Введение
Актуальность исследования. История развития человечества связана с научно-техническим прогрессом. Он выражается в непрерывном росте объема научной информации. Перед человечеством всегда стояла задача передавать накопленные знания следующему поколению в наиболее компактном и доступном виде. Время от времени сложившаяся система образования испытывала трудности, связанные с переполнением информацией. Первый кризис подобного рода завершал эмпирический (индуктивный) этап развития науки. Он нашел свое решение при переходе к дедуктивному (опирающемуся на доказательства) этапу развития науки с появлением логического метода. Другой подобный кризис имел место в математике и разрешился с появлением ее внутренней структуры. Основы этой структуры заложила Эрлангенская программа Феликса Клейна, сыгравшая свою роль для всех наук.
Каждый раз кризис переполнения информацией завершался усложнением структуры науки. Появлялись элементы, специализирующиеся на функциях, возможность выполнения которых старыми способами была исчерпана (логический метод, разделение математики на отрасли, каждая из которых определяется своими инвариантами и т.д.). Это усложнение структуры науки приводило к усложнению структуры содержания образования.
Подобного рода ситуация в системе естественнонаучного образования по всем признакам имеет место сейчас. В настоящее время резко возросла дифференциация науки, порождаемая непрерывным ростом объема научной информации. В результате растет объем и усложняется содержание учебных дисциплин естественнонаучного цикла. Количество часов, отводимых на изучение естественнонаучных дисциплин, остается прежним или даже сокращается из-за появления новых предметов гуманитарного цикла. Имеют место также излишний параллелизм в программах курсов и несогласованность программ, когда, например, учителю биологии приходится объяснять понятие «энергия», а учителю физики - понятие «вектор». Это приводит к перегрузке учащихся и снижению качества обучения предметам естественнонаучного цикла. Преподаватель каждого отдельного предмета замыкается в своем курсе, что ведет к разобщенности естественнонаучных знаний, получаемых учащимися.
Одной из важнейших задач современного образования является выработка у личности единой научной картины мира. В современной ситуации решение этой задачи образования представляется затруднительным, так как в естественнонаучном образовании имеют место противоречия: между ростом содержания учебных естественнонаучных дисциплин и ограниченным количеством часов, отводимых на их изучение в учебных планах; между процессами одновременной дифференциации и интеграции научных дисциплин, что приводит к усложнению структуры конкретных учебных естественнонаучных дисциплин и рассогласованности их программ; между качеством естественнонаучной подготовки выпускников средних и высших учебных заведений и требованиями общества к уровню образованности работников производства и образования; между растущей дифференциацией дисциплин естественнонаучного цикла и необходимостью реализации одной из важнейших задач естественнонаучного образования - формирование единой научной картины мира.
Из обозначенных нами противоречий вытекает проблема: каким должно быть содержание непрерывного естественнонаучного образования, чтобы удовлетворять требованиям личности и общества.
Степень разработанности проблемы и теоретическая база исследования. Проблеме развития непрерывного естественнонаучного образования посвящены многие исследования, определяющие сущность и характеристики данного процесса. В общетеоретическом плане проблемами непрерывного образования занимались такие исследователи: Б.С. Гершунский, Г.П. Зинченко, П.Ф. Кубрушко, A.M. Новиков, В.М. Самсонов, В.А. Федоров и др. Фундаментальные исследования в области содержания образования проведены В.И. За-гвязинским, В.В. Краевским, B.C. Ледневым, И.Я. Лернером, Г.М. Романцевым и др. Развитию естественнонаучного образования посвящены работы М.М. Балашова, Л.И. Громовой, Л.Я. Зориной, Г.Я. Мякишева, И.Г. Пустильника, А.Д. Суханова, Е.В. Ткаченко, А.В. Усовой, Э.Б. Филькенштейн, Р.Н. Щербакова и др. Разработкой теории интеграции образования занимались М.Н. Берулава, Н.В. Василенко, В.А. Игнатова, Б.М. Кедров, СВ. Рябова, Ю.Н. Семин, С.А. Старченко, Н.К. Чапаев, М.А. Чошанов и др. Интегративные курсы разных уровней от школы до вуза разработаны В.Г. Будановым, В.А. Гордиенко, О.Н.
Голубевой, Т.Я. Дубнищевой, В.Н. Лавриненко, О.П. Мелеховой, А.Ю. Пигаре-вым, В.П. Ратниковым, Б.А. Савельевым и др.
Остается актуальной необходимость согласования непрерывного естественнонаучного образования путем описания его структуры с использованием интегративных связей различного уровня, построенных на единых принципах.
Изложенное выше определило тему нашего исследования: «Интегра-тивный подход в содержании непрерывного естественнонаучного образования».
Целью диссертационного исследования является теоретическое обоснование интегративного подхода к содержанию непрерывного естественнонаучного образования в предметных областях «Математика» и «Естествознание».
Объект исследования: непрерывное естественнонаучное образование.
Предмет исследования: формирование содержания естественнонаучного образования в системе «школа - вуз» на основе интегративного подхода.
Предмет исследования определил следующую гипотезу исследования: для согласования содержания непрерывного естественнонаучного образования необходимо строить интегративный подход на единой основе, общей для всех уровней интеграции (от межциклового до внутрипредметного); в качестве такой единой основы следует использовать вариант тезаурусного метода, учитывающий специфику предметных областей «Математика» и «Естествознание».
Цель, предмет и гипотеза определили задачи исследования:
1. Анализ научной, научно-методической литературы и педагогического опыта по вопросам формирования содержания образования, непрерывного образования и интегративных тенденций в предметных областях «Математика» и «Естествознание».
2. Распространить тезаурусный метод для применения в предметных областях «Математика» и «Естествознание» путем учета структуры области научного знания.
3. Выделить понятия, обеспечивающие интегративный подход к содержанию естественнонаучного образования, путем учета их логического статуса.
4. Разработать программу курса на основе интегративного подхода и провести опытно-поисковую работу по его применению.
Теоретическую и методологическую основу исследования составляют принципы диалектического метода познания; теория системного подхода; идеи гуманизации и демократизации общества и образования. Большое значение для концепции исследования имеют личностно-деятельностный подход, а также ряд педагогических принципов оптимизации, интеграции и дифференциации, прогностичности и диагностичности, непрерывности образования.
Существенное влияние на логику проведенного исследования оказали фундаментальные работы в области теории содержания образования (В.И. За-гвязинский, В.В. Краевский, B.C. Леднев, И.Я. Лернер, И.Г. Пустильник, А.В. Усова и др.), теории непрерывного образования (Б.С. Гершунский, П.Ф. Куб-рушко, A.M. Новиков, В.А. Федоров и др.), теории интеграции образования (М.Н. Берулава, Б.М. Кедров, Ю.Н. Семин, С.А. Старченко, Н.К. Чапаев и др.).
Существенную роль в исследовании сыграли понятийный аппарат и качественные подходы логики (Н.С. Курнаков, Т.И. Челпанов и др.), синергетики (И. Пригожий, Г. Хакен, В. Эбелинг и др.), качественной теории дифференциальных уравнений (А.А. Андронов, Д. Эрроусмит и др.). При проведении исследования были использованы данные истории и методологии точных наук (Г. Вейль, Е. Вигнер, А.В. Волошинов, М. Клайн, Д.Я. Стройк, И.М. Яглом и др.), истории культуры (Б.А. Рыбаков и др.) и психологии творчества (Ж. Адамар, Ж. Пиаже, А. Пуанкаре и др.).
При обработке результатов эксперимента использовались методы получения и анализа экспертной информации (Б.Г. Литвак, В.Е. Гмурман и др.).
В соответствии с целью и задачами исследования применялись следующие методы: изучение научной и педагогической литературы; моделирование и дидактическое проектирование; дедуктивный метод; наблюдение; анализ итогов сдачи экзаменов; анкетирование; статистическая обработка и графическое представление результатов.
Экспериментальной базой исследования явились: Екатеринбургский музыкальный лицей, Российский государственный профессионально-педагогический университет, Институт развития регионального образования (Екатеринбург).
Исследование проходило в три этапа с 1997 по 2002 годы:
Первый этап (1997 — 1998) включал в себя анализ современного состояния естественнонаучного образования, выявление противоречий в системе непрерывного естественнонаучного образования, изучение научно-методической литературы по вопросам непрерывного образования, интеграционных процессов в естественнонаучном образовании, программных материалов естественнонаучных дисциплин с целью выявления степени согласованности программ, формулировка гипотезы.
Второй этап (1999 — 2000) состоял в разработке теоретической базы исследования на основе сформулированной гипотезы, в создании программ (по заказу Министерства образования Свердловской области), использующих положения разработанной теории, проведении опытно-поисковой работы по разработанным и сертифицированным программам, составлении конспекта лекций различного уровня сложности: от лекций, предназначенных школьникам гуманитарной школы, до лекций для слушателей курсов повышения квалификации учителей естественнонаучного профиля. На этом же этапе проведена основная часть опытно-поисковой работы, состоящей в использовании разработанного интегративного подхода на уроках математики и естествознания в среднем звене Екатеринбургского музыкального лицея. Уточнилась гипотеза исследования.
На третьем этапе (2001 — 2002) завершилась опытно-поисковая работа, включающая применение интегративного подхода в преподавании математики, чтение курса «Естествознание» старшеклассникам музыкального лицея, студентам очного и заочного обучения вуза гуманитарных специальностей, а также слушателям курсов повышения квалификации учителей естественнонаучного профиля. Исследование завершилось обработкой и оформлением результатов.
Научная новизна и теоретическая значимость исследования
1. Разработан вариант тезаурусного метода, в котором формирование полей дескрипторов (понятий) производится с помощью их ранжирования на основе анализа структуры исторически сложившихся научных дисциплин и их генезиса.
2. Выделены основные понятия (преобразование, инвариант, симметрия), обеспечивающие интегративный подход в предметных областях «Математика» и
«Естествознание», по признаку двойного логического статуса этих понятий (общие индуктивные и первичные дедуктивные).
3. Доказано, что тезаурус, необходимый для реализации интегративного подхода в содержании непрерывного естественнонаучного образования, должен включать иерархию симметрии, лежащих в основе разделов математики, и связную систему принципов инвариантности естественных наук.
4. Разработана модель непрерывного естественнонаучного образования, реализующая интегративный подход различных уровней интеграции (от межциклового до внутрипредметного).
Практическая значимость исследования заключается в том, что:
- разработан интегративный подход, пригодный для использования в предметных областях «Математика» и «Естествознание»;
- предложенный подход позволяет строить изложение учебного материала для различных ступеней и профилей обучения с единых позиций;
- особое значение предложенный подход приобретает при согласовании содержания естественнонаучного образования при переходе от средней школы к вузу;
- для специальностей гуманитарного профиля на основе развитого подхода сформирован базовый курс «Основные концепции естествознания», который на вузовской ступени обучения в соответствии с учебными планами гуманитарных специальностей заменяет собой естественнонаучные предметы.
Апробация результатов исследования осуществлялась при проведении уроков математики (7-9 классы) и естествознания (10-11 классы) в Екатеринбургском музыкальном лицее, а также при чтении курсов лекций студентам дневной и заочной формы обучения РГППУ гуманитарных специальностей и учителям, повышающим квалификацию в ИРРО (Екатеринбург). Для этого были разработаны программы: «Учебная программа «Естествознание» (для школьников 10-11 классов)», «Программа учебной дисциплины «Основные концепции естествознания» для специальности «Профессионально-педагогические технологии» (03 05 43)», «Образовательная программа повышения квалификации учителей учреждений среднего образования «Естествознание»» и «Элементы математического моделирования (для 11 классов)».
Результаты исследования обсуждены и одобрены на следующих конференциях: международная научно-практическая конференция «Глобальное образование: педагогический поиск, находки, перспективы» (Санкт-Петербург, 1999), V научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов «Инновационные технологии в педагогике и на производстве» (Екатеринбург, 1999), научно-практическая конференция «Образование в Уральском регионе в XXI веке: научные основы развития» (Екатеринбург, 2000), международная конференция «Естествознание на рубеже столетий» (Дагомыс, 2001).
Положения, выносимые на защиту
1. Тезаурусный метод, основанный на формировании полей дескрипторов (понятий) с учетом их ранжирования на основе анализа структуры исторически сложившихся научных дисциплин и генезиса этих дисциплин.
2. Интегративный подход в предметных областях «Математика» и «Естествознание», основанный на понятиях «преобразование», «инвариант», «симметрия», выделенных с учетом их двойного логического статуса (общие индуктивные и первичные дедуктивные).
3. Тезаурус интегративного подхода, согласующего содержание непрерывного естественнонаучного образования, составленный с использованием иерархии симметрии, лежащих в основе разделов математики, и связной системы принципов инвариантности естественных наук.
4. Комплект программ, реализующий интегративный подход для различных ступеней образования.
10
Глава 1. Анализ источников по основным направлениям исследования
1.1. Непрерывное естественнонаучное образование: сущность,
основные понятия
Продолжающаяся научно-техническая революция приводит к непрерывному росту области научно-технических знаний, с этим связано основное противоречие, возникающее при обучении естественнонаучным дисциплинам. Действительно, следствием роста научных знаний является постепенное переполнение учебных планов. Обостряется вопрос соотношения количества изучаемого материала и качества его усвоения. Это отмечается многими педагогами: «Постоянно возрастающая по объему и усложняющаяся по содержанию научная информация приходит в противоречие с недостаточной глобальностью и мобильностью учебных планов, программ, учебников и учебно-методических пособий, что ведет к хронической перегрузке учащихся, падению интереса к учению, ухудшению их здоровья» [90].
Для разрешения возникающих проблем предлагаются различные пути. Например, предлагается увеличить срок обучения в средней школе до 12-ти лет. Другой вариант решения проблемы связан с изменением направленности образования на личностно ориентированную [45, 54]. Анализируются и другие варианты решения проблемы. ... На наш взгляд все предлагаемые подходы характеризуются определённой односторонностью. Так, увеличение срока обучения до 12-ти лет лишь отодвигает решение проблемы, так как рост объёма изучаемого материала продолжается. С другой стороны, это решение касается только проблем среднего образования и не затрагивает систему образования в целом. Реализация личностно ориентированного подхода или более гибкого социально-личностного подхода требует для своего внедрения, на наш взгляд, пересмотра содержания образования. Это утверждения можно вывести из замечания, сделанного известными учеными - педагогами Ш.А. Амонашвили и В.И. Загвязинским: «Можно согласиться с модным сейчас термином «личностно ориентированное обучение», сделав существенную поправку: ориентацию современного обучения можно назвать социально-личностной или же личностно-
11
социальной (тут уже дело в акцентировании, в выделении той или иной составляющей в качестве предпочтительной). И конечно, нельзя забывать, что это обучение возможно только на определенной содержательной (культуроемкой, культуронасыщенной) основе, что реализуется оно в деятельности посредством как традиционных, так и инновационных технологий. Речь идет, таким образом, о гармоничном сочетании всех подходов через призму приоритетного» [2]. Это замечание подразумевает необходимость сочетания интересов личности и общества в конкретно-исторических условиях. Такое сочетание, на наш взгляд, связано с обязательным выделением дополнительного учебного времени, если оно не будет сопровождаться пересмотром содержания образования.
Для того чтобы наметить пути решения указанного противоречия, необходимо опереться на определения объекта и предмета педагогики, принятые в научно-педагогической литературе. Следует отметить, даже эти понятия основополагающие в педагогике, пока определены недостаточно однозначно, об этом говорится, например, в учебнике под редакцией П.И. Пидкасистого [89]: «В определении объекта и предмета нашей науки существует много неясностей и разногласий. Можно даже сказать - в этом деле сколько людей, столько и мнений». Различные варианты определения объекта и предмета педагогики в прямой или косвенной форме даются рядом авторов [5, 10, 18, 19, 29, 41, 44, 65, 72, 88, 89, 132, 135]. При этом диапазон определений достаточно широк: от узкого, представленного, например, в работе [10]: «Как ни менялась педагогика, неизменным оставался объект познания — человек, развивающийся в результате воспитательных отношений. Предмет педагогики — воспитательные отношения, обеспечивающие развитие человека». Узость такого определения на наш взгляд заключается в том, что в нем отсутствует прямая отсылка к социальной стороне педагогического процесса. Более приемлемым на наш взгляд является определение, данное в учебнике под редакцией С. А. Смирнова [88]: «Предметом педагогики является педагогический процесс как особый вид взаимодействия людей. ... Педагогический процесс - это специально организованное взаимодействие (цепочки взаимодействий) старшего и младшего (обучающего и обучае-
12
мого). Целью этого взаимодействия является передача старшими и освоения младшими социального опыта, необходимого для жизни и труда в обществе». Такого же рода точки зрения на объект и предмет педагогики придерживаются авторы работ [41, 65, 72, 89, 132]. К ней же непосредственно примыкает и определение, данное в монографии академика B.C. Леднева: «Образование — это общественно организованный и нормируемый процесс передачи предшествующими поколениями последующим социально — значимого опыта, представляющий собой в онтогенетическом плане процесс становления личности в соответствии с генетической и социальной программами» [72].
В данном исследовании нами принято определение объекта педагогики, прямо учитывающее социальную направленность педагогического процесса. В качестве объекта педагогики мы рассматриваем социальный институт - систему образования, функцией которого является осуществление педагогического процесса (образования), т. е. передача социального опыта последующим поколениям. В данном контексте B.C. Леднев вместо термина «педагогический процесс» употребляет термин «образование» [72].Для анализа структуры образования им использован термин «содержание образования», которое «... представляет собой скорее особый «разрез» образования, иначе говоря, это образование, но без учета его технологии...».
Факторами, определяющими педагогический процесс, являются социальный заказ (необходимый набор профессий и т.п.) и объем и структура передаваемого социального опыта (научные знания и т.п.). По мере развития общества (в ходе научно-технического прогресса и т.д.) меняются оба эти фактора, и в определенный момент система образования перестает эффективно выполнять свою функцию. В случае математического и естественнонаучного образования рост объема и усложнение структуры научных знаний в ходе научно-технического прогресса приводит к тому, что содержание непрерывного естественнонаучного образования (сформировавшееся с учетом объема и структуры научных знаний на предшествующих этапах) не позволяет эффективно прово-
13
дить педагогический процесс в рамках прежнего содержания непрерывного естественнонаучного образования.
Непрерывное образование имеет глубокие исторические корни, выдающиеся умы человечества еще на заре цивилизации оценили его значение для культурного развития человеческого общества вообще и каждого человека в частности. Вот что пишет по этому поводу Г.П. Зинченко: «Мы полагаем, что идеи никому не принадлежат. Их не выдумывают, а открывают. А потому и возведение идеи непрерывного образования к древним писаниям, к Библии, Корану и Талмуду считаем оправданным. В форме полудогадки, полуидеи эту мысль высказывали Платон и Аристотель. Находит она отражение и в гуманистических взглядах Вольтера, Гете, Коменского, Руссо и др.» [46].
Теорией непрерывного образования в нашей стране занимаются такие исследователи, как B.C. Леднев, Б.С. Гершунский, A.M. Новиков и др. [7, 30, 34, 65, 67, 68, 71, 72, 90, 91, 105, 121,132, 133].
Понятие непрерывного образования дает Б.С. Гершунский в работе [90]: «Единая система непрерывного образования представляет собой комплекс государственных и общественных воспитательных и образовательных учреждений, обеспечивающих организационное и содержательное единство, преемственность и взаимосвязь всех звеньев образования, совместно решающих задачи воспитания общеобразовательной, политехнической и профессиональной подготовки каждого человека с учетом актуальных и перспективных общественных потребностей, удовлетворяющих его стремление к самообразованию и саморазвитию на протяжении всей жизни». Одной из важнейших задач непрерывного образования он считает создание условий для всестороннего, гармонического развития каждого человека независимо от его возраста, первоначально приобретенной профессии или специальности, места жительства, но с обязательным учетом его индивидуальных способностей, мотивов и интересов, ценностных установок. Перечисленные социально-педагогические факторы обеспечивают целостность системы непрерывного образования, из которой следует такое ее свойство, как преемственность всех звеньев образования [90].
14
По мнению Б. С. Гершунского важную роль для системы непрерывного образования приобретает прогностический подход, который «дает возможность в известной мере преодолеть присущую системе образования инертность, ускорить адаптацию учащихся к последующим этапам их учебной и трудовой деятельности, взаимообогащает социально-экономические и психолого-педагогические факторы, укрепляет связь системы образования с жизнью, с многоплановой социальной практикой». Реализация прогностического подхода требует гибкости и динамичности различных форм учебно-воспитательной деятельности, которые предполагают наличие свойства адаптивности системы непрерывного образования [90].
Одна из специфических особенностей непрерывного образования, как считает Б.С. Гершунский, - дискретная организационная основа, на которой оно строится [90].
Системе непрерывного образования свойственна вертикальная, горизонтальная и горизонтально-вертикальная дискретность. Вертикальная предполагает разделение на «учебный год, курс, год обучения; последовательное изучение различных предметов; использование различных форм, методов воспитания, обучения, профессиональных видов деятельности» [90]. При условии преемственности вертикальная дискретность (по ступеням образования) обеспечивает рациональную его структуру.
Горизонтальная дискретность основана на разделении компонентов, входящих в воспитательно-образовательные системы: учебные предметы, формы и методы обучения и воспитания, знания, умения, навыки и др. «Такого рода дискретности присуще диалектическое противоречие между целесообразностью относительной автономности компонентов и необходимостью их системного сочетания. Ведь именно система как целостность создает условия для достижения педагогической цели. Ясно, что динамическая система непрерывного образования предполагает преемственность ее подсистем. Отсюда важность системности на каждой ступени структурной иерархии содержательных меж-
15
предметных связей, единства педагогических установок, комплексного подхода к их реализации и т. д.» [90] .
Горизонтально-вертикальная форма дискретности предполагает «учет конкретных особенностей непосредственно стыкующихся учебных заведений системы непрерывного образования. ...единство, преемственность и целостность системы непрерывного образования» [90].
В.М. Самсонов считает, что в современных условиях российское непрерывное образование возможно развивать за счет «поэтапного рассмотрения сотрудничества между общеобразовательными учебными заведениями и университетами» [105], опираясь при этом, как на один из возможных вариантов, на «введение широких интегративных курсов, охватывающих различные области фундаментальных научных знаний естественнонаучной, физико-математической и гуманитарной направленности» [105]. )\ Единство, преемственность и целостность системы непрерывного образо-
вания подробно описаны B.C. Ледневым [72]. Эти свойства системы непрерывного образования в содержании образования реализуются, по терминологии B.C. Леднева, сквозными отраслями, пронизывающими всю систему образования. Сквозными отраслями непрерывного образования являются общее и специальное образование, а также область их пересечения — политехническое образование (рис. 1).
«Под общим понимается образование, результатом которого является способность человека к выполнению его общекультурных, общечеловеческих функций и видов деятельности. Специальное образование обеспечивает подготовку к специальным (профессиональным) видам деятельности. Политехническое образование является одновременно составной частью как общего, так и специального образования, имеет своим предметом общие основы техники и технологии.
16
Политехническое образование
Общее образование
Специальное образование
Рис. 1. Соотношение предметов общего, специального и политехнического образования [72]
Сквозные отрасли образования действительно пронизывают все его ступени. Так, общее образование, являясь доминирующим в общеобразовательной школе, осуществляется в учебных заведениях начального, среднего и высшего профессионального образования и в рамках научно-педагогического образования. ...
Специальное образование также является сквозной отраслью: начинаясь в общеобразовательной школе в виде трудового обучения, становится доминирующим в профессиональных учебных заведениях» [65].
П.Ф. Кубрушко выделяет следующие ступени образования: « ... 1) дошкольное образование, 2) первая ступень общего образования — начальное образование, 3) вторая ступень — средняя ступень общего среднего образования, 4) третья ступень — старшая ступень общего среднего образования, 5) начальное профессиональное образование, 6) среднее профессиональное образование, 7) высшее профессиональное образование, 8) аспирантура, 9) докторантура, 10) повышение квалификации» [65] (выделено автором).
17 |
