Системно-синергетический подход к изучению физико-математических дисциплин в общеобразовательной школе

Актуальность проблемы исследования. Расширение спектра задач стоящих перед современным естественнонаучным образованием требует переосмысления традиционных подходов к обучению. Важнейшим направлением исследований является создание педагогических условий позволяющих реализовать цели эффективного построения фундаментальных курсов, способствующих развитию гибкости мышления, дающих целостное видение мира с равноценных естественнонаучных и гуманитарных позиций. В основе содержания и специфики построенных курсов должна лежать прочная методологическая основа, а главная направленность детерминирована возрастающим требованием к адаптационным возможностям накопленных в период обучения знаниям, применяемых в условиях постоянно изменяющегося мира.

Интенсивность информационного прироста объема научного знания мало затрагивает традиционный курс физики общеобразовательной школы, видоизменяются и дополняются лишь отдельные структурные компоненты содержания физико-математического образования. Эти разрозненные новации, мало видоизменяющие содержательный базис, ставят глобальную проблему пересмотра фундаментальной идеи логической структуры школьного курса физики, отражающей адекватность методов научной и учебной познавательной деятельности, что в целом нашло отражение в работах Дж. Брунера, В. В. Давыдова, Б. Г. Ананьева, JI.C. Выготского, C. J1. Рубинштейна, И. С. Якиманской, Т. И. Шамовой и др. и учитывающей важность приложения современного научного знания к содержанию учебного материала, что раскрыто в работах И.Я. Лерне-ра, А. В. Усовой, Л. Я. Зориной, A.M. Сохора, А. Е. Дмитриева и других авторов.

Процесс сближения науки и образования приводит к пониманию актуальности задачи переноса акцентов с изучения только линейных интерпретаций явлений, характерного традиционному естественнонаучному образованию, на их нелинейную сущность. Важность приоритета, обусловливает необходимость тщательного теоретического анализа хода и динамики усвоения учащимися содержания и структуры отдельных понятий, понятийной системы в целом, условий развития руководящей познавательной стратегии и картины мира, соответствующей методологии современного научного знания, как с педагогических позиций, используя накопленный в этой области опыт (Д.Х. Рубинштейн, М. Н. Скаткин, Д. Б. Эльконин, А. В. Усова, В. Ф. Ефименко и др.), так и с позиций, определяемых синергетической концепцией естествознания (Г. Хакен, И. При* гожин, Е. Н. Князева, С. П. Курдюмов, И. С. Добронравова, Г. Г. Малинецкий), в которой выкристаллизовались специфические объекты и модели, требующие обозначения их места в системе знаний школьной физики.

Теоретическое осмысление постнеклассической методологии с философских позиций (М.С. Каган, В. Г. Буданов, В. Э. Войцехович, А. П. Назаретян, В. И. Аршинов, Ю. А. Данилов, Л. И. Новикова, М. В. Соколовский, Е. Н. Князева и др.), позволяет судить о синергетике, как об универсальной методологической составляющей научного знания, становящейся сегодня инструментальной базой исследования разнообразных сложных систем.

Стержнем последних исследований стала, находящаяся в стадии разработки и осмысления, системно-синергетическая парадигма (В .П. Шалаев), привлекающая внимание исследователей все новыми областями приложений, в том числе к учебно-воспитательному процессу (Н.М. Таланчук и др.).

Основа для серьезного переосмысления процесса обучения с синергетической позиции заложена в трудах ученых, изучавших в рамках методологии общей теории систем проблему оптимизации учебной деятельности (Ю.К. Ба-банский, Т. А. Ильина, Н. Ф. Талызина и др.), системного анализа и моделирова-Щ> ния целостного педагогического процесса (В.П. Беспалько, В. И. Загвязинский,.

В.В. Краевский, М. Н Скаткин и др.).

Произошедшая с начала 90-х г. г. в теории педагогики переоценка ценности системного подхода, результативности управления и самоуправления, привела к формированию восприятия педагогических объектов и процессов с позиции методологии синергетики, как сложных самоорганизующихся систем, отразившись в работах В. И. Андреева, Л. Я Зориной, Н. М. Таланчука, В.И. Ре-дюхина и др. В этих работах, заложивших основу активно набирающим ход исследованиям в русле «синергетики образования» (Г. Шефер), вскрываются и исследуются синергетические закономерности учебной деятельности.

Доминантная составляющая содержания педагогической синергетикипроцесс становления творческой личности, связан с активной ролью принадлежащей саморазвивающемуся субъекту — механизму и результату обучения, дополняя концепцию личностно ориентированного обучения, представленную в работах И. С. Якиманской, В. В. Серикова, Е. В. Бондаревской и исследований личностных способов восприятия природы И. Д. Зверевой, Д. И. Трайтак, Ю. П. Ожегова и др.

Особенности синергетики, находящие выражение в теоретическом анализе педагогических процессов и одной из центральных позиций, занимаемой в реформировании содержания образования, вскрывают накопленные недостатки заключающиеся: в отсутствии целенаправленного построения продуктивной познавательной деятельности, формировании адекватной и гибкой познавательной стратегии, неотражении в учебниках и методической литературе ключевых позиций синергетического материала, неподготовленности учителей и во многом другом, в целом обусловливая необходимость целостных исследований теоретико-методологических и структурно-содержательных аспектов построения учебной деятельности.

В настоящее время, несмотря на значимость проведенных исследований, реализующих технологии построения процессов обучения, направленных на творческое саморазвитие личности в условиях оптимально организованной активной познавательной деятельности и опыта отражения в изучаемом материале естественнонаучных дисциплин, адекватных развитию научного знания, содержания, философии и методологии науки, можно выделить ряд существенных противоречий, а именно:

— между теоретическим пониманием процесса саморазвития личности и практикой обучения физико-математическим дисциплинам, не учитывающей специфическую динамику формирования современных физических понятий и целостно-мотивационной сферы личности;

— между информационной перегрузкой учащихся и необходимостью целостного решения проблемы эпизодичности и фрагментарности знаний;

— несоответствие формируемой «картины мира», реализуемой в структуре учебных планов общеобразовательной школы, специфике представлений о нелинейных явлениях развитых в науке, препятствующее развитию интегрирующего и междисциплинарного творческого мышления учащихся;

— разделения между содержанием традиционных и инновационных курсов физико-математических дисциплин.

Актуальность исследования обусловлена, таким образом, все более очевидной необходимостью создания образовательных технологий в рамках целостной программно-целевой стратегии, создающих условия для формирования адекватной картины мира и саморазвития творческой личности.

Учет состояния современного естественнонаучного образования и потребностей практики позволил избрать нам следующую тему исследования: «Системно-синергетический поход к изучению физико-математических дисциплин в общеобразовательной школе». Выполненная работа является составной частью комплексного исследования темы «Развивающее обучение в школе и вузе: проблемы и перспективы», разрабатываемой кафедрой педагогики Саратовского государственного университета им. Н. Г. Чернышевского (№ госрегистрации 01.960.01.024).

Объект исследования — процесс изучения физико-математических дисциплин в общеобразовательной школе.

Предмет исследования — ход и этапы изучения учащимися старших классов системы понятий, лежащих в основе синергетической картины мира.

Цель исследования — теоретически обосновать, разработать и экспериментально проверить эффективность педагогической технологии системно-синергетического подхода к изучению понятийного аппарата синергетики, как основы органичного формирования гибкого мышления и творческих способностей личности.

Гипотеза исследования строилась на предположении о том, что формирование научной картины мира и развитие мышления будет проходить более успешно, если:

— на основании системно-синергетического подхода будет реализована педагогическая модель учебной деятельности, обеспечивающая гармонизацию знаний и отношений в процессе познания;

— будут четко установлены основные понятия синергетики, требующие включения в соответствующие программы курсов, и поняты ведущие закономерности динамического развития системы научных физических понятий, как самоорганизующейся системы;

— отвечая особенностям синергетического материала, будут выделены дидактические условия, методы, средства и формы, обеспечивающие свободное саморазвитие мышления и мотивации обучения.

Исходя из поставленной цели и гипотезы исследования, были определены следующие задачи исследования:

1. Раскрыть сущность и исследовать причины возникновения системно-синергетической подхода к организации учебно-воспитательного процесса.

2. Рассмотреть с системно-синергетических позиций, на примере преподавания синергетики, формирование системы научных понятий, как основы развития целостных и адекватных представлений о современной научной картине мира.

3. Определить место понятия нелинейности в структуре понятий курса физики общеобразовательной школы и роль в формировании творческого мышления.

4. Провести отбор содержания действующих курсов для оптимального включения нелинейных представлений о физических явлениях в физико-математические дисциплины общеобразовательной школы.

5. Показать, что синергетика, как новая содержательная составляющая междисциплинарных подходов к обучению, способствует развитию творческого мышления и гибкой познавательной стратегии школьников.

6. Построить и апробировать на модульно-блочной основе информационно-обучающую среду, как залог успеха реализации поставленных в исследовании задач.

Теоретико-методологические основы исследования составляют фундаментальные труды отечественных и зарубежных исследователей, выступивших со специальной методологией: концепции теории систем (В.Н. Садовский, И. В. Блауберг, Б. Г. Юдин, Берталанфи JI.) и синергетики (Е.Н. Князева, С. П. Курдюмов, Г. Г. Малинецкий, А. И. Добронравова, Н. Н. Моисеев, Д.И. Трубец-ков, Пригожин И., Хакен Г., Янч Э.).

Теоретической опорой психолого-педагогического исследования являются: идеи личностно-ориентированного обучения (И.С. Якиманская, В. В. Сериков, Е. В. Бондаревская, Л.Г. Вяткин) — системный подход к организации учебного процесса (В.П. Беспалько, В.И. Загвязинский) — работы о развитии творческого мышления и творческих качеств личности (С.Л. Рубинштейн, Ф.В. Брушлин-ский, Р. С. Немов, Я. Ф. Пономарев, А.Г. Маслоу) — концепция саморазвития личности (В.И. Андреев, Л. С. Выготский, В.В. Давыдов) — теория поэтапного формирования умственных действий (П.Я. Гальперин, Н.Ф. Талызина) — методологические основы преподавания физики (В.Ф. Ефименко, В. В. Мултановский,.

A.В. Усова, В.Г. Разумовский) — сущность межпредметных связей (И.Д. Зверев,.

B.Н. Максимова) — модульный подход в обучении (Ю.К. Бабанский, В. М. Гареев И др).

Методы исследования обоснованы выбором предмета исследования и включают: теоретический анализ научной, философской, психолого-педагогической, учебной и методической литературы, использование аналогий и моделирование, беседы, интервьюирование, прямое, включенное и косвенное наблюдение, анкетирование и тестирование, опытно-экспериментальная работа, качественная и количественная обработка полученных результатов.

Опытно экспериментальная база исследования: общеобразовательная школа № 5 г. Балашова Саратовской области.

Исследование выполнялось в три этапа, охватив период с 1997 по 2000 г. г.

Первый этап исследования (1997;1998) носил характер поискового. В его задачи входило изучение преподавания курса физики общеобразовательной школы, выявления преемственности в формировании знаний, анализ и обобщение научной информации по проблеме исследования в психолого-педагогической и философско-методологической литературе. Особое внимание было уделено анализу с педагогических позиций системно-синергетической парадигмы науки, конкретизация его в системно-синергетический подход и поиск возможностей приложения к системе естественнонаучного образования. В итоге был накоплен фактический материал, позволивший точнее определить проблему исследования, цели, задачи и рабочую гипотезу исследования.

Второй этап исследования (1998;1999) включал целенаправленное изучение отдельных тем курса физики общеобразовательной школы, включенное наблюдение, анализ положения дел и выявление возможностей усовершенствования подходов к формированию научных понятий с позиций системносинергетического подхода, были сформулированы критерии изученности понятий, входящих в структуру современной картины мира и условия построения адекватной картины мира. Пристальное внимание было уделено раскрытию взаимосвязи творческого мышления и нелинейного стиля мышления, выявлены факторы и закономерности, влияющие на успех развития нелинейного мышления в процессе изучения физики.

Третий этап исследования (1999;2000) составил проведение формирующего эксперимента, проверка теоретических положений диссертационного исследования, обобщение результатов и формулировка рекомендаций по реализации педагогической технологии, основанной на системно-синергетическом подходе.

Научная новизна и теоретическая значимость исследования:

— на основании проведенного анализа философско-методологической, прикладной и специальной литературы с использованием системно-синергетического подхода поставлена и решена задача создания и совершенствования условий развития творческой личности в процессе обучения физико-математическим дисциплинам в общеобразовательной школе;

— с психолого-педагогических позиций на научно-теоретическом уровне раскрыты нелинейные аспекты динамики формирования системы понятий и понятийного мышления;

— дано авторское толкование понятий «системно-синергетический подход», «нелинейное мышление», «информационно-обучающая среда»;

— теоретически обоснованы преимущества и условия реализации систем-но-синергетического подхода к построению модели педагогической технологии развития адекватной познавательной стратегии и научной картины мира на примере обучения физико-математическим дисциплинам.

Практическая значимость исследования заключается в том, что оптимальными средствами решена проблема фундаментализации и гуманизации общеобразовательного курса физико-математических дисциплин, выявлены условия свободного саморазвития личности, разработан общий план изучения нелинейных явлений и модульно-блочный обучающий комплекс «Нелинейная физика», которые могут использоваться в системе развивающего обучения, предложена методика диагностики и контроля за уровнем развития творческих способностей и гибкости мышления у учащихся при акцентированном внимании в процессе обучения предметам естественно-математического цикла формированию нелинейной познавательной стратегии.

Достоверность и обоснованность результатов исследования обеспечена методологической обоснованностью базовых теоретических позиций, логикой исследования и проектирования учебной деятельности, адекватностью выбранных методов исследования поставленным целям и задачам, репрезентативностью методики исследования, сочетанием качественного и количественного анализа, применением автором на практике результатов исследования.

Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялись на базе школы № 5 г. Балашова Саратовской области. Основные положения и выводы исследования обсуждались на ежегодных региональных научно-методических конференциях преподавателей и аспирантов БФ СГУ, аспирантских семинарах и заседаниях кафедры педагогики СГУ, всероссийской научно-методической конференции «Проблема качества в инновационных системах профессионального образования» /Тольятти, 1999/.

На защиту выносятся:

1. Авторские определения понятий «системно-синергетический подход», «информационно-обучающая среда» и «нелинейное мышление».

2. Педагогическая технология формирования представлений о нелинейных явлениях направленная на развитие гибкой познавательной стратегии и нелинейного стиля мышления.

3. Авторский курс «Нелинейная физика».

Структура диссертации: Работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы, приложений.

Выводы по третьей главе т.

1. Сравнительные данные показывают, что обучение в экспериментальном классе заметно повлияло на развитие учащихся и проходило в более благоприятных для самореализации условиях. Это свидетельствует о том, что целенаправленное построение учебного процесса, отвечающего нелинейной динамике становления творческой личности, может послужить решению актуальных задач практики естественнонаучного образования.

2. Результатом экспериментальной проверки педагогической технологи стал вывод о том, что оптимальными являются модульная схема включения в образовательный процесс синергетических знаний, отвечающая динамическим характеристикам формирования научной картины мира и развития цело-стно-мотивационной сферы учащихся.

3. Полученные в ходе эксперимента показатели динамики свидетельствуют о том, что реализация обусловленных педагогической технологией условий обеспечила заметные изменения в уровне развития мышления учащихся.

4. Соотношение условий использования технологии изучения нелинейных явлений и конечных данных проведенного эксперимента, позволяют утверждать, что возможно широкое применение полученных результатов в практике преподавания физико-математических дисциплин. w.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Обобщая результаты теоретического исследования проблемы и экспериментальной апробации педагогической технологии, можно констатировать, что нашли подтверждение положения выдвинутой гипотезы. На основании этого можно сформулировать следующие выводы:

1. Использованный в работе системно-синергетический подход, обращающий внимание на нелинейную динамику развития личности, показал свою продуктивность в применении к формированию понятия нелинейности, научной картины мира, развитию мышления и целостно-мотивационной сферы личности учащихся.

2. Дидактическая концепция системно-синергетического подхода позволяет глубже проникнуть в ход процесса обучения, а его прикладная сторона — в построение условий развития творческой личности и осознание принципов конструирования процесса формирования системы физических понятий учащихся в информационно-обучающей среде, созданной в период обучения предметам естественнонаучного цикла и реализующейся при совместной деятельности обучаемого и обучающего, характеризуясь обменными информационными процессами взаимодействия содержательно-обучающих и личностно-субъективных компонентов, определяющих динамику развития личности, включая становление системы внешнего и внутреннего представления системы знаний, образов, понятий и идей, служащих условием свободного саморазвития и самореализации личности.

3. Использование технологии показало, что ее реализация в процессе обучения физико-математическим дисциплинам способствует созданию условий для самообразования и свободного творческого саморазвития личности при условии учета индивидуальных особенностей развития личности и построении на этой основе образовательной технологии.

4. Новые для физико-математических дисциплин общеобразовательной школы понятие нелинейности и общий план развития представлений о нем открывают широкую перспективу для понимания огромного числа реальных явлений различной природы, позволяя по новому выстроить в учебном процессе логику познания окружающего мира, формируя гибкое, нелинейное мышление.

Нелинейное мышление — форма понятийного мышления, реализующаяся на основе проникновения в сущность происходящих процессов в нелинейных системах различной природы и сопровождающаяся выработкой в сознании особой когнитивной сферы, в которой аналогии изученных явлений выступают образцами познания и отвечают за неоднозначность теоретических построений, сопряжение абстрактно-логического и образно-интуитивного, рационального и иррационального способов мышления.

5. Из анализа концептуальной логистической модели выведена зависимость между процессом формирования системы понятий и развитием целостно-мотивационной сферы, определяющими этапами и функциями при этом являются:

— статический этап — характеризуется функцией создания опережающей перспективы формирования субъектного опыта с выделением индивидуальных особенностей развития мышления;

— динамический этап — характеризуется функцией активизации познавательной активности субъекта и включения индивидуальной составляющей в познавательную стратегию;

— нелинейный этап — характеризуется функцией адаптации субъекта к реальным условиям и проблеме выбора из разнообразных разнонаправленных факторов;

— синхронизирующий этап — характеризуется функцией обратной связи между субъектом и образовательной технологией.

В исследовании была затронута часть круга проблем естественнонаучного образования и показаны возможности приложения синергетики к проектированию процесса обучения и воспитания. Проблема требует дальнейшего исследования и экспериментальной проверки возможностей системно-синергетического подхода к разработке интенсивных и гибких образовательных технологий. Приоритетным направлением дальнейшей работы может стать построения целостной системы естественнонаучного образования реализующей раскрытые в работе проблемы, методическая разработка и пополнение содержания курса физико-математических дисциплин богатым синергетическим материалом, включая авторский курс, издание учебных пособий и подготовку учителей общеобразовательной школы. Ш Ф.