CC BY
88
г
V
ВУЗОВСКАЯ ЖИЗНЬ
)
С. МАТЮХИН, кадидат физико-математических наук К. ФРОЛЕНКОВ, кандидат технических наук Орловский государственный технический университет
«Концепции
современного
естествознания»
(методика учебного курса)
Учебный курс «Концепции современного естествознания» («КСЕ») введен в систему высшей школы сравнительно недавно и в настоящее время является основой естественнонаучного образования при подготовке в вузах России квалифицированных кадров гуманитарных и социальноэкономических специальностей. Между тем положение с учебно-методическим обеспечением этого курса пока что крайне неудовлетворительно. Существующие сегодня учебники и методические пособия для студентов отражают главным образом историко-философское понимание естественных наук и, к сожалению, не соответствуют образу современной науки. А те дополнительные сведения, которые можно было бы почерпнуть из учебников по физике, химии, биологии и т.д., носят разрозненный, зачастую поверхностный характер и не отвечают требованиям целостного подхода к изучению естественных наук. Все это делает обсуждение вопросов, связанных с методикой преподавания рассматриваемого курса, весьма актуальным.
Анализ вышедших в последнее время статей, монографий, сборников и
учебных пособий позволяет сделать вывод, что основную ответственность за формирование методики преподавания курса «Концепции современного естествознания» взяли на себя представители гуманитарных наук (историки, философы, социологи и т.д.), и это вполне объяснимо: во-первых, разработка концепций для них -привычное дело; во-вторых, многие гуманитарии были просто вынуждены переключиться на это занятие в связи с тем, что из системы вузовского образования исчезли «История КПСС», «Марксистско-ленинская философия», «Политэкономия» и другие идеологизированные «науки». Такое положение вряд ли можно назвать нормальным. Нельзя также согласиться с утверждением, что преподавание курса «КСЕ» «следовало бы вести специалистам по философии естествознания» [1].
«Концепции современного естествознания», в соответствии с ГОСом, входят в цикл естественнонаучных и математических дисциплин, а следовательно, должны отвечать высокому уровню подготовки учащихся в области именно естественных, но никак не
гуманитарных наук. Безусловно, преподавание рассматриваемого курса требует синтетического подхода к естественным наукам, но это вовсе не означает, что он должен быть заменен курсом истории или философии этих наук. Как раз такой подход и предполагает, что преподавание курса должны вести специалисты естественных наук высокой квалификации, обладающие широкими знаниями не только в своей, но и в других областях естествознания, которые, образно говоря, не только знают все деревья в лесу, но и представляют себе, как из этих деревьев возникает собственно лес. Называть же лес лесом, как советует Э.Витол, не замечая при этом деревьев, - значит ставить вчерашних школьников в тупик перед чем-то большим и непонятным.
Могут возникнуть сомнения: окажутся ли специалисты-естественники способными дать общее представление об окружающем мире (которое, безусловно, должно быть главной целью курса), сделать широкие обобщения и раскрыть, так сказать, философскую ипостась современного естествознания. Однако эти сомнения тут же отпадут, стоит лишь вспомнить о философских работах А.Эйнштей-на, В.Гейзенберга, Э.Шредингера,
Н.Бора и других видных физиков. Есть еще один аргумент в пользу преподавания данного учебного курса специалистами в области естественных наук: их глубокая осведомленность (или, в зависимости от уровня образования, потенциальная возможность таковой) в содержании и характере современных естественнонаучных концепций (таких, например, как теория геометродинамики Дж.Уиле-ра, теория великого объединения в физике, концепция социобиологии
Э.Уилсона, учение о переходе биосферы в ноосферу В.И.Вернадского, концепция множественности мини-вселенных А.Линде и др.), а также способность быстро усвоить положения и проблемы, относящиея к специальному знанию (генетике, биохимии, астрофизике, теории систем, теории катастроф и т.д.).
Что касается содержательной стороны рассматриваемого курса, то она отражена в самом его названии: «Концепции (!) современного (!) естествознания (!)», из которого следует, что, во-первых, речь идет не о какой-то общей концепции современного естествознания, а о многих; во-вторых, эти концепции относятся именно к современному (а не к Средним векам и не к эпохе Древней Греции и т.д.) этапу развития науки. Другое дело, что на основе синтетического подхода они интегрированы, как и отдельные естественнонаучные дисциплины, в едином курсе, объединенном общей целевой функцией и междисциплинарными связями, обеспечивающем целостность фундаментального естественнонаучного образования.
При изучении дисциплины акцент следует делать не столько на будущей специальности выпускника, сколько на рассмотрении наиболее универсальных методов и законов современного естествознания, специфике рационального метода познания окружающего мира, логике и структуре естествознания с позиций сегодняшнего дня. Конечно, форма изложения курса должна быть доступной студентам, для которых естествознание не является будущей специальностью. В связи с этим при изложении курса важно показать, что, вопреки распространенному мнению, естественные науки достаточно просты и интерес-
ны для восприятия: изучают то, что окружает нас, с чем мы сталкиваемся на каждом шагу, что можно почувствовать, увидеть и услышать, пощупать или попробовать на вкус.
В целях лучшей мотивации студентов не стоит пренебрегать и особенностями культурно-исторического контекста той эпохи, в которой рождались научные взгляды и открытия. Естествознание - это не только изощренный набор определений, формул и идеализаций. Это, прежде всего, стройная система проверенных опытом законов и идей, которые рождаются, развиваются, превращаются в новые законы или умирают. Как и любая другая область человеческой деятельности, естествознание имеет свою историю. И эта история столь же интересна, как и история государств и цивилизаций. Поэтому, чтобы понять законченность и красоту построений современного естествознания, необходимо проследить их истоки и пути развития. Только после этого они могут стать близкими и понятными.
Знаменитый математик Феликс Клейн говорил, что самый быстрый и надежный способ овладеть любой наукой — пройти самому весь путь ее развития. Точно так же в основе методики преподавания курса «КСЕ» должна быть задача — проследить эволюцию самого естествознания, которая может стать концептуальным стержнем, той главной идеей, реализация которой и образует структуру изложения курса, составляет его внутреннюю логику. Исходя из этого, мы предлагаем свою, отличную от уже предложенных в литературе, тематическую разбивку курса «Концепции современного естествознания»:
1. Концепции классической и релятивистской механики.
2. Концепции термодинамики и статистической физики.
3. Открытые системы.
4. Концепции классической электродинамики.
5. Концепции квантовой механики.
6. Концепции квантовой теории полей. Фундаментальная структура мира.
7. Концепции развития Вселенной. Связь микро-, макро- и мега-мира.
8. Концепции неорганической химии.
9. Концепции органической химии.
10. Основные концепции биохимии.
11. Зарождение и эволюция жизни.
12. Эволюция человека.
В первой части курса прослеживаются истоки естествознания, в контексте эпохи рассматриваются методология и основы классической механики, а также ее философское значение. Здесь же показываются причины зарождения и концепции релятивистской механики (концепция единого пространства-времени, взаимосвязь массы и энергии и т.д.). Главная задача этой части — напомнить вчерашним школьникам законы классической и релятивистской механики, показать их место в современной системе научных знаний, выделить фундаментальные законы (например, законы сохранения импульса и энергии).
Основой содержания второй части курса является атомно-молекулярная концепция строения вещества. В этой части целесообразно рассмотреть историю развития представлений об атомно-молекулярном строении вещества, историю появления
двух методов описания систем, состоящих из большого числа частиц, проследить связь законов термодинамики и статистической физики с законами классической механики. Особое внимание следует уделить качественному аспекту изменений в поведении сложных систем, состоящих из большого количества частиц. Целью второй части курса является раскрытие фундаментальной роли вероятностных процессов в природе.
В отличие от второй части курса, в третьей рассматриваются открытые системы, которые находятся вдали от термодинамического равновесия (в неравновесном состоянии). К таким системам относятся и живые организмы. Здесь следует обратиться к современным концепциям организации и самоорганизации (понятия и законы кибернетики, информатики и синергетики), после чего перейти к теориям генетики и современным взглядам на эволюцию видов, из которых выводятся закономерности процессов случайных переходов с микро- на макроуровень. Здесь же вполне уместно рассмотреть современные представления о законах развития биосферы и ноосферы и познакомить учащихся с основными концепциями экологии.
Четвертая часть возвращает нас к ведущей области современного естествознания — физике. Главная цель — изучение (на примере электромагнитного поля) полевой концепции фундаментальных взаимодействий. Используя исторический подход, здесь важно раскрыть законы классической электродинамики, а также волновой оптики, подчеркнув методологическое значение идеи о двух формах существования «материи» — веществе и поле.
Задачей этого раздела должна стать подготовка студентов к восприятию проблем современной квантовой физики, в частности, концепций квантовой механики, которые представлены в пятой части курса. Акцент при их изучении нужно сделать на корпускулярно-волновом дуализме и его мировоззренческом осмыслении.
Шестой раздел курса «КСЕ» посвящен изучению квантовой концепции взаимодействий микрочастиц, раскрытию ее естественнонаучного и метанаучного значения. Начиная изложение материала с теорий физики элементарных частиц, необходимо перейти к концепциям квантовой электродинамики и квантовой хромодинамики, с тем, чтобы постепенно подвести учащихся к современному пониманию фундаментальной структуры мира.
Седьмая часть курса отводится изучению естественнонаучных концепций развития Вселенной («Большого взрыва», «множественности вселенных», «расширяющейся Вселенной» и т.д.). Целью раздела является раскрытие фундаментальной связи микро-, макро- и мегамира и завершение формирования у студентов целостного взгляда на окружающий мир.
В содержание седьмой части курса должна войти концепция нуклеосинтеза во Вселенной. Она явится фундаментом, позволяющим перейти к изучению основных положений современной неорганической и органической химии.
Их рассмотрению посвящены восьмая и девятая части курса, в которых должны быть представлены квантово-механические, структурные, термодинамические и кинетичес-
кие теории: цель этих разделов — определение места и роли химии в современной цивилизации во всем многообразии отношений между обществом и средой, с учетом экологических факторов.
В десятом и одиннадцатом разделах курса излагаются вопросы, связанные с изучением процессов жизнедеятельности на молекулярном уровне. Здесь следует выделить проблемы принципиального отличия живого от неживого, биохимической эволюции и существования жизни, в том числе и разумной, на других планетах Вселенной. Задачи этих разделов сводятся к формированию современных представлений о биологической картине мира, преемственности природных систем, закономерностях их развития от неживых к живым.
Наконец, в последней, двенадцатой части курса следует еще раз вернуться к биологии, сконцентрировав внимание на эволюции человека как биологического вида, изложить особенности эволюции человеческого общества в связи с его биогеохими-ческой функцией, обсудить назревшие проблемы человечества и пути их решения. Главной целью раздела должно стать усвоение эволюционно-синергетической парадигмы как основы целостности культуры.
Безусловно, предлагаемую разбивку учебного курса «Концепции современного естествознания» нельзя рассматривать как догму. Это всего лишь одна из возможных методик преподавания, которая имеет, конечно же, свои недостатки (например, необходимость изложения большого количества материала за достаточно короткое время). Однако апробированный в Орловском государственном техническом университете вариант преподавания курса позволяет, на наш взгляд, утвердить его в ряду естественнонаучных дисциплин, призванных помочь будущим специалистам гуманитарных и социально-экономических направлений повысить общий кругозор, культуру мышления и познакомиться с конкретными естественнонаучными проблемами, от решения которых зависят и пути развития общества в целом, и уровень жизни каждого из нас.
В заключение авторы хотели бы выразить огромную признательность Э. Витолу, работа которого послужила мощным стимулом к написанию настоящей статьи.
Литература
1. Витол Э. Концепции современного естествознания в вузе. // Высшее образование в России. — 1999. — №4. — С. 30-32.
