Межпредметные связи в развитии у студентов вузов интегративных естественнонаучных понятий

Общую цель реализации межпредметных связей можно обозначить так — убедить учащихся, что сила научного знания не только в логическом построении какой-либо его области, но и в универсальности, всеобщности, фундаментальности понятий и положений науки. Признаками межпредметных связей являются системообразование, действие во времени, передача информации.

Четкого определения МПС в дидактике пока нет. В разные периоды времени межпредметным связям приписывали различные значения, роль, функции, задачи, по-разному определяли МПС, характеризовали их сущность (МПС понимали как отражение межнаучных связей в содержании и методах обучения, как принцип обучения, составляющую часть обучения, взаимную согласованность учебных программ и др.). Каждый из этих подходов не определял полностью сущности МПС, они лишь отражали определенную часть рассматриваемой проблемы, которая в настоящее время превратилась, пожалуй, в одну из стержне вых проблем общей дидактики, от которой существенно зависят качество и эффективность современного естественно-научного образования, а также выбор направления его развития в дальнейшем.

А. В. Усовой определены основные направления в осуществлении МПС, способы осуществления МПС, формы учебных занятий, способствующие осуществлению МПС, организационные уровни осуществления МПС [4, с. 8—9]. Она и ее ученики также раскрывают вопросы, связанные с формированием у школьников обобщенных умений и навыков при осуществлении МПС, а также конкретные и соответствующие частнометодические вопросы.

Интересной является работа В. Н. Федоровой, в которой она считает главной предпосылкой развития естественно-научного образования в школе прогресс наук о природе, выделяет методические предпосылки межпредметных связей естественно-научных и гуманитарных дисциплин. Автор здесь определяет МПС как «дидактическое условие совершенствования естественно-научного образования», считает, что «межпредметные связи следует рассматривать как эквивалент связей межнаучных» ГЗ, с. 28]. По ее мнению, МПС «входят как необходимый компонент в содержание дидактического принципа системности обучения» [3, с. 29], т. е. самостоятельным принципом не являются.

Проблемы межпредметных связей в контексте межпредметной координации рассматривает Б. Д. Комиссаров при формулировке про граммы реформирования школьного биологического образования. Он также рассматривает парные (и тройные) связи: биология и химия, биология, география и астрономия, биология и математика, биология и человекознание, биология и философия [2, с. 35—42], Мы полагаем, что ряд положений Б. Д. Комиссарова может быть перенесен на методику преподавания некоторых предметов в высшей школе.

О. А. Яворук выделяет следующие основные аспекты дидактики межпредметных связей: I) источники и движущие силы развития (диалектическая взаимосвязь наук о природе, процессы интеграции естественных наук); 2) содержательные основы (в частности, по общим предметам изучения); 3) деятельностные основы; 4) психологические основы; 5) организационные и методические основы; 6) перспективы дальнейшего развития. Каждый из этих аспектов сам по себе заслуживает отдельного рассмотрения и представляет собой важную проблему. Организационные и методические основы МПС в разном объеме раскрываются почти в каждом современном пособии по методике преподавания учебных предметов.

Междисциплинарные, «межпредметные» связи (МПС) всегда были предметом пристального внимания известных ученых-естественников, педагогов и психологов. Как отмечалось, межпредметные связи рассматривались и трактовались как фактор, повышающий и развивающий характер обучения и возбужде ния «мысленной самостоятельности ученика» (Н. А. Умов); как «дидактическое условие» (Н, М. Черкес-Заде, В. Н. Федорова); как «принцип обучения» (П. Г. Кулагин); как «основы формирования социально значимых целостных качеств и характеристик личности» (Г, И. Батурина); как «дидактическое средство интеграции знаний» (Н. С. Антонов); как «средство формирования общих для всех предметов умений» (А. В. Усова, В. Н. Янцен); как «средство уменьшения дублирования <...> и дидактическое условие» (Л. М. Кирюшкин, В. Н. Федорова); как «средство формирования у учащихся материалистического понятия о взаимозависимости явлений природы» (В. П. Шуман); как «взаимную согласованность учебных программ, обусловленную системой наук и дидактическими целями»; как «дидактическое условие и средство глубокого и всестороннего усвоения основ наук в школе» (Ю. И. Дик, И. К. Турышев).

Мы рассматриваем междисциплинарные связи в вузе не только как необходимое педагогическое условие, усиливающее познавательный интерес и активность студентов, интегрирующее, систематизирующее всю учебную информацию, увеличивающее ее информационную емкость, но и как фактор, развивающий и активизирующий профессионально-педагогическое мышление студентов, усиливающий его критичность, масштабность и самостоятельность, как фактор, во многом определяющий «переходы» этого мышления на высшие — поисковый (экологический) и методологический, или учительский, уровни. При этом мы полагаем, что как в средней школе, так и в вузе (университете) в осуществлении межпредметных связей можно выделить следующие основные направления: 1) согласование во времени изучения различных дисциплин с таким расчетом, чтобы изучение одних предметов способствовало подготовке учащихся к познанию других; 2) преемственность в развитии у учащихся понятий и в выработке у них обобщенных умений и навыков; 3) осуществление единого подхода к формированию общих, интегративных понятий, умений и навыков; 4) единство требований к усвоению знаний и интегративных понятий и овладению обобщенными умениями и навыками; 5) широкое использование при изучении одного предмета знаний, умений и навыков, приобретаемых учащимися в процессе изучения других учебных дисциплин; 6) показ общ ности методов исследования, применяемых в различных науках, и раскрытие их специфики; 7) раскрытие взаимосвязи явлений [1, с. 24—25], изучаемых на учебных занятиях по различным дисциплинам (физики, химии, биологии, географии и т. д.), показ единства материального мира.

Для нас такой общей руководящей идеей в реализации междисциплинарных связей в педвузе являлась идея дополнительности и соответствующий метод к^к форма ее реализации в развивающем образовании. Вышеуказанное единство содержательной информации, определяющее и формирующее «основы наук» (при выполнении всех выделенных А. В. Усовой направлений реализации МПС), в достаточной мере обосновывается в следующей мысли П. В. Копнина: «...идея раскрывается в системе понятий, поскольку она является понятием понятий. Самым первым и общим ее опреде- лением служит установление, раскрытие ее принципа, который поэтому и выступает как исходный момент в построении и изложении научной теории» [2, с. 280].

Построение стройной теории развивающего образования, основанной на идее и методе дополнительности, — дело будущего, требующее не только теоретических выводов, но и новых экспериментальных подтверждений на самом разнообразном контингенте воспитанников и учащихся (включая и студентов). Последнее и является одной из общих целей нашего изыскания. Несколько ранее в вышеуказанной работе, говоря о единстве содержательной и процессуальной сторон понятия в диалектической (а значит, и в педагогической? — Н. П} логике, П. В. Копнин пишет: «Сущность понятия нельзя уяснить не рассмотрев процесс его обра зования и развития. Вопрос об образовании и развитии понятий — центральный не только в изучении понятий, но и в диалектической логике вообще» [2, с. 179].

В вузе студенты имеют большую самостоятельность, чем в средней школе. Поэтому в реализации МПС и в развитии профессионально-педагогического мышления студентов крайне необходимо исходить из пяти известных основных компонентов исследовательской, учебной (и любой!) деятельности, выделяемых психологами: мотивация, планирование, настрой, исполнение и оценка. Мы увязываем их с четырьмя логическими этапами развития понятий и умений, выделяемыми в методе дополнительности, — основание, ядро, следствие и общее критическое истолкование.

Примером реализации межпредметных связей в высшем профессиональном образовании могут служить интегративные курсы. В стандарте ВПО таким курсом является курс «Концепции современного естествознания». В рамках этого курса большая роль отводится формированию у студентов интегративных понятий и диалектического мышления. Для формирования интегративных понятий преподавателями кафедры уже разработаны программированные упражнения. Здесь мы приведем пример упражнения для развития у студентов интегративного понятия «вещество». В вопросах данного упражнения явно просматриваются примеры реализации межпредметных и междисциплинарных связей.

Программированное упражнение «ВЕЩЕСТВО»

• 1.    Какая категория шире по объему, чем вещество: а) биомасса; 6) космическое вещество; в) плазма; г) структурная материя?

• 2.    Предметный объем современного понятия «вещество»: а) охватывает все науки; б) распространяется на физику и химию; в) имеет отношение только к химии и биологии (живое и неживое); г) является интегративным естественно-научным.

• 3.    Материя существует в виде: а) структурных объектов (естественных и искусственных); б) их свойств; в) процессов и явлений; г) всех перечисленных.

• 4.    Какие агрегатные состояния вещества выделяют в современной физике: а) жидкое и газообразное; б) твердое; в) плазма; г) все пе речисленные?

• 5.    Вещество в подавляющем пространстве Вселенной представлено в основном в состоянии: а) газообразном; б) жидком; в) твердом; г) плазмы.

• 6.    Назовите наиболее общие и основополагающие группы веществ, которые выделяются в химии: а) простые и сложные; б) чистые и смеси; в) одноатомные и многоатомные; г) органические и неорганические.

• 7.    Дедуктивной базой для установления структуры и моделей вещества являются идеализированные объекты: а) квантовой механики и физики элементарных частиц; б) теории химической эволюции; в) идеи генетики; г) модели и принципы всех перечисленных теорий.

• 8.    Простейшими, элементарными элементами любого вещества являются: а) фундаментальные частицы — различные типы кварков и лептонов; б) электроны, протоны, нейтроны, мезоны и др,; в) атомы, молекулы, ионы, радикалы; г) кванты соответствующих полей.

• 9.    Дискретно или непрерывно (континуально) устроено вещество: а) вещество непрерывно — т. е. любой кусок вещества можно бесконечно дробить на все меньшие и меньшие кусочки, так и не дойдя до такой крошечной крупинки, которая дальше бы не делилась; б) вещество имеет зернистую структуру и все в мире состоит из большого числа разных атомов; в) атомы живого и неживого вещества обладают внутренней структурой: они состоят из положительно заряженного ядра и вращающихся вокруг него электронов; г) любое вещество

• 10.    Структуру и свойства вещества определяют в основном следующие типы химических связей: 1) ковалентная; 2) ионная; 3) металлическая; 4) кулоновская коллективная (непарная). Наличие каких типов связей, кроме водородной, предполагают в каждом из четырех агрегатных состояний вещества: а) газообразном; б) жидком; в) твердом; г) плазменном?

• 11.    От чего зависит структура вещества: а) чистое вещество независимо от его происхождения и способа получения имеет всегда один и тот же состав и структуру; б) строение вещества определяется тем, какие атомы входят в его состав; в) строение вещества определяется расположением его атомов; г) строение вещества зависит от того, какие атомы входят в его состав и как они расположены?

• 12.    Основное отличие поля и вещества осуществляется по следующим признакам: а) по массе покоя (у поля масса покоя равна нулю) и степени концентрации массы (и энергии); б) по законам движения, по степени проницаемости; в) по волновым и корпускулярным свойствам; г) по ряду запретов вещества (недостижимость абсолютного нуля и скорости света в вакууме, неподчинение принципу суперпозиции).

• 13.    Взаимодополнением каких свойств реально обладают вещества: а) физическими и химическими; б) непрерывностью и дискретностью — т. е. дуализмом; в) системностью и самоорганизацией; г) как и поле — двумя предыдущими?

• 14.    В чем, на ваш взгляд, вероятнее всего заключается основное, существенное отличие неживого вещества от живого: а) в высшей степени системности и «синергетической самоорганизации»; б) в том, что вокруг живого вещества всегда существует особое информационное биопсиполе, а вокруг неживого — его нет; в) живое вещество состоит из органических макромолекул, состоящих в основном из четырех биогенных химических элементов (Н, С, О, N) и, в частности, из нуклеиновых кислот; г) любое живое вещество или организм имеет душу и когда душа его покидает, оно умирает, превращается в неживое?

• 15.    Что такое вещество (выбрать его общее определение): а) вещество — это то, из чего состоят физические тела; б) вещество — вид структурной материи, обладающий массой по

• 16.    Интегративность понятия (категории) «вещество» обусловлена главным образом тем, что: а) оно интегрирует в себе все необходимые признаки (и функции) понятия (обобщенность, необратимость, свернутость, этапность, системность, рефлексивность); 6) оно междисциплинарно— формируется и функционирует в мышлении человека путем объединения, интеграции знания из всех естественных наук; в) оно трансдисциплинарно и диалектично — для его освоения и гуманитарию, и естественнику, и «технарю» необходимо овладеть интегративным стилем и методом познания — «индукцией, дедукцией, критикой»; г) оно наряду с понятием о свете и биосфере лежит в ядре интегративного понятия о Земле.

• 17.    Отнесите каждый из этих вопросов к соответствующим основным этапам развития понятия о веществе: I. Основание. II. Ядро. III. Следствия. IV. Общее критическое истолкование. Проставьте в третьем столбце «Основные этапы развития понятий» (табл.) соответствующие римские цифры.

• 18.    Понятие о веществе, пройдя путь от чисти физического до общенаучного, приоб рело в науке форму «зрелой» научной категории. Данное понятие проявляет и имеет все его необходимые признаки: I. Обобщенность. II, Необратимость. III. Свернутость. IV. Этапность. V. Системность. VI. Рефлексивность. На формирование какого из этих признаков (последовательно) направлен каждый из вопросов этого задания? Другими словами, какой из этих признаков доминирует, то есть в наибольшей мере «срабатывает» пгч анализе вами ответов на каждый из этих вопросов? В столбце «Необходимые признаки понятия» (табл.) проставьте соответствующие римские цифры.

• 19.    Любая проверка знаний несет в себе несколько функций: I. Познавательную (обучающую). П. Воспитывающую. III. Развивающую (мышление, например). IV. Контролирующую (оценочную). V. Корректирующую. Однако в любой проверке есть какая-то одна доминирующая

дискретно — состоит из атомов и молекул, которые сами состоят из элементарных частиц, масса покоя которых неравна нулю?

коя; з) вещество — совокупность живой и неживой материи; г) вещество — структурный компонент химического соединения?

Диалектичность (идейно-понятийность и рефлексивность) мышления студентов можно оценить, используя, например, следующие задания на оценку интегративных познавательных и, в частности, рефлексивных умений студентов:

Таблица

Образец выполнения программированного упражнения

№ Суть вопроса а б в г Основные этапы развития понятий Необходимые признаки понятия Дидактические функции 1 Родовые отношения вещества + I 1, V 2 Предметный объем понятия «вещество» 4- 1 I 3 Виды материи +• I I, V 4 Агрегатные состояния веществу, 4- I I 5 Распределение вещества во Вселенной 4- 1 I 6 Группы веществ в химии + I, II I, VI 7 Дедуктивная база структуры и моделей вещества • + II II, III 8 Простейшие элементы вещества + й ш, III 9 Дискретность или непрерывность в структуре вещества + II II, III 10 Соотнесение агрегатного состояния вещества н химических связей 4 2,4 1,3 4 II 11,111 11 Факторы, влияющие на строение и структуру вещества + и и, V 12 Признаки отличия поля от вещества + и, ш II, III 13 Свойства веществ + III I, IV 14 Отличие живого и неживого вещества IV, III V, VI 15 Определение вещества + III 1, IV, V 16 Интегративность понятия «вещество» + IV, III V, VI функция. Какая из этих пяти функций проверки доминировала в каждом пункте этого упражнения? В столбце «Дидактические функции» (табл.) проставьте соответствующие римские цифры.

Подводя итог, хочется отметить, что реализация межпредметных связей в процесс школьного и высшего образования вносит ряд положительных моментов: 1) стимулирует познавательную активность учащихся, повышает интерес к предмету; 2) способствует формированию единого научного мировоззрения учащихся; 3) повышает научный уровень знаний учащихся; 4) позволяет добиться более высокого уровня умений оперировать знаниями, полученными на занятиях по различным дисциплинам; 5) способствует развитию интегративных понятий и диалектического мышления студентов и их творческих способностей; 6) развивает память учащихся, повышает прочность знаний; 7) создает условия для широкого переноса знаний.

Из различных трактовок сущности межпредметных и междисциплинарных связей для нас наиболее приемлемым является следующее определение: межпредметные связи — необходимое дидактическое условие повышения научного уровня обучения, развития диалектического мышления, формирования единого научного мировоззрения и умений широкого переноса знаний. Составленное программированное упражнение соответствует общим требованиям к программированным упражнениям. Отметим, что раскрытие данного понятия может способствовать определению общей специфики интегративных понятий, а также позволит уточнить саму трактовку этой категории.