Концепция курса «Естествознание» для профильной школы

Из журнала «Естествознание в школе". – 2004. - №6

Концепция курса «Естествознание» для профильной школы

Интегрированный курс «Естествознание» должен преподаваться в классах гуманитарного, социально-экономического и технико-технологического профилей. Авторский коллектив из г. Н. Новгород в составе доктора педагогических наук, профессора и доктора химических наук, профессора попытался создать интегрированный курс, состоящий из двух частей: инвариантной и вариативной. Вариативная часть курса отражает специфику трех перечисленных выше профилей.

Статья знакомит с педагогическими и методическими особенностями курса, учебное пособие к которому в настоящее время готовится к публикации.

Systemglaube ist Aberglaube

(Вера в систему есть суеверие)

П. Флоренский

Интегрированный курс «Естествознание» в старшей школе важен для обобщения знаний по научным дисциплинам и формирования современной естественнонаучной картины мира в мировоззрении школьников. Место и значение данного курса в системе школьного образования определяется местом естественнонаучных знаний в преобразующей деятельности человечества.

Естественнонаучная картина мира никогда не была картиной застывшей. Она менялась, определяя эпохи в культурном развитии человечества и отражая разнообразие моделей научного познания мира. Так, преодолевая противоречия и раздвигая горизонты непознанного, вероятностная картина мира пришла на смену классической картине мира.

Окружающий мир предстает перед нами в виде иерархической системы систем. Он бесконечен в пространстве и во времени, в непрерывном движении, изменении и в нем человек есть мыслящая система, способная познавать мир и, как показывает практика, познавать верно.

Одна из особенностей познания — наличие аналитического и синтетического образа мышления. Расчлененность мышления на анализ и синтез, взаимосвязь этих частей являются очевидными признаками системности человеческого мышления и процесса познания.

Системный анализ, опирающийся на принципы иерархичности, целостности, структурированности и ряд других принципов, в настоящее время признается как основное методологическое направление современной науки, как способ познания. Современный уровень научно-технического прогресса обусловлен не просто накопленными наукой знаниями об окружающем мире, но и другим способом их усвоения и использования.

В нашем курсе знания об окружающем мире представлены в логике системного подхода. Научные знания об окружающем мире даются в виде системы взаимосвязанных элементов:

1)  описание структуры и состава объекта как целостной системы;

2)  выявление взаимодействий элементов целостной системы;

3)  раскрытие системных свойств объекта;

4)  демонстрация законов и правил, которым подчиняются взаимодействия объекта в иерархической системе систем;

5)  реализация системных знаний в практической деятельности и в познании.

В первой части курса (10 класс) представлены знания в иерархической последовательности от метагалактики до элементарных частиц. Благодаря системной логике мир предстает не только в его внутренней сложности, но и, это главное, в единстве.

Разбирая элементный состав объектов окружающего мира на каждом из иерархических уровней, постепенно осмысливается такое понятие как «пространство» и формируется понятие «разнообразие». При рассмотрении взаимодействий составляющих элементов, то есть изучении разнообразных процессов осмысливается понятие «времени» и формируется понятие «ритм».

Выявление новых системных свойств постепенно подводит к пониманию универсальных законов движения микро - и макромира, «симметрии-асимметрии», «устойчивости».

Законы, которым подчиняются все процессы и явления природы и общества, диалектически представлены законами сохранения и развития систем. Так определяются темы второй части курса «Естествознание» (11 класс).

Инвариантная мировоззренческая часть курса позволяет сформулировать следующие цели:

ü  представить и понять основы современной естественнонаучной картины мира;

ü  освоить некоторые приемы системного способа познания для ориентировки в естественнонаучной картине мира;

ü  использовать системную основу для организации познавательной и преобразовательной деятельности.

Программа курса предусматривает ретроспективный взгляд на процесс становления и развития науки. Отмечает роль и значение для развития естествознания Демокрита, Платона, Аристотеля, Р. Декарта, И. Ньютона, Ч. Дарвина, , М. Богданова, Берталанфи, А. Эйнштейна, М. Планка, , И. Пригожина, и других выдающихся ученых.

Вариативная часть курса представлена материалом, изучение которого решает разные задачи в зависимости от профиля класса.

Курс «Естествознание» в гуманитарном профиле предоставляет материал, позволяющий выполнить обобщения мировоззренческого характера, увидеть познавательные (гносеологические) мотивы развития естественнонаучной мысли.

Учащиеся, изучающие курс «Естествознание» в социально-экономическом профиле, найдут возможность рассмотреть содержание инвариантной части в социальном контексте, причем, в двух аспектах. С одной стороны, выявить значение социального фона для развития естествознания в определенном направлении, а с другой стороны, рассмотреть влияние естественнонаучной мысли на изменения общества. Подчеркивается значение и роль естественнонаучного знания в обосновании и преодолении экологических кризисов разного уровня (от локальных до глобальных).

Для технико-технологического профиля больше предоставлено материала, позволяющего увидеть становление и формирование техносферы, ее роль в преобразующей деятельности человечества на планете. Особое значение придается прогнозированию развития техносферы в направлении, позволяющем осуществить коэволюционное развитие человечества и биосферы.

В готовящемся учебном пособии материал для учащихся этих профиле обучения обозначен разными значками.

Для естественнонаучного профиля федеральным базисным учебным планом не предусмотрено изучение интегрированного курса «Естествознание». Однако мы полагаем, что такое вполне возможно в рамках регионального или школьного компонента. Учащимся, предполагающим свое профессиональное становление связать с основами естественнонаучного видения мира, не будет лишним восприятие мира как целостной системы. Вариативную часть курса учащиеся естественнонаучного профиля могут выбрать любую, в зависимости от личностных предпочтений.

Занятия по вариативной части целесообразнее вести в виде семинаров или сценарно организованных действий (ролевых и имитационных игр, конференций, заседаний обществ НОУ и пр.). Таким образом, эта часть курса выявляет разнообразные аспекты применения знания основ о естественнонаучной картине мира:

-  в философском обобщении (для гуманитарного профиля);

-  в социальном обустройстве и его экономическом обосновании, особенно
для будущих поколений (для социально-экономического профиля);

-  в техническом преобразовании, позволяющем не противопоставлять техносферу биосфере, а искать пути их совместного развития (для технико-технологического профиля).

Педагогические особенности курса

Курс рассматривает процессы, протекающие в живой и неживой природе, научные факты, гипотезы, законы. Но он не основан на определенной целостной науке, как другие естественнонаучные дисциплины, такие как физика, химия, биология. И, тем не менее, совмещение системы знаний о мире и теоретической деятельности, в процессе которой учащийся усваивает именно иерархическую систему знаний о мире, послужило для нас отправной точкой использования системного анализа при отборе и конструировании содержания курса.

Обратимся к понятию «система», играющего ключевую роль в системном анализе. Среди многих определений выделим два. Одно из них утверждает, что система — это совокупность взаимосвязанных частей, выделенных из окружающей среды и выступающих по отношению к ней как целое. Другое указывает, что система есть средство достижения цели.

С одной стороны пред нами предстает мир систем разной степени сложности, с другой сам процесс познания системен. Следовательно, теоретическая деятельность учащихся становится эффективной, если им дается система знаний, обеспечивающая достижение педагогической цели.

Выделяемые в понятии «система» онтологический (организация самой реальности) и гносеологический (организация знаний о реальности) аспекты положены в основу построения курса «Естествознание». Обозначенную целостность в совокупности онтологического и гносеологического аспектов можно представить в виде таблицы 1.

К обозначенной в таблице последовательности из четырех шагов добавляется пятый — практическая деятельность: объект - взаимодействие - свойства - законы -практическое применение. Указанная последовательность лежит в основе организации инвариантной части содержания. Она задает ориентировочную основу познавательной деятельности в усвоении учебного материала. В данной последовательности сочетаются методы анализа (выделение элементного состава и структуры) и синтеза (выявление системных свойств и закономерностей), что не противоречит ни методу восхождения от абстрактного к конкретному, ни движению исследовательской мысли от конкретного к абстрактному. Системная ориентировочная основа познавательной деятельности является методологическим средством организации естественнонаучного знания об окружающем мире.

По классификации основных подходов, используемых в настоящее время для построения содержания «Естествознания», предложенной (см. «Естествознание в школе №1, 2004), в предлагаемом нами учебном курсе имеет место сочетание основных подходов в определенной логике. Инвариантная часть организована на основе системного подхода, который позволяет реализовать фундаментальный (или иерархический) подход, а также методологический подход по классификации . Некоторое отличие состоит в том, что для раскрытия естественнонаучного метода познания в реализации методологического подхода мы в большей степени представляем его современную трактовку — системную, — тогда как чаще его действительно демонстрируют на историко-научном материале, что требует немало дополнительного времени. В предлагаемом нами курсе исторический взгляд представлен только двумя основными «поворотами» в эволюции естественнонаучной мысли, как факторе развития общественного сознания: от классической естественнонаучной картины мира к вероятностной и от вероятностной к системной естественнонаучной картине мира.

Во второй части инварианта по сути реализуется подход универсальных понятий. Но, в отличие от других курсов «Естествознания», в которых выбор универсальных понятий определяется в основном авторской позицией, у нас их выбор предопределен представленной выше последовательностью из четырех шагов, которая в настоящее время задает целостность понятия «система». Именно эта последовательность предопределяет выбор основных универсальных понятий, таких как «пространство», «разнообразие», «время», «ритм», «симметрия», «асимметрия», «энергия», «устойчивость», «порядок-беспорядок», «эволюция», «законы сохранения», «универсальный эволюционизм». Эти понятия рассматриваются как система координат, организующая а) естественнонаучные знания в системную картину мира и б) гносеологические представления и знания в методологическую целостность.

В вариативной части представляемого курса реализуются все остальные подходы. Натурфилософский подход — в материале для гуманитарного профиля. Полагаем, что на основе знаний инвариантной части учащиеся гуманитарного профиля смогут организовать обсуждение для поиска смысла того или иного естественнонаучного знания, обеспечивая тем самым его философское и методологическое осмысление.

В материалах социально-экономического и технико-технологического профиля реализуется прагматический подход. Причем, в содержании технико-технологического профиля прагматизм проявляется именно в прагматическом характере самого естественнонаучного знания и возможности его использования в технических устройствах быта и ряда профессий. В содержании социально-экономического профиля прагматизм естественнонаучного знания в большей степени проявляется в его актуальности и доступности в различных социальных слоях. Вопросы поддержки научных исследований, влияния на развитии общественного сознания, а также на саму социальную жизнь, механизмы, обеспечивающие и зарождение, и проникновение естественнонаучного знания в социум составляет особенности проявления прагматического подхода для отбора содержания в данный профиль.

Таким образом, каждому из подходов, в основном реализуемых при отборе и организации содержания интегрированного курса «Естествознания», в нашем курсе отведено вполне определенное место в соответствии с целями и задачами инвариантной части, а также вариативной в зависимости от соответствующего профиля.

Методические особенности курса

Методические особенности курса имеют в своем основании системные позиции. Системная ориентировочная основа включает пять шагов.

Шаги познавательной деятельности учащихся направлены на то, чтобы «сделать изучаемое достоянием личности обучаемого». Постепенное усложнение знаний о реальности нарастает на каждом шаге. За освоением моделей состава и структуры следует освоение моделей, демонстрирующих взаимодействия элементов - объекта. Последующие обобщения свойств приводят к раскрытию смысла законов природы, которым подчиняются процессы, протекающие с участием объекта. И, наконец, нарастающий рост качества знаний завершается применением законов и закономерностей в теоретической деятельности учащихся.

Несмотря на то, что на каждой позиции системно организованного знания возможно использование всех видов усвоения знаний - от воспроизведения по памяти до личностного к нему отношения (по таксономии педагогических целей Б. Блума), все-таки на каждой позиции предусматривает доминирование определенного вида деятельности по обработке информации. Соответствие шагов системной ориентировочной основы познания и основных этапов целеполагания по Б. Блуму приведено в таблице 2.

Определение элементного состава знания об окружающем природном мире и соответствующего иерархического уровня реализуются в ходе этапов узнавания, восприятия информации об объекте окружающего мира и ее понимании.

При организации занятий по изучению взаимодействий между элементами или явлений, процессов окружающего мира используются методические приемы, позволяющие выявить аналитические особенности мышления учащихся, поскольку в данных занятиях необходимо вскрыть причинно-следственные отношения между элементами: причины процессов, их этапы, последствия, направления, скорости. При необходимости учета множественности взаимодействующих элементов используется вероятностная логика.

При выявлении свойств и закономерностей в ходе взаимодействия элементов доминируют синтетические способы мышления. В организации данных занятий преобладают методические приемы синтетического характера, позволяющие обобщать, схематизировать и символизировать материал.

На занятиях по использованию системного знания преобладают методы применения, оценки и выработки личностного отношения к изученному материалу. На занятиях, организованных в гуманитарном профиле основы естественнонаучного знания используются для выявления смысла и некоторого философского обобщения, а затем уже к нему вырабатывается личностное отношение и оценка с позиций разных культур. Для проведения таких занятий больше подходит семинарская форма.

На занятиях в технико-технологическом профиле применение естественнонаучных знаний реализуется не в познавательной, а в преобразующей деятельности. Использование знаний в реальной профессиональной жизни определяет совокупность методических приемов в основном практических и лабораторных занятий.

Совокупность методических приемов по применению естественнонаучных знаний в организации занятий в социально-экономическом профиле способствует формированию умений использовать эти знания в быту, а также распространять их через различные средства массовой информации. В данных занятиях преобладают приемы анкетирования, социологического опроса, презентаций.

В целом на практических занятиях в 10-м классе учащиеся последовательно учатся разрабатывать и оформлять

-  научные рефераты (в гуманитарном профиле);

-  социальные проекты (в социально-экологическом профиле);

-  технические проекты (в технико-технологическом профиле).

По окончании 10-го класса предусмотрено несколько занятий, на которых происходит защита подготовленных в течение всего учебного года рефератов или проектов.

Д. п.н., проф. ,

Д. х.н., проф.,

«Я надеюсь, что уже в ближайшее время возникнет представление о необходимости введения в X-XI классах школы курса «Современное миропонимание». Кризис во взаимоотношениях Природы и общества стремительно нарастает, и образование должно далеко выходить за рамки узкого профессионализма. Современный человек должен видеть мир в целостности. Только представление об общей логике развития того мира, в котором мы живем, поможет нам избежать катастрофических последствий кризиса, который неумолимо надвигается»

универсум. Информация. Общество. — М.: Устойчивый мир, 2001.

Перечень основных тем курса 10 класса

ü  Системность практической и познавательной деятельности человека.

ü  Две грани культуры как отражение двух типов мышления.

ü  Методы науки.

ü  Вселенная, Галактика.

ü  Солнечная система.

ü  Планета Земля.

ü  Биосфера.

ü  Разнообразие живых организмов. Человек как один из биологических видов.

ü  Органические молекулы и клетки.

ü  Физические тела.

ü  Атомы и молекулы.

ü  Вглубь атомного ядра.

Перечень основных тем курса 11 класса

ü  Система.

ü  Пространство, познание пространства.

ü  Разнообразие.

ü  Время. Познание времени.

ü  Ритм.

ü  Симметрия - ассиметрия — системное свойство.

ü  Движение.

ü  Энергия.

ü  Устойчивость.

ü  Порядок – беспорядок.

ü  Законы сохранения.

ü  Эволюция

Примеры реализации вариативной части в программе курса «Естествознание»

10 класс. Тема 8. Биосфера. Экосистемы

Структура биосферы. Экосистемы. Связи и отношения между живыми организмами. Принципы функционирования экосистем. Поиск путей устойчивого развития биосферы и сохранения в ней человека. Фундаментальные законы развития биосферы.

Гуманитарный профиль:

v  Таинства жизни: вода, почва, эфир, огонь. Стихии жизни.

Социально-экономический профиль:

v  Социально-экономический контекст в истории человечества. Искусственные и естественные экосистемы.

Технико-технологический профиль:

v  Эволюция способов добывания и переработки пищи.

Практическое занятие — игра «Русурсы».

11 класс. Тема 4. Разнообразие

Разнообразие как развитие пространственных представлений. Увеличение разнообразия по мере продвижения по структурным уровням организации материи. Биоразнообразие и его значение для сохранения жизни. Сохранение биоразнообразия — одно из главных стратегических направлений природоохранной деятельности человечества.

Гуманитарный профиль:

v  Разнообразие культур как одно изусловий сохранения жизни на планете. От разнообразия культур к их взаимодействию и продвижению в познании окружающего мира.

v  Семинар «Разнообразие в развитии представлений и системности»

Разнообразие элементов на различных структурных уровнях организации материи. Разнообразие структурных уровней в организации материи. Простые и сложные системы. Моделирование как способ упрощения и выделения определенных свойств.

Социально-экономический профиль:

v  От разнообразия природных ландшафтов к социальному и культурному разнообразию.

v  Практическое занятие: «Социальный и культурный портрет класса».

Приготовить опросник для выявления социального и культурного разнообразия класса. Создать и презентовать «Социальный и культурный портрет класса».

Технико-технологический профиль:

v  Измерение пространственных параметров. Совершенствование техники для целей измерений параметров пространства. Современный эталонный метр.

v  Практическое занятие: «Разнообразие в измерениях. Определение ошибок измерений».

Вставка таблицы

Таблица 1

Система как средство достижения педагогической цели (назв. Табл.)

Онтологический аспект: организация реальности	Состав и структура объекта	Взаимодействие элементов объекта	Свойства объектов	Проявление законов природы.
Гносеологический аспект: организация знаний о реальности	Модели состава и структуры объекта	Модели взаимодействий элементов объекта	Свойства организованного знания (обобщения)	Раскрытие смысла законов природы

Таблица 2

Системная ориентировочная основа познания	Модели состава и структуры объекта	Модели взаимодействий элементов объекта	Свойства организованного знания (обобщения)	Раскрытие смысла законов природы	Практическое применение знаний
Таксономия целеполагания на учебных занятиях (по Б. Блуму)	Узнаване и понимание	Анализ	Синтез	Синтез	Применение. Оценка. Отношение