Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I ОНТОЛОГИЯ МЕЖПРЕДМЕТНЫХ СВЯЗЕЙ В ОБУЧЕНИИ
1.1 Проблема междисциплинарного взаимодействия в гносеологии 28
1.2 Определение основных понятий 38
1.3 Психологические основания теоретических межпредметных обобщений 52
1.4 Дидактический анализ проблемы межпредметных связей 66
Выводы по первой главе 75
ГЛАВА II КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ МЕЖПРЕДМЕТНЫХ СВЯЗЕЙ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫХ И ТЕХНИЧЕСКИХ ДИСЦИПЛИН
2.1 Особенности межпредметного подхода к изучению естественнонаучных и технических дисциплин 80
2.2 Структура сущностных взаимосвязей естественнонаучного и технического знания 89
2.3 Дидактические условия конструирования межпредметных
систем естественнонаучных и технических знаний 118
2.4 Содержание и методика проведения педагогического эксперимента 132
2.5 ОсноШые результаты констатирующего педагогического
эксперимента 144
Выводы по второй главе (основные положения концептуальной модели) 175
ГЛАВА III ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ МЕЖПРЕДМЕТНЫХ СВЯЗЕЙ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫХ И ТЕХНИЧЕСКИХ ДИСЦИПЛИН
3.1 Модели формирования фундаментальной составляющей содержания взаимосвязи естественнонаучных и технических дисциплин 187
3.2 Модель формирования политехнической системы знаний и умений студентов 200
3.3 Модель формирования экологической системы знаний и умений студентов 208
3.4 Основные результаты обучающего педагогического эксперимента 218
3.5 Основные результаты контрольного педагогического эксперимента 274
Выводы по третьей главе (основные положения инструментальной модели) 294
Заключение 299
Литература 305
Приложения
- Проблема междисциплинарного взаимодействия в гносеологии
- Особенности межпредметного подхода к изучению естественнонаучных и технических дисциплин
- Модели формирования фундаментальной составляющей содержания взаимосвязи естественнонаучных и технических дисциплин
Введение к работе
В современных условиях решение задач социального прогресса невозможно без дальнейшего развития системы образования вообще и высшего образования в частности. Социальный прогресс зависит прежде всего от развития материального производства, науки и системы образования. Здесь особо важную роль стали играть интеграционные процессы, которые взаимосвязаны и взаимообусловлены.
Без понимания сущности процессов, ведущих к интеграции наук и синтезу научного знания, нельзя подойти к решению многих проблем обучения. Их анализ свидетельствует, что современное естественнонаучное, математическое и техническое знание представляет собой многообразие дифференцированных и интегрированных наук, которые находятся во взаимодействии между собой и, благодаря этому, проникают всё глубже в познание окружающего мира, эффективнее используются для удовлетворения потребностей человека. Сегодня большинство крупных научных открытий делается именно на стыке различных наук. В педагогическом образовании отсутствие широких знаний из различных областей науки и техники порождает узких специалистов, не являющихся подлинными профессионалами.
Интеграция учебных дисциплин и синтез научного знания на основе межпредметных связей имеют под собой объективную основу: материальное единство окружающего мира и целостность человеческой личности. Поэтому тенденция к дальнейшей интеграции учебных дисциплин в будущем будет усиливаться. Интеграция понимается нами как установление и изучение общих для различных наук закономерностей и методов при сохранении самостоятельности учебных дисциплин.
Достижение таких целей педагогического образования, как целостное развитие личности, усиление фундаментальной, политехнической к ло гической подготовки, невозможно без взаимодействия преподавателей всех дисциплин. Вместе с тем, анализируя реальное состояние практики, приходится констатировать, что такое взаимодействие осуществляется еще в недостаточной степени, чтобы реализовать цели, поставленные реформой общего и профессионального образования.. Одна из причин такого положения заключается в недостаточном научном обосновании концепции и содержания реформы, в частности, в не разработанности системы дидактических основ межпредметных связей для разных циклов учебных предметов.
Проблема межпредметных связей естественнонаучных и технических дисциплин неоднократно рассматривалась многими исследователями в соответствии с существовавшими условиями и требованиями. Однако в настоящее время она вновь приобретает особую актуальность. Это связано с тем, что естествознание, техника и технология столь стремительно развиваются, оказывая сильное влияние на все стороны жизни общества, что невозможно его не учитывать при конструировании содержания образования будущих учителей не только естественнонаучных, технологических, но и других специализаций. Например, вычислительная, копировальная, аудио-и видеотехника так широко внедрились в учебную и научную практику, что учитель должен не только хорошо владеть технологией ее пользования, но знать физические принципьі ее работы и методику применения в учебном процессе. Возникает естественная необходимость взаимосвязи технического, естественнонаучного и педагогического знания в профессиональной подготовке будущего учителя.
В педагогической науке, в том числе и в дидактике, проблема целостности образования интересует практически всех специалистов, они решаются разными методами в зависимости от принадлежности ученого к определенной научной школе. Однако все исследователи сходятся во мнении, что обеспечение целостности образования, фундаментальности, поли технической и экологической его направленности и многое другое ЦКроз- можно без использования межпредметных и преемственных связей в про цессе обучения. Так, например, знание законов И. Ньютона, формируемое еще в школьном курсе физики, политехническое по своей сущности, стано- вится таковым, как показали П.Р. ATVTOB, М.Н. Скаткин, П.И. Ставский, только тогда, когда оно переносится на объекты техники и технологии. Это же знание, переносимое на другие объекты, может приобретать иную направленность, способствует решению других педагогических задач. Например, как показали Э.Д. Новожилов и Л.С. Хижнякова, физическое знание, перенесенное на предметы изучения методических дисциплин, становится профессиональным в подготовке не только будущих учителей физи- V ки, но и технологии. Можно сделать вывод, что знания, формируемые в ф дисциплинах предметной подготовки, становятся профессиональными только в процессе их переноса в дисциплины методической подготовки и на практическую деятельность будущего учителя. Без такого переноса, без приложения к школьной практике знания физики, химии, математики и т.д. не являются ещё профессиональными для будущего учителя, а представляют только их пропедевтику. Однако до сих пор не исследованы ус- I ловия, формы, механизмы и средства такого переноса, т.е. дидактические основы межпредметных связей. І В практической деятельности по подготовке будущих учителей меж предметные связи устанавливаются, зачастую, без какой-либо системы, без осознания того факта, что перенос знаний, умений и навыков из той дисциплины, где они были сформированы, в другую - может дать результат, отличающийся от предполагаемого. Вместе с тем предполагается, что межпредметные связи могут являться эффективным средством компенсации ) недостатков предметной системы обучения. В предметной системе обуче ния искусственное расчленение единого научного знания об окружающем нас мире приводит к формированию узкоспециального, дифференцирован ного мышления. Осознание этого факта всеми преподавателями педагогических вузов не закончено и в настоящее время. Такое положение связано с тем, что предметная система обучения возникла не стихийно, она явилась порождением исторически сложившейся дифференциации наук, начавшейся в XVI в.
В противовес дифференциации научного знания каждый учебный предмет по своему содержанию, структуре и логике построения знакомит не только с основами одноименной науки, но и целого ряда смежных наук. Как показала практика, такой частичной интеграции оказалось недостаточно. Вместе с тем, следуя логике усиления интеграции научного знания в рамках одного учебного предмета, предпринимаются достаточно многочисленные попытки создания интегрированных курсов, включающих несколько ранее самостоятельных дисциплин, например, - курса «Естествознание и техника». Ни один их таких курсов не получил признание ведущих дидактов и практиков. По нашему мнению этот путь, по крайней мере на данном этапе развития теории обучения, является тупиковым по вполне очевидным причинам: отсутствие соответствующей концепции, учебников, материальной базы, необходимость ломки всей системы предметного обучения и т.п. Главное же заключается в том, что невозможно подготовить специалистов столь широкого профиля без снижения качества их профессиональной подготовки.
Разрабатывая дидактические основы межпредметных связей естественнонаучных и технических дисциплин, как альтернативу интеграции в рамках одного учебного предмета, мы стремились укрепить предметную систему обучения, по возможности устраняя ее недостатки. Под дидактическими основами межпредметных связей естественнонаучных и технических дисциплин в профессиональной подготовке учителя мы понимаем: во-первых, закономерности взаимосвязи между знаниями и умениями, возникающими в результате учебной деятельности по их переносу из одной дис циплины в другую, во-вторых, систему методов и средств синтеза нового знания в результате установления межпредметных связей, в-третьих, условия формирования межпредметных систем знаний и умений будущего учителя. Мы впервые рассматриваем межпредметные связи не только как форму, метод и средство формирования знаний и умений студентов, но и как методологию целостности процесса обучения и воспитания.
Актуальность нашего исследования определяется необходимостью определения потенциальных возможностей межпредметных связей в повышении уровня методологической, дидактической, предметной и методической подготовки студентов. Двадцатипятилетний опыт нашей преподавательской работы показывает, что общественнонаучные, педагогические, естественнонаучные, математические и общетехнические предметы рассматриваются студентами как несвязанные между собой. Студенты очень часто не видят общего в их содержании. Это является следствием того, что многие существующие методики преподавания все еще ориентированы на индуктивно-эмпирическую схему обобщения и формирования общих понятий только на основе одного предмета. Межпредметные же понятия являются системами знаний различных наук, имеют другие механизмы развития, поэтому их формирование не может быть осуществлено только средствами одной дисциплины. Например, содержание и объем такого понятия, как «энергия», могут быть сформированы только на основе межпредметных связей физики (гравитационная, электромагнитная, ядерная формы движения материи), химии (энергия химических реакций), биологии (биологические формы движения материи), техники (механические формы движения, преобразование одних форм движения в другие), философии (материя, движение - как изменение вообще). Механизм развития этого понятия определяется не только и не столько логикой изучения отдельного предмета, а прежде всего направленностью процессов формирования общенаучного знания и мышления обучающегося : от «простых» форм движения материи - к более сложным, от ассоциаций по смежности, сходству, контрасту - к межпредметным ассоциациям.
До настоящего времени не решена проблема форм, методов и средств обобщения знаний и умений на межпредметном уровне. В этом случае реализация межпредметных связей является деятельностью, позволяющей обнаружить взаимосвязь всех учебных предметов.. В качестве фундаментального при обобщении содержания естественнонаучных и технических дисциплин должны выступать межпредметные отношения между составом, структурой и свойствами изучаемых объектов. Если на частно-предметном уровне эффективно можно проводить обобщение опытного материала, выявление эмпирических законов, формирование отдельных понятий, то на межпредметном уровне в процессе реализации межпредметных связей должно осуществляться обобщение знаний в результате перенесения фундаментального теоретического понятия, концептуальных положений, закономерностей или методов одной дисциплины на предмет изучения другой за счет объединения двух или нескольких различных законов в один более общий закон. Например, перенос фундаментального физического понятия «электрон» в химию позволило объяснить периодичность в изменении свойств химических элементов, т.е. синтезировать новое знание.
Межпредметное обобщение является обобщением чрезвычайно высокого уровня, с огромным количеством информации об окружающей действительности. Поэтому в качестве одного из основных критериев оценки готовности будущего учителя к самостоятельной работе должна выступать сформированность действия межпредметного обобщения на основе умений переносить знания из одной дисциплины в другую.
Степень научной разработанности проблемы. Идея межпредметных связей рассматривалась ещё классиками педагогики: И.Г. Песталоцци, Я.А. Коменским, И.Ф. Гербартом, Н.К. Крупской и др. К.Д. Ушинский дал
наиболее полное по тому времени педагогическое обоснование значимости данной проблемы.
Теоретическое решение некоторых общих вопросов проблемы межпредметных связей получено в работах Н.С. Антонова, С.Я. Батышева, М.Г. Данильченко, В.В. Краевского, B.C. Леднева, Н.А. Лошкаревой, А.Ф. Меняева, Ю.А. Самарина, М.Н. Скаткина, Н.Ф. Талызиной и др. Однако, необходимо отметить, что такие общие проблемы, как определение форм и методов синтеза нового знания при реализации межпредметных связей, определение содержания и объема понятия «Межпредметные связи» и др., не были разработаны в достаточной степени для использования в практике обучения. .
Вопросы политехнической направленности межпредметных связей в области общего и профессионального образования рассмотрены в работах П.Р. Атутова, Ю.К. Васильева, А.Т. Глазунова, Н.И. Думченко, И.Д. Клоч-кова, Э.Д. Новожилова, П.И. Ставского и др. Так, П.Р. Атутов разработал концепцию о функциональной природе политехнических знаний, обусловленности системы политехнических знаний содержанием учебных предметов. И.Д. Клочков исследовал условия подготовки рабочих широкого профиля в средних профессионально-технических училищах. П.И. Ставский разработал модель построения содержания политехнического образования в общеобразовательной школе. С.Я. Батышев создал концепцию политехнической подготовки и обосновал содержание системы трудового обучения в средней школе. Э.Д. Новожилов исследовал систему дидактических условий реализации межпредметных связей в процессе трудовой подготовки учащихся. Однако в этих исследованиях не была решена проблема роли и места знаний комбинационных технических закономерности в содержании политехнического образования, форм, методов и средств переноса знаний из одной дисциплины в другую как важнейшего условия формирования политехнических знаний.
В работах А.И. Еремкина, Б.П. Есипова, И.Д. Зверева, В.К. Кириллова, Н.А. Лошкаревой, В.Н. Максимовой, И.Т. Огородникова, А.В. Усовой, В.Н. Федоровой и др. рассматривались функции межпредметных связей. Ими было показано, что межпредметные связи выполняют следующие функции: координируют учебную деятельность; способствуют согласованию по времени изучения материала отдельных дисциплин, устранению дублирования; обеспечивают преемственность в формировании знаний; придают обобщенную направленность учебному процессу; способствуют систематизации знаний; обеспечивают единство в интерпретации содержания знаний, единый подход к формированию познавательных умений и навыков; способствуют воспитанию учащихся. Вместе с тем, необходимо отметить, что методологическая функция межпредметных связей как основы целостности учебно-воспитательного процесса была исследована поверхностно, не была выделена инверсионная (преобразующая целевой характер знания) функция межпредметных связей.
Классификация межпредметных связей исследовалась рядом ученых: Н.С. Антоновым, А.И. Еремкиным, И.Д. Зверевым, Л.Я. Зориной, П.Г. Кулагиным, И.А. Лошкаревой, Е.Е. Менчинской, В.Н. Федоровой и др. Для выделения видов межпредметных связей избирались различные основания: содержание обучения, научность, последовательность изучения дисциплин, виды и приёмы учебной деятельности, дидактические аспекты. Однако, методологические основания классификации межпредметных связей многих дисциплин, в частности, естественнонаучных и технических, не рассматривались.
Анализ структуры межпредметных связей естественнонаучных дисциплин и математики был проведен большой группой исследователей: Н.М. Верзилиным, Д.М. Ерыгиным, И.Д. Зверевым, В.Р. Ильченко, Д.М. Кирюшкиным, Э. Мамбетакуновым, В.И. Федоровой и др. (биология - химия); В.Н. Максимовой, Л.С. Равкиной и др. (биология - математика);
М.Я. Голобородько, Е.Г. Шмунлер, Г.К. Александровой и др. (химия - математика); В.В. Завьяловым, А.А. Зиновьевым, В.Р. Ильченко, Е.В. Коста-ревой, И.Т. Ткачевым, В.П. Шуманом и др. (биология - физика); М.Я. Голобородько, А.П. Дроздовым, Л.В. Загрековой, В.Р. Ильченко, Ф.П. Соколовой, В.Н. Янценым и др. (физика - химия); И.И. Воробьевым, В.Н. Кел-бакиани, В.Н. Монаховым и др. (физика-математика). Ряд исследователей. Н.С. Антонов, П.М. Бурдин, А.Ф. Елисеев, В.Н. Келбакиани, Н.Н. Суртае-ва, Б.А. Тевлин и др. рассмотрели многосторонние междисциплинарные взаимодействия групп предметов. Однако целостная система межпредметных связей естественнонаучных и технических дисциплин в профессиональной подготовке будущего учителя не рассматривалась.
Значение межпредметных связей в повышении качества обучения не вызывает сомнения. В проведенных ранее исследованиях установлена роль межпредметных связей в формировании содержания образования (Н.С. Антонов, П.Р. Атутов, Н.М. Верзилин, И.Д. Зверев, В.Н. Максимова, А.В. Усова и др.); воспитании учащихся ( Г.А. Берулава, Дж. Брунер, М.А. Вейт, И.И. Ганелин, В.В. Давыдов, П.Г. Кулагин, Н.Н. Рахманин, М.Н. Скаткин и др.); в формировании познавательной активности и творческой самостоятельности учащихся (Б.Г. Ананьев, И.Я. Лернер, А.А. Люблинская, Е.Н. Кабанова-Меллер, Н.А. Менчинская, А.В. Музальков, А.Ж. Овчинникова, Ю.А. Самарин и др.); обобщении и систематизации знаний ( Н.М. Анисимов, Е.П. Белозерцев, А.Н. Звягин, Л.Я. Зорина, И.К. Журавлев, Б.Р. Ильченко и др.). Однако до начала 80-х годов проблема межпредметных связей рассматривалась в основном применительно к школьным дасциплинам. Систематических ее исследований в интересах профессионального высшего образования не проводилось.
Только в последние два десятилетия осуществлен ряд исследований межпредметных взаимодействий вузовских дисциплин, определена их роль в повышении качества профессиональной подготовки будущих учителей (В.В. Васильковская, Н.И. Горбачева, А.И. Еремкин, З.А. Кантерс, В.К. Кириллов, И.А. Кожевникова, В.К. Крахоткина, Е.Н. Орлова и др.), политехнической подготовки студентов (А.Н. Богатырев, П.М. Бурдин, В.Г. Гончаренко, Ю.Е Калугин, В.А. Комелина и др.). В то же время необходимо отметить, что система реализации межпредметных связей при формировании знаний, умений и навыков в ряде дисциплин, например, естественнонаучных и общетехнических, разработана еще мало и должным образом не обоснована.
Возможность междисциплинарного подхода в организации обучения была рассмотрена и в психологических исследованиях. Было показано, что механизмы мышления носят индивидуальный характер, но они обязательно преломляются и фокусируются через предметную область познания. Природа мышления исследовалась в работах Б.Г. Ананьева, Д.Н. Богоявленского, Л.С. Выготского, В.В. Давыдова, В.Н. Кабановой-Меллер, А.А. Люблинской, С.Л. Рубинштейна, Ю.А. Самарина, К.А. Славской и др. В них мышление изучается, как процесс познавательной деятельности индивида, который характеризуется обобщенным и опосредованным отражением действительности.
Вклад в решение проблемы межпредметных связей был сделан теорией поэтапного формирования умственных действий (П.Я. Гальперин, В.М. Косатая, Н.Ф. Талызина) и обобщения способов действия (Б.Г. Ананьев, Е.Н. Кабанова-Меллер, А.А. Люблинская). Вместе с тем, анализ психолого-педагогического аспекта исследуемой нами проблемы показал, что многими педагогами возможность установления межпредметных связей объясняется только формированием ассоциаций по смежности, сходству и контрасту.
В соответствии с ассоциативно-рефлекторной теорией межпредметные связи часто понимаются, как методическое средство, способствующее усвоению знаний. Процессу переноса знаний одних дисциплин на предмет
изучения других не уделяется должного внимания, вместе с тем известно, что знание без его переноса, без практического применения имеет мало ценности. Присутствует недооценка роли межпредметных связей в формировании мышления. Она связана с тем, что ассоциативная психология обходит своим вниманием тот факт, что в основе процесса мышления лежит обобщение на основе разностороннего применения теоретических знаний. Применение же знаний в предметной системе обучения связано с реализацией межпредметных связей.
Согласно теории деятельности, разработанной Л.С. Выготским, А.Н. Леонтьевым, С.Л. Рубинштейном и др., являющейся основанием теории развивающего обучения, созданной Дж. Брунером, В.В. Давыдовым, Л.В. Занковым, Ч. Куписевичем, Э. Стоунсом, В.Т. Фоменко, Д.Б. Элько-ниным и др., психологическое развитие можно понимать как присвоение, а затем воспроизведение индивидом исторически сложившихся типов деятельности и соответствующих им способностей, которые реализуются в процессе обучения. Однако проблема организации учебной деятельности по целенаправленному переносу знаний из одной дисциплины в другую с целью их инверсии ещё не решена.
Значительное внимание при разработке проблемы межпредметных связей многими учеными было уделено исследованию содержательно-информационных связей, способов и приемов их установления. Выяснялись общие для ряда предметов факты, явления, понятия, законы, принципы и теории, на основании чего устанавливалась координация, согласованность и преемственность в изучении отдельных дисциплин (СИ. Архангельский, П.Р. Атутов, П.М. Бурдин, Н.А. Лошкарева, Г.Л. Луканкин, А.Ф. Меняев, Н.И. Резник и др.). Следует отметить, что проблема инвариантного содержания межпредметных связей ряда дисциплин, в том числе естественнонаучных и технических, исследовалась фрагментарно и еще далека от своего решения, не исследовалась проблема комбинационных взаимосвязей естественнонаучного и технического знания и их отражения в содержании учебного материала.
Изучение состояния исследуемой проблемы показало наличие комплекса противоречий методологического, дидактического и конструктивного характера, проявившихся в несоответствии между:
- предметной системой обучения, исторически сложившейся в общеобразовательной школе и педвузе, разобщенностью преподавания отдельных дисциплин и необходимостью целостного подхода к процессу обучения и воспитания;
- возросшей ролью естественнонаучного и технико-технологического знания в жизни личности и общества и уровнем его отражения в педагогическом образовании;
- потребностью установления межпредметных связей естественнонаучных и технических дисциплин и уровнем разработанности дидактического и методического обеспечения;
- необходимостью развития процесса фундаментализации, политехнизации, экологизации педагогического образования и недостаточной разработанностью в теории и на практике этих направлений для современных условий;
- объективной сложностью установления межпредметных связей и необходимостью конструировать содержание технических и естественнонаучных дисциплин на межпредметной основе.
Проблема исследования заключается в определении дидактических условий и закономерностей междисциплинарного взаимодействия естественнонаучного и технического знания, функций межпредметных связей естественнонаучных и технических дисциплин в процессе профессиональной подготовки будущего учителя, средств и методов реализации межпредметных связей.
Общая проблема исследования может быть расчленена на ряд частных. Мы выделили две их группы: во-первых, проблемы инвариантов естественнонаучного и технического знания, интеграции учебных дисциплин и синтеза научного знания, которые, на наш взгляд, не решены в предыдущих исследованиях. Полученные нами результаты послужили для обоснования нового подхода к реализации целостности, фундаментальности, политехнизации, экологизации содержания естественнонаучной и технической подготовки будущего учителя на основе межпредметных связей. Эта группа проблем относится к концептуальным для данного исследования. Их решение имеет гфинципиальное теоретико-методологическое значение.
Во-вторых, проблема конструирования содержания естественнонаучной и общетехнической подготовки будущего учителя с учетом знаний об использовании естественных законов в технических устройствах и технологических процессах, технических закономерностях и комбинационном методе технических наук; проблема организации учебной деятельности по переносу знаний из одной дисциплины в другую, что и характеризует межпредметные умения. Эта группа проблем относится к инструментальным и имеет практическое значение. Последовательность разрешения, указанных выше частных проблем, их взаимообусловленность определяют логику нашего исследования, а решение проблемы в целом является его целью.
Объектом исследования является процесс профессиональной подготовки выпускника педагогического вуза.
В качестве предмета исследования выступают межпредметные связи естественнонаучных и технических дисциплин в профессиональной подготовке будущих учителей естественнонаучных и технологических предметов.
Всесторонний анализ проблемы, объекта и предмета исследования позволил сформулировать рабочую гипотезу. Качество профессиональной подготовки будущих учителей естественнонаучных и технологических предметов существенно повысится, оно будет соответствовать требованиям, предъявляемым к современному педагогическому образованию, если будут выполнены следующие условия:
- определены гносеологические, психологические, педагогические, дидактические основания и условия реализации межпредметных связей в процессе изучения естественнонаучных и технических дисциплин с целью синтеза нового знания и формирования новых способов деятельности;
- установлены функции и формы межпредметных связей в процессе изучения естественнонаучных и технических предметов студентами педвуза;
- определены принципы и средства конструирования содержания естественнонаучной и общетехнической подготовки на основе фундаментальной взаимосвязи естественнонаучного и технического знания;
- разработан единый методологический подход к формированию межпредметных систем политехнических и экологических знаний и умений;
- реализована методика формирования умений будущего учителя по переносу знаний из одной дисциплины на предмет изучения другой, выработаны критерии определения уровня сформированности этих умений;
- будет обеспечено целесообразное сочетание форм и методов организации учебно-воспитательного процесса на основе межпредметных связей и других педагогических технологий.
Изучение предмета и анализ гипотезы исследования потребовали решить следующие основные задачи:
1. Выяснить сущность процессов интеграции в современной науке и формы её отражения в содержании учебных дисциплин, условия синтеза нового знания в процессе реализации межпредметных связей. Установить инварианты взаимосвязи естественнонаучного и технического знания.
2. Определить формы взаимодействия естественнонаучных и технических дисциплин, функции их межпредметных связей в процессе профессиональной подготовки будущего учителя. Разработать концептуальную модель межпредметных связей естественнонаучных и технических дисциплин.
3. Установить принципы и средства формирования содержания естественнонаучной и общетехнической подготовки учителя с учетом знаний об использовании естественных законов в технических устройствах и технологических процессах, технических закономерностях и комбинационном методе. На основе рассмотрения межпредметных связей как системы действий перейти от концептуальной к инструментальной модели.
4. Определить структуру и содержание межпредметных систем естественнонаучных и технических знаний политехнической и экологической направленности на основе единого методологического подхода к профессиональной подготовке студентов педвуза.
5. Изучить проблему формирования умений студентов по переносу знаний из одной дисциплины в другую на примере конструирования межпредметных политехнических и экологических систем знаний и умений. Разработать методику формирования их профессиональной готовности на основе взаимосвязанного способа организации и осуществления учебного процесса, критерии оценки сформированности умений студентов по переносу знаний из одной дисциплины в другую.
6. Экспериментально проверить эффективность системы форм и методов организации учебно-воспитательного процесса на основе межпредметных связей естественнонаучных и технических дисциплин и других элементов предлагаемой методики, возможности ее сочетания с другими педагогическими технологиями.
Общую методологическую основу нашего исследования составляют важнейшие положения современной науки о единстве, всеобщей связи и причинной обусловленности явлений окружающего мира, о процессе познания и гармоничного развития личности, о системном подходе к изучению педагогических явлений.
К методологическим основаниям работы также относятся результаты исследований по интеграции наук и синтезу научного знания, теоретические разработки структуры содержания образования, деятельностного подхода к процессу формирования профессиональных качеств личности будущего педагога, психолого-педагогические исследования процессов мышления.
Методы и база исследования. Для решения поставленных задач и проверки гипотезы исследования были использованы следующие методы:
- изучение и анализ философской, естественнонаучной, технической, социологической, психологической, педагогической, дидактической и методической литературы;
- изучение и обобщение передового педагогического опыта преподавания естественнонаучных и технических дисциплин в вузе и средней школе;
- наблюдение, анкетирование, тестирование, самооценка, диагностика, экспертная оценка, статистические методы, методы количественного и качественного анализа, моделирование;
- педагогический эксперимент, в котором было выделено три этапа: констатирующий (поисковый), обучающий и контрольный.
Исследование проводилось нами в 1983-1999 гг. Можно выделить следующие этапы:
На первом этапе осуществлялось изучение теории и практики организации подготовки будущего учителя в вузе, изучение подготовленности стажеров к работе в школе; проводился анализ литературных источников по философии, естествознанию, технике, педагогике, психологии, дидактике и методикам преподавания естественнонаучных и технических дисцип лин; исследовались вопросы формирования у студентов отдельных элементов межпредметных систем знаний; разрабатывалась методика педагогического эксперимента, осуществлялся поисковый эксперимент, формировались контрольные и экспериментальные группы.
На втором этапе анализировались предварительные результаты констатирующего эксперимента, проводился обучающий эксперимент; выявлялись причины низкого уровня усвоения студентами знаний о взаимосвязях естественнонаучных и технических дисциплин и сформированности межпредметных знаний и умений, условия синтеза содержания учебного материала различных предметов; разрабатывались методы, формы и средства реализации межпредметных связей. Были опубликованы монография, 6 учебных и 13 учебно-методических пособий по различным курсам естественнонаучных и технических дисциплин. Подготовлены и прочитаны три спецкурса межпредметной направленности.
На третьем этапе уточнялись методологические принципы и основные теоретические положения концепции исследования; отрабатывались умения студентов в конструировании межпредметных систем знаний; вносились дополнения в технологию проведения педагогического эксперимента, проводился контрольный эксперимент; обобщались результаты экспериментальной работы, вырабатывались выводы и практические рекомендации, прогнозировалось дальнейшее продолжение исследования проблемы. На базе факультетов технологии и предпринимательства Московского педагогического университета (МПУ) и Стерлитамакского государственного педагогического института (СГПИ), физико-математических факультетов Елецкого государственного педагогического института (ЕГ-ПИ) и Липецкого государственного педагогического института (ЛГПИ) для специальностей: "Преподаватель технологии и предпринимательства", "Учитель физики и инженер по сервису электронной бытовой аппаратуры", "Учитель математики и физики", "Учитель физики и математики",
"Учитель математики и информатики", "Учитель математики и естественнонаучных дисциплин", автором были разработаны программы и поставлены новые спецкурсы "Межпредметные связи физики и электро- радиотехники", " Межпредметные связи естественнонаучных, технических дисциплин и математики", "Межпредметные связи школьных курсов физики, химии и биологии".
Положения и результаты, выносимые на защиту:
- дидактические основы межпредметных связей естественнонаучных и технических дисциплин как теория обучения;
- концептуальная модель содержания, организационных форм и методов изучения естественнонаучных и технических дисциплин на основе фундаментальных взаимосвязей естественнонаучного и технического знания;
- инструментальная модель формирования межпредметных систем политехнических и экологических знаний и умений;
- гипотеза об инвариантной составляющей межпредметных связей естественнонаучных и технических дисциплин;
- гипотеза о фундаментальной составляющей содержания политехнического образования;
- положение о методологической и инверсионной функциях межпредметных связей;
- определения понятий: «межпредметные связи», «дидактические основы межпредметных связей», «инверсионная функция межпредметных связей», «политехническая культура будущего учителя»;
- методика отбора межпредметного материала и выделения содержания фундаментальных взаимосвязей естественнонаучных и технических дисциплин;
- методика управления процессом формирования межпредметйЫх умений по переносу знаний и умений из одной дисциплины в другую;
- методика синтеза естественнонаучного и технического знания на основе межпредметных связей естественнонаучных и технических дисциплин;
- методика формирования межпредметных систем политехнических и экологических знаний и умений;
- критерии определения уровня сформированное™ умений студентов по переносу знаний из одной дисциплины в другую;
- результаты экспериментальных исследований, доказывающих возможности повышения качества профессиональной подготовки будущего учителя в процессе реализации межпредметных связей естественнонаучных и технических дисциплин.
Научная новизна и теоретическая значимость исследования состоит в следующем:
- разработаны дидактические основы межпредметных, связей естественнонаучных и технических дисциплин, изучаемых в педагогическом вузе;
- определены условия, формы и методы синтеза естественнонаучного и технического знания при реализации межпредметных связей;
- установлена инвариантная составляющая взаимосвязи и взаимообусловленности естественнонаучного и технического знания; уточнены формы отражения процессов интеграции естественных и технических наук в содержании учебных дисциплин; введено и определено понятие инверсионной функции межпредметных связей;
- уточнено содержание методологической, психологической, педагогической, дидактической, методической функций межпредметных связей естественнонаучных и технических дисциплин в процессе профессиональной подготовки будущего учителя;
- показано, что «межпредметными» знания и умения становятся только в процессе их переноса из одной дисциплины в другую, если в результате этого процесса синтезируются новые знания и умения;
- установлено, что «межпредметность» является характеристикой системы знаний, отдельно взятый «элемент знания» (понятие, закон, гипотеза, теория) приобретает указанное свойство только в процессе его взаимодействия с аналогичными «элементами» других дисциплин;
- показано, что фундаментальной составляющей политехнической подготовки являются не только знания об основах производства и умения применять эти знания в практической сфере, но и знания комбинационных (не встречающихся в естественной природе) закономерностей и умения находить и сочетать естественные и технические законы, процессы, свойства в технических конструкциях; что существенно расширяет, углубляет и конкретизирует традиционное понимание содержания политехнического образования;
- уточнены содержание и объем понятий «межпредметные связи», «межпредметная система знаний», «фундаментальная составляющая взаимосвязи естественнонаучных и технических дисциплин»;
- разработаны определения понятий: «межпредметные связи», «дидактические основы межпредметных связей, «политехническая культура будущего учителя»;
- построена концептуальная модель содержания, организационных форм, методов и приемов изучения естественнонаучных и технических дисциплин на основе фундаментальных взаимосвязей естественнонаучного и технического знания;
- разработана инструментальная модель межпредметных связей естественнонаучных и технических дисциплин;
- установлены критерии отбора учебного материала при конструировании межпредметных систем политехнических и экологических знаний в процессе изучения естественнонаучных и технических дисциплин;
- определено конструктивное содержание межпредметных систем политехнических и экологических знаний и умений на основе единого методологического подхода;
- разработана методика формирования умений студентов по переносу знаний из одной дисциплины в другую на примере естественнонаучных и технических дисциплин.
Практическая значимость исследования заключается в том, что разработанная нами система реализации межпредметных связей естественнонаучных и технических дисциплин позволяет обеспечить:
- целостность учебно-воспитательного процесса, единство методологии и технологии обучения, согласованность технологий обучения на уровне учебного плана, соответствие фундаментальной, политехнической, экологической подготовки будущих учителей естественнонаучных, математических и технологических дисциплин современным требованиям;
- осуществление преемственности в формировании естественнонаучных и технических знаний и умений, повышение научного уровня преподавания естественнонаучных и технических дисциплин;
- установление более действенных связей между математикой, физикой, астрономией, химией, биологией, электро-радиотехникой, вычислительной техникой, специальными дисциплинами на основе выделения сущностных межпредметных связей;
- ускорение процесса формирования учебных умений по переносу знаний из одной дисциплины в другую;
- реализацию межпредметного содержания учебных программ по естественнонаучным и техническим дисциплинам, систематизацию знаний на уровне межпредметных теоретических обобщений и межпредметных систем знаний;
- формирование профессиональных качеств студентов на основе овладения фундаментальными межпредметными понятиями естествознания и техники.
Обоснованность и достоверность полученных результатов и выводов обеспечивается его объективной методологической основой, представительностью источниковедческой базы, многоуровневым теоретическим анализом проблемы, соответствием научного аппарата и методов исследования его задачам и логике, широтой и многосторонностью экспериментального исследования, достаточной корреляцией его результатов с результатами, полученными независимыми исследователями, выбором адекватных предмету исследования критериев, показателей и параметров оценки эффективности педагогической системы профессиональной подготовки учителя в педагогическом вузе, репрезентативной выборкой участников констатирующего, обучающего и контрольного экспериментов. Она подтверждена полученными соискателем экспериментальными результатами и не противоречит выводам других исследователей, работающих над смежными проблемами.
Апробация результатов исследования проходила в процессе работы со студентами, преподавателями и стажерами Московского педагогического университета, Елецкого, Липецкого и Стерлитамакского государственных педагогических институтов. Она осуществлялась в разных формах: в экспериментальной работе; в процессе чтения лекций по общим и специальным курсам, проведении практических и лабораторных занятий; через опубликование монографии, статей, учебных и методических пособий, программ, написанных автором лично и в соавторстве, выступления на научно-методических конференциях и семинарах, доклады на заседаниях ка
федр: методики преподавания спецпредметов и трудового обучения и методики преподавания физики МПУ, физики ЕГПИ.
Теоретические выводы и результаты исследования докладывались и обсуждались на Всесоюзных конференциях (Казань, 1983; Фрунзе, 1985); республиканских конференциях (Воронеж, 1985, 1989; Орёл, 1996, 1998); межвузовских конференциях (Москва, 1996, 1997; Воронеж, 1989; Липецк, 1985, 1991, 1996, 1997, 1998; Елец, 1986, 1988; Лебедянь, 1999; Усмань, 2000); научно-методических конференциях профессорско- преподавательского состава ЕГПИ (1983-1999), на заседаниях Совета факультета технологии и предпринимательства МПУ в 1997, 1998, 1999 гг.; на заседаниях Ученого Совета ЕГПИ в 1996, 1997, 1998, 1999 гг.
Диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения, списка цитируемой литературы и приложений. Объём диссертации 380 страниц машинописного текста, 49 таблиц, 43 рисунка, 25 приложений. Библиография содержит 354 наименования.
Проблема междисциплинарного взаимодействия в гносеологии
Истоки решения проблемы межпредметных связей естественнонаучных и технических дисциплин будем искать в области теории познания (процессы интеграции наук и синтеза научного знания), психологии (процессы формирования целостного мышления), теории обучения и воспитания.
Философские аспекты взаимосвязи и взаимообусловленности естественных наук исследуются давно (Ф.Энгельс, А.Н. Аверьянов, А.К. Астафьев, В.Г. Афанасьев, А.Д. Горский, B.C. Готт, Б.М. Кедров, П.В. Копнин и др.). Это вызвано непосредственной взаимосвязью философии и естественно-математических наук, их прямым влиянием друг на друга. Теории естественных наук отражают реальные закономерности природы, которые философия рассматривает в обобщенном виде. Открытия в естествознании обогащают проблематику философии. Философия же дает этим наукам методологию познания. Иначе обстоит дело с изучением междисциплинарного взаимодействия технических наук. Взаимосвязь технико-технологических наук с другими научными отраслями просматривается не так отчётливо и далеко не сразу (Б.В. Бирюков, П.С. Кудрявцев, О.Д. Си-моненко и др.).
Философия показывает принципиальную важность разработки и построения гносеологических теорий, объясняющих природу и взаимосвязь научных знаний. В материалистической философии знание рассматривается как отражение реального мира в сознании человека, отношение субъекта к объекту, метод деятельности и знаковая система. В рамках рассматриваемой проблемы нас, в первую очередь, интересует системный и деятельностный характер научного знания. В ряде исследований отечественных и зарубежных философов: B.C. Готта, К. Гемпеля, Э.В. Ильенкова, Б.М Кедрова, Ю. Рассела, B.C. Тюх-тина, И.Т. Фролова, П. Фейерабенда и др. были разработаны проблемы внутренней и внешней обусловленности взаимодействия наук, их интеграции, условия синтеза знания. Как показал, например, Б.М. Кедров, "особенностью современного этапа развития естественных наук является всё усиливающаяся тенденция к синтезу естественнонаучного знания, который в историческом аспекте из подчиненного анализу превращается в доминирующий (теоретический синтез), подчиняющий и включающий в себя анализ. Развитие такого синтеза происходило как переход от различных форм внутридисциплинарного синтеза к различным типам междисциплинарного и затем - внешнему синтезу" [160, с.72]. Однако следует обратить внимание на то, что характер синтеза знания в науке и учебном процессе имеет не только сходство, но и отличия, обусловленные различием целей, средств и методов.
Изучению проблемы интеграции учебных дисциплин необходимо, на наш взгляд, начинать с анализа процессов образования «интегральных» наук. Это следует из того, что в содержании любого вузовского предмета отражаются знания нескольких наук. Так, например, в содержании учебного предмета «Физика» присутствуют элементы математического, химического, технического знания. Процессы синтеза этого знания в содержании учебной дисциплины во многом сходны с аналогичными процессами, сопровождающими образование «интегральных» наук.
При рассмотрении «интегральных» наук нужно учитывать две их разновидности, во-первых, науки, возникающие на стыке различных типов наук, например, физическая электроника, математическая физика, педагогическая психология и т.п. Эти науки относятся к тому или иному типу в зависимости от того, исследованию какого предмета подчинена данная интегральная отрасль научного знания. Так, например, физическую электронику можно отнести к отрасли технических наук, математическую физику - к отрасли естественных наук, педагогическую психологию - к отрасли психологических наук и т.д. Во всяком случае есть основания говорить об их подчиненности тому или иному типу наук.
Во-вторых, науки, возникающие в результате синтеза наук одного и того же типа, например, астрофизика, биофизика, биохимия, физическая химия, химическая физика и т.д.). Подобные научные отрасли входят в тот или иной тип наук и выражают внутритиповые качественные изменения в содержании и структуре предмета и характере научных знаний. «Интегральные» науки отличаются большим теоретическим, методологическим и практическим уровнем общности в сравнении с более «дифференциальными» науками.
Как уже отмечалось, учебные предметы являются результатом синтеза знания целого ряда наук. Например, учебная дисциплина «Астрономия» синтезирует собственно астрономические, физические, математические, химические, технические и педагогические знания, но ведущим типом являются астрономические знания о планетах и их спутниках, звездах, галактиках, свойствах космического пространства и Вселенной в целом. Методы изучения учебной дисциплиньї "Астрономия" также имеют свою специфику, например, одним из них является наблюдение космических объектов. Однако, целью синтеза знаний разных наук в данном случае является не создание интегрального предмета, а знакомство студентов с предметом астрономической науки, её методами, и все это подчинено целям формирования профессиональных качеств будущего учителя.
Результаты анализа исследований по проблеме интеграции наук и синтеза научного знания свидетельствуют, что современное естествознание, представляет собой многообразие дифференцированных, интегрированных, синтетических наук, которые находятся во взаимодействии между собой и, благодаря этому, проникают всё глубже в познание природы» Интеграция наук и синтез научного знания имеют под собой объективную основу - материальное единство окружающего мира. Тенденция к дальнейшей интеграции наук, как отмечают философы естествознания и техники, в будущем будет усиливаться. Интеграция научного знания есть прежде всего установление закономерностей, общих для различных предметных областей. Изучая эти закономерности, мы добиваемся формирования у студентов целостного видения научно-технической картины мира.
Ряд объективных факторов способствует формированию такой целостности научного знания студентов. К ним относятся, во-первых, то, что все типы научного знания являются теоретическим освоением объективной реальности в различных формах ее проявления. Во-вторых, процесс усвоения научных знаний заключается не только в изучении объекта и предмета различных отраслей науки, но и в отыскании связей и отношений различных свойств и закономерностей объективной реальности в процессе учебной деятельности. Это требует объединения сил и средств познания, взаимопроникновения способов и методов исследования, интеграции различных отраслей знаний. В-третьих, основой развития всех типов научного знания служат различные виды практической деятельности, в том числе, педагогической. Теоретическое освоение объективной реальности осуществляется в конечном счете в целях ее практического преобразования. В-четвертых, важнейшей задачей всех учебных дисциплин является достижение единства учебно-воспитательного процесса. В-пятых, стратегическая цель педагогической теории и практики состоит в обеспечении целостного развития обучающегося, что невозможно без достижения единства всех составляющих процесса обучения.
Многие философы прошлого указывали на исключительную важность взаимосвязи отдельных элементов знания в сознании человека. Так, В.И. Ленин считал, что «...основная идея всемирной, всесторонней, живой связи всего со всем и отражение этой связи в понятиях человека, котюрме должны быть также обтесаны, обломаны, гибки, подвижны, релятивны, взаимосвязаны, едины в противоположностях, дабы обнять мир» [6, с. 131]. Эта взаимосвязь является одним из постоянно действующих факторов формирования материалистического мировоззрения и его основы - научно-технической картины мира. Техника, а через её посредство и естественнонаучное знание, проникают во все сферы производства, культуры, общественной жизни и быта, тем самым усиливая влияние их взаимосвязи на формирование мышления человека.
Необходимо отметить, что, несмотря на исключительно важную роль техники и технологии в современном обществе, в течение длительного периода времени, среди ряда педагогов, существовало представление, что в педагогическом вузе нет необходимости для технических дисциплин разрабатывать собственную теорию и методику обучения, изучать специфику их межпредметных связей. Такие представления привели к тому, что теория межпредметных связей естественнонаучных и технико- технологических дисциплин для педагогического вуза разрабатывались мало. Только в последнее время появился ряд диссертационных исследований (М.Н. Беру-лава, А.Н. Богатырев, В.Л. Куровский, Р.П. Петрова, Т.В. Пьянкова, В.П. Старжинский, Ч.А. Ширалиев), результаты которых можно использовать для частичной компенсации этого пробела [46, 55, 188, 261, 265, 287, 330].
Особенности межпредметного подхода к изучению естественнонаучных и технических дисциплин
Целью разработки теории междисциплинарного подхода к изучению естественнонаучных и технических дисциплин является разработка педагогических процедур, которые позволят выявить общие для различных дисциплин концептуальные структуры и методы формирования нового знания. В дидактическом плане установление межпредметных связей представляется как процесс формирования содержания и развития системы учебных методов и средств, обеспечивающих взаимообусловленный подход к изучению различных дисциплин. По мнению ряда авторов: «В любом виде социальной деятельности в ходе интегративных процессов происходит усиление взаимосвязей, лучшая организация частей и компонентов системы деятельности, что ведет к возникновению нового, системного, или, как его еще называют, синергетического эффекта, который не в состоянии создать каждая часть в отдельности. Это эффект системной интеграции» [104, с.36].
1 В качестве важнейших сторон взаимодействия учебных дисциплин можно выделить их интеграцию и синтез научного знания. Интеграцию можно рассматривать, как форму связи между дисциплинами, определяемую главным образом педагогическими факторами, позволяющими преодолеть недостатки исторически сложившейся предметной системы обучения, порожденной дифференциацией наук. «Уразумение того, что процессов природы находится в систематической связи, побуждает науку выявлять эту систематическую связь как в частностях, так и в целом» [3, с.35].
Проблема интеграции естественнонаучных и технических дисциплин является сегодня особенно актуальной. Это обусловлено современными интеграционными тенденциями в образовании, науке и производстве. Как показал Н.С. Антонов: «Научные дисциплины, изучаемые в вузе, являются дидактически обоснованными учебно-познавательными комплексами научных знаний, практических умений и навыков, относящихся к определенной области наук. Поскольку в этих дисциплинах отражены определенные взаимосвязанные явления объективной действительности, то они не могут быть абсолютно изолированными и в учебном процессе» [16, с.27]. Такая интеграция осуществляется не сразу, а предполагает ряд этапов сближения учебных предметов, установления контактов между преподавателями разных дисциплин, с постоянным переносом знаний из одних дисциплин в другие. Межпредметные связи будут являться её дидактическим средством.
Для решения общей проблемы межпредметных связей в профессиональной подготовке учителя естественнонаучных и технологических дисциплин необходимо разрешить ряд частных: во-первых, проблему планирования межпредметных связей в процессе подготовки к учебным занятиям, во-вторых, проблему содержания межпредметных связей, в-третьих, проблему реализации межпредметных связей в процессе изучения вузовских дисциплин.
Объективным основанием планирования межпредметных связей является общность структуры учебных дисциплин естественно- математического и технического циклов и целей учебно-воспитательного процесса. Общим в учебной деятельности по реализации межпредметных связей любых дисциплин является обобщение знаний, умений и навыков студентов, формируемых в предметном обучении. Задача планирования межпредметных связей состоит в том, чтобы дать преподавателю вуза удобные и надежные средства целенаправленной, а поэтому и управляемой интеграции учебных предметов и синтеза научного знания.
Планирование межпредметных связей осуществляется на трех уровнях: уровне учебного плана, уровне учебного предмета и уровне учебного материала. Планирование межпредметных связей на уровне учебного плана требует определения целей и оснований формирования межпредметных систем знаний, умений и навыков, кроме того, координации действий преподавателей различных дисциплин. Система, построенная без строго определенного основания, может существовать, но в этом случае мы устанавливаем межпредметные связи ради самих связей, заранее снижая их педагогический эффект. Знания без системы принесут мало пользы их носителю.
Оснований для конструирования межпредметных систем знаний может быть несколько, например, формирование у студентов научно- технической картины мира средствами отдельных предметов: философии, математики, физики, химии, биологии, общетехнических дисциплин и т.д.; формирование систем политехнических, экологических и других знаний. Непременным условием выбора оснований должна быть профессиональная направленность конструируемых межпредметных систем знаний, которая определяется будущей специализацией выпускника педвуза, т.к. она отражает не только связи теорий, законов и понятий различных дисциплин, но и способствует воспитанию необходимых качеств личности будущего учителя.
Планирование на уровне учебного предмета предполагает более глубокое изучение предмета за счет включения в рабочие программы тематики межпредметного содержания. Например, включение материала из истории науки способствует установлению связей между естественнонаучными, педагогическими и техническими дисциплинами. На материале естественнонаучных теорий, например, квантовой можно показать, как на языке абстрактных объектов выражаются закономерности природы, внутренняя конструкция научного знания.
Планирование на уровне учебного материала предполагает включение в содержание лекционных, практических и лабораторных занятий общих для всех естественных наук понятий, таких, например, как квант, ядро, электрон, заряд, атом, молекула, изменение, реакция, связь, движение, скорость, ускорение, производная и т.д.; изучение приборов, однотипных для физических, химических, биологических, технических лабораторий; решение задач с межпредметным содержанием.
Планирование должно осуществляться таким образом, чтобы межпредметные связи не были искусственно привнесенным элементом, а естественно вписывались в учебный материал, следуя логике его изложения, углубляя его, усиливая, иллюстрируя. В этом случае, изучаемый предмет будет взаимосвязан с другими учебными дисциплинами и займет отведенное ему учебным планом, место в единой системе подготовки специалиста.
В общеобразовательной школе уже изучались естественные науки: физика, химия, ботаника, зоология, астрономия и география. В педвузе к ним добавляется еще целый ряд дисциплин. Поэтому при планировании межпредметных связей на всех уровнях необходимо: во-первых, учесть преемственные связи школьных и соответствующих вузовских курсов, во-вторых, показать подлинное единство природы и естественнонаучный фундамент техники на основе более глубокого изучения в вузе естественных и технических наук.
Модели формирования фундаментальной составляющей содержания взаимосвязи естественнонаучных и технических дисциплин
Рассмотрение процесса подготовки будущего учителя на основе межпредметного подхода должно дать возможность по-новому определить основные направления его профессионального образования: психологического, призванного формировать определенный тип мышления; нравственного, имеющего цель - сформировать личностные качества; теоретического, формирующего систему знаний; практического, обеспечивающего студента системой умений и навыков.
В теории и практике фундаментальной подготовки учителя нет ещё ответа на целый ряд вопросов. К ним можно отнести: выявление роли межпредметных связей в формировании профессиональной, политехнической и экологической культуры будущего учителя; определение значения межпредметных связей естественнонаучных, технических и специальных дисциплин для формирование его мышления; соответствие частных методик интегративному характеру современного научного знания. Как справедливо отмечает А.И. Еремкин: «Сегодня мы вплотную подошли к пониманию того, что процесс профессионально-педагогической подготовки будущего учителя должен строиться на основе целостного подхода, который даст возможность рассматривать все явления в системе, т.е. взаимозависимости и структурно-функциональной соотнесенности элементов целого. Современная система высшего педагогического образования такой возможности не представляет, поскольку каждая учебная дисциплина рассматривает только ей присущую сторону действительности, вскрывая свойственные ей связи и отношения в отрыве от других» [123, с.4].
Межпредметный подход к формированию фундаментальных и специальных знаний и умений предполагает возникновение новых взаимосвязей, связующих принципов, последующий их отбор и перенос в новые системы. Такая взаимосвязь значительно усиливает возможности естественнонаучных и технических дисциплин в повышении качества профессиональной подготовки будущего учителя. Взаимосвязанное изучение естественнонаучных и технических дисциплин позволяет достигать такого качества образования, при котором у студента появляется реальная возможность постоянного обновления знаний, в соответствии с быстро изменяющимися потребностями школы.
Под фундаментальной подготовкой обычно понимают знание базовых закономерностей той или иной науки, которая изучается данной учебной дисциплиной. Фундаментализация учебной дисциплины предполагает в содержании, соответствующей ей науки, выделить основные гипотезы, законы, понятия, инвариантные во всех частных явлениях, изучаемых этой наукой. Выделение системы таких инвариантов в каждой дисциплине способствует более быстрому и качественному усвоению наиболее общего и сущностного знания, составляющего фундамент данной науки. Эти фундаментальные научные знания и должны определять содержание учебной дисциплины и методику её преподавания.
Изучить достаточно сложное явление с помощью языка и методов только одного предмета бывает очень трудно или вообще невозможно. Методика формирования фундаментальной составляющей содержания взаимосвязи естественнонаучных и технических дисциплин опирается на межпредметный синтез знаний соответствующих наук. В процессе синтеза главную роль играет концептуальная обусловленность знания, инструментальное обеспечение его изучения. Степень интеграции учебных дисциплин будет определяться целью и педагогическими условиями учебного процесса.
Синтез научного знания мы охарактеризовали как содержание и результат взаимодействия учебных предметов, а интеграцию учебных дисциплин - как форму их взаимосвязи. Синтез учебного материала обеспечивает реализацию дидактического принципа систематичности в учебном процессе, его целостность.
Современная дидактика рассматривает содержание учебного предмета и методику его преподавания во взаимосвязи. Ведущая сторона их взаимодействия - научные знания. Естественнонаучные и технические дисциплины, изучающие природу и технику как форму объективных процессов и закономерности развития их структурных элементов, имеют свои специфические методы и средства. Синтез содержания естественнонаучных и технических дисциплин основывается на знании и использовании естественных законов и технических закономерностей, позволяет обобщить способы и приемы педагогической деятельности.
Одним из приемов формирования фундаментальной составляющей содержания взаимосвязи естественнонаучных и технических дисциплин является выделение первичных законов, свойств, явлений природы, лежащих в основе работы техники. Физический, химический или биологический закон начинает «работать» в техническом устройстве, «обеспечивать» выполнение заданной технологической функции только при нахождении некоторой оптимальной комбинации процессов, свойств и сил. Например, в бетатронах, принцип действия которых изучается в курсе физики, с помощью определенным образом подобранной комбинации электрических и магнитных полей, создаваемых специальными техническими устройствами, происходит ускорение электронов. В основе работы бетатрона лежит действие физических законов Лоренца, Ньютона, Био-Савара- Лапласа. На этом примере преподаватель может показать, как нахождение определенных комбинаций физических законов ведет к созданию новых технических устройств.
Наглядным примером комбинации физических, химических и технических законов в технике может служить создание и последующее совершенствование различных видов транспорта: космического, воздушного, автомобильного, железнодорожного и водного. Именно с новым сочетанием природных законов связан прогресс техники.
Мы уже отмечали, что комбинационный метод является общим методом технических наук. Задача преподавателей физики, химии, биологии, астрономии дать студентам представление об этом методе познания и деятельности. Фундаментальность комбинационного метода состоит в том, что в процессе создания новой техники, новых материалов, новых технологических процессов его применение обязательно, причем, осуществляется многократное его использование при конструировании любого технического устройства.
Перенесение комбинационного метода технических наук на предметную область естественнонаучных дисциплин позволяет перейти от изучения уже готовых, существующих сложных структур и систем живой и неживой природы к изучению деятельности по использованию отдельных природных законов, явлений, сил и свойств в интересах человека и, далее, к формированию умений по реализации этой деятельности. Усвоение комбинационно метода познания и преобразования окружающей действительности должно способствовать фундаментализации образования будущего учителя.
Фундаментальный статус имеют те межпредметные связи, при реализации которых происходит не просто синтез знания, а существенно нового знания. Вообще, процесс синтеза - явление сложное и многоаспектное, условия его протекания мало изучены в дидактике. Существуют разные подходы к реализации этого процесса. Так, синтез научного знания может происходить вокруг близких по своему содержанию или структуре объектов познания, например, атомов и молекул в физике и химии; вокруг комплексных проблем, например, проблемы экологии окружающей среды в естествознании и технике; вокруг общенаучных концепций, например, атомной или квантовой в физике, химии, биологии; вокруг общенаучных понятий, например, экология, техника, система, информация и т.д.
B.C. Тюхтин выделяет три вида синтеза знания. Первый относится к объединению научных знаний в некое суммарное целое. Примером может служить соединение фактов, явлений, законов в отдельных разделах курса общей физики: механике, электродинамике, оптике и т.п. Второй вид синтеза образует качественно новое знание, представляющее собой обобщение научного знания с появлением новых результатов. Примером может служить Периодическая Система Элементов Д.И. Менделеева, синтезировавшая знания физики и химии. Третий вид синтеза относится к познавательным средствам, к методам выражения и преобразования знания. Примером может служить использование машинных языков в вычислительной технике для обработки и преобразования информации, использование метода моделирования в технике и естествознании [299].
Как следует из вышесказанного, могут быть предложены разные модели формирования структуры и содержания фундаментального знания. Выбор модели во многом определяет форму интеграции учебных дисциплин, теоретического взаимодействия между ними, обобщения понятийного аппарата, синтеза нового знания. Покажем в качестве примера действия таких моделей процесс и результат синтеза нового знания при образовании научных понятий на основе межпредметных теоретических обобщений.
