ПЕДАГОГИКА ШКОЛЬНАЯ (последнее)
НАУЧНЫЙ МЕТОД ПОЗНАНИЯ И ЛИЧНОСТНАЯ ОРИЕНТАЦИЯ ОБРАЗОВАНИЯ
Актуальные публикации по вопросам школьной педагогики.
Проблема повышения качества образования на основе познавательной самостоятельности и активности учащихся всегда стояла перед школой. В последние годы интерес к ее решению возрос в связи с новой постановкой вопроса о целях образования и воспитания. Школа должна не только воссоздавать интеллектуальный потенциал страны, но и обеспечивать условия для формирования в каждом ученике свободной критически мыслящей творческой личности, способной осознать и развивать свои задатки и склонности, найти свое место в жизни и реализовать свои конституционные права.
В связи с этим внимание исследователей концентрируется вокруг таких проблем, как: формирование интереса к учебе, личностная направленность обучения, рефлексия, достаточно широкая компетентность для жизни в современном обществе [1]. Опасно, однако, то, что нередко делаются попытки решать их однообразно применительно ко всем предметам, без учета задач, которые перед ними ставятся, и их содержания. При этом теряются многие ценности образования. В частности, недооценивается общеобразовательная гуманитарная роль основ наук. С момента распада Советского Союза под девизом "гуманитаризации образования" непрерывно сокращается бюджет времени на изучение естественных наук. В средней школе число часов на изучение физики сокращено сейчас на одну треть. В 9-летней школе отведено на физику на 1 ч меньше, чем было в учебном плане 7-классного коммерческого училища в 1913 г.!
Ценность естественнонаучных предметов в школе не ограничивается их вкладом в систему знаний об окружающем мире и раскрытием роли науки в экономическом и культурном развитии общества и государства. Их функция не исчерпывается и тем, что они обеспечивают формирование современного научного мировоззрения и миропонимания. Громадное гуманитарное значение основ наук в общем образовании состоит в том, что они вооружают школьника научным методом познания, соединяющим мыслящего человека с окружающим миром, превращающим его в творческую личность. Научные знания отличаются от мифологических, художественных, оккультных, религиозных и прочих тем, что они получены научным методом: в результате решения проблем, возникающих на основе анализа определенной группы фактов, путем выдвижения гипотез и их экспериментальной проверки [2, р. 1279].
Если говорить об иерархии ценностей для реализации личностной ориентации обучения, то нет никакого сомнения в том, что вооружению школьников научным методом познания принадлежит ведущее место. Его применение в обучении открывает широкие возможности для предоставления учащимся инициативы, независимости и свободы в процессе познания и, что особенно важно, ощущения радости творчества. Владея методом позна-
стр. 3
--------------------------------------------------------------------------------
ния, ученик ощущает себя равным в правах с учителем на научные суждения. Это способствует раскованности и развитию познавательной инициативы, без которой не может идти речи о полноценном процессе формирования личности. Овладение научным методом познания в среднем школьном возрасте чрезвычайно важно, поскольку именно этот возраст является наиболее сенситивным для развития способностей к абстрактному научному мышлению. Эти способности, в свою очередь, открывают путь к дальнейшему образованию и творческой деятельности.
Как показывает педагогический опыт, при обучении на основе научного метода познания учитель организует учебный процесс для всех учащихся, но познавательная и творческая деятельность каждого ученика всегда индивидуальна. Осознание способа преодоления пути от незнания к знанию превращает пассивный учебный процесс в активную, мотивированную, волевую, целеустремленную познавательную деятельность. Метод научного познания делает процесс обучения осмысленным, происходящим как бы по личной инициативе каждого и поэтому комфортным, придает уверенность в своих силах. Реализация личностного обучения на основе метода познания повышает качество образования и, в частности, способствует преодолению таких часто встречающихся его недостатков, как:
- заучивание материала подряд и непонимание различия степени достоверности различных категорий научной информации: фактов, гипотез, законов и принципов, моделей, теоретических выводов и результатов эксперимента;
- отсутствие представления о модельном отражении действительности в научном познании;
- отсутствие навыков мыслить моделями: теоретически объяснять, предвидеть, предсказывать;
- неспособность отличить научное знание от непроверенной информации;
- непонимание соотношения между знанием и истиной.
Исключительная роль в вооружении школьников научным методом познания принадлежит физике. Благодаря тому, что эта наука изучает наиболее простые формы движения материи, на учебных занятиях есть возможность показать весь процесс научного познания сути явления от возникновения проблемы до ее решения и его проверки.
Основателем научного метода познания принято считать Г. Галилея [3, с. 80- 81], который отверг существовавшее до него представление о том, что человеческий разум должен лишь непосредственно воспринимать знания из внешнего мира. Ученый пришел к ряду замечательных открытий благодаря тому, что центральным моментом познания считал гипотезу, которая в физике играет ту же роль, что и аксиома в математике. Его предшественником в этом, несомненно, был Н. Коперник [4], предложивший совсем не очевидную гипотезу о гелиоцентрической системе. Благодаря гипотезам научная теория стала выполнять не только объяснительную, но и предсказательную роль. Поскольку гипотеза всегда творение разума, то она может считаться достоверной только после экспериментальной проверки.
Научный метод познания включает следующую последовательность действий:
- обобщение определенной группы фактов и постановку проблемы;
- выдвижение обоснованного предположения, дающего ключ к решению поставленной проблемы, - гипотезы;
- вывод из гипотезы вытекающих следствий, которые позволяют объяснить наблюдаемые или предвидеть новые явления;
- экспериментальная проверка гипотезы и вытекающих из нее следствий.
Владение научным методом познания открывает возможности для рефлексии, самоконтроля и самооценки. На необходимость решения этой проблемы указы-
стр. 4
--------------------------------------------------------------------------------
вали многие ученые. В частности, академик Г. С. Ландсберг писал: "Нас смущает не столько недостаточность фактов и теоретических представлений, находящихся в распоряжении учащихся, сколько отсутствие ясного и правильного суждения об их соотношении. Учащиеся зачастую плохо ориентируются в том, что положено в основу как определение, что является результатом опыта, на что надо смотреть как на теоретическое обобщение этих опытных знаний" [5, с. 13]. Понятно, что знание метода дает основание учащимся для таких суждений и для ориентировки в научной информации, которую они получают.
Научный метод позволяет ученику критически мыслить, отличить достоверные научные знания о реальном мире от вымысла, мистики, верования и т.п. Если в знаниях пропущено хотя бы одно звено из названых выше, то научными их считать нельзя, хотя они могут быть вполне достоверными. Отсюда вытекает разница между компетентностью, информированностью, получением репродуктивным способом "готовых знаний" и действительным овладением знаниями научным методом. Истинность научных понятий, законов и выводов достигается исключительно благодаря их неразрывной связи со всей суммой экспериментальных данных. Не случайно во всем мире формальное преподавание "книжной физики" без эксперимента презрительно называется "меловой физикой" или попросту болтовней (Kreide Fisik, Talk and Chalk Physics). К сожалению, вследствие ряда причин в последние годы в нашей стране во многих школах преподавание ведется именно этим способом. Во времена министра просвещения М. А. Прокофьева неукоснительно требовалось 16% учебного времени отводить на лабораторные работы и экспериментальный практикум. Теперь об этом даже не вспоминают. Результаты не замедлили сказаться. "Меловой метод" обучения прямо повлиял на результаты последнего международного исследования уровня подготовки школьников [6]. Самый низкий процент успеваемости оказался как раз по тем разделам курса физики, которые усвоить без наблюдения явлений и эксперимента невозможно, а именно: упругий и неупругий удар (35%), давление (31%), изменение полной энергии системы (36%), природа электрического тока (24%), преобразование электрической энергии в проводниках при прохождении тока (18%), анализ и интерпретация экспериментальных данных(18%).
По мере дальнейшего овладения предметом учащиеся узнают о том, что теория научного познания получила существенное развитие в связи с революцией в физике в начале прошлого века. По словам академика С. И. Вавилова [7, с. 156], главные изменения произошли в применении и интерпретации модельных гипотез. До начала XX в. модельные гипотезы подспудно воспринимались традиционно в духе Платона как " бестелесная форма вещей". Революция в физике состояла не только в отказе от моделей, привычных для классической науки, в масштабности открытия новых явлений и создании новых теорий (квантовой и релятивистской), но и в том, что стало совершенно ясно, что никакие модели при всей их эвристической силе не адекватны объектам и явлениям, для изучения которых они используются. В частности, луч света и электронный луч по своим свойствам описываются в одних случаях как распространение волны, а в других - как поток частиц. При этом всякая модель "работает" лишь в определенных границах, верно отражая свойства изучаемого объекта или явления.
А. Эйнштейн кратко выразил современный метод научного познания в следующих этапах: "Схематически эти вопросы я представлю себе так:
(1) Нам даны Е - непосредственные данные нашего чувственного опыта.
стр. 5
--------------------------------------------------------------------------------
(2) А - это аксиомы, из которых мы выводим заключения. Психологически А основаны на Е. Но никакого логического пути, ведущего от Е к А, не существует. Существует лишь интуитивная (психологическая) связь, которая постоянно "возобновляется".
(3) Из аксиом А логически выводятся частные утверждения S, которые могут претендовать на строгость.
(4) Утверждения сопоставляются с Е (проверка опытом).
Строго говоря, эта процедура относится к внелогической (интуитивной) сфере, ибо отношение понятий, содержащихся в S, к непосредственным данным чувственного опыта Е по своей природе нелогично" [8, с. 569 - 570].
Совокупность непосредственно данных ощущений
Концепция А. Эйнштейна важна для нас не только потому, что раскрывает мыслительный процесс, ведущий от незнания к знанию, связывающий исходные факты из опытов, гипотезу, логические выводы из нее и результаты экспериментальной проверки этих выводов, но и как психологический анализ умственной деятельности. Логические выводы возможны лишь в теории. Переход от опыта к теории и от теории к опыту возможен лишь благодаря интуиции! При условии, что при таком переходе создается полезная абстрактная модель или установка для эксперимента, каждый такой переход следует считать актом творчества. Здесь уместно вспомнить ставшее афоризмом высказывание А. Пуанкаре о различии функций мыслительной деятельности человека: логика доказывает, а интуиция творит.
Личностно ориентированный учебный процесс на основе научного метода познания позволяет развивать творческую активность учащихся [9]. Можно ли творчески овладевать уже "готовым знанием"? Овладеть творчески - это значит "переоткрыть" уже сделанное в истории науки открытие. На эту возможность указывал французский психолог Т. Рибо более 100 лет назад: "Всякий нормальный человек занимается творчеством в большей или меньшей степени. По своему невежеству он может изобрести то, что уже изобрели тысячу раз. Если для других это не будет созданием чего-то нового, то для самого изобретателя оно является таковым" [10]. Таким образом, с точки зрения психологии, именно субъективная новизна характерна для научного познания и творчества. Это обстоятельство имеет важное педагогическое значение. Благодаря субъективности творческого акта учитель может организовывать его в сфере изучаемого предмета и управлять им.
Интуитивный процесс творческого поиска и озарения сопровождается эмоцией, которая, в соответствии с теорией П. В. Симонова, в зависимости от предчувствия близости решения или дальности его имеет положительную или отрицательную окраску радости или разочарования [11]. Творческий процесс овладения научным знанием в ходе исследования, постановки и решения проблем методом модельных гипотез и проектов с их экспериментальной проверкой имеет радостную победную окраску, если есть достаточно сильная мотивация при постановке проблемы и достаточные базовые знания, умения и навыки для ее решения. Напротив, в случае повторяющихся неудач отрицательные эмоции настолько сильны, что способны подавить познавательный интерес. Это учитывает каждый опытный учитель, обеспечивая успех в творческом поиске ученика. Учить радостно - значит учить победно! Это чувство устойчиво сопровождает человека, если его творче-
стр. 6
--------------------------------------------------------------------------------
ские усилия чаще всего бывают не напрасны. Научный метод познания - это не только ключ к успеху в обучении, но и источник устойчивого интереса к предмету. Интерес, будучи формой проявления познавательной потребности, часто бывает у школьников мотивом учебной деятельности. Метод познания, который обеспечивает раскрытие сущности явления по его внешнему проявлению и, наоборот, получение нужного явления на основе его сущности, выраженной моделью, формулой или графиком, всегда вызывает глубокий интерес учащихся.
Личностно ориентированная методика обучения физике в основной школе реализована сотрудниками лаборатории физики ИОСО РАО в учебниках для основной школы [12; 13]. Соответственно научному методу познания овладение учащимися знаниями происходит по циклу: исходные экспериментальные данные - модель - следствия - экспериментальная проверка следствий [14]. Главным принципом предлагаемой методики является развитие познавательной инициативы учащихся на основе метода научного познания, а также частных экспериментальных и теоретических методов исследования. Когда знаешь метод познания, не надо заучивать все подряд, необходимые знания появляются в процессе исследования. В отличие от репродуктивного метода обучения перед учащимися ставятся проблемы по материалу, еще не изученному. Их решение находится в процессе исследования. Сложные исследования выполняются учащимися под руководством учителя на демонстрационном столе, доступные для самостоятельного выполнения - делаются школьниками на ученических столах с лабораторными приборами и оборудованием. Лабораторные исследования учащихся органически включены в учебный процесс. Самостоятельность предполагает владение методом познания и, конечно, самостоятельное чтение текста учебника.
Овладению научным методом познания способствуют творческие задачи, решение которых связано с выдвижением гипотезы или с созданием проекта. Творческие задачи предполагают различные варианты и способы их решения [15]. Схема А. Эйнштейна дает ключ для составления таких задач. Согласно этой схеме переходы от опыта к теории и от теории к опыту совершаются интуитивно. В этом их сходство. Однако мыслительные операции при этом различны. Укажем наиболее важные операции, имеющие принципиальное значение при построении учебного процесса и при составлении творческих задач [16, р. 294].
Переход от опыта Е к теории А
Переход от теоретических выводов S к опыту Е
Поиск ответа на вопрос: почему?
Поиск ответа на вопрос: как сделать?
Обобщение фактов и построение гипотезы
Интерпретация теоретических выводов применительно к практике
Абстрагирование, освобождение от несущественного, переход к определению понятия или закона в образной, знаковой или словесной форме
Интегрирование, учет всех обстоятельств в целом, преобразование известных и доступных устройств и конструкций в соответствии с теоретическими выводами
Забота об объяснительной и предсказательной функции гипотезы
Забота о возможности реализовать идею в данных конкретных условиях и получить ожидаемый эффект
Оценка гипотезы с точки зрения ее теоретической и экспериментальной обоснованности
Оценка результата эксперимента или практического применения теории с точки зрения достоверности и соответствия проверяемой теории
Творческие задачи способствуют реализации практической направленности образования, поскольку их решение всегда становится мостом, соединяющим либо опыт с теорией, либо теорию с опытом.
Практическая направленность эффективна тогда, когда есть, что направлять, когда изучены фундаментальные основы науки. В этом случае она способствует глубокому овладению научными знаниями, поскольку, как показано А. Н. Леонтье-
стр. 7
--------------------------------------------------------------------------------
вым [17], "осознается то, что является предметом осуществляющего действия". Именно поэтому передовые учителя физики организуют кружки, в которых учащиеся занимаются техническим творчеством [18]. Практическая направленность образования реализуется на основе фундаментальной науки как компетентность в области ее приложений [19]. При изучении физики школьники знакомятся с такими важнейшими направлениями научно-технического прогресса, как механизация и автоматизация производства, электротехника, радиотехника, гидро-, тепло- и ядерная энергетика и др. Было бы, однако, крайне опасно прикладные знания противопоставлять фундаментальной науке. Попытки изучать в школе физику "вокруг автомобиля" в истории нашей школы уже были и ни к чему хорошему не привели.
Научный метод познания - ключ к организации личностно ориентированной познавательной деятельности учащихся. Развитие познавательной инициативы является главным принципом предлагаемой методики обучения. Покажем, как эта методика реализована в нашем учебнике.
При овладении основами науки наиболее существенными являются три этапа:
- наблюдение определенной группы сходных явлений и установление общей закономерности - гипотезы в виде образной модели или математической формулы;
- теоретическое объяснение или предсказание новых явлений на основе логических выводов - следствий выдвинутой гипотезы;
- экспериментальная проверка теоретических выводов.
Приведем конкретные примеры.
При исследовании явлений методом наблюдения, наиболее часто применяемым учащимися, обычно приходится устанавливать зависимости одной величины, характеризующей изучаемое явление, от другой. Впервые по нашему учебнику такое исследование школьники проводят в VII классе [12] при изучении зависимости силы упругости пружины от ее удлинения. При выполнении такого исследования на доске и в тетрадях записываются основные его этапы:
- исследуемая зависимость;
- выбор интервалов произвольно изменяемой величины и измерение соответствующих значений зависимой величины;
- занесение полученных данных в таблицу;
- построение графика полученной зависимости;
- установление функциональной зависимости и выражение ее в виде формулы (если возможно);
- запись результатов.
Делается это следующим образом:
Зависимость силы упругости от деформации
1. Приборы: динамометр, линейка.
2. Метод исследования: растягиваем пружину и через равные интервалы удлинения x записываем значения силы F.
Рис. 1
3. Результаты:
F,H
0
1
2
3
4
x, см
0
2,5
5,0
7,5
10
4. График: (рис. 1)
5. Формула: F упр.= kx.
6. Вывод: сила упругости при растяжении пружины прямо пропорциональна величине растяжения. Коэффициент k - жесткость характеризует качество пружины.
(В дальнейшем учащимися совершенно самостоятельно аналогичным образом
стр. 8
--------------------------------------------------------------------------------
проводится целый ряд исследованиий по установлению зависимости:
- силы тяжести, действующей на тело, от его массы;
- силы трения от давления;
- пути от времени движения;
- скорости от времени движения;
- скорости и периода движения тела по окружности от ее радиуса и др.)
Дальнейшие исследования свойств упругой деформации приводят учащихся к верной догадке-гипотезе об универсальности закона Гука. Эта гипотеза проверяется экспериментально.
Теоретические исследования делаются учащимися путем мысленных опытов с моделями явлений, а также методом математических преобразований формул с их последующей интерпретацией. Например, эмпирически построенный в предыдущем исследовании график, соответствующий закону Гука: F упр.= kx, позволяет определить потенциальную энергию упруго деформированного тела: E = kx/2.
Рис. 2
Этот теоретический вывод может быть экспериментально проверен множеством способов, которые учащимся пока не известны. По крайней мере, один из способов им предстоит изобрести самостоятельно и проверить, убедившись в могуществе научного предсказания.
Например, потенциальная энергия лука при выстреле преобразуется в кинетическую энергию стрелы:
E = kx2 /2 = mv2 /2,
где m - масса стрелы, а v - ее скорость. Вычислив начальную скорость стрелы, можно вычислить высоту ее подъема при вертикальном выстреле по формуле:
h = v2 /2g.
К величайшему восторгу учащихся результат экспериментальной проверки в пределах погрешности измерений совпадает с теоретическим предвидением.
Таким же путем учащиеся убеждаются в силе научного предвидения на множестве других исследований, в частности:
- исследуя зависимость ускорения и силы от скорости движения тела по окружности;
- определяя плотности тела методом гидростатического взвешивания;
- определяя скорости тел после их упругого соударения и др.
Ряд исследовательских заданий на конструирование приборов или экспериментальных установок выполняются учащимися с опорой на их осведомленность, компетентность в области технических приложений науки, например:
- конструирование подводной лодки или картезианского водолаза;
- конструирование ареометра;
- конструирование установки для демонстрации одинакового уровня жидкости в сообщающихся сосудах и др.
Наш опыт экспериментальной проверки изложенной концепции показывает, что овладение учащимися научным методом познания открывает путь не только к их познавательной самостоятельности, но и к творческой активности. Владение методом возвышает ученика, поскольку дает свободу выбора путей наблюдения явлений, установления зависимости между ними, учит теоретически мыслить, научно объяснять наблюдаемые явления и делать прогнозы, находить способы экспериментальной проверки гипотез и применения теории на практике. Научный метод познания универсален, но понять его и овладеть им ученику легче всего на уроках физики и других естественнонаучных предметов, и в этом - громадная общеобразовательная роль основ фундаментальной науки в школе. Подрыв этих основ неизбежно скажется не только при
стр. 9
--------------------------------------------------------------------------------
подготовке специалистов современного производства, но и на интеллектуальном развитии подрастающего поколения. Только при изучении современной фундаментальной науки можно передавать детям современный опыт творческой деятельности.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бондаревская Е. В. Гуманистическая парадигма личностно ориентированного образования // Педагогика. 1997. N 4.
2. Webster's Enciclopedic Unabridged Dictionary of the English Language. New York, 1994.
3. Льоцци М. История физики. М.,1970.
4. Razumovsky V. Revolution in scientific methodology // International Conference on Physics Education.Teaching about Reference Frames: from Copernicus to Einstein. GIREP, Torun, 19 - 24 August 1991.
5. Элементарный учебник физики / Под ред. академика Г. С. Ландсберга. М., 1968.
6. Третье международное исследование по оценке качества математического и естественнонаучного образования - TIMSS. Вып. 2. М., 1996.
7. Вавилов С. И. Сборник сочинений. Т. III. М., 1956.
8. Эйнштейн А. Собрание научных трудов. Т. IV. М., 1967.
9. Разумовский В. Г. Научный метод познания и государственный стандарт образования // Физика в школе. 1995. N 6.
10. Рибо Т. Опыт исследования творческого воображения. СПб., 1901.
11. Симонов П. В. Что такое эмоция. М., 1966.
12. Разумовский В. Г., Орлов В. А., Дик Ю. И., Никифоров Г. Г., Шилов В. Ф. Физика: Учебник для 7 класса общеобразовательных учреждений. М., 2002.
13. Разумовский В. Г., Орлов В. А., Дик Ю. И., Никифоров Г. Г., Шилов В. Ф. Физика: Учебник для 8 класса общеобразовательных учреждений. М., 2003.
14. Разумовский В. Г. Развитие творческих способностей учащихся в процессе обучения физике. М., 1975.
15. Разумовский В. Г. Творческие задачи по физике. М., 1966.
16. John J. Sparkes. The nature of engineering and the physics it needs // Physics Education. 1993. V. 28. N 5.
17. Леонтьев А. Н. Психологические вопросы сознательности учения // Известия АПН РСФСР. 1947. Вып. 7.
18. Разумовский В. Г. Развитие технического творчества учащихся. М., 1961.
19. Разумовский В. Г., Глазунов А. Т., Фабрикант В. А. и др. Физика и научно-технический прогресс. М., 1980.
НАУЧНЫЙ МЕТОД ПОЗНАНИЯ И ЛИЧНОСТНАЯ ОРИЕНТАЦИЯ ОБРАЗОВАНИЯ
Автор: В. Г. РАЗУМОВСКИЙ
Проблема повышения качества образования на основе познавательной самостоятельности и активности учащихся всегда стояла перед школой. В последние годы интерес к ее решению возрос в связи с новой постановкой вопроса о целях образования и воспитания. Школа должна не только воссоздавать интеллектуальный потенциал страны, но и обеспечивать условия для формирования в каждом ученике свободной критически мыслящей творческой личности, способной осознать и развивать свои задатки и склонности, найти свое место в жизни и реализовать свои конституционные права.
В связи с этим внимание исследователей концентрируется вокруг таких проблем, как: формирование интереса к учебе, личностная направленность обучения, рефлексия, достаточно широкая компетентность для жизни в современном обществе [1]. Опасно, однако, то, что нередко делаются попытки решать их однообразно применительно ко всем предметам, без учета задач, которые перед ними ставятся, и их содержания. При этом теряются многие ценности образования. В частности, недооценивается общеобразовательная гуманитарная роль основ наук. С момента распада Советского Союза под девизом "гуманитаризации образования" непрерывно сокращается бюджет времени на изучение естественных наук. В средней школе число часов на изучение физики сокращено сейчас на одну треть. В 9-летней школе отведено на физику на 1 ч меньше, чем было в учебном плане 7-классного коммерческого училища в 1913 г.!
Ценность естественнонаучных предметов в школе не ограничивается их вкладом в систему знаний об окружающем мире и раскрытием роли науки в экономическом и культурном развитии общества и государства. Их функция не исчерпывается и тем, что они обеспечивают формирование современного научного мировоззрения и миропонимания. Громадное гуманитарное значение основ наук в общем образовании состоит в том, что они вооружают школьника научным методом познания, соединяющим мыслящего человека с окружающим миром, превращающим его в творческую личность. Научные знания отличаются от мифологических, художественных, оккультных, религиозных и прочих тем, что они получены научным методом: в результате решения проблем, возникающих на основе анализа определенной группы фактов, путем выдвижения гипотез и их экспериментальной проверки [2, р. 1279].
Если говорить об иерархии ценностей для реализации личностной ориентации обучения, то нет никакого сомнения в том, что вооружению школьников научным методом познания принадлежит ведущее место. Его применение в обучении открывает широкие возможности для предоставления учащимся инициативы, независимости и свободы в процессе познания и, что особенно важно, ощущения радости творчества. Владея методом позна-
стр. 3
--------------------------------------------------------------------------------
ния, ученик ощущает себя равным в правах с учителем на научные суждения. Это способствует раскованности и развитию познавательной инициативы, без которой не может идти речи о полноценном процессе формирования личности. Овладение научным методом познания в среднем школьном возрасте чрезвычайно важно, поскольку именно этот возраст является наиболее сенситивным для развития способностей к абстрактному научному мышлению. Эти способности, в свою очередь, открывают путь к дальнейшему образованию и творческой деятельности.
Как показывает педагогический опыт, при обучении на основе научного метода познания учитель организует учебный процесс для всех учащихся, но познавательная и творческая деятельность каждого ученика всегда индивидуальна. Осознание способа преодоления пути от незнания к знанию превращает пассивный учебный процесс в активную, мотивированную, волевую, целеустремленную познавательную деятельность. Метод научного познания делает процесс обучения осмысленным, происходящим как бы по личной инициативе каждого и поэтому комфортным, придает уверенность в своих силах. Реализация личностного обучения на основе метода познания повышает качество образования и, в частности, способствует преодолению таких часто встречающихся его недостатков, как:
- заучивание материала подряд и непонимание различия степени достоверности различных категорий научной информации: фактов, гипотез, законов и принципов, моделей, теоретических выводов и результатов эксперимента;
- отсутствие представления о модельном отражении действительности в научном познании;
- отсутствие навыков мыслить моделями: теоретически объяснять, предвидеть, предсказывать;
- неспособность отличить научное знание от непроверенной информации;
- непонимание соотношения между знанием и истиной.
Исключительная роль в вооружении школьников научным методом познания принадлежит физике. Благодаря тому, что эта наука изучает наиболее простые формы движения материи, на учебных занятиях есть возможность показать весь процесс научного познания сути явления от возникновения проблемы до ее решения и его проверки.
Основателем научного метода познания принято считать Г. Галилея [3, с. 80- 81], который отверг существовавшее до него представление о том, что человеческий разум должен лишь непосредственно воспринимать знания из внешнего мира. Ученый пришел к ряду замечательных открытий благодаря тому, что центральным моментом познания считал гипотезу, которая в физике играет ту же роль, что и аксиома в математике. Его предшественником в этом, несомненно, был Н. Коперник [4], предложивший совсем не очевидную гипотезу о гелиоцентрической системе. Благодаря гипотезам научная теория стала выполнять не только объяснительную, но и предсказательную роль. Поскольку гипотеза всегда творение разума, то она может считаться достоверной только после экспериментальной проверки.
Научный метод познания включает следующую последовательность действий:
- обобщение определенной группы фактов и постановку проблемы;
- выдвижение обоснованного предположения, дающего ключ к решению поставленной проблемы, - гипотезы;
- вывод из гипотезы вытекающих следствий, которые позволяют объяснить наблюдаемые или предвидеть новые явления;
- экспериментальная проверка гипотезы и вытекающих из нее следствий.
Владение научным методом познания открывает возможности для рефлексии, самоконтроля и самооценки. На необходимость решения этой проблемы указы-
стр. 4
--------------------------------------------------------------------------------
вали многие ученые. В частности, академик Г. С. Ландсберг писал: "Нас смущает не столько недостаточность фактов и теоретических представлений, находящихся в распоряжении учащихся, сколько отсутствие ясного и правильного суждения об их соотношении. Учащиеся зачастую плохо ориентируются в том, что положено в основу как определение, что является результатом опыта, на что надо смотреть как на теоретическое обобщение этих опытных знаний" [5, с. 13]. Понятно, что знание метода дает основание учащимся для таких суждений и для ориентировки в научной информации, которую они получают.
Научный метод позволяет ученику критически мыслить, отличить достоверные научные знания о реальном мире от вымысла, мистики, верования и т.п. Если в знаниях пропущено хотя бы одно звено из названых выше, то научными их считать нельзя, хотя они могут быть вполне достоверными. Отсюда вытекает разница между компетентностью, информированностью, получением репродуктивным способом "готовых знаний" и действительным овладением знаниями научным методом. Истинность научных понятий, законов и выводов достигается исключительно благодаря их неразрывной связи со всей суммой экспериментальных данных. Не случайно во всем мире формальное преподавание "книжной физики" без эксперимента презрительно называется "меловой физикой" или попросту болтовней (Kreide Fisik, Talk and Chalk Physics). К сожалению, вследствие ряда причин в последние годы в нашей стране во многих школах преподавание ведется именно этим способом. Во времена министра просвещения М. А. Прокофьева неукоснительно требовалось 16% учебного времени отводить на лабораторные работы и экспериментальный практикум. Теперь об этом даже не вспоминают. Результаты не замедлили сказаться. "Меловой метод" обучения прямо повлиял на результаты последнего международного исследования уровня подготовки школьников [6]. Самый низкий процент успеваемости оказался как раз по тем разделам курса физики, которые усвоить без наблюдения явлений и эксперимента невозможно, а именно: упругий и неупругий удар (35%), давление (31%), изменение полной энергии системы (36%), природа электрического тока (24%), преобразование электрической энергии в проводниках при прохождении тока (18%), анализ и интерпретация экспериментальных данных(18%).
По мере дальнейшего овладения предметом учащиеся узнают о том, что теория научного познания получила существенное развитие в связи с революцией в физике в начале прошлого века. По словам академика С. И. Вавилова [7, с. 156], главные изменения произошли в применении и интерпретации модельных гипотез. До начала XX в. модельные гипотезы подспудно воспринимались традиционно в духе Платона как " бестелесная форма вещей". Революция в физике состояла не только в отказе от моделей, привычных для классической науки, в масштабности открытия новых явлений и создании новых теорий (квантовой и релятивистской), но и в том, что стало совершенно ясно, что никакие модели при всей их эвристической силе не адекватны объектам и явлениям, для изучения которых они используются. В частности, луч света и электронный луч по своим свойствам описываются в одних случаях как распространение волны, а в других - как поток частиц. При этом всякая модель "работает" лишь в определенных границах, верно отражая свойства изучаемого объекта или явления.
А. Эйнштейн кратко выразил современный метод научного познания в следующих этапах: "Схематически эти вопросы я представлю себе так:
(1) Нам даны Е - непосредственные данные нашего чувственного опыта.
стр. 5
--------------------------------------------------------------------------------
(2) А - это аксиомы, из которых мы выводим заключения. Психологически А основаны на Е. Но никакого логического пути, ведущего от Е к А, не существует. Существует лишь интуитивная (психологическая) связь, которая постоянно "возобновляется".
(3) Из аксиом А логически выводятся частные утверждения S, которые могут претендовать на строгость.
(4) Утверждения сопоставляются с Е (проверка опытом).
Строго говоря, эта процедура относится к внелогической (интуитивной) сфере, ибо отношение понятий, содержащихся в S, к непосредственным данным чувственного опыта Е по своей природе нелогично" [8, с. 569 - 570].
Совокупность непосредственно данных ощущений
Концепция А. Эйнштейна важна для нас не только потому, что раскрывает мыслительный процесс, ведущий от незнания к знанию, связывающий исходные факты из опытов, гипотезу, логические выводы из нее и результаты экспериментальной проверки этих выводов, но и как психологический анализ умственной деятельности. Логические выводы возможны лишь в теории. Переход от опыта к теории и от теории к опыту возможен лишь благодаря интуиции! При условии, что при таком переходе создается полезная абстрактная модель или установка для эксперимента, каждый такой переход следует считать актом творчества. Здесь уместно вспомнить ставшее афоризмом высказывание А. Пуанкаре о различии функций мыслительной деятельности человека: логика доказывает, а интуиция творит.
Личностно ориентированный учебный процесс на основе научного метода познания позволяет развивать творческую активность учащихся [9]. Можно ли творчески овладевать уже "готовым знанием"? Овладеть творчески - это значит "переоткрыть" уже сделанное в истории науки открытие. На эту возможность указывал французский психолог Т. Рибо более 100 лет назад: "Всякий нормальный человек занимается творчеством в большей или меньшей степени. По своему невежеству он может изобрести то, что уже изобрели тысячу раз. Если для других это не будет созданием чего-то нового, то для самого изобретателя оно является таковым" [10]. Таким образом, с точки зрения психологии, именно субъективная новизна характерна для научного познания и творчества. Это обстоятельство имеет важное педагогическое значение. Благодаря субъективности творческого акта учитель может организовывать его в сфере изучаемого предмета и управлять им.
Интуитивный процесс творческого поиска и озарения сопровождается эмоцией, которая, в соответствии с теорией П. В. Симонова, в зависимости от предчувствия близости решения или дальности его имеет положительную или отрицательную окраску радости или разочарования [11]. Творческий процесс овладения научным знанием в ходе исследования, постановки и решения проблем методом модельных гипотез и проектов с их экспериментальной проверкой имеет радостную победную окраску, если есть достаточно сильная мотивация при постановке проблемы и достаточные базовые знания, умения и навыки для ее решения. Напротив, в случае повторяющихся неудач отрицательные эмоции настолько сильны, что способны подавить познавательный интерес. Это учитывает каждый опытный учитель, обеспечивая успех в творческом поиске ученика. Учить радостно - значит учить победно! Это чувство устойчиво сопровождает человека, если его творче-
стр. 6
--------------------------------------------------------------------------------
ские усилия чаще всего бывают не напрасны. Научный метод познания - это не только ключ к успеху в обучении, но и источник устойчивого интереса к предмету. Интерес, будучи формой проявления познавательной потребности, часто бывает у школьников мотивом учебной деятельности. Метод познания, который обеспечивает раскрытие сущности явления по его внешнему проявлению и, наоборот, получение нужного явления на основе его сущности, выраженной моделью, формулой или графиком, всегда вызывает глубокий интерес учащихся.
Личностно ориентированная методика обучения физике в основной школе реализована сотрудниками лаборатории физики ИОСО РАО в учебниках для основной школы [12; 13]. Соответственно научному методу познания овладение учащимися знаниями происходит по циклу: исходные экспериментальные данные - модель - следствия - экспериментальная проверка следствий [14]. Главным принципом предлагаемой методики является развитие познавательной инициативы учащихся на основе метода научного познания, а также частных экспериментальных и теоретических методов исследования. Когда знаешь метод познания, не надо заучивать все подряд, необходимые знания появляются в процессе исследования. В отличие от репродуктивного метода обучения перед учащимися ставятся проблемы по материалу, еще не изученному. Их решение находится в процессе исследования. Сложные исследования выполняются учащимися под руководством учителя на демонстрационном столе, доступные для самостоятельного выполнения - делаются школьниками на ученических столах с лабораторными приборами и оборудованием. Лабораторные исследования учащихся органически включены в учебный процесс. Самостоятельность предполагает владение методом познания и, конечно, самостоятельное чтение текста учебника.
Овладению научным методом познания способствуют творческие задачи, решение которых связано с выдвижением гипотезы или с созданием проекта. Творческие задачи предполагают различные варианты и способы их решения [15]. Схема А. Эйнштейна дает ключ для составления таких задач. Согласно этой схеме переходы от опыта к теории и от теории к опыту совершаются интуитивно. В этом их сходство. Однако мыслительные операции при этом различны. Укажем наиболее важные операции, имеющие принципиальное значение при построении учебного процесса и при составлении творческих задач [16, р. 294].
Переход от опыта Е к теории А
Переход от теоретических выводов S к опыту Е
Поиск ответа на вопрос: почему?
Поиск ответа на вопрос: как сделать?
Обобщение фактов и построение гипотезы
Интерпретация теоретических выводов применительно к практике
Абстрагирование, освобождение от несущественного, переход к определению понятия или закона в образной, знаковой или словесной форме
Интегрирование, учет всех обстоятельств в целом, преобразование известных и доступных устройств и конструкций в соответствии с теоретическими выводами
Забота об объяснительной и предсказательной функции гипотезы
Забота о возможности реализовать идею в данных конкретных условиях и получить ожидаемый эффект
Оценка гипотезы с точки зрения ее теоретической и экспериментальной обоснованности
Оценка результата эксперимента или практического применения теории с точки зрения достоверности и соответствия проверяемой теории
Творческие задачи способствуют реализации практической направленности образования, поскольку их решение всегда становится мостом, соединяющим либо опыт с теорией, либо теорию с опытом.
Практическая направленность эффективна тогда, когда есть, что направлять, когда изучены фундаментальные основы науки. В этом случае она способствует глубокому овладению научными знаниями, поскольку, как показано А. Н. Леонтье-
стр. 7
--------------------------------------------------------------------------------
вым [17], "осознается то, что является предметом осуществляющего действия". Именно поэтому передовые учителя физики организуют кружки, в которых учащиеся занимаются техническим творчеством [18]. Практическая направленность образования реализуется на основе фундаментальной науки как компетентность в области ее приложений [19]. При изучении физики школьники знакомятся с такими важнейшими направлениями научно-технического прогресса, как механизация и автоматизация производства, электротехника, радиотехника, гидро-, тепло- и ядерная энергетика и др. Было бы, однако, крайне опасно прикладные знания противопоставлять фундаментальной науке. Попытки изучать в школе физику "вокруг автомобиля" в истории нашей школы уже были и ни к чему хорошему не привели.
Научный метод познания - ключ к организации личностно ориентированной познавательной деятельности учащихся. Развитие познавательной инициативы является главным принципом предлагаемой методики обучения. Покажем, как эта методика реализована в нашем учебнике.
При овладении основами науки наиболее существенными являются три этапа:
- наблюдение определенной группы сходных явлений и установление общей закономерности - гипотезы в виде образной модели или математической формулы;
- теоретическое объяснение или предсказание новых явлений на основе логических выводов - следствий выдвинутой гипотезы;
- экспериментальная проверка теоретических выводов.
Приведем конкретные примеры.
При исследовании явлений методом наблюдения, наиболее часто применяемым учащимися, обычно приходится устанавливать зависимости одной величины, характеризующей изучаемое явление, от другой. Впервые по нашему учебнику такое исследование школьники проводят в VII классе [12] при изучении зависимости силы упругости пружины от ее удлинения. При выполнении такого исследования на доске и в тетрадях записываются основные его этапы:
- исследуемая зависимость;
- выбор интервалов произвольно изменяемой величины и измерение соответствующих значений зависимой величины;
- занесение полученных данных в таблицу;
- построение графика полученной зависимости;
- установление функциональной зависимости и выражение ее в виде формулы (если возможно);
- запись результатов.
Делается это следующим образом:
Зависимость силы упругости от деформации
1. Приборы: динамометр, линейка.
2. Метод исследования: растягиваем пружину и через равные интервалы удлинения x записываем значения силы F.
Рис. 1
3. Результаты:
F,H
0
1
2
3
4
x, см
0
2,5
5,0
7,5
10
4. График: (рис. 1)
5. Формула: F упр.= kx.
6. Вывод: сила упругости при растяжении пружины прямо пропорциональна величине растяжения. Коэффициент k - жесткость характеризует качество пружины.
(В дальнейшем учащимися совершенно самостоятельно аналогичным образом
стр. 8
--------------------------------------------------------------------------------
проводится целый ряд исследованиий по установлению зависимости:
- силы тяжести, действующей на тело, от его массы;
- силы трения от давления;
- пути от времени движения;
- скорости от времени движения;
- скорости и периода движения тела по окружности от ее радиуса и др.)
Дальнейшие исследования свойств упругой деформации приводят учащихся к верной догадке-гипотезе об универсальности закона Гука. Эта гипотеза проверяется экспериментально.
Теоретические исследования делаются учащимися путем мысленных опытов с моделями явлений, а также методом математических преобразований формул с их последующей интерпретацией. Например, эмпирически построенный в предыдущем исследовании график, соответствующий закону Гука: F упр.= kx, позволяет определить потенциальную энергию упруго деформированного тела: E = kx/2.
Рис. 2
Этот теоретический вывод может быть экспериментально проверен множеством способов, которые учащимся пока не известны. По крайней мере, один из способов им предстоит изобрести самостоятельно и проверить, убедившись в могуществе научного предсказания.
Например, потенциальная энергия лука при выстреле преобразуется в кинетическую энергию стрелы:
E = kx2 /2 = mv2 /2,
где m - масса стрелы, а v - ее скорость. Вычислив начальную скорость стрелы, можно вычислить высоту ее подъема при вертикальном выстреле по формуле:
h = v2 /2g.
К величайшему восторгу учащихся результат экспериментальной проверки в пределах погрешности измерений совпадает с теоретическим предвидением.
Таким же путем учащиеся убеждаются в силе научного предвидения на множестве других исследований, в частности:
- исследуя зависимость ускорения и силы от скорости движения тела по окружности;
- определяя плотности тела методом гидростатического взвешивания;
- определяя скорости тел после их упругого соударения и др.
Ряд исследовательских заданий на конструирование приборов или экспериментальных установок выполняются учащимися с опорой на их осведомленность, компетентность в области технических приложений науки, например:
- конструирование подводной лодки или картезианского водолаза;
- конструирование ареометра;
- конструирование установки для демонстрации одинакового уровня жидкости в сообщающихся сосудах и др.
Наш опыт экспериментальной проверки изложенной концепции показывает, что овладение учащимися научным методом познания открывает путь не только к их познавательной самостоятельности, но и к творческой активности. Владение методом возвышает ученика, поскольку дает свободу выбора путей наблюдения явлений, установления зависимости между ними, учит теоретически мыслить, научно объяснять наблюдаемые явления и делать прогнозы, находить способы экспериментальной проверки гипотез и применения теории на практике. Научный метод познания универсален, но понять его и овладеть им ученику легче всего на уроках физики и других естественнонаучных предметов, и в этом - громадная общеобразовательная роль основ фундаментальной науки в школе. Подрыв этих основ неизбежно скажется не только при
стр. 9
--------------------------------------------------------------------------------
подготовке специалистов современного производства, но и на интеллектуальном развитии подрастающего поколения. Только при изучении современной фундаментальной науки можно передавать детям современный опыт творческой деятельности.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бондаревская Е. В. Гуманистическая парадигма личностно ориентированного образования // Педагогика. 1997. N 4.
2. Webster's Enciclopedic Unabridged Dictionary of the English Language. New York, 1994.
3. Льоцци М. История физики. М.,1970.
4. Razumovsky V. Revolution in scientific methodology // International Conference on Physics Education.Teaching about Reference Frames: from Copernicus to Einstein. GIREP, Torun, 19 - 24 August 1991.
5. Элементарный учебник физики / Под ред. академика Г. С. Ландсберга. М., 1968.
6. Третье международное исследование по оценке качества математического и естественнонаучного образования - TIMSS. Вып. 2. М., 1996.
7. Вавилов С. И. Сборник сочинений. Т. III. М., 1956.
8. Эйнштейн А. Собрание научных трудов. Т. IV. М., 1967.
9. Разумовский В. Г. Научный метод познания и государственный стандарт образования // Физика в школе. 1995. N 6.
10. Рибо Т. Опыт исследования творческого воображения. СПб., 1901.
11. Симонов П. В. Что такое эмоция. М., 1966.
12. Разумовский В. Г., Орлов В. А., Дик Ю. И., Никифоров Г. Г., Шилов В. Ф. Физика: Учебник для 7 класса общеобразовательных учреждений. М., 2002.
13. Разумовский В. Г., Орлов В. А., Дик Ю. И., Никифоров Г. Г., Шилов В. Ф. Физика: Учебник для 8 класса общеобразовательных учреждений. М., 2003.
14. Разумовский В. Г. Развитие творческих способностей учащихся в процессе обучения физике. М., 1975.
15. Разумовский В. Г. Творческие задачи по физике. М., 1966.
16. John J. Sparkes. The nature of engineering and the physics it needs // Physics Education. 1993. V. 28. N 5.
17. Леонтьев А. Н. Психологические вопросы сознательности учения // Известия АПН РСФСР. 1947. Вып. 7.
18. Разумовский В. Г. Развитие технического творчества учащихся. М., 1961.
19. Разумовский В. Г., Глазунов А. Т., Фабрикант В. А. и др. Физика и научно-технический прогресс. М., 1980.
В связи с этим внимание исследователей концентрируется вокруг таких проблем, как: формирование интереса к учебе, личностная направленность обучения, рефлексия, достаточно широкая компетентность для жизни в современном обществе [1]. Опасно, однако, то, что нередко делаются попытки решать их однообразно применительно ко всем предметам, без учета задач, которые перед ними ставятся, и их содержания. При этом теряются многие ценности образования. В частности, недооценивается общеобразовательная гуманитарная роль основ наук. С момента распада Советского Союза под девизом "гуманитаризации образования" непрерывно сокращается бюджет времени на изучение естественных наук. В средней школе число часов на изучение физики сокращено сейчас на одну треть. В 9-летней школе отведено на физику на 1 ч меньше, чем было в учебном плане 7-классного коммерческого училища в 1913 г.!
Ценность естественнонаучных предметов в школе не ограничивается их вкладом в систему знаний об окружающем мире и раскрытием роли науки в экономическом и культурном развитии общества и государства. Их функция не исчерпывается и тем, что они обеспечивают формирование современного научного мировоззрения и миропонимания. Громадное гуманитарное значение основ наук в общем образовании состоит в том, что они вооружают школьника научным методом познания, соединяющим мыслящего человека с окружающим миром, превращающим его в творческую личность. Научные знания отличаются от мифологических, художественных, оккультных, религиозных и прочих тем, что они получены научным методом: в результате решения проблем, возникающих на основе анализа определенной группы фактов, путем выдвижения гипотез и их экспериментальной проверки [2, р. 1279].
Если говорить об иерархии ценностей для реализации личностной ориентации обучения, то нет никакого сомнения в том, что вооружению школьников научным методом познания принадлежит ведущее место. Его применение в обучении открывает широкие возможности для предоставления учащимся инициативы, независимости и свободы в процессе познания и, что особенно важно, ощущения радости творчества. Владея методом позна-
стр. 3
--------------------------------------------------------------------------------
ния, ученик ощущает себя равным в правах с учителем на научные суждения. Это способствует раскованности и развитию познавательной инициативы, без которой не может идти речи о полноценном процессе формирования личности. Овладение научным методом познания в среднем школьном возрасте чрезвычайно важно, поскольку именно этот возраст является наиболее сенситивным для развития способностей к абстрактному научному мышлению. Эти способности, в свою очередь, открывают путь к дальнейшему образованию и творческой деятельности.
Как показывает педагогический опыт, при обучении на основе научного метода познания учитель организует учебный процесс для всех учащихся, но познавательная и творческая деятельность каждого ученика всегда индивидуальна. Осознание способа преодоления пути от незнания к знанию превращает пассивный учебный процесс в активную, мотивированную, волевую, целеустремленную познавательную деятельность. Метод научного познания делает процесс обучения осмысленным, происходящим как бы по личной инициативе каждого и поэтому комфортным, придает уверенность в своих силах. Реализация личностного обучения на основе метода познания повышает качество образования и, в частности, способствует преодолению таких часто встречающихся его недостатков, как:
- заучивание материала подряд и непонимание различия степени достоверности различных категорий научной информации: фактов, гипотез, законов и принципов, моделей, теоретических выводов и результатов эксперимента;
- отсутствие представления о модельном отражении действительности в научном познании;
- отсутствие навыков мыслить моделями: теоретически объяснять, предвидеть, предсказывать;
- неспособность отличить научное знание от непроверенной информации;
- непонимание соотношения между знанием и истиной.
Исключительная роль в вооружении школьников научным методом познания принадлежит физике. Благодаря тому, что эта наука изучает наиболее простые формы движения материи, на учебных занятиях есть возможность показать весь процесс научного познания сути явления от возникновения проблемы до ее решения и его проверки.
Основателем научного метода познания принято считать Г. Галилея [3, с. 80- 81], который отверг существовавшее до него представление о том, что человеческий разум должен лишь непосредственно воспринимать знания из внешнего мира. Ученый пришел к ряду замечательных открытий благодаря тому, что центральным моментом познания считал гипотезу, которая в физике играет ту же роль, что и аксиома в математике. Его предшественником в этом, несомненно, был Н. Коперник [4], предложивший совсем не очевидную гипотезу о гелиоцентрической системе. Благодаря гипотезам научная теория стала выполнять не только объяснительную, но и предсказательную роль. Поскольку гипотеза всегда творение разума, то она может считаться достоверной только после экспериментальной проверки.
Научный метод познания включает следующую последовательность действий:
- обобщение определенной группы фактов и постановку проблемы;
- выдвижение обоснованного предположения, дающего ключ к решению поставленной проблемы, - гипотезы;
- вывод из гипотезы вытекающих следствий, которые позволяют объяснить наблюдаемые или предвидеть новые явления;
- экспериментальная проверка гипотезы и вытекающих из нее следствий.
Владение научным методом познания открывает возможности для рефлексии, самоконтроля и самооценки. На необходимость решения этой проблемы указы-
стр. 4
--------------------------------------------------------------------------------
вали многие ученые. В частности, академик Г. С. Ландсберг писал: "Нас смущает не столько недостаточность фактов и теоретических представлений, находящихся в распоряжении учащихся, сколько отсутствие ясного и правильного суждения об их соотношении. Учащиеся зачастую плохо ориентируются в том, что положено в основу как определение, что является результатом опыта, на что надо смотреть как на теоретическое обобщение этих опытных знаний" [5, с. 13]. Понятно, что знание метода дает основание учащимся для таких суждений и для ориентировки в научной информации, которую они получают.
Научный метод позволяет ученику критически мыслить, отличить достоверные научные знания о реальном мире от вымысла, мистики, верования и т.п. Если в знаниях пропущено хотя бы одно звено из названых выше, то научными их считать нельзя, хотя они могут быть вполне достоверными. Отсюда вытекает разница между компетентностью, информированностью, получением репродуктивным способом "готовых знаний" и действительным овладением знаниями научным методом. Истинность научных понятий, законов и выводов достигается исключительно благодаря их неразрывной связи со всей суммой экспериментальных данных. Не случайно во всем мире формальное преподавание "книжной физики" без эксперимента презрительно называется "меловой физикой" или попросту болтовней (Kreide Fisik, Talk and Chalk Physics). К сожалению, вследствие ряда причин в последние годы в нашей стране во многих школах преподавание ведется именно этим способом. Во времена министра просвещения М. А. Прокофьева неукоснительно требовалось 16% учебного времени отводить на лабораторные работы и экспериментальный практикум. Теперь об этом даже не вспоминают. Результаты не замедлили сказаться. "Меловой метод" обучения прямо повлиял на результаты последнего международного исследования уровня подготовки школьников [6]. Самый низкий процент успеваемости оказался как раз по тем разделам курса физики, которые усвоить без наблюдения явлений и эксперимента невозможно, а именно: упругий и неупругий удар (35%), давление (31%), изменение полной энергии системы (36%), природа электрического тока (24%), преобразование электрической энергии в проводниках при прохождении тока (18%), анализ и интерпретация экспериментальных данных(18%).
По мере дальнейшего овладения предметом учащиеся узнают о том, что теория научного познания получила существенное развитие в связи с революцией в физике в начале прошлого века. По словам академика С. И. Вавилова [7, с. 156], главные изменения произошли в применении и интерпретации модельных гипотез. До начала XX в. модельные гипотезы подспудно воспринимались традиционно в духе Платона как " бестелесная форма вещей". Революция в физике состояла не только в отказе от моделей, привычных для классической науки, в масштабности открытия новых явлений и создании новых теорий (квантовой и релятивистской), но и в том, что стало совершенно ясно, что никакие модели при всей их эвристической силе не адекватны объектам и явлениям, для изучения которых они используются. В частности, луч света и электронный луч по своим свойствам описываются в одних случаях как распространение волны, а в других - как поток частиц. При этом всякая модель "работает" лишь в определенных границах, верно отражая свойства изучаемого объекта или явления.
А. Эйнштейн кратко выразил современный метод научного познания в следующих этапах: "Схематически эти вопросы я представлю себе так:
(1) Нам даны Е - непосредственные данные нашего чувственного опыта.
стр. 5
--------------------------------------------------------------------------------
(2) А - это аксиомы, из которых мы выводим заключения. Психологически А основаны на Е. Но никакого логического пути, ведущего от Е к А, не существует. Существует лишь интуитивная (психологическая) связь, которая постоянно "возобновляется".
(3) Из аксиом А логически выводятся частные утверждения S, которые могут претендовать на строгость.
(4) Утверждения сопоставляются с Е (проверка опытом).
Строго говоря, эта процедура относится к внелогической (интуитивной) сфере, ибо отношение понятий, содержащихся в S, к непосредственным данным чувственного опыта Е по своей природе нелогично" [8, с. 569 - 570].
Совокупность непосредственно данных ощущений
Концепция А. Эйнштейна важна для нас не только потому, что раскрывает мыслительный процесс, ведущий от незнания к знанию, связывающий исходные факты из опытов, гипотезу, логические выводы из нее и результаты экспериментальной проверки этих выводов, но и как психологический анализ умственной деятельности. Логические выводы возможны лишь в теории. Переход от опыта к теории и от теории к опыту возможен лишь благодаря интуиции! При условии, что при таком переходе создается полезная абстрактная модель или установка для эксперимента, каждый такой переход следует считать актом творчества. Здесь уместно вспомнить ставшее афоризмом высказывание А. Пуанкаре о различии функций мыслительной деятельности человека: логика доказывает, а интуиция творит.
Личностно ориентированный учебный процесс на основе научного метода познания позволяет развивать творческую активность учащихся [9]. Можно ли творчески овладевать уже "готовым знанием"? Овладеть творчески - это значит "переоткрыть" уже сделанное в истории науки открытие. На эту возможность указывал французский психолог Т. Рибо более 100 лет назад: "Всякий нормальный человек занимается творчеством в большей или меньшей степени. По своему невежеству он может изобрести то, что уже изобрели тысячу раз. Если для других это не будет созданием чего-то нового, то для самого изобретателя оно является таковым" [10]. Таким образом, с точки зрения психологии, именно субъективная новизна характерна для научного познания и творчества. Это обстоятельство имеет важное педагогическое значение. Благодаря субъективности творческого акта учитель может организовывать его в сфере изучаемого предмета и управлять им.
Интуитивный процесс творческого поиска и озарения сопровождается эмоцией, которая, в соответствии с теорией П. В. Симонова, в зависимости от предчувствия близости решения или дальности его имеет положительную или отрицательную окраску радости или разочарования [11]. Творческий процесс овладения научным знанием в ходе исследования, постановки и решения проблем методом модельных гипотез и проектов с их экспериментальной проверкой имеет радостную победную окраску, если есть достаточно сильная мотивация при постановке проблемы и достаточные базовые знания, умения и навыки для ее решения. Напротив, в случае повторяющихся неудач отрицательные эмоции настолько сильны, что способны подавить познавательный интерес. Это учитывает каждый опытный учитель, обеспечивая успех в творческом поиске ученика. Учить радостно - значит учить победно! Это чувство устойчиво сопровождает человека, если его творче-
стр. 6
--------------------------------------------------------------------------------
ские усилия чаще всего бывают не напрасны. Научный метод познания - это не только ключ к успеху в обучении, но и источник устойчивого интереса к предмету. Интерес, будучи формой проявления познавательной потребности, часто бывает у школьников мотивом учебной деятельности. Метод познания, который обеспечивает раскрытие сущности явления по его внешнему проявлению и, наоборот, получение нужного явления на основе его сущности, выраженной моделью, формулой или графиком, всегда вызывает глубокий интерес учащихся.
Личностно ориентированная методика обучения физике в основной школе реализована сотрудниками лаборатории физики ИОСО РАО в учебниках для основной школы [12; 13]. Соответственно научному методу познания овладение учащимися знаниями происходит по циклу: исходные экспериментальные данные - модель - следствия - экспериментальная проверка следствий [14]. Главным принципом предлагаемой методики является развитие познавательной инициативы учащихся на основе метода научного познания, а также частных экспериментальных и теоретических методов исследования. Когда знаешь метод познания, не надо заучивать все подряд, необходимые знания появляются в процессе исследования. В отличие от репродуктивного метода обучения перед учащимися ставятся проблемы по материалу, еще не изученному. Их решение находится в процессе исследования. Сложные исследования выполняются учащимися под руководством учителя на демонстрационном столе, доступные для самостоятельного выполнения - делаются школьниками на ученических столах с лабораторными приборами и оборудованием. Лабораторные исследования учащихся органически включены в учебный процесс. Самостоятельность предполагает владение методом познания и, конечно, самостоятельное чтение текста учебника.
Овладению научным методом познания способствуют творческие задачи, решение которых связано с выдвижением гипотезы или с созданием проекта. Творческие задачи предполагают различные варианты и способы их решения [15]. Схема А. Эйнштейна дает ключ для составления таких задач. Согласно этой схеме переходы от опыта к теории и от теории к опыту совершаются интуитивно. В этом их сходство. Однако мыслительные операции при этом различны. Укажем наиболее важные операции, имеющие принципиальное значение при построении учебного процесса и при составлении творческих задач [16, р. 294].
Переход от опыта Е к теории А
Переход от теоретических выводов S к опыту Е
Поиск ответа на вопрос: почему?
Поиск ответа на вопрос: как сделать?
Обобщение фактов и построение гипотезы
Интерпретация теоретических выводов применительно к практике
Абстрагирование, освобождение от несущественного, переход к определению понятия или закона в образной, знаковой или словесной форме
Интегрирование, учет всех обстоятельств в целом, преобразование известных и доступных устройств и конструкций в соответствии с теоретическими выводами
Забота об объяснительной и предсказательной функции гипотезы
Забота о возможности реализовать идею в данных конкретных условиях и получить ожидаемый эффект
Оценка гипотезы с точки зрения ее теоретической и экспериментальной обоснованности
Оценка результата эксперимента или практического применения теории с точки зрения достоверности и соответствия проверяемой теории
Творческие задачи способствуют реализации практической направленности образования, поскольку их решение всегда становится мостом, соединяющим либо опыт с теорией, либо теорию с опытом.
Практическая направленность эффективна тогда, когда есть, что направлять, когда изучены фундаментальные основы науки. В этом случае она способствует глубокому овладению научными знаниями, поскольку, как показано А. Н. Леонтье-
стр. 7
--------------------------------------------------------------------------------
вым [17], "осознается то, что является предметом осуществляющего действия". Именно поэтому передовые учителя физики организуют кружки, в которых учащиеся занимаются техническим творчеством [18]. Практическая направленность образования реализуется на основе фундаментальной науки как компетентность в области ее приложений [19]. При изучении физики школьники знакомятся с такими важнейшими направлениями научно-технического прогресса, как механизация и автоматизация производства, электротехника, радиотехника, гидро-, тепло- и ядерная энергетика и др. Было бы, однако, крайне опасно прикладные знания противопоставлять фундаментальной науке. Попытки изучать в школе физику "вокруг автомобиля" в истории нашей школы уже были и ни к чему хорошему не привели.
Научный метод познания - ключ к организации личностно ориентированной познавательной деятельности учащихся. Развитие познавательной инициативы является главным принципом предлагаемой методики обучения. Покажем, как эта методика реализована в нашем учебнике.
При овладении основами науки наиболее существенными являются три этапа:
- наблюдение определенной группы сходных явлений и установление общей закономерности - гипотезы в виде образной модели или математической формулы;
- теоретическое объяснение или предсказание новых явлений на основе логических выводов - следствий выдвинутой гипотезы;
- экспериментальная проверка теоретических выводов.
Приведем конкретные примеры.
При исследовании явлений методом наблюдения, наиболее часто применяемым учащимися, обычно приходится устанавливать зависимости одной величины, характеризующей изучаемое явление, от другой. Впервые по нашему учебнику такое исследование школьники проводят в VII классе [12] при изучении зависимости силы упругости пружины от ее удлинения. При выполнении такого исследования на доске и в тетрадях записываются основные его этапы:
- исследуемая зависимость;
- выбор интервалов произвольно изменяемой величины и измерение соответствующих значений зависимой величины;
- занесение полученных данных в таблицу;
- построение графика полученной зависимости;
- установление функциональной зависимости и выражение ее в виде формулы (если возможно);
- запись результатов.
Делается это следующим образом:
Зависимость силы упругости от деформации
1. Приборы: динамометр, линейка.
2. Метод исследования: растягиваем пружину и через равные интервалы удлинения x записываем значения силы F.
Рис. 1
3. Результаты:
F,H
0
1
2
3
4
x, см
0
2,5
5,0
7,5
10
4. График: (рис. 1)
5. Формула: F упр.= kx.
6. Вывод: сила упругости при растяжении пружины прямо пропорциональна величине растяжения. Коэффициент k - жесткость характеризует качество пружины.
(В дальнейшем учащимися совершенно самостоятельно аналогичным образом
стр. 8
--------------------------------------------------------------------------------
проводится целый ряд исследованиий по установлению зависимости:
- силы тяжести, действующей на тело, от его массы;
- силы трения от давления;
- пути от времени движения;
- скорости от времени движения;
- скорости и периода движения тела по окружности от ее радиуса и др.)
Дальнейшие исследования свойств упругой деформации приводят учащихся к верной догадке-гипотезе об универсальности закона Гука. Эта гипотеза проверяется экспериментально.
Теоретические исследования делаются учащимися путем мысленных опытов с моделями явлений, а также методом математических преобразований формул с их последующей интерпретацией. Например, эмпирически построенный в предыдущем исследовании график, соответствующий закону Гука: F упр.= kx, позволяет определить потенциальную энергию упруго деформированного тела: E = kx/2.
Рис. 2
Этот теоретический вывод может быть экспериментально проверен множеством способов, которые учащимся пока не известны. По крайней мере, один из способов им предстоит изобрести самостоятельно и проверить, убедившись в могуществе научного предсказания.
Например, потенциальная энергия лука при выстреле преобразуется в кинетическую энергию стрелы:
E = kx2 /2 = mv2 /2,
где m - масса стрелы, а v - ее скорость. Вычислив начальную скорость стрелы, можно вычислить высоту ее подъема при вертикальном выстреле по формуле:
h = v2 /2g.
К величайшему восторгу учащихся результат экспериментальной проверки в пределах погрешности измерений совпадает с теоретическим предвидением.
Таким же путем учащиеся убеждаются в силе научного предвидения на множестве других исследований, в частности:
- исследуя зависимость ускорения и силы от скорости движения тела по окружности;
- определяя плотности тела методом гидростатического взвешивания;
- определяя скорости тел после их упругого соударения и др.
Ряд исследовательских заданий на конструирование приборов или экспериментальных установок выполняются учащимися с опорой на их осведомленность, компетентность в области технических приложений науки, например:
- конструирование подводной лодки или картезианского водолаза;
- конструирование ареометра;
- конструирование установки для демонстрации одинакового уровня жидкости в сообщающихся сосудах и др.
Наш опыт экспериментальной проверки изложенной концепции показывает, что овладение учащимися научным методом познания открывает путь не только к их познавательной самостоятельности, но и к творческой активности. Владение методом возвышает ученика, поскольку дает свободу выбора путей наблюдения явлений, установления зависимости между ними, учит теоретически мыслить, научно объяснять наблюдаемые явления и делать прогнозы, находить способы экспериментальной проверки гипотез и применения теории на практике. Научный метод познания универсален, но понять его и овладеть им ученику легче всего на уроках физики и других естественнонаучных предметов, и в этом - громадная общеобразовательная роль основ фундаментальной науки в школе. Подрыв этих основ неизбежно скажется не только при
стр. 9
--------------------------------------------------------------------------------
подготовке специалистов современного производства, но и на интеллектуальном развитии подрастающего поколения. Только при изучении современной фундаментальной науки можно передавать детям современный опыт творческой деятельности.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бондаревская Е. В. Гуманистическая парадигма личностно ориентированного образования // Педагогика. 1997. N 4.
2. Webster's Enciclopedic Unabridged Dictionary of the English Language. New York, 1994.
3. Льоцци М. История физики. М.,1970.
4. Razumovsky V. Revolution in scientific methodology // International Conference on Physics Education.Teaching about Reference Frames: from Copernicus to Einstein. GIREP, Torun, 19 - 24 August 1991.
5. Элементарный учебник физики / Под ред. академика Г. С. Ландсберга. М., 1968.
6. Третье международное исследование по оценке качества математического и естественнонаучного образования - TIMSS. Вып. 2. М., 1996.
7. Вавилов С. И. Сборник сочинений. Т. III. М., 1956.
8. Эйнштейн А. Собрание научных трудов. Т. IV. М., 1967.
9. Разумовский В. Г. Научный метод познания и государственный стандарт образования // Физика в школе. 1995. N 6.
10. Рибо Т. Опыт исследования творческого воображения. СПб., 1901.
11. Симонов П. В. Что такое эмоция. М., 1966.
12. Разумовский В. Г., Орлов В. А., Дик Ю. И., Никифоров Г. Г., Шилов В. Ф. Физика: Учебник для 7 класса общеобразовательных учреждений. М., 2002.
13. Разумовский В. Г., Орлов В. А., Дик Ю. И., Никифоров Г. Г., Шилов В. Ф. Физика: Учебник для 8 класса общеобразовательных учреждений. М., 2003.
14. Разумовский В. Г. Развитие творческих способностей учащихся в процессе обучения физике. М., 1975.
15. Разумовский В. Г. Творческие задачи по физике. М., 1966.
16. John J. Sparkes. The nature of engineering and the physics it needs // Physics Education. 1993. V. 28. N 5.
17. Леонтьев А. Н. Психологические вопросы сознательности учения // Известия АПН РСФСР. 1947. Вып. 7.
18. Разумовский В. Г. Развитие технического творчества учащихся. М., 1961.
19. Разумовский В. Г., Глазунов А. Т., Фабрикант В. А. и др. Физика и научно-технический прогресс. М., 1980.
НАУЧНЫЙ МЕТОД ПОЗНАНИЯ И ЛИЧНОСТНАЯ ОРИЕНТАЦИЯ ОБРАЗОВАНИЯ
Автор: В. Г. РАЗУМОВСКИЙ
Проблема повышения качества образования на основе познавательной самостоятельности и активности учащихся всегда стояла перед школой. В последние годы интерес к ее решению возрос в связи с новой постановкой вопроса о целях образования и воспитания. Школа должна не только воссоздавать интеллектуальный потенциал страны, но и обеспечивать условия для формирования в каждом ученике свободной критически мыслящей творческой личности, способной осознать и развивать свои задатки и склонности, найти свое место в жизни и реализовать свои конституционные права.
В связи с этим внимание исследователей концентрируется вокруг таких проблем, как: формирование интереса к учебе, личностная направленность обучения, рефлексия, достаточно широкая компетентность для жизни в современном обществе [1]. Опасно, однако, то, что нередко делаются попытки решать их однообразно применительно ко всем предметам, без учета задач, которые перед ними ставятся, и их содержания. При этом теряются многие ценности образования. В частности, недооценивается общеобразовательная гуманитарная роль основ наук. С момента распада Советского Союза под девизом "гуманитаризации образования" непрерывно сокращается бюджет времени на изучение естественных наук. В средней школе число часов на изучение физики сокращено сейчас на одну треть. В 9-летней школе отведено на физику на 1 ч меньше, чем было в учебном плане 7-классного коммерческого училища в 1913 г.!
Ценность естественнонаучных предметов в школе не ограничивается их вкладом в систему знаний об окружающем мире и раскрытием роли науки в экономическом и культурном развитии общества и государства. Их функция не исчерпывается и тем, что они обеспечивают формирование современного научного мировоззрения и миропонимания. Громадное гуманитарное значение основ наук в общем образовании состоит в том, что они вооружают школьника научным методом познания, соединяющим мыслящего человека с окружающим миром, превращающим его в творческую личность. Научные знания отличаются от мифологических, художественных, оккультных, религиозных и прочих тем, что они получены научным методом: в результате решения проблем, возникающих на основе анализа определенной группы фактов, путем выдвижения гипотез и их экспериментальной проверки [2, р. 1279].
Если говорить об иерархии ценностей для реализации личностной ориентации обучения, то нет никакого сомнения в том, что вооружению школьников научным методом познания принадлежит ведущее место. Его применение в обучении открывает широкие возможности для предоставления учащимся инициативы, независимости и свободы в процессе познания и, что особенно важно, ощущения радости творчества. Владея методом позна-
стр. 3
--------------------------------------------------------------------------------
ния, ученик ощущает себя равным в правах с учителем на научные суждения. Это способствует раскованности и развитию познавательной инициативы, без которой не может идти речи о полноценном процессе формирования личности. Овладение научным методом познания в среднем школьном возрасте чрезвычайно важно, поскольку именно этот возраст является наиболее сенситивным для развития способностей к абстрактному научному мышлению. Эти способности, в свою очередь, открывают путь к дальнейшему образованию и творческой деятельности.
Как показывает педагогический опыт, при обучении на основе научного метода познания учитель организует учебный процесс для всех учащихся, но познавательная и творческая деятельность каждого ученика всегда индивидуальна. Осознание способа преодоления пути от незнания к знанию превращает пассивный учебный процесс в активную, мотивированную, волевую, целеустремленную познавательную деятельность. Метод научного познания делает процесс обучения осмысленным, происходящим как бы по личной инициативе каждого и поэтому комфортным, придает уверенность в своих силах. Реализация личностного обучения на основе метода познания повышает качество образования и, в частности, способствует преодолению таких часто встречающихся его недостатков, как:
- заучивание материала подряд и непонимание различия степени достоверности различных категорий научной информации: фактов, гипотез, законов и принципов, моделей, теоретических выводов и результатов эксперимента;
- отсутствие представления о модельном отражении действительности в научном познании;
- отсутствие навыков мыслить моделями: теоретически объяснять, предвидеть, предсказывать;
- неспособность отличить научное знание от непроверенной информации;
- непонимание соотношения между знанием и истиной.
Исключительная роль в вооружении школьников научным методом познания принадлежит физике. Благодаря тому, что эта наука изучает наиболее простые формы движения материи, на учебных занятиях есть возможность показать весь процесс научного познания сути явления от возникновения проблемы до ее решения и его проверки.
Основателем научного метода познания принято считать Г. Галилея [3, с. 80- 81], который отверг существовавшее до него представление о том, что человеческий разум должен лишь непосредственно воспринимать знания из внешнего мира. Ученый пришел к ряду замечательных открытий благодаря тому, что центральным моментом познания считал гипотезу, которая в физике играет ту же роль, что и аксиома в математике. Его предшественником в этом, несомненно, был Н. Коперник [4], предложивший совсем не очевидную гипотезу о гелиоцентрической системе. Благодаря гипотезам научная теория стала выполнять не только объяснительную, но и предсказательную роль. Поскольку гипотеза всегда творение разума, то она может считаться достоверной только после экспериментальной проверки.
Научный метод познания включает следующую последовательность действий:
- обобщение определенной группы фактов и постановку проблемы;
- выдвижение обоснованного предположения, дающего ключ к решению поставленной проблемы, - гипотезы;
- вывод из гипотезы вытекающих следствий, которые позволяют объяснить наблюдаемые или предвидеть новые явления;
- экспериментальная проверка гипотезы и вытекающих из нее следствий.
Владение научным методом познания открывает возможности для рефлексии, самоконтроля и самооценки. На необходимость решения этой проблемы указы-
стр. 4
--------------------------------------------------------------------------------
вали многие ученые. В частности, академик Г. С. Ландсберг писал: "Нас смущает не столько недостаточность фактов и теоретических представлений, находящихся в распоряжении учащихся, сколько отсутствие ясного и правильного суждения об их соотношении. Учащиеся зачастую плохо ориентируются в том, что положено в основу как определение, что является результатом опыта, на что надо смотреть как на теоретическое обобщение этих опытных знаний" [5, с. 13]. Понятно, что знание метода дает основание учащимся для таких суждений и для ориентировки в научной информации, которую они получают.
Научный метод позволяет ученику критически мыслить, отличить достоверные научные знания о реальном мире от вымысла, мистики, верования и т.п. Если в знаниях пропущено хотя бы одно звено из названых выше, то научными их считать нельзя, хотя они могут быть вполне достоверными. Отсюда вытекает разница между компетентностью, информированностью, получением репродуктивным способом "готовых знаний" и действительным овладением знаниями научным методом. Истинность научных понятий, законов и выводов достигается исключительно благодаря их неразрывной связи со всей суммой экспериментальных данных. Не случайно во всем мире формальное преподавание "книжной физики" без эксперимента презрительно называется "меловой физикой" или попросту болтовней (Kreide Fisik, Talk and Chalk Physics). К сожалению, вследствие ряда причин в последние годы в нашей стране во многих школах преподавание ведется именно этим способом. Во времена министра просвещения М. А. Прокофьева неукоснительно требовалось 16% учебного времени отводить на лабораторные работы и экспериментальный практикум. Теперь об этом даже не вспоминают. Результаты не замедлили сказаться. "Меловой метод" обучения прямо повлиял на результаты последнего международного исследования уровня подготовки школьников [6]. Самый низкий процент успеваемости оказался как раз по тем разделам курса физики, которые усвоить без наблюдения явлений и эксперимента невозможно, а именно: упругий и неупругий удар (35%), давление (31%), изменение полной энергии системы (36%), природа электрического тока (24%), преобразование электрической энергии в проводниках при прохождении тока (18%), анализ и интерпретация экспериментальных данных(18%).
По мере дальнейшего овладения предметом учащиеся узнают о том, что теория научного познания получила существенное развитие в связи с революцией в физике в начале прошлого века. По словам академика С. И. Вавилова [7, с. 156], главные изменения произошли в применении и интерпретации модельных гипотез. До начала XX в. модельные гипотезы подспудно воспринимались традиционно в духе Платона как " бестелесная форма вещей". Революция в физике состояла не только в отказе от моделей, привычных для классической науки, в масштабности открытия новых явлений и создании новых теорий (квантовой и релятивистской), но и в том, что стало совершенно ясно, что никакие модели при всей их эвристической силе не адекватны объектам и явлениям, для изучения которых они используются. В частности, луч света и электронный луч по своим свойствам описываются в одних случаях как распространение волны, а в других - как поток частиц. При этом всякая модель "работает" лишь в определенных границах, верно отражая свойства изучаемого объекта или явления.
А. Эйнштейн кратко выразил современный метод научного познания в следующих этапах: "Схематически эти вопросы я представлю себе так:
(1) Нам даны Е - непосредственные данные нашего чувственного опыта.
стр. 5
--------------------------------------------------------------------------------
(2) А - это аксиомы, из которых мы выводим заключения. Психологически А основаны на Е. Но никакого логического пути, ведущего от Е к А, не существует. Существует лишь интуитивная (психологическая) связь, которая постоянно "возобновляется".
(3) Из аксиом А логически выводятся частные утверждения S, которые могут претендовать на строгость.
(4) Утверждения сопоставляются с Е (проверка опытом).
Строго говоря, эта процедура относится к внелогической (интуитивной) сфере, ибо отношение понятий, содержащихся в S, к непосредственным данным чувственного опыта Е по своей природе нелогично" [8, с. 569 - 570].
Совокупность непосредственно данных ощущений
Концепция А. Эйнштейна важна для нас не только потому, что раскрывает мыслительный процесс, ведущий от незнания к знанию, связывающий исходные факты из опытов, гипотезу, логические выводы из нее и результаты экспериментальной проверки этих выводов, но и как психологический анализ умственной деятельности. Логические выводы возможны лишь в теории. Переход от опыта к теории и от теории к опыту возможен лишь благодаря интуиции! При условии, что при таком переходе создается полезная абстрактная модель или установка для эксперимента, каждый такой переход следует считать актом творчества. Здесь уместно вспомнить ставшее афоризмом высказывание А. Пуанкаре о различии функций мыслительной деятельности человека: логика доказывает, а интуиция творит.
Личностно ориентированный учебный процесс на основе научного метода познания позволяет развивать творческую активность учащихся [9]. Можно ли творчески овладевать уже "готовым знанием"? Овладеть творчески - это значит "переоткрыть" уже сделанное в истории науки открытие. На эту возможность указывал французский психолог Т. Рибо более 100 лет назад: "Всякий нормальный человек занимается творчеством в большей или меньшей степени. По своему невежеству он может изобрести то, что уже изобрели тысячу раз. Если для других это не будет созданием чего-то нового, то для самого изобретателя оно является таковым" [10]. Таким образом, с точки зрения психологии, именно субъективная новизна характерна для научного познания и творчества. Это обстоятельство имеет важное педагогическое значение. Благодаря субъективности творческого акта учитель может организовывать его в сфере изучаемого предмета и управлять им.
Интуитивный процесс творческого поиска и озарения сопровождается эмоцией, которая, в соответствии с теорией П. В. Симонова, в зависимости от предчувствия близости решения или дальности его имеет положительную или отрицательную окраску радости или разочарования [11]. Творческий процесс овладения научным знанием в ходе исследования, постановки и решения проблем методом модельных гипотез и проектов с их экспериментальной проверкой имеет радостную победную окраску, если есть достаточно сильная мотивация при постановке проблемы и достаточные базовые знания, умения и навыки для ее решения. Напротив, в случае повторяющихся неудач отрицательные эмоции настолько сильны, что способны подавить познавательный интерес. Это учитывает каждый опытный учитель, обеспечивая успех в творческом поиске ученика. Учить радостно - значит учить победно! Это чувство устойчиво сопровождает человека, если его творче-
стр. 6
--------------------------------------------------------------------------------
ские усилия чаще всего бывают не напрасны. Научный метод познания - это не только ключ к успеху в обучении, но и источник устойчивого интереса к предмету. Интерес, будучи формой проявления познавательной потребности, часто бывает у школьников мотивом учебной деятельности. Метод познания, который обеспечивает раскрытие сущности явления по его внешнему проявлению и, наоборот, получение нужного явления на основе его сущности, выраженной моделью, формулой или графиком, всегда вызывает глубокий интерес учащихся.
Личностно ориентированная методика обучения физике в основной школе реализована сотрудниками лаборатории физики ИОСО РАО в учебниках для основной школы [12; 13]. Соответственно научному методу познания овладение учащимися знаниями происходит по циклу: исходные экспериментальные данные - модель - следствия - экспериментальная проверка следствий [14]. Главным принципом предлагаемой методики является развитие познавательной инициативы учащихся на основе метода научного познания, а также частных экспериментальных и теоретических методов исследования. Когда знаешь метод познания, не надо заучивать все подряд, необходимые знания появляются в процессе исследования. В отличие от репродуктивного метода обучения перед учащимися ставятся проблемы по материалу, еще не изученному. Их решение находится в процессе исследования. Сложные исследования выполняются учащимися под руководством учителя на демонстрационном столе, доступные для самостоятельного выполнения - делаются школьниками на ученических столах с лабораторными приборами и оборудованием. Лабораторные исследования учащихся органически включены в учебный процесс. Самостоятельность предполагает владение методом познания и, конечно, самостоятельное чтение текста учебника.
Овладению научным методом познания способствуют творческие задачи, решение которых связано с выдвижением гипотезы или с созданием проекта. Творческие задачи предполагают различные варианты и способы их решения [15]. Схема А. Эйнштейна дает ключ для составления таких задач. Согласно этой схеме переходы от опыта к теории и от теории к опыту совершаются интуитивно. В этом их сходство. Однако мыслительные операции при этом различны. Укажем наиболее важные операции, имеющие принципиальное значение при построении учебного процесса и при составлении творческих задач [16, р. 294].
Переход от опыта Е к теории А
Переход от теоретических выводов S к опыту Е
Поиск ответа на вопрос: почему?
Поиск ответа на вопрос: как сделать?
Обобщение фактов и построение гипотезы
Интерпретация теоретических выводов применительно к практике
Абстрагирование, освобождение от несущественного, переход к определению понятия или закона в образной, знаковой или словесной форме
Интегрирование, учет всех обстоятельств в целом, преобразование известных и доступных устройств и конструкций в соответствии с теоретическими выводами
Забота об объяснительной и предсказательной функции гипотезы
Забота о возможности реализовать идею в данных конкретных условиях и получить ожидаемый эффект
Оценка гипотезы с точки зрения ее теоретической и экспериментальной обоснованности
Оценка результата эксперимента или практического применения теории с точки зрения достоверности и соответствия проверяемой теории
Творческие задачи способствуют реализации практической направленности образования, поскольку их решение всегда становится мостом, соединяющим либо опыт с теорией, либо теорию с опытом.
Практическая направленность эффективна тогда, когда есть, что направлять, когда изучены фундаментальные основы науки. В этом случае она способствует глубокому овладению научными знаниями, поскольку, как показано А. Н. Леонтье-
стр. 7
--------------------------------------------------------------------------------
вым [17], "осознается то, что является предметом осуществляющего действия". Именно поэтому передовые учителя физики организуют кружки, в которых учащиеся занимаются техническим творчеством [18]. Практическая направленность образования реализуется на основе фундаментальной науки как компетентность в области ее приложений [19]. При изучении физики школьники знакомятся с такими важнейшими направлениями научно-технического прогресса, как механизация и автоматизация производства, электротехника, радиотехника, гидро-, тепло- и ядерная энергетика и др. Было бы, однако, крайне опасно прикладные знания противопоставлять фундаментальной науке. Попытки изучать в школе физику "вокруг автомобиля" в истории нашей школы уже были и ни к чему хорошему не привели.
Научный метод познания - ключ к организации личностно ориентированной познавательной деятельности учащихся. Развитие познавательной инициативы является главным принципом предлагаемой методики обучения. Покажем, как эта методика реализована в нашем учебнике.
При овладении основами науки наиболее существенными являются три этапа:
- наблюдение определенной группы сходных явлений и установление общей закономерности - гипотезы в виде образной модели или математической формулы;
- теоретическое объяснение или предсказание новых явлений на основе логических выводов - следствий выдвинутой гипотезы;
- экспериментальная проверка теоретических выводов.
Приведем конкретные примеры.
При исследовании явлений методом наблюдения, наиболее часто применяемым учащимися, обычно приходится устанавливать зависимости одной величины, характеризующей изучаемое явление, от другой. Впервые по нашему учебнику такое исследование школьники проводят в VII классе [12] при изучении зависимости силы упругости пружины от ее удлинения. При выполнении такого исследования на доске и в тетрадях записываются основные его этапы:
- исследуемая зависимость;
- выбор интервалов произвольно изменяемой величины и измерение соответствующих значений зависимой величины;
- занесение полученных данных в таблицу;
- построение графика полученной зависимости;
- установление функциональной зависимости и выражение ее в виде формулы (если возможно);
- запись результатов.
Делается это следующим образом:
Зависимость силы упругости от деформации
1. Приборы: динамометр, линейка.
2. Метод исследования: растягиваем пружину и через равные интервалы удлинения x записываем значения силы F.
Рис. 1
3. Результаты:
F,H
0
1
2
3
4
x, см
0
2,5
5,0
7,5
10
4. График: (рис. 1)
5. Формула: F упр.= kx.
6. Вывод: сила упругости при растяжении пружины прямо пропорциональна величине растяжения. Коэффициент k - жесткость характеризует качество пружины.
(В дальнейшем учащимися совершенно самостоятельно аналогичным образом
стр. 8
--------------------------------------------------------------------------------
проводится целый ряд исследованиий по установлению зависимости:
- силы тяжести, действующей на тело, от его массы;
- силы трения от давления;
- пути от времени движения;
- скорости от времени движения;
- скорости и периода движения тела по окружности от ее радиуса и др.)
Дальнейшие исследования свойств упругой деформации приводят учащихся к верной догадке-гипотезе об универсальности закона Гука. Эта гипотеза проверяется экспериментально.
Теоретические исследования делаются учащимися путем мысленных опытов с моделями явлений, а также методом математических преобразований формул с их последующей интерпретацией. Например, эмпирически построенный в предыдущем исследовании график, соответствующий закону Гука: F упр.= kx, позволяет определить потенциальную энергию упруго деформированного тела: E = kx/2.
Рис. 2
Этот теоретический вывод может быть экспериментально проверен множеством способов, которые учащимся пока не известны. По крайней мере, один из способов им предстоит изобрести самостоятельно и проверить, убедившись в могуществе научного предсказания.
Например, потенциальная энергия лука при выстреле преобразуется в кинетическую энергию стрелы:
E = kx2 /2 = mv2 /2,
где m - масса стрелы, а v - ее скорость. Вычислив начальную скорость стрелы, можно вычислить высоту ее подъема при вертикальном выстреле по формуле:
h = v2 /2g.
К величайшему восторгу учащихся результат экспериментальной проверки в пределах погрешности измерений совпадает с теоретическим предвидением.
Таким же путем учащиеся убеждаются в силе научного предвидения на множестве других исследований, в частности:
- исследуя зависимость ускорения и силы от скорости движения тела по окружности;
- определяя плотности тела методом гидростатического взвешивания;
- определяя скорости тел после их упругого соударения и др.
Ряд исследовательских заданий на конструирование приборов или экспериментальных установок выполняются учащимися с опорой на их осведомленность, компетентность в области технических приложений науки, например:
- конструирование подводной лодки или картезианского водолаза;
- конструирование ареометра;
- конструирование установки для демонстрации одинакового уровня жидкости в сообщающихся сосудах и др.
Наш опыт экспериментальной проверки изложенной концепции показывает, что овладение учащимися научным методом познания открывает путь не только к их познавательной самостоятельности, но и к творческой активности. Владение методом возвышает ученика, поскольку дает свободу выбора путей наблюдения явлений, установления зависимости между ними, учит теоретически мыслить, научно объяснять наблюдаемые явления и делать прогнозы, находить способы экспериментальной проверки гипотез и применения теории на практике. Научный метод познания универсален, но понять его и овладеть им ученику легче всего на уроках физики и других естественнонаучных предметов, и в этом - громадная общеобразовательная роль основ фундаментальной науки в школе. Подрыв этих основ неизбежно скажется не только при
стр. 9
--------------------------------------------------------------------------------
подготовке специалистов современного производства, но и на интеллектуальном развитии подрастающего поколения. Только при изучении современной фундаментальной науки можно передавать детям современный опыт творческой деятельности.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бондаревская Е. В. Гуманистическая парадигма личностно ориентированного образования // Педагогика. 1997. N 4.
2. Webster's Enciclopedic Unabridged Dictionary of the English Language. New York, 1994.
3. Льоцци М. История физики. М.,1970.
4. Razumovsky V. Revolution in scientific methodology // International Conference on Physics Education.Teaching about Reference Frames: from Copernicus to Einstein. GIREP, Torun, 19 - 24 August 1991.
5. Элементарный учебник физики / Под ред. академика Г. С. Ландсберга. М., 1968.
6. Третье международное исследование по оценке качества математического и естественнонаучного образования - TIMSS. Вып. 2. М., 1996.
7. Вавилов С. И. Сборник сочинений. Т. III. М., 1956.
8. Эйнштейн А. Собрание научных трудов. Т. IV. М., 1967.
9. Разумовский В. Г. Научный метод познания и государственный стандарт образования // Физика в школе. 1995. N 6.
10. Рибо Т. Опыт исследования творческого воображения. СПб., 1901.
11. Симонов П. В. Что такое эмоция. М., 1966.
12. Разумовский В. Г., Орлов В. А., Дик Ю. И., Никифоров Г. Г., Шилов В. Ф. Физика: Учебник для 7 класса общеобразовательных учреждений. М., 2002.
13. Разумовский В. Г., Орлов В. А., Дик Ю. И., Никифоров Г. Г., Шилов В. Ф. Физика: Учебник для 8 класса общеобразовательных учреждений. М., 2003.
14. Разумовский В. Г. Развитие творческих способностей учащихся в процессе обучения физике. М., 1975.
15. Разумовский В. Г. Творческие задачи по физике. М., 1966.
16. John J. Sparkes. The nature of engineering and the physics it needs // Physics Education. 1993. V. 28. N 5.
17. Леонтьев А. Н. Психологические вопросы сознательности учения // Известия АПН РСФСР. 1947. Вып. 7.
18. Разумовский В. Г. Развитие технического творчества учащихся. М., 1961.
19. Разумовский В. Г., Глазунов А. Т., Фабрикант В. А. и др. Физика и научно-технический прогресс. М., 1980.
Опубликовано 25 октября 2007 года
Новые статьи на library.by:
ПЕДАГОГИКА ШКОЛЬНАЯ:
Комментируем публикацию: НАУЧНЫЙ МЕТОД ПОЗНАНИЯ И ЛИЧНОСТНАЯ ОРИЕНТАЦИЯ ОБРАЗОВАНИЯ
подняться наверх ↑
ССЫЛКИ ДЛЯ СПИСКА ЛИТЕРАТУРЫ
По стандарту ВАК Республики Беларусь
Стандарт используется в белорусских учебных заведениях различного типа.
По ГОСТу Российской Федерации
Для образовательных и научно-исследовательских учреждений РФ
Прямой URL на данную страницу для блога или сайта
Предполагаемый источник
Полностью готовые для научного цитирования ссылки. Вставьте их в статью, исследование, реферат, курсой или дипломный проект, чтобы сослаться на данную публикацию №1193316330 в базе LIBRARY.BY.
подняться наверх ↑
ПАРТНЁРЫ БИБЛИОТЕКИ рекомендуем!
подняться наверх ↑
ОБРАТНО В РУБРИКУ?
Уважаемый читатель! Подписывайтесь на LIBRARY.BY в VKновости, VKтрансляция и Одноклассниках, чтобы быстро узнавать о событиях онлайн библиотеки.
Добавить статью
Обнародовать свои произведения
Редактировать работы
Для действующих авторов
Зарегистрироваться
Доступ к модулю публикаций