Модель культуроориентированной учебной деятельности в естественнонаучном образовании (на примере физики)
статья по физике

Модель культуроориентированной учебной деятельности в естественнонаучном образовании (на примере физики)

Аннотация: статья посвящена обсуждению вопроса о создании  культуроориентированной образовательной модели, основу которой составляют физические теории.

Актуальность

В июне 1986 г. в Дубне состоялась конференция физиков и философов «Физика в системе культуры». Общим мнением участников встречи было мнение о том, что «сегодня … физика – не только непосредственная производительная сила, но и важнейший источник сведений, позволяющий человеку ориентироваться в окружающем его мире, в системе культурных ценностей» [1]. В современном мире, в котором процесс формирования духовных ценностей весьма затруднен, неизмеримо возрастает мировоззренческая роль науки вообще и физики в частности.

Физика, представляющая собой науку о наиболее общих законах природы, является основой для всех естественных наук. Более того, в настоящее время наиболее важные открытия совершаются именно на стыке различных наук с физикой: в биофизике, астрофизике, нанотехнологиях и др. Школьный курс физики – системообразующий для учебных предметов естественнонаучного цикла, без понимания физических законов освоить содержания курсов химии, биологии или физической географии невозможно.

Менее очевидна связь физики и предметов гуманитарного цикла, объектом  изучения которых являются не материальные объекты, а человеческое общество, мысль.

Взаимосвязь физики с философией, теми ее частями, которые связаны с  представлениями о природе мира, теорией познания наиболее понятны. Появление новых физических (и вообще естественнонаучных) знаний прямым образом влияли на развитие философских взглядов, появление и развитие философских концепций, изменение картины мира. Так, развитие классической механики привели к смене геоцентрической картины мира на гелиоцентрическую, развитие теории электричества привело к возникновению электродинамической, а затем полевой картин мира. Не случайно, начиная с древнейших времен, философы активно занимались физическими (в нашем понимании) исследованиями, а сама физическая наука длительное время именовалась «натуральной философией». Крупный вклад в теорию познания внесли такие физики, как В. Гейзенберг, Н. Бор и др.

Технические изобретения, в основе которых лежат законы физики, влияли ход истории: достаточно привести примеры изобретения огнестрельного оружия, теплового двигателя, генератора электрического тока, ядерного реактора и т.д.  

Но развитие науки непосредственно оказывало влияние и на различные искусства: появление новых архитектурных форм невозможно было без законов механики, а открытие оптических закономерностей позволило художникам  перейти от плоских, двумерных изображений, к объемным, пропорциональным, а в дальнейшем к появлению такого направления в живописи как пуантилизм, характеризующийся отказом от физического смешения красок, ради оптического.

Это лишь некоторые примеры подобного рода взаимодействия науки и культуры.

С развитием науки был поставлен вопрос о её роли и месте в культуре. Идея о том, что методы естественных наук должны быть полностью перенесены на науки общественные, получила в философии название «сциентизм». Особую популярность эта идея получила в начале  ХХ века. Надо сказать, что во многих случаях это оказалось весьма существенным: так, родившиеся в термодинамике идеи синергетики, теперь неразрывны не только с изучением чисто физических процессов, но и с изучением педагогики, социологии, истории.

В последние десятилетия модернизация образования двигалась, в частности, по пути его гуманитаризации, которая зачастую подменялась простым уменьшением часов. На наш взгляд, гуманитаризацию школьного физического образования необходимо рассматривать как реализацию культурологического подхода к организации образования, нацеленного на приобщение учащихся к культурно-историческим ценностям, что позволило бы им принять культурную обусловленность и личностную значимость формируемых в школе компетенций (знаний, умений, способов деятельности, отношений).

Как сегодня включаются культурологические аспекты в изучение физики в школе?

В стандарте физического образования [2, 3] культурологическая составляющая сформулирована в виде следующих компонентов целей:

• «освоение знаний о фундаментальных физических законах и принципах, лежащих в основе современной физической картины мира; наиболее важных открытиях в области физики, оказавших определяющее влияние на развитие техники и технологии; методах научного познания природы;
• воспитание убежденности в возможности познания законов природы, в необходимости разумного использования достижений науки и технологий для дальнейшего развития человеческого общества, уважения к творцам науки и техники; отношения к физике как к элементу общечеловеческой культуры; в необходимости обосновывать высказываемую позицию, уважительно относиться к мнению оппонента, сотрудничать в процессе совместного выполнения задач; готовности к морально-этической оценке использования научных достижений».

Физика изучает совокупность теорий, объясняющих различные явления: механические, тепловые, электрические, квантовые и т.д. В школьном курсе физики изучаются основы  этих теорий. В последнее время традиционное изучение физики с 7 класса было дополнено пропедевтическими курсами  для 5-6 классов, ориентированных в основном, на практическую деятельность учащихся (выполнение практических и лабораторных работ). Это позволяет поддерживать и  развивать познавательный интерес детей, формировать у них навыки исследовательской работы, используя любознательность, естественную в этом возрасте. Переход на профильное образование предоставил новые возможности: созданы интегрированные учебные  курсы «Естествознание» для школ гуманитарного направления.

Однако на уровне требований к знаниям и умениям выпускников культурологические аспекты выражены лишь в требовании «знать/понимать вклад российских и зарубежных ученых, оказавших наибольшее влияние на развитие физики».

Результатом этого является то, что физика совсем не рассматривается в культурном контексте, а это, на наш взгляд, делает ее несколько «сухой» наукой, интересной лишь сравнительно небольшому кругу детей, причем еще и успешным в математике.

Эта ситуация не удовлетворяет сейчас многих ученых, методистов, педагогов. Достаточно указать на такие работы как [4, 5, 6, 7]. Некоторыми педагогами делались практические попытки [8, 9] использовать культурологический аспект в своей работе по обучению физике. Рядом авторов представлены элективные курсы по истории физики [8, 9]. Существуют разработки нестандартных уроков с привлечением исторического материала, сценарии внеклассных мероприятий по темам школьного курса. Но они не несут систематического характера.

Описание основных идей модели.

Нами предлагается трехуровневая модель культуроориентированного освоения содержания учебного предмета «Физика». По нашему представлению такая модель будет являться:

• культуроориентированной,
• практикоориентированной,
• личностноориентированной.

Целью разработки и реализации такой модели является создание условий для успешного освоения программы учащимися с разнонаправленными интересами Важной особенностью модели является то, что в основу реализации будут положены знания об истории и культуре местности, в которой живет учащийся (в нашем случае – Санкт-Петербурга).

Первый уровень.

В центре модели – Человек. В нашем случае – это ученик. В процессе образования у него должны быть сформированы необходимые компетентности в различных областях жизни. По окончании школы выпускник должен быть готов к успешной самостоятельной жизни. Задача школы создать необходимые условия для интеллектуального, творческого и эмоционального развития.

Личностными результатами обучения физике в основной школе (ФГОС) являются:

• сформированность познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей учащихся;
• убежденность в возможности познания природы, в необходимости разумного использования достижений науки и технологий для дальнейшего развития человеческого общества, уважение к творцам науки и техники, отношение к физике как элементу общечеловеческой культуры;
• самостоятельность в приобретении новых знаний и практических умений;
• готовность к выбору жизненного пути в соответствии с собственными интересами и возможностями;
• мотивация образовательной деятельности школьников на основе личностно ориентированного подхода;
• формирование ценностных отношений друг к другу, учителю, авторам открытий и изобретений, результатам обучения.

Второй уровень

Задача этого уровня – дать представление о том, как приобретаемые на уроках физики компетенции, знания, умения, навыки могут быть использованы в жизни. Это требует расширения образовательного пространства.

Объекты изучения должны быть близкими и понятными для участников образовательного процесса. Что мы видим ежедневно? С какими объектами мы ежедневно встречаемся? Город – как совокупность информационного, научно-культурного и образовательного пространства, в котором человек живет и реализует свои потребности. Неважно, где мы живем: в центре города или на его окраине. Наше взаимодействие с Городом широко и разнообразно. Город – это люди, архитектурные памятники, технические системы жизнеобеспечения, объекты культуры.

Задача показать, как теоретические положения науки воплощены в городской среде.

Третий уровень

Этот уровень является наиболее широким – это уровень культуры. В этом, самом большом объединении рассматривается взаимное влияние  науки на культуру и культуры на науку. Какова роль физических открытий в культурном процессе? Всегда ли достижения науки идут на благо человечества? Какие преобразования в культуре были инициированы наукой? Применение физических законов статики позволило сделать архитектуру городов неповторимо разнообразной, применение новейших коммуникационных технологий  привело к настоящей информационной революции, открытия в электродинамике изменили облик городов, изменили ритм городской жизни.

Этапы реализации модели:

Первым этапом работы в соответствии с обсуждаемой моделью является урок. На уроках изучается материал в соответствии с ФГОС. На уроках физики изучаются физические явления и объясняющие их теории, проводятся практические и лабораторные работы, решаются задачи, все это направлено на формирование научных представлений об окружающем мире.

Переходя при изучении физики от одной теории к другой, (в конкретных учебных программах их последовательность может быть разной) мы учим детей объединять различные природные явления по определенным признакам и выяснять закономерности их протекания. Важно отметить, что любая новая теория преобразует мир вокруг человека и его самого. Новый взгляд на место в мире, новые технические изобретения преобразующие пространство, новые возможности для творчества. Теории не являются чем-то законченным, застывшим, они развиваются, открывая новые возможности для человеческого общества. Физика, как наука неоднократно испытывала кризисы, но в результате открывались совершенно новые пути для познания окружающей действительности.

Второй этап – это внеурочная деятельность, нацеленная на освоение Города. В школе есть возможность для дополнительных занятий с детьми по предмету: факультативы, кружки, элективные курсы, работа над проектами.

Город – многогранный объект, развивающийся по своим законам, однако современный город во многом обязан открытиям в области физики.

Выделим несколько наиболее значимых элементов:

1.        Городская архитектура (дома, мосты, памятники).

2.        Городское пространство (управление, административное деление).

3.        Городские коммуникации (планировка, дороги, водопровод, электроснабжение, канализация, связь).

4.        Природные явления в городе (снегопад, оледенение, гроза, наводнение, землетрясение).

5.        Город, как центр науки и образования. (Учебные заведения, научные центры).

6.        Город, как культурный центр для обеспечения культурных потребностей жителей (театры, музеи, кинотеатры, центры досуга).

7.        Город, как исторический центр (возникновение, история, исторические события и личности).

На этом этапе все вышеописанные элементы становятся основными линиями для учебных проектов и исследований:

• при изучении на уроках разделов механики: кинематики, статики, гидростатики учащиеся знакомятся с основными физическими законами, объясняющими данные явления. Эти знания можно применить в работе над проектами «Как построить дом?», «Устройство городского водопровода», «Фонтаны», «Мосты». Таким образом, Рассмотреть городское пространство с точки зрения механики.
• законы молекулярно-кинетической теории и термодинамики в городской среде могут быть использованы при проектировании систем отопления домов, в борьбе с оледенением (что стало особенно актуальным в последнее время), в конструкции окон, тепловых двигателей на городском транспорте и т.д.

Третий этап – это выход на межпредметные связи.

Если взять за основу урок с последующим расширением в дополнительном образовании, то на этом этапе возможна интеграция с другими предметными курсами, и не только с техническими дисциплинами, но и предметами гуманитарного цикла историей, литературой, музыкой, МХК, историей и культурой Санкт-Петербурга.

Это может быть реализовано через систему школьных конференций, на которых защищаются интегрированные проекты, направленные на то, чтобы сформировать понимание того, как научное открытие повлияло не только на повседневную жизнь горожан, но изменило мировоззрение, оказав тем самым влияние на культурные процессы и явления: так, открытия в квантовом мире изменили взгляды творческих людей на окружающий мир, что нашло отражение в живописи, архитектуре, литературе; оптика может дать темы для исследований законов построения архитектурных ансамблей, оптических явлений в городской среде.

Основой для интегрированных проектов могут стать такие темы как: «Биоархитектура – архитектура будущего», «Архитектурные стили прошлого», «История создания музыкальных инструментов».

Интеграция может быть осуществлена и в виде разработки модели (макета) какого-либо явления или устройства: например, по темам «Петергофские фонтаны», «Легенды и мифы Петербурга», «Музыкальные инструменты».

Для формирования личности молодого человека полезно познакомиться с биографиями великих ученых и изобретателей. Задуматься о роли человека занимающегося наукой в мировой истории. Здесь основой проекта могут стать биографии ученых, поиск мест их жизни и деятельности, изучение их характеров и взаимоотношений с другими людьми, в том числе, взаимоотношений между представителями науки и искусства. Важной практической частью такой работы мог бы стать и уход за могилами этих людей.

Выводы: Использование трехуровневой модели культуроориентированного освоения содержания учебного предмета «Физика» должно позволить сформировать у учащихся целостную картину, в которой наука является элементом культуры, с многочисленными разносторонними связями с другими элементами. Такой подход создаст условия для успешного освоения программы учащимися с разнонаправленными интересами.

Литература:

1. Дик Ю.И., Тарасов Л.В Практические аспекты преподавания физики в школе//Физика в школе. 1988. № 2. С. 32.
2. Образовательный стандарт основного общего образования по физике// В.А. Орлов, Ю.И. Дик, Ю.А. Пентин, Н.С. Пурышева, В.Е. Фрадкин и др. – Газета «1 сентября. Физика», № 42, 2003
3. Образовательный стандарт полного (среднего) общего образования по физике// В.А. Орлов, Ю.И. Дик, Ю.А. Пентин, Н.С. Пурышева, В.Е. Фрадкин и др. – Газета «1 сентября. Физика», № 39, 2003.
4. Бордонская, Л.А. Теория и практика отражения взаимосвязи науки и культуры в школьном физическом образовании и в подготовке учителя физики: Дис. ... д-ра пед. наук : 13.00.02 : Чита, 2002
5. Хуторской, А.В. Принцип человекосообразности и его роль в обновлении образования [Электронный ресурс] // А.В.Хуторской. Персональный сайт – Хроника бытия; 01.06.2010 г. – http://khutorskoy.ru/be/2010/0610/index.htm
6. Остроумова, Ю.С. Реализация принципа культуросообразности на занятиях по физике в современной школе: Дис. ... канд. пед. наук: 13.00.02 : СПб, 2006
7. Фрадкин, В.Е. Еще раз об истории физики в школьном преподавании.// Методологические основы организации содержания самостоятельной деятельности учащихся на уроке в свете стандартов второго поколения – Спб: 2011, С. 16-25.
8. Пурышева, Н.С., Шаронова Н.В., Исаев Д.А. Фундаментальные эксперименты в физической науке. Элективный курс: Учебное пособие / Н.С. Пурышева, Н.В. Шаронова, Д.А. Исаев – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005.
9. Кабардин, О.Ф. История и развитие представлений о мире: элективный курс: 10-11 класс: учеб. пособие / О.Ф. Кабардин. – М.: АСТ: Астрель: Транзиткнига, 2005.
10. Протоколы РЭС [Электронный ресурс] // http://www.eduspb.com/node/1719