В настоящее время система школьного образования находится на новом этапе своего непрерывного совершенствования. Для того чтобы современный урок физики способствовал формированию научного мировоззрения учащихся, в его содержание должна быть включена работа по изучению научных понятий, полученных учеными в последнее десятилетие [1, 2]. Особенно хорошим примером в этом отношении является современная физика с такими ее теориями и принципами, как методологический плюрализм, «парадигма целостности», «антропный принцип», принцип коэволюции, нелинейность, бифуркация, сохранение роли вероятностных, квантовых и релятивистских идей, значение идей нанотехнологии, синергетики, единства микро- и мегамира, принципиальной междисциплинарности, обобщения на уровне фундаментальных физических теорий, реализация принципа генерализации научного материала и др. [3].
Все это, являющееся наивысшим достижением методики преподавания физики за последние тридцать лет, позволяет поднять научную, методологическую и политехническую результативность урока физики в средней школе. Способность современного школьника усваивать знания из областей современной физической науки, а также продуктивность урока в целом в условиях формирования современной научной картины мира напрямую зависят от познавательной активности учащихся, от того, владеют ли они методами научного познания, обладают ли качеством усидчивости, осознанности и прочности закрепления и воспроизведения материала. Методический статус термина «научное мировоззрение» опирается на основные положения методики проведения традиционного и современного уроков, их тесного взаимодействия и полученные результаты в виде овладения учащимися понятиями и законами, предусмотренными образовательной программой по физике, вследствие чего у них формируется само научное мировоззрение на основе понятий современной физической картины мира. Систематические исследования процесса формирования научного мировоззрения учащихся средней школы по физике в дидактике вообще и методике преподавания физики в частности только раскрываются. Это объясняется тем, что в самой философии методологии отдельных наук основы современной физике начали разрабатываться сравнительно недавно.
Поэтому успешное формирование научного мировоззрения невозможно без соблюдения целого комплекса таких методологических и психолого-педагогических условий, как разнообразное внедрение в урок активных методов обучения; качественный подбор современного учебного материала; учет возрастных и психологических особенностей учащихся; систематический контроль единства классического представления физики и современных понятий, а также применение учащимися собственного жизненного опыта и многое другое. При этом приоритетность придается осознанному усвоению учащимися основ наук о природе, обществе, процессу познания как важной составляющей в формировании научного мировоззрения учащихся. Важно подчеркнуть, что не какие-то отдельные вопросы изучаемого материала, а все содержание человеческого знания имеет мировоззренческое значение.
Цель исследования. Выявить и апробировать методические условия, обеспечивающие развитие научного мышления учащихся средней школы в процессе обучения физике на основе изучения современной физической картины мира.
Материал и методы исследования. Проблема формирования научного мировоззрения рассмотрена в трудах многих ученых: философов, педагогов, психологов и методистов.
В современных условиях (в процессе становления современной научной картины мира, при доступности любого вида информации, возможности выбора и т.п.) проблема формирования научного мировоззрения учащихся выходит на первое место.
Анализ научно-методической литературы позволил провести педагогический эксперимент, основанный на авторском наблюдении, рекомендациях и пожеланиях учителей.
Педагогический эксперимент (сравнительный, педагогический, развивающий) при этом выступает в качестве основного метода, ориентированного на доказательство выдвинутой в статье идеи. В исследовании принимали участие: в экспериментальных классах - 60 школьников, в контрольных классах - 60 школьников. Учителя школ Приморского края г. Уссурийска и г. Владивостока планировали уроки в соответствии с предложенными им технологическими картами на основе современного научного материала по формированию научного мировоззрения учащихся. После этого были проведены опрос, анкетирование и анализ полученных результатов на основе авторских идей и установок с позиции исследуемой проблемы.
Результаты исследования и их обсуждение. В условиях современного научного прогресса первостепенное значение в школе приобретает процесс разработки такого содержания программы физики, чтобы преследовалась учебная цель – подобрать тематику научного материала такой, чтобы получаемые в школьном курсе физики современные научные знания явлений, понятий, закономерностей, теорий позволили бы сформировать научное мировоззрение учащихся. Поэтому современная научная картина мира плавно входит в учебный процесс, становясь главной задачей познания. Физическое знание является основой формирования научного мировоззрения, поэтому преподавателю необходимо четко систематизировать учебный материал и анализировать его с позиции современной физической картины мира. При этом применение современных научных понятий должно осуществляться с учетом всех специфических особенностей при опоре на традиционный урок.
В качестве примера можно рассмотреть урок в 10-м классе по теме «Самоорганизация» как элемент изучения темы «Обратимые и необратимые процессы. Энтропия». Урок необходимо начать с определения и примеров самоорганизующихся систем, вводимых учителем (самостоятельная клетка организма, сам организм, популяции на Земле, звезды и многое другое). Затем можно предложить учащимся продолжить цепочку примеров. Эти примеры подведут учащихся к определению «самоорганизация» и пониманию того, чем отличаются слабые и сильные взаимодействия, где и каким образом применять принцип суперпозиции, а также, что такое динамическое состояние материи. Затем учитель рассказывает, каким образом из бесструктурной субстанции складываются временные и пространственные многообразия, пространственно-временные закономерности. А перед учащимися ставится задача – выявить общее во всех самоорганизующихся системах, их свойства и природное назначение. Такой урок физики должен научить учащихся физическому мышлению, раскрыть значение современной физической науки как основы физического мировоззрения.
Например, в 11-м классе, чтобы расширить представления учащихся о строении вещества, можно ввести понятие наночастиц и нанотехнологий. Учитель рассказывает о нанотехнологиях, историю возникновения и развития нанонауки, показывает природные нанообъекты и наноэффекты. Учащимся предлагается разработать проект «Нанотехнологии на службе человека: перспективы развития нанонауки» по вариантам: 1) нанотехнологии в хирургии; 2) нанотехнологии и сельскохозяйственные культуры; 3) нанотехнологии и пищевые продукты; 4) нанотехнологии в культуре, искусстве, архитектуре; 5) нанотехнологии и военное оборудование; 6) техногенные и строительные наноматералы; 7) нанотехнологии в космосе.
Во внеурочной деятельности по физике, на конкретных занятиях, способствующих формированию научного мировоззрения учащихся на основе знаний о современной физической картины мира, можно проводить с учащимися:
1) вечера естественно-научного содержания (например, «Наночастицы и жизнедеятельность человека» или «Нанотехнологии в современном мире»);
2) школьные олимпиады с научным уклоном (например, «Высокие технологии и материалы будущего» или «Старт в науку»);
3) конкурсы и смотры проектных работ учащихся (например, межпредметного характера или профориентационного характера);
4) научно-популярные лекции преподавателей вузов;
5) внеклассное чтение учащимися научно-популярной литературы (книг, статей и т.д.) и многое другое.
Применение таких методических моделей, рассмотренных в примерах, с внедрением современных научных знаний при изучении современной физической картины мира в практике обучения учащихся средней школы позволит обеспечить высокую функциональность методологических знаний учащихся.
Для методологического анализа физического знания необходим конкретный категориальный и понятийный аппарат, наиболее полно отражающий современную физическую картину мира, объединяющую физические и философские знания в единую систему. К основным методологическим функциям концепции современной физической картины мира можно отнести [4, 5, 6]:
- принцип обязательного методологического отбора, систематизации и обобщения научного теоретического и эмпирического современного материала физики;
- категории и понятия структуры и закономерностей развития современного физического знания;
- критерии установления и разбора мировоззренческого содержания современных физических понятий, законов и теорий, а также их единства и взаимосвязи;
- процесс формирования научного мировоззрения учащихся как естественно-научная основа и практическое средство реализации полученных научных знаний.
Если говорить о концепции современной физической картины мира, то ее понятийный и категориальный аппарат должен позволять определять характер и содержание основных компонентов системы формирования научного мировоззрения учащихся, таких как формирование единой целостной системы физических понятий, выявление и анализ научных представлений, свойств и закономерностей современной физической картины мира, анализ и синтез научного материала и т.д.
Перечислим следующие характерные для современной физической картины мира черты [7, 8]:
1) ей присуща наглядная форма выражения, иными словами, ее характерные признаки могут быть соотнесены с такими методологическими принципами физической науки, как наблюдаемость, соответствие и т.д.;
2) она описывается (отражается) последовательно и логично через современные процессы, события, изменения, то есть обладает методологической значимостью в системе теоретического познания современных основ школьного курса физики;
3) в ней прослеживается четкая взаимосвязь между образующими ее элементами современного физического знания.
Исходный момент в процессе формирования научного мировоззрения – определение базовых научных понятий современной физической картины мира. Важнейшая функция как научного мировоззрения в целом, так и отдельных его структурных элементов – служить руководством к деятельности и поведению индивида – носителя данного мировоззрения. Поскольку каждому человеку, в принципе, необходимо быть готовым к решению любой из бесконечного множества возможных ситуаций в его жизни и деятельности, то каждый элемент научного мировоззрения должен быть усвоен им на уровне свободного, творческого использования, на уровне применения данного элемента мировоззрения в любой новой для него ситуации. В связи с этим для успешного осуществления работы по формированию научного мировоззрения учащихся необходимы всемерное развитие творческих способностей и обеспечение уровневой и содержательной полноты каждого элемента научного мировоззрения. Определить их возможно на уроках физики. Тем самым, в настоящее время в изложении школьного курса физики ясно просматривается тенденция дополнить основы классической физики, традиционно изучаемые в средней школе, важнейшими положениями современной физики. К сожалению, вводимые дополнения не всегда органически включаются в основы классической физики [9, 10]. Возникают трудности в представлении школьного курса физики как единой стройной науки о наиболее общих формах движения материи, излагающей принципы формирования и развития современной физической картины мира.
Заключение. При преобразовании современной научной системы знаний в традиционную урочную (учебную) утрачиваются классические знания, на которых базируется наука, или обрываются нити взаимодействия понимания у учащихся научных понятий в их единой системе. До сих пор уроки физики в школе представляют собой лишь систему знаний на уровне учебника и учебно-методических пособий. Но ведь физическая наука – это система единства «знания ® практика в определенной области полученных знаний ® доказательство полученного результата на опыте (научном, жизненном и другом, понятном учащемуся)». Поэтому перед методикой преподавания физики стоит задача по предотвращению возникновения большого разрыва между современным научным и традиционным учебным познанием.
В настоящее время в изложении школьного курса физики ясно просматривается тенденция дополнить основы классической физики, традиционно изучаемые в средней школе, важнейшими положениями современной физики. К сожалению, вводимые дополнения не всегда органически сочетаются с основами классической физики. Возникают трудности в представлении школьного курса физики как единой стройной науки о наиболее общих формах движения материи, излагающей этапы развития современной научной картины мира.
Принцип научности требует соответствия формулировки положений теории современным научным воззрениям, отсутствия искажений и вульгаризаций. Выполнение его затрудняется тем, что современные физические теории часто выражаются формальным математическим языком, недоступным учащимся средней школы. Поэтому принцип научности входит в известное противоречие с принципами доступности и учета возрастных особенностей, требующими такого изложения, при котором учащиеся могли бы не только понять и усвоить данные положения, но активно и сознательно применять их.
Для построения логической структуры изложения современной физической картины мира в процессе преподавания физики необходимо следовать следующим требованиям:
1) любое изложение основ современных физических теорий должно соответствовать современному научному уровню научных знаний;
2) уровень изложения основ современных физических теорий должен соответствовать развитию данной возрастной группы учащихся;
3) весь научный материал должен быть сформулирован четко и ясно.
Задача учителя физики при формировании научного мировоззрения учащихся - это не только внедрять современные научные понятия на самих уроках физики, но и пролонгировать методику использования научных знаний в других формах своей работы с учащимися. Все проведенные мероприятия с применением знаний о современной физической науке, дополняя традиционный урок по физике, способствуют формированию современной научной картины мира, развитию научного мировоззрения и интереса к изучению предметов естественно-научного цикла, а также готовят учащихся к повседневной жизни.