
УДК 372.854
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНТЕГРАТИВНОГО ПОДХОДА В ПРЕПОДАВАНИИ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫХ ДИСЦИПЛИН
© А.М. ЗИМНЯКОВ*, А.А. ДАШКИНА*, О.А. ПУТИЛОВА**
*Пензенский государственный педагогический университет им. В.Г. Белинского,
**МОУ СОШ № 59 e-mail: [email protected], [email protected], [email protected]
Зимняков А.М., Дашкина А.А., Путилова О.А. - Использование интегративного подхода в преподавании естественнонаучных дисциплин // Известия ПГПУ им. В.Г. Белинского. 2011. № 25. С. 720-724. - В связи с существующей возможностью объединения дисциплин естественнонаучного цикла в единый предмет «Естествознание», нами были рассмотрены принципы и механизмы реализации интегративного подхода в рамках преподавания естествознания в средней школе. Проанализированы цели систематизации знаний в блоки содержания. Выявлена проблема отсутствия у выпускников и студентов первого курса должных навыков по установлению междисциплинарных связей для решения практических задач.
Ключевые слова: интеграция, интегративный подход, междисциплинарная связь, естествознание, система.
A.M. Zimnyakov, А.А. Dashkina, О.А. Putilova - The use of the integrative approach in teaching of natural science disciplines // Izv. Penz. gos. pedagog. univ. im.i V.G. Belinskogo. 2011. № 25. P. 720-724. - Due to the existing possibility of combining of Science disciplines to the subject «Natural Science» we’ve studied principles and implementation arrangements of the integrative approach within the process of teaching of Natural Science at high school. We’ve also analyzed the aims of the systematization ofknowledge into separate units in accordance with their content. There has been found out that many graduates and freshmen lack the skills in the sphere of determination of interdisciplinary links for solving a number of problems of practical importance.
Key words: integration, integrative approach, interdisciplinary links, natural science, system.
Системашкольногообразованияподразумевает получение обширных знаний многих смежных дисциплин, включенных в учебные циклы. Естественнонаучные дисциплины - являются основой для формирования мировоззрения учащихся, так как дают полное представление об устройстве окружающего мира, материи и ее состояниях, о самом человеке. Для формирования полноценного понимания и восприятия окружающей действительности необходима интеграция знаний всех областей наук об окружающем мире: химии, биологии, географии, физики, а также включая материалы из геологии, астрономии. Учебные предметы естественнонаучного цикла средней школы формируют личность учащихся.
Постоянное развитие общества приводит к периодическому пересмотру целей и содержания образования в соответствии с выдвигаемыми обществом требованиями [6].
Задачами обученияестественнонаучным дисциплинам являются: формирование у учащихся знаний основ наук - важнейших фактов, понятий, законов и теорий, научного языка, раскрытие доступных обобщений мировоззренческого характера; развитие уме-
ний наблюдать и объяснять явления, происходящие в природе, лаборатории, повседневнойжизни ,формиро-вание специальных умений обращаться с веществами, живыми объектами, выполнять опыты, соблюдая технику безопасности.
Решитьвсеэтизадачивозможноиспользуяинте-гративный подход при обучении в средней школе, особенно это важнодлясовременного образованияв свете реформы,котораяпредполагаетобъединениеучебных дисциплин, таких как химия, биология, география, физика в единую дисциплину - естествознание.
Интеграция - (от лат. integratio - восстановление, восполнение, от integer - целый) процесс сближения и связи наук, происходящий наряду с процессами их дифференциации. [3]
Дифференциация - разделение целого на части, а интеграция - объединение с соподчинением частей системы целого. При объединении системы, то есть при переходе к макроуровню происходит образование новойструктуры,обладающейновымиспецифически-ми свойствами. Целое характеризуется новыми качествами и свойствами, не присущими отдельным частям, но возникающими в результате взаимодействия
в определенной системе связей. Например, атомы различных химических элементов, из Периодической системы Д. И. Менделеева, соединяясь друг с другом, образуютмолекулы.Разновидностеймолекулужесот-ни тысяч: примерно пятьдесят тысяч неорганических, около миллиона органических. Если взять молекулу водорода и молекулу хлора, то из них можно получить две молекулы хлороводорода, но это не означает, что молекула хлороводорода «унаследует» свойства составляющих ее частей. Получается совершенно новое образование, отличающаяся от первоначального состояния. Целое всегда имеет особые свойства, отсутствующие у его частей, и не равно сумме элементов, не объединенных системообразующими связями. При сложении системного целого интеграция подчиняется иным законам формирования, функционирования и эволюции [9, 10].
Процессы сборки в мире неживой природы очень сложны, но еще более сложны они в мире живо-говеществаиобщества.Механическоесосредоточение химических элементов, тканей, органов, не дают организма в целом. Для этого требуется системная целостность, обмен веществ и энергией, гуморальная и нервная регуляция процессов, объединяющая множество свойств биосистемы [9].
Рассматривая объединение отдельных элементов в систему, неизбежно сталкиваемся с необходимо-стьюрассматриватьее, какнекоторыйпроцесс, учитывающий ее историю, неопределенность, наследственность [9].
В случае сложно организованных объектов целое несводимо к сумме частей. Эта особенность любого целостного образования, которую можно назвать свойством интеграции, позволяет понять все части целого. К этим чертам относится:
• возникновение нового в процессе развития (усложнение структуры химических соединений, аро-морфозы живых организмов, изменение рельефа);
• появление новых типов целостности (возникновение тканей, систем органов);
• разделениецелостныхсистемнаорганические и неорганические, основанные на том, что в неорганической системе (атом, молекула) свойства частей хоть и отражает природу целого, но все, же определяются внутренней природой частей, тогда, как в органической системе (биологические и социальные объекты) свойства частей целиком определяются свойствами целого [9].
Между частями и целым существует не просто функциональная зависимость, а значительно более сложнаясистемаразнокачественныхсвязей,суборди-наций,управления,структурных, генетическихсвязей и т. п., в рамках которых причина одновременно выступает, какследствие, какпредпосылка. Взаимосвязь частей такова, что она представляется не в виде линейного причинного ряда, а в виде своеобразного замкнутого круга, внутри которого каждый элемент связи является условием другого обусловленного им [9].
Современное название разрешает и известный познавательный парадокс.
Как познать целое раньше частей, если это предполагает знание частей раньше целого? Он осуществляется одновременно? Выделяя части, мы анализируем их, как элементы данного целого, в результате синтеза целое выступает, как состоящее из частей изучение частей является единственным путем изучения целого. Результаты исследования частей входят в систему научного знания лишь благодаря тому, что они выступают, как новое знание о целом. [9]
Существует три механизма сборки целого:
• механический детерминизм,
• связь по типу корреляции,
• связь по типу субординации.
Детерминизм - учение о закономерной, необходимой связи всех событий и явлений и их причинной обусловленности. [9]
Механическому детерминизму подчинена вся неживая природа. В живой природе связь частей по принципу механической детерминации проявляется при наблюдении за ранними стадиями развития эмбриона. Исследование подобных связей получило применение в эмбриологии, которая раскрыла суть процессов формообразования в индивидуальном развитии. Это сейчас имеет место в развитии нанотехнологий, но организм не является агрегатом атомов, молекул, клеток, таккакпроцессыжизнедеятельности нельзя объяснить лишь механическим воздействием, аддитивным суммированием элементарных физикохимических составляющих. [9]
Коррелятивноевоздействиечастей - форма связи, при которой осуществляется взаимозависимая детерминация множества частей. В этой взаимозависимой детерминации основание детерминируется следствием: одна часть влияет на другую, которая в свою очередь, изменяясьопределеннымобразом,оказывает действиенапричину, еевызывающую. Такимобразом, связь по типу корреляции представляет собой такое взаимодействие, когда всякое изменение одной части отражается на остальных и в свою очередь является ответом на изменение других частей, воздействующим на него. [9]
Связь по типу субординации подразумевает происхождение коррелированных частей из какой-то единой, общей основы. Самым существенным выражением господствующего отношения субординирующего фактора является преодоление ими замкнутого круга, равнозначного отношения частей при коррелятивной связииобеспечениесаморазвитияцелостнойсистемы. Саморазвитие живой системы является формой самоорганизации системы, с отрицательной величиной изменения изобарно-изометрического потенциала. Своеобразие живой системы, в том, что если саморегулирующиеся системы неживой природы являются конечными, затухающими, то есть не способными к самостоятельному самовоспроизведению, без вмешательства внешних факторов (Т, Р, ^), то саморегуляции живой системы характеризуется способностью к самовоспроизведению.Науровнехимическойоргани-зации материи принцип связей по типу субординации проявляется атом - молекула - вещество. [9]
Интегративность в обучении в настоящее время очень актуальна, так отражает общий принцип подачи более полного, обширного материала, который позволит показать взаимосвязь всех научных направлений и сформировать целостное представление о природных объектах.
Естествознание - это наука о природе, как единой целостности, либо совокупность наук о природе, взятая как единое целое; элемент общей культуры человечества, один из основных показателей уровня цивилизации; теоретическая база физиологического и технического бытия человечества; теоретическая основа материального производства общества. [2]
Цель естествознания: поиск единого основания, обуславливающего бесчисленное разнообразие предметов, явлений природы и ее основных законов, связывающих микро- и макромиры. [2]
Методика обучения интегративных дисциплин входит в общую дидактику. Дидактика - наука об обучении (преподавании и учении) всем дисциплинам и на всех уровнях развития обучаемого, поэтому ее называют общей дидактикой или общей теорией обучения, преподавания и учения. Кроме общей дидактики, существуют дидактики обучения отдельным дисциплинам, так называемые частные дидактики, или методики обучения дисциплинам. Содержание этих дидактик определяется в первую очередь содержанием и специфическими методами соответствующих наук (с учетом уровня развития обучаемого). [3, 4]
Г лавнейшей и особо ценной способностью молодого специалиста следует считать наличие творческого мышления. Формирование у учащихся системного качества мышления оказывается затруднительным. Поэтому можно ограничиться одним из признаков системного мышления - способностью к многостороннему рассмотрению изучаемого объекта. Ведь системность знания означает, что все его элементы связаны между собой и с другими знаниями, имеющими какое-либо отношение к данному объекту. [4]
В то же время многостороннее рассмотрение изучаемого объекта (в химии - реакции и вещества) оказывается для учащихся, а в некоторых случаях даже и для преподавателей несколько затруднительным. Поэтому в дидактических целях приходится ограничиваться не многосторонним рассмотрением, а рассмотрением объекта с точки зрения нескольких наиболее важных сторон. При этом очень удобным и научнообоснованным оказалосьподобное рассмотрение осуществлять по числу сторон, совпадающему с числом основных учений преподаваемой науки. Для осуществления этого требуется выделить в изучаемой науке основные учения и систему этих взаимосвязанных учений, т.е. систему науки перенести на систему учебной дисциплины. [4]
На современном этапе развития науки, методологии и естествознания рассмотренная задача решается при помощи теории систем. Использование выводов и рекомендаций этой теории к конкретным вопросам организации какой-либо деятельности обычно на-
зывают системно-структурным подходом, или просто системным подходом. [5]
В настоящее время не выработано четкого определения понятия «система», что объясняется огромным количеством разного типа объектов, которые могут изучаться как системы, и множеством способов подхода к их изучению. [7]
Примем в качестве рабочего следующее определение системы. Система - совокупность любых дискретных образований, или элементов системы, материального или духовного характера, находящихся в определенной взаимосвязи, которая придает данной совокупности целостность. [1]
Под системным анализом ниже будем понимать такой способ рассмотрения изучаемой системы, при котором выделяются ее элементы и определяются связи между ними. Результаты системного анализа позволяют построить новую отличную от изученной систему, но подобную ей. Эта система обладает новыми связями и новой структурой. Такая новая система называется моделью. В обучении чаще всего пользуются именно такими системами. [4]
Наука состоит из некоторого ограниченного числа основных учений, которые по своей значимости в развитии науки занимают примерно одинаковое место. Специалист, пользующийся в своей работе комплексом методов данной науки, обладает мышлением по данной науке, например, математическим, физическим или химическим; вообще говоря, такой специалист обладает важнейшими качествами творческого мышления, системностью. Поэтому содержание и структура учебной дисциплины должны отражать содержание и структуру изучаемой науки, как состоящей из нескольких взаимосвязанных основных учений. Центральное место в определении содержания обучения занимают основы изучаемой науки и ее связь с теми науками, с которыми придется столкнуться в работе будущему специалисту. [7]
Что же следует понимать под основами науки и как они должны включаться всодержание преподаваемой дисциплины? Рассматривая науку и соответствующую ей учебную дисциплину как систему, следует выделить совокупность основных взаимосвязанных между собой элементов и связи, которые придают ей целостный характер. [7]
При выделении блоков содержания следует учитывать, что большое их число приводит к механическому дроблению материала и исчезновению целостности изучаемой дисциплины, а также затрудняет нахождение внутридисциплинарных связей. Это может дать учащемуся представление об изучаемой науке, как о случайно подобранных главах или лекциях, не связанных между собой. Большое число блоков будет мешать не только выявлению их взаимосвязи, но и связи блоков с другими дисциплинами. В то же время, малое число блоков содержания может привести к разрушению системы и превращению одного из блоков в систему, поглотившую остальные блоки. При малом числе блоков содержания структура курса не может быть обоснована из-за недостаточного числа внутридисциплинарных связей. [4]
Для осознания обучаемым важности рассмотрения объекта по числу учений науки предметное содержание конструируется по методическому принципу одинаковой плотности связей между блоками, что предполагает приблизительное равенство по объему (информационнаяемкость)каждогоблока.Последнее требование в свою очередь выступает в качестве одного из методических принципов определения содержания обучения. [4]
Система, в которой каждый элемент связан непосредственно со всеми другими элементами, обладает максимальной плотностью связей. Благодаря этому в такой системе обучения достигается максимальное число внутридисциплинарных связей, что содействует формированию научного знания и отвечающего ему типа мышления. Внутридисциплинарные связи являются системообразующими связями в содержании учебной дисциплины. [4]
Заметим, что равенство информационной емко-стиблоковсодержаниясоответствуетприблизительно одинаковому объему научной продукции, приходящейся на четыре учения современной химии. [4]
Другим важнейшим источником материала, включаемого в предметное содержание курса, является материал междисциплинарной тематики. Важность использования междисциплинарных связей при системном подходе к курсу химии вытекает из рассмотрения учебной дисциплины как элемента системы дисциплин, предлагаемых учащемуся в течение некоторого интервала времени обучения. [4]
Все реальные системы имеют связи с внешней средой. С точки зрения определения содержания это означает, что курс химии должен быть связан с другими курсами. Это и есть междисциплинарные (межпредметные связи), которые выполняют роль системообразующих связей между изучаемыми дисциплинами и усиливают мотивацию изучения данной дисциплины. Междисциплинарные связи четче показывают обучаемому границы изучаемой науки и места соприкосновения со смежными науками, а также повышают степень многосторонности рассмотрения изучаемого объекта. [4]
Представление химии в виде системы четырех учений позволяет обосновать отбор включаемого в курс междисциплинарного материала. При этом отбирается не просто материал из других дисциплин, имеющий какое-либо отношение к химии вообще, а лишь материал, который непосредственно связан с учениями химической науки и блоками содержания, т.е. с термодинамикой, кинетикой, строением и периодичностью. И в этом случае предпочтение отдается тому междисциплинарному материалу, который в наибольшей мере связан с четырьмя учениями (или с наибольшим числом других дисциплин). В этом и заключается методический принцип введения в пред-метноесодержаниекурсахимиимеждисциплинарного материала. [4]
Преподаватели должны объяснять учащимся, где и как в их будущей жизни и специальности ис-
пользуется данный изучаемый материал. Такой подход требует ознакомления преподавателей любой дисциплины с программами остальных дисциплин и его превышенной теоретической подготовки, например, химик, знакомый с геологией, биологией или географией и т. п.). [4]
В школьных курсах математики, алгебры, геометрии и тригонометрии имеются сложнейшие задачи, но среди них практически отсутствуют задачи на химическом материале. Междисциплинарная связь «химия - математика» недостаточно полно используется в дидактике средней и высшей школ, хотя именно математическое образование формирует важнейшее для творческого мышления умение абстрагироваться от конкретных вещей. [4]
Почему школьник или студент должны запоминать величину тетраэдрического угла? Решение этой задачи с применением прочно усвоенных математических знаний требует всего 10-15 минут, но школьник эту школьную задачу решить не может. Точно так же для школьника непосильны задачи на составление даже простейших уравнений математических зависимостей. Школьник знает, что такое степень диссоциации, а студента приходится учить, как по степени диссоциации рассчитать концентрации или парциальные давления компонентов. Школьники изучают действия с логарифмическими выражениями, а студенты в затруднении вычислить водородный показатель или, наоборот, из его значения концентрацию ионов водорода. По математике в школе изучаются множества, а при изучении химии школьники и студенты с трудом усваивают способ определения среды раствора набором индикаторов. Старшеклассник и студент не может составить систему двух линейных уравнений, например, по двум значениям изменения изобарного потенциала при двух температурах рассчитать изменения энтальпии и энтропии. [4]
С точки зрения системного подхода идеальным был бы случай, когда один преподаватель ведет все дисциплины в течение всего срока обучения. Такой преподаватель должен быть одновременно и химиком, и физиком, и математиком, и специалистом своей области. Только такой преподаватель смог бы так организовать обучение, чтобы были отчетливо показаны связи между всеми областями изучаемой науки. При этом учащиеся научились бы переносить знания из одной области в другую и при решении любой проблемы подходить к ней с разных сторон, используя знания из различных дисциплин, а не только своей узкой специальности или того предмета, который они только что изучали. Такой тип преподавателя на современном уровне развития науки еще может быть в средней школе, но для высшей школы это не осуществимо. Заметим, что преподавание одним человеком может привести к нежелательным последствиям: привыкание обучаемого к способу мышления одного человека и неспособность далее адаптироваться к другим. Тем не менее, современный преподаватель должен быть по возможности более энциклопедичным. [4]
Все сказанное требует от учителей тщательного знакомства с программами всех дисциплин, совместного обсуждения содержания изучаемого материала, временного расположения его частей, постоянного конструирования системы связей между дисциплинами. [8]
Для формирования творческого мышления важен не только показ обучаемому преподавателем или по учебнику междисциплинарных и внутридисци-плинарных связей, но и самостоятельный их поиск для выполнения различных мыслительных действий. Наш опыт работы со студентами первого курса нехимических специальностей университета убедил, что поиск междисциплинарных связей для решения проблем у большинства студентов практически не осуществим. Действительно, современный школьный курс демонстрирует межпредметные связи, учащиеся видят их, но не приобретают навыков их использования. Опыт работы с выпускниками средней школы говорит, что на начальных этапах обучения студентов самостоятельный поиск межпредметных связей и их приложение к решению конкретных задач оказывается крайне затруднительным и малоэффективным. Создается впечатление, что уровень межпредметных связей перешагивает некоторый другой, более низкий в дидактическом отношении. Этот уровень - внутри-дисциплинарныесвязи. Именноучебнаядеятельность с небольшим числом внутридисциплинарных связей
учит многостороннему подходу и развивает системное качество мышления [4].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Алексашина И. Ю. Глобальное образование: идеи, концепции, перспективы. СПб., 1995. 104 с.
2. ГрядовойД.И.Концепциисовременногоестествозна-ния. М.: Юнити-Дана, 2003. 239 с.
3. Данилов М. А. Дидактика. М.: АПН, 1957.
4. Зайцев О. С. Методика обучения химии. Теоретический и прикладной аспекты. М.: Владос,1999. С. 2847.
5. Ильин Г. От педагогической парадигмы к образовательной // Высшее образование в России. 2000. С. 66 - 69
6. Кузнецова Н. Е Методика преподавания химии. М.: Просвещение, 1984. С. 13.
7. Лавров С. Б. Глобальные проблемы современности. Часть 11. СПб., 1995. С. 72.
8. Теория и практика интегративно-модульного обучения химии студентов медицинского вуза / Т. Н. Лит-винова.Краснодар:ИздательствоКубанскойгосудар-ственной медицинской академии, 2001. 265 с.
9. Скаткин М. Н. Принципы обучения. Дидактика средней школы. Содержание образования в 12-летней школе. М., 2000. С. 178-189.
10. Титова И. М. Методические основы гуманизации обучения химии. СПб.: Образование, 1994. 83 с.
