Интеграция наук в курсе естествознания профильной школы

Естественнонаучное педагогическое образование претерпевает в настоящее время серьезные изменения. Происходит междисциплинарный синтез знаний, объединение представлений о трех сферах бытия: неживой, живой в природе и обществе – в целостную научную картину мира на основе принципов, имеющих общенаучный характер, принципов эволюции, системности, экологичности. Этому способствует Закон Российской Федерации «Об образовании», в котором отмечается, что содержание образования должно обеспечить формирование у обучающихся современной научной картины мира, которая позволит обосновать связь живой и неживой природы, научить человека жить в современном информационном потоке, создать предпосылки и условия для самообучения, самовоспитания и самоорганизации.

Как известно, система знаний о живой и неживой природе формируется комплексом наук, одной из которых является физика. Физика изучает самые простые и общие формы движения материи; именно с нее следует начинать цикл естественнонаучных предметов в школе. Следом за физикой, по мнению А.Н.Усовой, М.Д. Даммера, С.М. Похлебаева, следует изучать химию, а после этого биологию. Интеграция естественнонаучного знания на основе физики возможна, на наш взгляд, и в курсе естествознания профильной школы. Изменится стратегия изучения данного курса. На первый план выдвигается сам объект изучения. Теперь все его стороны, свойства и проявления изучаются не разобщенно отдельными науками, а несколько наук одновременно изучают один и тот же объект с разных сторон, в различных аспектах. Как известно, каждая наука оперирует своими понятиями. Они отличаются по степени сложности, общности и значимости. Но есть фундаментальные понятия, которые занимают особое место в системе научных знаний и обладают большой степенью общности, к ним относятся «вещество», «поле», «движение», «взаимодействие», «масса», «энергия», «электрический заряд» и т. п. Данные понятия формируются на всем протяжении изучения курсов физики, химии, биологии и послужат генерализующим стержнем для курса естествознания.

Д.Х. Рубинштейн данную категорию понятий определяет следующим образом: «Фундаментальным является центральное понятие, возникающее в результате разрешения объективной и проблемной ситуации в науке, связанной с новой фундаментальной идеей, лежащей в основе новой теории или существующей новой интерпретации старой теории. Фундаментальное понятие может, совершенствуясь и развиваясь, проходить как центральное понятие, через ряд постепенно сменяющих друг друга теорий, при этом содержание этого понятия существенно определяет структуру модели реальной действительности, создаваемой в рамках данной теории» [4, с. 128].

Изучению фундаментальных понятий посвящены работы В.М. Кедрова, Н.Е. Кузнецовой, В.С. Бибера, В.С. Готта, А.В. Усовой, А.В. Петрова и других исследователей.

По мнению А.В. Усовой, формирование фундаментальных понятий поможет:

• -    раскрыть взаимосвязь явлений различной природы, изучаемых разными науками;

• -    показать общность методов исследования, применяемых в разных науках;

• -    устранить дублирование одних и тех же вопросов при изучении различных предметов;

• -    обеспечить преемственность в формировании теорий [6, с. 12].

Рассмотрим, как, на наш взгляд, может быть раскрыто понятие «движение» в курсе естествознания профильной школы.

Основным формам движения, которых немного, соответствуют основные разделы естествознания. Специфичность каждой формы движения обусловлена особенностями ее материального носителя, вида материи (вещества, поля), т.е. ее материального содержания. Этот материальный носитель постоянно испытывает изменение, т.е. движется.

Если наукой установлено существование особого материального объекта и, следовательно, адекватного ему вида движения, то специфика этого движения будет выявлена при исследовании механизма смены одного состояния объекта другим состоянием. Каждая естественная наука, по мнению Ф. Энгельса, изучает либо отдельную форму движения, либо ряд связанных между собой форм движения, потому взаимосвязь наук определяется состоянием различных форм движения материи [7, с. 216]. По определению Б.М. Кедрова, «прежде чем рассматривать соотношение форм движения материи, надо выяснить в общем случае, как связаны между собой какая-либо форма движения материи вообще и соответствующий ей вид материи, который выступает в качестве ее конкретного материального носителя» [1, с. 154]. Движение определяет свойства, структурную организацию и характер существования материи. Оно многообразно по своим проявлениям и существует в различных формах. С.М. Похлебаев дает научную классификацию форм движения материи, учитывающую следующие признаки:

• 1.    Качественную специфику материальных объектов - носителей движения, связь с внутренней структурой материального объекта, связь с типом взаимодействия между элементами, образующими данный объект и его структуру.

• 2.    Наличие общих законов для данной формы движения материи.

• 3.    Закономерности исторического развития материи и движения от простейших до наиболее сложных форм.

• 4.    Существование особой науки, изучающей данную форму движения материи, т.е. имеющей ее в качестве своего особого предмета, который эта наука делит с другими отраслями современного естествознания [3, с. 313].

Долгое время физика понимала движение как простое механическое движение, но затем было осознано, что оно является лишь частным случаем пространственного перемещения - любого изменения положения тела и его элементов в пространстве, связанного и с изменением во времени. Создание теории относительности и квантовой механики позволило проникнуть в мир элементарных частиц и полей и выявить фундаментальные взаимодействия материи гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое взаимодействия.

«Взаимодействие» является основным следствием и проявлением движения. «Взаимодействие» первое, с чем мы сталкиваемся, когда рассматриваем движущуюся материю в целом с точки зрения современного естествознания. Мы наблюдаем ряд форм движения: механическое движение, теплоту, свет, электричество, магнетизм, химическое соединение и разложение, переходы агрегатных состояний, органическую жизнь – переход друг в друга, обуславливают взаимно друг друга, являются здесь причиной, там действием, причем общая смена движения, при всех изменениях формы, остается одной и той же [5, с.199].

На основе диалектико-материалистического движения о формах движения материи Ф. Энгельс создал «классификацию наук, из которых каждая анализирует отдельную форму движения, является вместе с тем классифицирующей расположением согласно внутренне присущей им последовательности, самих этих форм движения, и в этом именно заключается ее значение. Переходы должны совершаться сами собою, должны быть естественными. Подобно тому, как одна форма движения развивается из другой, так и отражение этих форм, различные науки должны с необходимостью вытекать одна из другой» [2, с. 62]. Эти науки охватывали все естествознание того времени, и предметом каждой из них являлись отдельные формы движения материи: механические, физические, химические, биологические. По мнению Б.М. Кедрова, «изложенный Ф. Энгельсом взгляд на связь наук представляет собой обоснование диалектико-материалистических принципов классификаций естественных наук. Эти принципы полностью сохранили свое значение и для современного естествознания» [2, с. 62-63]. Между формами движения материи существуют строгие взаимосвязи. Каждая более сложная форма движения материи исторически развилась из менее сложных (кроме механической и физической). Более сложные формы движения включают в себя все предшествующие, менее сложные. Более сложные формы движения материи качественно не сводятся ни к одной из менее сложных форм, ни к совокупности их.

Высшие формы движения возникают на основе низших и включают их в себя. Поэтому в природе нет барьеров, разделяющих физические, химические и биологические процессы. Поэтому физика успешно объясняет химические явления, а физико-химические методы плодотворно применяются для познания специфики живого. Химическое движение не просто качественно отличается от физического движения, оно является более сложной формой движения. Существует множество физических процессов, при которых не происходит химических превращений. Но не существует ни одного химического явления, которое не сопровождалось бы физическими процессами. В истории развития Вселенной было время, когда происходили только физические процессы, а химические были невозможны. Высокая температура делала невозможным образование атомов. Последующее возникновение атомов, молекул и химических процессов означало усложнение материи, которое уже связано с химическим движением, на основе него возникает бесконечное многообразие веществ, свойств, процессов. Образуются все более сложные структуры, в том числе органические макромолекулы, и начинаются биологические процессы.

Стремительные темпы развития естественных наук в настоящее время привели к быстрому росту научной информации, которую включают в соответствующие школьные естественнонаучные дисциплины. Программы по физике, химии, биологии предписывают усвоение учащимися более тысячи научных понятий [3, с. 208], которые выступают в большинстве своем как разрозненные элементы знаний. Интеграция знаний на основе фундаментальных понятий существенно повышает приоритет современного естествознания, так как знание его фундаментальных положений, мировоззренческих и методологических выводов является необходимым элементом общекультурной подготовки специалистов любого профиля.