СИНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПОДХОД
К ИЗУЧЕНИЮ ДЕЙСТВИТЕЛЬНОСТИ
В ПОДГОТОВКЕ БУДУЩИХ УЧИТЕЛЕЙ-ИССЛЕДОВАТЕЛЕЙ
Выделившийся в последней четверти двадцатого века общенаучный синергетический подход к познанию и преобразованию действительности [1] имеет прямое отношение к успешному проектированию и реализации методологической, творческой, теоретической, методической и практической подготовке будущих учителей-исследователей [2] по следующим причинам:
1. Предметом изучения постнеклассической науки, возникшей вслед за классической и неклассической наукой во второй половине двадцатого века, основанной на синергетическом подходе к исследованию окружающего нас мира, являются сложные, открытые, неравновесные, самоорганизующиеся с диссипативными структурами физические, химические, биологические, технологические, социальные, в том числе и педагогические, системы.
2. Передний край развития естественно-математических и общетехнических наук, отражаемый в содержании специальных курсов для старшекурсников высших учебных заведений, способствует ориентированию обучающихся в высшей школе на изучение и раскрытие нижеследующих характеристик самоорганизующихся материальных систем: а) открытость; б) нелинейность; в) диссипативность; г) кооперативность; д) пороговость возникновения структур.
3. Теория и практика социально-гуманитарных дисциплин конца двадцатого и начала двадцать первого веков, изучаемые в высших педагогических учебных заведениях, с точки зрения синергетической парадигмы достоверно показывают, что развитие возможно лишь в таких естественных и искусственных системах, которые открыты и обмениваются веществом, энергией и информацией с внешней средой.
4. Синергетика со своей методологией, теорией самоорганизующихся систем и механизмами спонтанного или наведенного возникновения, относительно устойчивого функционирования, преобразования и развития объектов, процессов и явлений, в последнее время успешно внедряется в теоретическую и экспериментальную области всех естественно-математичес-ких, общетехнических и социально-гуманитарных учебных и научных дисциплин.
5. Междисциплинарное научное направление – синергетика, как область знаний о нелинейных самоорганизующихся материальных и духовных системах, в начале двадцать первого века становится действенным фактором преодоления границ между естествознанием и обществознанием, катализирующим интеллектуальный процесс создания универсальной эволюционной картины мира.
Дидактический опыт свидетельствует, что будущие учителя-исследо-ватели с первого курса, благодаря регулярному применению преподавателями-учеными на лекционных, практических и лабораторных занятиях по физике, химии, биологии и концепциям современного естествознания системно-структурно-функционального подхода к изучению действительности, знают о принадлежности к множеству открытых механических, физических, химических, технических и социальных систем тех, которые обмениваются веществом, энергией и информацией с окружающей их средой.
В проектировании и реализации обязательных учебных курсов по естественно-математическим дисциплинам в связи с этим особо выделяется изучение тем по маятникам, турбулентности, колебательным процессам в системах авторегулирования, автоволнам и солитонам, автокаталитическим реакциям из неорганической химии, передаче возбуждения по нервным волокнам и т. д.
При преподавании общекультурных курсов математики, информатики, физики и концепций современного естествознания в педагогической высшей школе обучающими особо отмечается, что самоорганизующиеся системы, на которые не распространяется принцип суперпозиции, описываются нелинейными алгебраическими, дифференциальными и интегральными уравнениями, решение которых в общем виде сопряжено рядом аналитических трудностей. По этой причине в естественно-математической подготовке будущих учителей-исследователей увеличен, с помощью введения в учебный процесс специальных и факультативных курсов, удельный вес изучения методов решения трансцендентных, нелинейных дифференциальных и интегральных уравнений.
Оперативная постановка на лекционных и обязательное решение на практических занятиях по механике учебной задачи о произвольных колебаниях математического маятника под действием периодической внешней силы и с учетом наличия силы трения является, на наш взгляд [3], необходимым дидактическим условием формирования синергетического подхода к изучению природных явлений и технологических процессов у будущих учителей-исследователей на естественно-математических и общетехнических факультетах педагогического высшего учебного заведения.
Систематическое исследование фазового портрета с сепаратрисой механической системы, резонансной кривой и показ наличия нескольких асимптотических устойчивых периодических движений – общих свойств нелинейных колебательных систем позволяет наиболее просто найти качественные совместные ответы на вопросы студентов по основным проблемам синергетики на уровне механики. К таким совместно найденным ответам преподавателя и студентов на методологические вопросы синергетики относятся: а) действие внешней силы компенсирует действие силы трения, в результате чего возникают незатухающие со временем колебания; б) при совпадении частот собственных колебаний механической системы с частотой внешней силы повышается эффективность обмена энергией маятника с внешней средой и наступает физическое явление резонанса; в) разбиение фазового пространства математического маятника на области начальных состояний исключает неопределенность в поведении механической системы.
Педагогический опыт показывает, что студенты физико-математичес-ких, химико-биологических и технологических факультетов педагогического высшего учебного заведения относительно быстро усваивают понятийно-категориальный аппарат синергетики. Одним из первых самостоятельно составленных будущими учителями-исследователями утверждений является высказывание о том, что устойчивые стационарные состояния движения природной или технической системы называются диссипативными структурами (от лат. dissipatio – рассеивать) потому, что при этом соблюдается баланс притока и оттока энергии в системе.
При организованном и самостоятельном изучении студентами высшего педагогического учебного заведения курсов физики твердого тела, физики магнитных явлений и концепций современного естествознания обучающимся в высшей школе становится ясно, что при естественных и искусственных условиях кооперативно самоорганизуются атомы в узлах кристаллической решетки, коллективно выстраиваются собственные магнитные моменты электронов, согласованно появляются вихри внутри жидкости и т. д.
Пороговый характер возникновения структур в самоорганизующихся системах выясняется будущими учителями-исследователями при изучении принципов работы твердотельного лазера, процесса образования ячеек Бенара в ртути, подогреваемой снизу, явления формирования сотовой структуры цилиндрических магнитных доменов в аморфных металлических пленках [4].
Вывод, формулируемый на основе анализа и обобщения представленного выше краткого материала относительно синергетического подхода к изучению действительности в подготовке будущих учителей-исследовате-лей, состоит в том, что современные курсы физики, химии и технологий имеют достаточное количество учебного материала для успешного формирования у них нового методологического подхода к изучению действительности.
_____________________
1. Хакен, Г. Синергетика. Иерархия и неустойчивость в самоорганизации систем и устройств / Г. Хакен. – М.: Мир, 1985. – 419 с.
2. Каримов, и реализация подготовки будущих учителей-исследователей информационного общества / // Вестник Оренбургского государственного ун-та. – 2005. – №4. – С.108-113.
3. Каримов, теоретической и прикладной механики преподавателями-учёными вузов Башкирии / , // История науки и техники. – 2005. – № 4. – С. 24-32.
4. Каримов, магнитной предыстории на доменную структуру аморфных пленок Gd-Co различного состава / , // Физика металлов и металловедение. – 1981. – Т.51. – Вып.3. – С.663-666.
