Обучение наукам естественнонаучного цикла связано с систематизацией и обобщением знаний о явлениях реального мира. При этом не следует забывать, что деление наук на естественные и гуманитарные весьма условно и, пожалуй, лучше всего эту мысль выразил Л.Н.Гумилев, отметив, что “принято думать, что гуманитарные науки – это те, которые изучают человека и его деяния, а естественные науки изучают природу: живую, мертвую и косную, т.е. ту, которая никогда не была живой. Но это банальное деление неконструктивно и полно противоречий, делающих его бессмысленным. Медицина, физиология и антропология изучают человека, но не являются гуманитарными науками. Древние каналы и развалины городов, превратившиеся в холмы – антропогенный метаморфизированный рельеф, находятся в сфере геоморфологии, науки естественной. И наоборот, география до XVI века, основанная на легендарных, часто фантастических рассказах путешественников, переданных через десятые руки, была наукой гуманитарной, так же как геология, основанная на рассказах о Всемирном потопе и Атлантиде. Даже астрономия до Коперника была наукой гуманитарной, основанной на изучении текстов Аристотеля, Птолемея, а то и Косьмы Индикоплова….. Исходя из сказанного, легко заключить, что деление наук, по предмету изучения неправомерно. Гораздо удобнее деление по способу получения первичной информации. Тут возможны два подхода: чтение, выслушивание и сообщение плодов свободной мысли – мифотворчество, или наблюдение, иногда с экспериментом, то есть исследование – естествознание в прямом смысле этого слова”[1].
На наш взгляд, преподавание наук естественнонаучного цикла должно учитывать особенности этого условного деления и, в соответствии с этим, изложение материала должно основываться на следующих принципах: приоритетности наук естественнонаучного цикла; историзма научного подхода; равенства позиций, обратной связи; доверительности; занятия исследовательской позиции.
Остановимся более подробно на каждом из вышеперечисленных принципов.
1. Принцип приоритетности наук естественнонаучного цикла.
Необходимо довести до сознания учащихся мысль о том, что основой благосостояния общества является материальная база, созданная этим обществом. А главным условием создания крепкой материальной базы является развитие естественных наук, и, прежде всего, математики, физики, химии, биологии, географии. На конкретных примерах подчеркивается неразрывная связь этих наук. Например, теория атомного строения вещества была разработана физиками и получила надежное подтверждение в химическом эксперименте. Периодическая система Д. И. Менделеева выявила связи между различными элементами: стало ясно, что с чем и как соединяется, что получается в результате, все эти правила составили неорганическую химию, которая была объяснена квантовой механикой [2].
“При запуске спутников используется теория эллипсов, математические работы Кеплера и Ньютона. Томография – это медицинское приложение теории рядов Фурье. Открытые Максвеллом математические уравнения электромагнитного поля послужили основой всей радиотехники (включая телевидение, радиолокацию, электронику и т.д.). Они окупили расходы человечества на математику на много столетий вперед. Современная теория динамических систем успешно применяется и в радиотехнике, и в экологии, и в экономике (объясняя, например, двулетние колебания численности горбуши в море). Современная криптография целиком основана на теории чисел” [3].
Биология помогла открыть физике закон сохранения энергии, ведь врач и естествоиспытатель Р. Майер установил этот закон при изучении количества тепла, выделяемого и поглощаемого живым организмом. Ботаник Броун, наблюдая движение частиц цветочной пыльцы в воде, открыл знаменитое броуновское движение, объяснение которому было дано физиками. Физиолог А. Фик экпериментально вывел законы, которым подчиняются диффузионные процессы в твердых, жидких, газообразных телах. Физик А. Вольта, экспериментируя поначалу с лягушачьей лапкой, пришел к выводу, что причиной сокращения лапки является влажный контакт двух разнородных металлов и смог составить электрохимический ряд металлов, а затем сконструировать первую электрическую батарею[4]. Примеров можно привести множество. Общее одно: как правило все открытия сделанные представителями естественных наук, способствовали ускорению научно-технического прогресса, повышению качества жизни общества. Об этом мы постоянно напоминаем ученикам.
2. Принцип историзма научного подхода.
В истории науки есть ключевые моменты, которые дают толчок к резкому развитию той или иной области знаний. Чтобы подчеркнуть это, необходимо прослеживать временную связь между открытиями, сделанными разными учеными в разное время.
Например, тот же А. Вольта сконструировал свою батарею в 1800 году. Некоторое время спустя (1826 год) Г. Ом вывел свой знаменитый закон, а уже в 1911 году Г. Камерлинг-Оннесом была открыта сверхпроводимость, и в 1914 году голландские ученые построили первый электромагнит со сверхпроводящей обмоткой.
В 1938 году П. Л. Капице удалось обнаружить новое состояние гелия, названное за полную потерю вязкости сверхтекучим. Знаменитый теоретик Л. Д. Ландау уже к 1941 году разработал теорию сверхтекучести. Во время второй мировой войны в эвакуации Л. Д. Ландау и В. Л. Гинзбург приступили к разработке теории сверхпроводимости. Эта теория была опубликована в 1950 году и известна сегодня под названиями теории Гинзбурга-Ландау или пси-теории сверхпроводимости. Свой вклад в эту теорию внес в 1957 году А. А. Абрикосов. И только в 2003 году А. А. Абрикосов, В. Л. Гинзбург, а также американец Э. Леггетт получили Нобелевскую премию в области физики за “решающий вклад в объяснение двух феноменов квантовой физики – сверхпроводимости и сверхтекучести”. Даже, для того, чтобы их заслуги были оценены по достоинству, ученым приходится порой ждать очень долго. И то, что последующим поколениям кажется само собой разумеющимся, добыто тяжелыми, многолетними трудами многих исследователей.
Часто ученый, работающий на перспективу, может и не увидеть практические результаты своих трудов. Например, знаменитые уравнения Дж. Максвелла, доказывающие что электромагнитная волна способна распространяться в пустом пространстве, были подтверждены опытами Г. Герца только через восемь лет после смерти Дж. Максвелла в 1887 году. Какое важное практическое применение имеют эти исследования, известно сегодня всем.
На наш взгляд, такое увязывание во времени ученых, внесших значительный вклад в мировую науку, создает у учащихся ощущение единства человеческого общества, сопричастности к мировой культуре, ведь не секрет, что для молодого человека и история десятилетней давности кажется далеким прошлым, а для общества в целом и сто лет срок небольшой.
3. Принцип равенства позиций.
Действуя согласно этому принципу, учитель не должен навязывать ученикам свое видение вопроса, делая учеников пассивными и некритическими потребителями информации, а побуждать их к высказыванию своего мнения, к столкновению и обсуждению различных мнений, только в случае крайней необходимости направляя эти суждения в нужное русло. Важно видеть в ученике Собеседника (по А. А. Ухтомскому), избегая при этом попыток тянуть ученика насильно вперед, а только помогать ему действовать в его “зоне ближайшего развития”, как отмечал Л.С. Выготский. Не поучать с неприступным видом, а говорить на уровне понимания Собеседника, не допуская при этом панибратства. “Не чувство превосходства над учениками, а реальное превосходство знания и опыта необходимо личности, чтобы действительно стать Учителем”[5].
4. Принцип доверительности.
Только доверительная, доброжелательная атмосфера, созданная Учителем на уроке, дает возможность для искренних высказываний учащихся, порой пусть даже наивных. Интересно и уважаемо должно быть мнение каждого, это располагает к свободе высказываний, спору, рождению новых проблем и открытий. В этом принцип доверительности неразрывно связан с принципом равенства позиций. Перенести центр внимания на ученика, вот цель каждого Учителя. “Увидеть неповторимое, индивидуальное лицо каждого ученика, его неповторимую личность. Тогда ученики из однородной массы превращаются в значимых и ответственных лиц, связанных с Учителем живым, непосредственным, естественным человеком, но старшим, опытным, знающим и умным. Знания, полученные и добытые диалогически в собеседовании или споре, становятся личными убеждениями: они не нуждаются в заучивании. Задача Учителя не в том, чтобы победило его мнение, а в том, чтобы рождалась в человеке истина” [5].
Конечно, работа в таком режиме, требует от Учителя достаточно больших душевных затрат, но и отдача получается ощутимая. Это отмечал А.А. Ухтомский, подчеркивая, что “надо работать в полную силу, тогда появляется второе дыхание – силы к нам приходят”. Работая в полсилы, мы бережем себя, но при этом пребываем в рассеянном, несобранном состоянии. Надо работать с полной силой, с полной самоотдачей. Это ни в коем случае не особая одаренность, а просто особая установка в работе. Она создается систематической работой педагога над собой [6]. Это трудно, но это доступно каждому.
5. Принцип обратной связи.
Ученикам постоянно внушается, что только открыто и активно высказывая свои суждения о ситуациях, которые возникают в процессе выполнения той или иной задачи, только делясь своими представлениями о том или ином вопросе, можно узнать свои плюсы и минусы, скорректировать эти представления.
Например, учащимся дается задание самостоятельно разобраться с алгоритмом решения задач по новой теме. Для этого требуется рассмотреть несколько наиболее типичных задач, имеющих готовое решение. Обычно такое задание дается на дом. Затем, на уроке, задание проверяется следующим образом: учащимся предлагается объяснить как решается та или иная задача и почему предлагается такое решение. Выясняется – может быть кто – нибудь нашел другое решение, отличное от того, что предлагается в методическом пособии, или учебнике. Некоторые, наиболее сложные задачи, можно разобрать несколько раз, предложив объяснить их разным ученикам. В этом случае достигнутое взаимопонимание позволяет молодым людям обрести заметную уверенность в себе, как личности, имеющей право в том числе и на ошибку, создает в классе доброжелательную атмосферу совместной работы. Для осуществления этого принципа учителю необходимо постоянное взаимодействие и взаимопонимание также и с родителями.
6. Принцип занятия исследовательской позиции.
Любая, даже самая маленькая задача может ориентировать учеников на то, чтобы они самостоятельно находили решение, причем следует поощрять различные подходы к решению одной и той же задачи. Для этого ученик может воспользоваться как учебником, так и дополнительной литературой. Если в процессе поиска ответа на какой-либо вопрос, ученик познакомился с материалом, выходящим за рамки школьной программы, и высказал желание поделиться информацией с одноклассниками (что, кстати, случается сплошь и рядом), это следует всячески приветствовать и поддерживать. Ко всему следует подходить критически, так как нет знаний абсолютных, и то что вчера считалось истиной в последней инстанции, завтра может быть поставлено под сомнение. Самый яркий, пожалуй, пример – формирование представления об атомной структуре. Ведь всем известно, что до сравнительно недавнего времени (конец IХХ – началоХХ века) атом считался неделимым, электрон был открыт Дж. Дж. Томсоном только в 1897 году. Долгое время было не ясно обладает ли атомное ядро структурой. Модель, согласно которой, ядро состоит из частиц двух типов – протонов и нейтронов была разработана в начале 30 –х годов ХХ века. Протоны и нейтроны, составляющие ядро любого атома, долгое время считались элементарными частицами, потому что ни один опыт не позволял разбить их на составляющие. В 1963 году М. Гелл – Манн и Г. Цвейг независимо высказали идею, согласно которой адроны (в том числе и протоны и нейтроны) построены из фундаментальных точечных объектов, названных кварками. И вот лауреатами Нобелевской премии 2004 года в области физики стали Д. Гросс, Д. Политцер и Ф. Вилчек. Они смогли математически описать поведение кварков. Созданный, в том числе и этими учеными, математический аппарат привел к появлению целой науки – квантовой хромодинамики. А новая наука, в свою очередь, позволила практически завершить единую теорию взаимодействий.
К сожалению, как отмечал еще Г. Форд в начале ХХ века, “для большинства людей наказанием является необходимость мыслить…”, и далее “…мы должны искать людей, которые любили бы дело ради его трудности”.
Такие люди являются творческими личностями, а развить в личности заложенные природой задатки и сформировать навыки творческого мышления, причем с самого детства, может только образование. К. Д. Ушинский подчеркивал: “Умственный труд едва ли не самый тяжелый труд для человека. Мечтать легко и приятно, но думать трудно. Не только в детях, но и во взрослых людях мы чаще всего встречаемся с леностью мысли”[7].
То есть современная педагогика должна быть сориентирована на формирование у учащихся качеств творческой личности, умеющей анализировать любые проблемы и устанавливать системные связи; выявлять противоречия, находить для них решения, прогнозировать возможные варианты таких решений. Личность с таким стилем мышления не только готова к постоянным изменениям в окружающем мире, но, наоборот, рассматривает эти изменения как возможность получить жизненно необходимое моральное удовлетворение от решения возникающих интеллектуальных задач.
Чтобы помочь формированию такой личности Учитель сам должен быть знаком с методами праксеологии (Т. Котарбиньский, Т. Пщоловский, П. Зуев), синектики (В.Гордон), теорией решения изобретательских задач (Г. Альтшулер, М. Меерович, Л. Шрагина).
В заключение следует отметить, что соблюдение вышеназванных принципов в общении с учащимися призвано активизировать познавательную деятельность учеников, стимулировать их занять активную позицию в процессе обучения.
Вместе с тем не надо забывать о классическом подходе к образованию, так как, сколько бы ни менялись взгляды на то, как учить и чему учить подрастающее поколение, существуют определенные закономерности, которые были выявлены такими классиками педагогической науки, как Я. Коменский, И. Песталоцци, А. Дистервег, К. Ушинский, и к которым, рано или поздно обращаются все современные педагоги-исследователи.
Литература
1. Л.Н. Гумилев. “Этногенез и биосфера Земли”, / Сост. И общ. Ред. А.И. Куркчи.– М.: “Институт ДИ-ДИК”, 1997.
2. Фейнман Ричард Ф. Фейнмановские лекции по физике = The Feynman Lectures on Physics : Полный курс общей физики: Пер. с англ. / Ричард Ф. Фейнман, Роберт Б. Лейтон и Мэтью Сэндс ; Ред.: Я.А. Смородинский – М. : Едиториал УРСС , 2004 – Вып.1/2: Современная наука о природе. Законы механики. Пространство. Время. Движение / Пер. с англ.: А.В. Ефремов и др. – 4-е изд., испр.– 2004. – 439 с.: ил.
3. Д. Шмерлинг. “Считаются не только деньги” (интервью с академиком В.И. Арнольдом) Московские новости №42, 2001 г.,
4. Голин Г.М., Филонович С.Р. Классики физической науки (с древнейших времен до начала ХХ в.): Справ. пособие. – М.: Высш. шк., 1989. – 576 с.: ил.
5. Т.А. Флоренская. Мир дома твоего. Человек в решении жизненных проблем. – М.: Русскiй Хронографъ , 2004. – 480 с.
6. Немов Р.С. Психология: Учеб. Для высш.пед.учеб.заведений: В 3 кн. 03-е изд. – М.: Гуманит. Изд. Центр ВЛАДОС, 1999. – Кн.2: Психология образования. – 608 с.
7. сост. Н.М. Матвеева. “Ушинский. К. Д. о воспитании: Золотой фонд педагогики” – М.:Школьная Пресса, 2003.–192 с (“Воспитание школьников. Библиотека журнала”. Вып.44).