Исходным пунктом естественнонаучного познания является природа. Но не как природа вообще, а природа в её конкретных проявлениях. Именно конкретное, как непосредственно воспринимаемое чувственное данное, познается человеком изначально. Мысленно человек выделяет в нем те или иные свойства и отношения, отбрасывая другие, несущественные с его точки зрения, для понимания сути происходящих явлений. В этом случае человек получает некую схему, модель реального, столь же бедную содержанием, как нищ содержанием скелет доисторического животного для понимания жизненных процессов, например, в мезозойскую эру.
Любая абстрактная модель конкретного объекта одностороння, поскольку она создается сама по себе, в отрыве от опосредующих объект связей, логики его развития и потому не полно отражает реальность. И это знание не может быть иным, ибо любой объект выступает перед исследователем в бесконечности своих связей с окружающими его объектами. Познать бесконечное сразу во всей его полноте не посильно никому. Так осуществляется движение мысли от конкретного объекта, данного в восприятии, к абстрактному выражению его в понятиях.
Но закономерный процесс познания частей целого не должен заслонить перед исследователем самого целого. От отдельных абстракций мысль человека должна постоянно возвращаться к восстановлению конкретности, но уже на новой, более высокой основе. Теперь конкретное выступает перед человеком не как комплекс чувственных данных, а как знание существенных свойств и связей объекта, закономерных тенденций его развития, свойственных ему внутренних противоречий. Это знание представлено в виде понятий, отражающих отдельные стороны и свойства конкретного объекта, и которые сами могут быть поняты лишь постольку, поскольку они рассматриваются как моменты целого, определяемые его специфическим содержанием. Таким образом, осуществляется движение мысли от абстрактного, бедного содержания понятия к конкретному, более богатому содержанием понятию.
Абстрактные понятия есть лишь орудия познания. Они не есть знание истинное и абсолютное. Они есть фрагмент знания. Как из кусочков картона малые дети складывают забавную картину, так из фрагментов общего знания складывается мировосприятие и формируется мировоззрение ученика.
Как сделать так, чтобы не допустить искажений? Как помочь понять ученику наличие серьезных пробелов в той картине мире, которая складывается в его сознании? Как сделать знание живым для него, действенным, а не мертвым хламом разных правил, предписаний, алгоритмов? На все эти вопросы методики преподавания физики должен ответить метод теоретического познания – восхождение от абстрактного к конкретному.
Сам по себе метод не гарантирует достижения результата. Он лишь путь, которым следует идти. Без достаточной практики представления фрагментарного по необходимости знания в виде некой целостности, в которой простроены связи между отдельными понятиями, нельзя провести иерархию данных понятий. А значит, не удастся построить знание более высокой степени общности, чем исходное.
Ни одно абстрактное знание не может так действовать на эмоции ученика, так как конкретный факт, свидетельство. Разве может тронуть ученика судьба “физического тела”, “материальной точки”? Или, все-таки, ему интереснее и понятнее, чем закончится погоня между волком и зайцем? Ни в одном “макроскопическом теле” нет той бездны ощущения прикосновения к мировой тайне, как в обыкновенной тающей снежинке на его ладони. Понимание законов физики, в отличие от их знания, начинается с того момента, когда это знание не только воспринимается, но и переживается.
И последнее, сшив из разноцветных кусочков физического знания картину мира и вдохнув в каждый фрагмент жизнь в соответствии с теми законами, которые были открыты при их мысленном препарировании, ученик обретет способ проверки истинности обретаемого в процессе обучения знания, путем сравнения теоретической и объективной реальности.
В каждом продукте человеческой деятельности (материальном или идеальном) заложены два вида деятельности: по его созданию и по его применению. Все физические знания (понятия, законы, теории, научные факты) имеют свою специфику их создания, но технология применения их для решения конкретных проблем имеет общие черты:
1. Распознавание физического понятия (объекта, закона, факта и т.д.) в конкретной ситуации.
2. Воспризведение физического понятия (объекта, закона, факта и т.д.).
3. Интерпретация физического понятия (объекта, закона, факта и т.д.) в соответствии с конкретной ситуацией.
4. Решение конкретной проблемы с использованием физического понятия (объекта, закона, факта и т.д.).
Можно выделить два основных подхода в конкретизации знаний:
1. Конструирование объекта, явления соответствующего в основных чертах абстрактному знанию и нахождение реальных объектов, явлений, которые в основных своих существенных чертах сходны с идеальным прообразом объекта, явления.
2. Воспроизведение конкретной ситуации в той степени полноты, для анализа которой может быть применено известное учащимся абстрактное знание.
Оба эти метода являются дополнительными друг другу и должны присутствовать в учебном процессе. Первый метод по сути своей есть метод определения области применимости данного знания, нахождение тех объектов и явлений для которых это знание применимо. Второй же метод есть метод обучения “схватывать” в реальном объекте или явлении существенное, определяющее для существования этого объекта или явления и соотнесения полученных при анализе выводов с известным знанием.
Конкретизация знаний обеспечивает более высокий уровень обобщения, поскольку её важными элементами являются раскрытие связей и отношений понятий с другими, уточнение границ их применимости. В этих условиях конкретное в мышлении становится глубоким и содержательным знанием о предмете; оно превосходит абстрактное знание, потому что отражает не какую-то одну существенную сторону явления, а его разные существенные стороны в их связи, т.е. охватывает предмет изучения многосторонне. Не статично (мертво), а в движении (в проживании некоего события природы).
Конкретизация знаний необходимый этап построения любого вида абстрактных знаний: понятий, моделей, идеализаций. И он явно или неявно в методиках построения понятий или моделей присутствует в виде первого подхода описанного выше – конструирование объектов, в которых абстрактное знание нашло свое полное выражение.
Другое дело, если овладение методами науки являются одной из стратегических целей преподавания физики. В этом случае необходимы специальные занятия, где восхождение от абстрактного к конкретному есть цель и смысл учебной деятельности учащихся. В этом случае более целесообразен второй подход в конкретизации – воспроизведение реальности в той степени полноты, которая доступна для анализа учащихся данного уровня развития.
Орудием познания при этом являются некие обобщения отраженные в понятиях. Данная абстракция, если она научна и раскрывает сущность данного явления, генетически определяет все частные проявления этой сущности. Абстракция, раскрывающая объективные связи и отношения, которые в своей целости придают исследуемому объекту конкретность, диалектична, так как отражает развитие этого объекта, закономерность его существования. Движение мысли познающей эту сущность должно проходить следующие необходимые этапы:
1. Движущей силой (толчком) восхождения является обнаружение противоречия между исходной (высокой) и более конкретной абстракцией. “Теоретически важно найти и обозначить эти противоречия. Поскольку они уже получили то или иное разрешение в самой действительности, исследователь и ищет в ней способ и форму такого разрешения. Здесь рационально-теоретическое движение мысли постоянно опирается на фактические данные” (В.В. Давыдов).
2. Двигаясь от абстракции высшей степени общности к абстракции меньшей общности, мы включаем объект исследования во все большее количество связей и отношений, реально существующих в природе. Но включать в мыслимое конкретное нужно только те связи и отношения, которые истинно определяют его сущность. Дополнительные связи и отношения, не отражающие существенное в объекте, лишь уводят мышление от него. Это является первым и основным признаком того, что для исследователя, коим является учащийся, сущность данного объекта не познана, потому что новые связи и отношения, если они существенны для конкретно мыслимого объекта, генетически следуют из общности более высокого порядка.
3. Постоянно сравнивая мыслимое конкретное с образом реального объекта, исследователь конструирует это конкретное, анализируя те связи и отношения, в которые в ходе мысленных действий включается объект исследования. Это позволяет “видеть целое раньше его частей” (Э.В. Ильенков) и помогает составить план действий по пути восхождения от абстрактного к конкретному. “Новое всегда возникает как целое, которое затем формирует свои части, разворачиваясь в систему. Это выглядит как “схватывание” мышлением целого раньше его частей и составляет характерную черту содержательного творческого мышления в науке. В диалектике это один из существенных моментов движения от абстрактного к конкретному” (А.С. Арсеньев).
Конкретно мыслимый объект, в отличие от реального, включен в ограниченное количество связей и отношений. Уровень конкретизации определяется уровнем познания реального объекта учащимся.
В том случае, когда уже построена математическая модель исследуемого явления, реализация в учебном процессе метода восхождения от абстрактного к конкретному осуществляется посредством конструирования математической модели конкретной ситуации в той степени полноты, которая достаточна для нахождения решения предлагаемой проблемы. Каждая следующая задача, в рамках данной модели, углубляет её понимание через изменение и усложнение существенных связей и отношений, в которые включен исследуемый объект или явление природы.
“В теоретическом мышлении само конкретное выступает дважды: как исходный пункт созерцания и представления, перерабатываемых в понятии, и как мысленный результат соединения абстракций” (В.В. Давыдов). Конкретность в обоих случаях определяется не наличием объекта через органы чувств, а объективностью его содержания. “Если явление или предмет рассматриваются человеком безотносительно к некоторому целому, как внешне обособленное и самостоятельное, то это будет лишь абстрактное знание, каким бы подробным и наглядно-расцвеченным оно ни было, какими бы “конкретными” примерами оно ни иллюстрировалось. И, наоборот, если явление или предмет берутся в единстве с целым, рассматриваются в связи с другими его проявлениями и в связи с его сущностью, со всеобщим источником (законом), то это конкретное знание, хотя бы оно и выражалось с помощью самых “отвлеченных” и “условных” символов и знаков” (В.В. Давыдов).
Процесс формирования физических понятий может происходить двумя путями:
1. Первый путь начинается с наблюдений объектов и явлений, накопления эмпирического материала, в итоге приводящего к выводу о необходимости ввести новое понятие. Этот путь можно назвать “восхождением от конкретного к абстрактному”. Путь это механистический, формально-логический, потому что таким образом происходит обобщение внешних сторон и отношений объекта. Результатом такого обобщения являются эмпирические понятия, которые играют определенную и существенную роль в развитии и построения научного знания, но не способны раскрыть внутренние движущие силы объекта исследования.
2. Второй путь, называемый “восхождением от абстрактного к конкретному”, предполагает первоначальное введение обобщенного понятия и дальнейшее наполнение его конкретным содержанием. Второй путь может быть реализован лишь на базе предшествующего эмпирического опыта учащихся. Априорного (доопытного) появления понятий естественные науки не приемлют. Выделяя существенное в исследуемом объекте, то, что составляет его суть, необходимость его существования, учащиеся могут это осознать, если его познание идет не оторвано от взаимодействий данного объекта с другими объектами природы. Только исследуя те связи и отношения с остальными объектами природы, в которые включен объект по своей сути и по происхождению, можно познать эту суть. Этот путь изучения объекта в его движении, развитии предполагает применение для анализа его существенных свойств и отношений диалектической логики.
Первый путь – объяснительно-иллюстративный, пассивный. Второй путь – эвристический, деятельностный. Естественным образом второй путь предполагает рефлексию учениками своей деятельности, потому что есть что осмысливать – те интеллектуальные продукты, которые в качестве полуфабрикатов методологического знания были предъявлены в ходе продуктивной деятельности учащихся. Именно рефлексия помогает схватывать целое раньше его частей и выстраивать структурно-логические связи между предыдущим и новым знанием, то есть провести процедуру понимания учениками нового знания.
Данный метод применим в качестве “синтеза” разрозненных знаний об объекте с целью получения более объемного знания об объекте, выделение не только логических, но и сущностных связей и отношений, которые при линейном принципе построения обучения (шаг за шагом - от простого к сложному) не обнаруживаемы. Поэтому данный метод применим как в процессе изучения нового знания, так и закрепления и обобщения уже изученного, как на уроке, так и на факультативных занятиях.
Эффективность данного метода возрастает если он применяется не сам по себе, а в сочетании с другими методами, как необходимый этап построения более общего знания через исследование конкретизаций исходного абстрактного знания, то есть через диалектическое сочетание методов “восхождения от абстрактного к конкретному” и “восхождения от конкретного к абстрактному”.
Применяя данный метод в учебной практике нужно помнить слова Ф. Энгельса: “Общий закон изменения формы движения гораздо конкретнее, чем каждый отдельный “конкретный” пример этого”. Данный парадокс разрешим лишь в диалектической логике познания, через развитие теоретического мышления человека познающего мир, если абстракции, которыми он пользуется при её постижении (восхождении от абстрактного к конкретному), отражают существенное в этом объекте.
Рассмотрим в данном контексте тему:
Сага о комарах
Мы не боги. Мы звено в мировой пищевой цепи. Обыкновенный маленький комар нам может доставить немало беспокойства.
Есть шуточный вопрос: “Появление какого насекомого люди встречают аплодисментами?” Нет, эти хлопки не от восхищения людьми комаром, а от желания уничтожить его. Почему люди убивают комаров?
Присутствие в комнате комара мы можем определить даже в темноте. Каким образом? Как комар издает звук? Почему звук, издаваемый комаром легко отличить от звука мухи или шмеля?
Если наступила тишина, то вполне вероятно, что комар достиг своей цели. Этой жертвой можете оказаться вы. Каким образом комар в темноте находит свою жертву?
Нападает на человека и животных лишь самка комара. Она тонким непрочным хоботком протыкает кожу животного или человека. Как ей удается прикладывая очень малую силу протыкать даже толстую шкуру животных?
Нападает только та самка, которая оплодотворена. Она сосет кровь, чтобы иметь возможность отложить личинки. Каков механизм всасывания комаром крови?
Если заветная цель комариной самки, насосаться крови, удается и она остается живой, то после этого она откладывает яйца в воду. Через некоторое время из них появляются личинки. В ходе длительной эволюции у личинок перистого комара сложился любопытный защитный механизм. Они не видимы в воде для рыб из-за их прозрачности. Но глаза у невидимок хорошо заметны в виде черных точек. Почему эти существа не видны в воде? Могут ли они видеть окружающий мир? Останутся ли они невидимыми и в воздухе?
Из личинки образуется куколка, а уже из куколки появится комар. На свет появится новый охотник за кровью или за цветочным нектаром (в зависимости от пола). Но в то же время комар сам является мишенью для птиц, земноводных и летучих мышей. Летучие мыши охотятся ночью. Как летучие мыши, обладающие плохим зрением, могут в темноте найти комара или другое летающее насекомое?
Стрижи и ласточки, также непрерывно охотятся за комарами, но в дневное время. Почему перед дождем стрижи и ласточки охотятся за комарами вблизи поверхности земли?
Часто незадолго до захода солнца над вершинами деревьев, кустами или большими камнями можно видеть плотные рои насекомых, чаще всего комаров. Эти рои похожи на темные вытянутые резко очерченные облака дыма. Почему комары собираются в такие тучи?
Жизнь обыкновенного комара – цепь превращений и опасностей, которые его постоянно подстерегают. Лишь некоторым из них удается выполнить свою главную миссию на Земле – воспроизвести потомство. Обладают ли комары разумом? Конечно, нет. Но исчезни комары – мир сильно бы изменился. Погибли бы живые существа, для которых комары пища и испытывали бы серьезные трудности, те живые существа, которые в свою очередь питаются пожирателями комаров.
Удали самое маленькое звено из окружающего мира и существование этого мира окажется под угрозой. Малое не значит незначительное.
Некоторая драматизация постановки проблемных вопросов позволяет приблизить учебную проблему к реальной через создание соответствующего эмоционального фона.
Вопросы, предлагаемые в представленных текстах, качественные, то есть предполагается, что к этому времени учащимися построена физическая модель данного явления. Эти задания позволяют проверить уровень понимания данной модели учащимися в процессе применения её для решения конкретных ситуаций в природе. Теоретическое мышление формируется в тот момент, когда понятия и модели даны человеку не как незыблемые вечные истины, как некий результат мыслительной деятельности, а в движении, как орудия познания вечно живой и обновляемой природы. Именно в этом и важность, и необходимость применения данного метода для развития теоретического мышления ученика.