Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Мстодолого-дидактическис основания интеграции естественно научных дисциплин как компонента высшего технического образования 21
1.1 Методологические аспекты интегрирования естественно-научной подготовки 21
1.2 Мировоззренческий аспект интеграции естественно-научных дисциплин. Современная естественно-научная картина мира как основа самоорганнзациоиной познавательной модели философии Природы 43
Глава 2. Теория интеграции естественно-научных дисциплин в высшей технической
школе 70
2.1 Когнитологическніі аспект интегрирования естественно-научных знаний 70
2.2 Коэволюционное мышление как компонент профессиональной познавательной
деятельности 99
2.3 Алгоритм системного познания как элемент профессионально ориентированного
коволюционного мышления 109
Глава 3. Конструирование дидактической интегрированных естественнонаучных дисциплин в высшем профессионального образования 122
3.1 Научно-практические основы конструирования образовательных систем 122
3.2 Структура и содержание естественно-научных дисциплин 134
33 Организационные формы, методы и комплекс средств обучения интегрированного цикла естественно-научных дисциплин 153
Глава 4. Практическая эффективность реализации интеграции естественно-научных
дисциплин 165
4.1 Методологические аспекты оценки эффективности реализации проекта 165
4.2 Оценка качества целей реализации проекта и анализ соответствия структуры содержания целям интеграции естественно-научных дисциплин 170
4.3 Рефлексия используемых форм, методов и средств обучения и анализ эффективности модернизированной естественно-научной подготовки 184
Заключение 205
Синеок литературы 208
- Методологические аспекты интегрирования естественно-научной подготовки
- Когнитологическніі аспект интегрирования естественно-научных знаний
- Научно-практические основы конструирования образовательных систем
Введение к работе
Одобренная Правительством Российской Федерации Концепция модернизации российского образования на период до 2010 г. определила целью модернизации создание механизма устойчивого развития системы образования- Тер--мин «концепция модернизации» с философской точки зрения означает не столько усовершенствование отдельных элементов некой системы деятельно- -сти, а изменение концепции^рганизации и функционирования всей системы в целом. В ряду причин, обуславливающих необходимость обновления системы образования, упоминается тенденция мирового развития - возникновение и рост глобальных проблем, «решение которых требует формирования современного мышления у молодого поколения». Умение решать глобальные проблемы может быть развито на основе интеграции системы знаний.
Поскольку главными задачами педагогики как науки являются исследования объективных закономерностей протекания образовательного процесса и разработка нового содержания образования, то именно педагогика, и особенно f на уровне высшего профессионального образования, должна своевременно отреагировать на воздействие субъективного фактора - политики и идеологии общества, и объективного фактора, такого как развитие науки и техники. История науки показывает, что потребности общества всегда определяли как актуальность научных открытий, так и содержание образования, его модернизацию. И наибольшее значение имеют данные тенденции для уровня высшей профессиональной школы, а форма проявления заключается, как будет показано далее, в интеграции, в частности, естественно-научных дисциплин.
Образование, как принято считать, представляет собой общественно-организуемый, нормируемый процесс становления личности через обучение, воспитание п развитие. На уровне высшего профессионального образования Государственный образовательный стандарт (ГОС ВПО) определяет направление подготавливаемого специалиста, служит нормативом для основной образовательной программы подготовки инженера но базовым циклам и определяет сово-
купность требований к обязательному минимуму содержания по циклам дисциплин, а также время, выделяемое для их изучения.
Программа подготовки, сформулированная в ГОС ВПО, конкретизируется далее в учебных планах, программах учебных дисциплин, учебных и производственных практик. Основная образовательная программа подготовки инженера должна предусматривать изучение студентом представленных ниже циклов дисциплин и итоговую государственную аттестацию:
цикл ГСЭ - общие гуманитарные и социально-экономические дисциплины;
цикл ЕН - общие математические и естественно-научные дисциплины;
цикл ОПД - общепрофессиональные дисциплины;
цикл СД - специальные дисциплины, включая дисциплины специализации;
ФТД - факультативы.
Таким образом, уже из структуры ГОС ВПО следует необходимость интеграции естественно-научных дисциплин внутри цикла и с другими циклами, и соответствующего ей научно-педагогического обоснования.
Следует отметить, что в ГОС ВПО используется термин «подготовка», а не образование или обучение, поскольку имеется в виду выдвижение в качестве оценки завершенности образовательного процесса критерия уровня способности к выполнению деятельности определенного вида, уровня профессиональной готовности, или в современных терминах, уровня «компетентности».
Проблема модернизации подготовки по циклу естественно-научных дисциплин возникает особо остро в связи с усилением техногенного воздействия человечества на биосферу и, как следствие, развитием и Глобального, экологического кризиса, и системы знаний об окружающем человека мире, о Вселен-ной. Соответственно в системе высшего профессионального образования данная проблема требует особого внимания.
Рассматривая возможности модернизации в сфере образования следует отметить, что дидактическую основу образования составляют его структура и содержание, цели и нормативно-методическое обеспечение, которые необходимо обосновать с точки зрения теории педагогики.
Если рассмотреть программы, цели и содержание обучения дисциплинам естественно-научного цикла, по которым реализуется естественно-научная подготовка, то следует отметить в плане формирования мышления специалиста высокую степень их суверенизации; математика формирует математическое мышление, физика - физическое и т.д. Аналогичным образом строится и программа по философии естествознания для аспирантов. В результате, знания и умения, полученные в рамках одной дисциплины, с трудом переносятся в другую.
Такое различие между научными дисциплинами не является отражением раздельного протекания природных процессов. Все осуществляющиеся во Вселенной процессы взаимосвязаны, но сложившееся в процессе познания разделение труда между исследователями проецируется в узкодисциплинарные картины мира, которые создаются в человеческом сознании и затем реализуются в человеческой деятельности. Иначе говоря, разделение труда между учеными разграничивает мышление специалиста и дисгармошшрует мир, который мы создаем, В результате, практическая деятельность специалиста организуется на основе образа мира в форме модели, аккуратно собранной из отдельных фрагментов, приобретенных в процессе обучения, в процессе освоения отдельных ветвей естествен-но-научного языка, что и актуализирует проблему их интеграции, их содержания ^ и соответствующего структурирования.
Природа и цивилизация составляют единый объект - Биосферу, развивающуюся как единый целостный организм. Поэтому для обеспечения устойчивого развития природы необходимо изменение ментальности общества по отношению к природе, центральным звеном которого должен быть социоприродныи
I.
императив.
Таким образом, перед педагогикой высшего профессионального образования стоит проблема формирования в процессе обучения, подготовки специалистов соответствующего мировоззрения. Данная проблема может быть успешно решена лишь на основе формирования современной естественно-научной кар-тины мира, построенной в рамках самоорганизационнои познавательной модели с учетом информационно-семантических свойств материальных объектов.
Как показывает анализ требований к компетентности, современный иери-| од развития профессионального образования требует формирования специалистов, способных обеспечить сбалансированное взаимодействие и развитие (коэволюцию) человечества и биосферы, которые должны быть направлены на обеспечение баланса хозяйственных и природных процессов - на обеспечение социо природно го гомсостаза, под которым понимается состояние открытой системы при условии постоянства основных се внутренних параметров состояния. Во многих документах Министерства образования последних десятилетий XX в. отмечено, что обеспечение стабильного коэволюционного развития цивилизации и биосферы зависит от стиля принимаемых решений в процессе профессиональной деятельности. Поэтому в 1995 г, в модель специалиста всех направлений деятельности, представленную ГОС ВПО, было включено требование знания выпускником «особенностей взаимосвязи процессов в неживой и живой природе и умение их использования в профессиональной деятельности при решении задач с естественно-научным содержанием», из которого следует необходимость не сближения (конвергенции) естественно-научных дисциплин, а их интеграции с нацеленностью на формирование у специалиста цивилизационно-го мышления в рамках коэволюционной стратегии осуществления синхронности устойчивого развития природы и человечества, его культуры и сознания. От того, каким образом происходит формирование в сознании обучаемых представления об окружающем мире, т.е. какие факты, понятия и в каком виде деятельности будут освоены, и будет зависеть результат практической деятельности.
Таким образом, возникает проблема формирования в процессе изучения естественно-научных дисциплин в высшем профессиональном образовании соответствующего коэволюционного мышления.
Современные представления об основах мышления базируются на том, что долговременная память и механизм мышления основываются на когнитив-ио-реирезентативных структурах как носителях умственного развития. При этом под когнитивно-репрезентативными структурами понимаются хранящиеся
в памяти продукты когнитивной (умственной) обработки знании, образующие упорядоченные иерархические системы.
Для совершенствования естественно-научной подготовки в рамках профессионального образования необходима, как отмечают педагоги высшей школы, не ранняя специализация через включение фрагментов сведений из профессиональных предметов, а перенос особенностей профессиональной деятельности в процесс обучения, т,е, формирование умений при анализе ситуаций выполнять комплекс мыслительных операций, аналоги которого, в той или иной степени, будут применять специалисты в своей профессиональной деятельности. Обычно на первом этапе решения любой профессиональной задачи возникает проблема аналіш объекта, на который направлена деятельность, проблема познания объекта, В структуре профессионального образования представление об объектах окружающего мира, рассматривается в цикле естественно-научных дисциплин. Именно поэтому в рамках данного цикла следует обеспечить обучение умения осуществления анализа факторов, регулирующих процессы в познаваемом объекте, базируясь на интегрированном подходе.
На следующем этапе осуществления интеграции естественно-научных дисциплин возникает проблема создания теории интеграции естественно-научных дисциплин для формирования соответствующей профессиональной компетентности, связанной, прежде всего, с отбором и структурированием содержа-ния естественно-научных дисциплин/Тем более что в последующей редакции ГОС ВПО(2000 г.) раздел общих требований к циклам дисциплин был исключен, что усилило обособленность отдельных учебных дисциплин.
В.В. Краевский отмечает существование ряда концепций содержания образования, обусловленных различными трактовками места и функций человека в мире и обществе. С точки зрения соответствия задаче формирования творческого, самостоятельно мыслящего человека им выделяется следующие концепции содержания образования:
«1. Содержание образования представляет собой педагогически адаптированные основы наук.
Содержание образования включает в себя совокупность знаний умении и навыков, которые должны быть усвоены обучаемыми.
Содержание образования рассматривается как педагогически адаптированный социальный опыт человечества, тождественный по структуре человеческой культуре во всей ее полноте», а следовательно, и культуре профессиональ-ной деятельности-. ' ^ - (
Содержание образования в классических университетах строится в большей степени в соответствии с концепцией первого тина и традиционно, по такому же типу строится естественно-научная подготовка в технических университетах, хотя относительный объем выделяемых на нее учебных часов существенно меньше и неуклонно сокращается. Последнее стимулирует преподавателей на поиск вариантов оптимизации содержания, но обычно в рамках одной дисциплины. Поэтому степень изученности с точки зрения двдактики проблемы интеграции естественно-научных дисциплин в высшем техническом образовании недостаточна.
Общие проблемы естественно-научной подготовки в вузах обсуждались в работах А. Гладун, О, Голубевой, А. Коржуева, В. Попкова, А, Суханова. В плане развития теории отбора и структурирования содержания естественно-научного образования вносят существенный вклад работы B.C. Леднева, который обосновывал данную структуру, опираясь на философские работы Ф. Энгельса и Б.М. Кедрова и базируясь на системе знаний начала второй половины XX в. Таким образом, не были учтены результаты, соответствующие современному уровню развития естествознания. Собственно педагогика, учитывая развитие науки, должна быть всегда динамична и постояііно ориентироваться на достижения прогресса 8 науке и технике. Следует отметить, что в момент проведения исследования В.В, Ледневым проблема Глобального экологического кризиса еще так остро не стояла. Определенный вклад в развитие дидактики интегрированных естественно-научных дисциплин вносит работа В.А. Игнатовой по разработке интегрированных учебных курсов в качестве средства формирования экологической культуры учащихся. Данная разработка основывается на современном осмысле-
ний проблем философии Природы, в которых отмечается, что неспособность к поддержанию стабильности процесса развития ставит человечество на грань выживания. Но предложенные ВА. Игнатовой интегрированные курсы не предназначены для уровня высшего технического образования и не решают проблему интеграции естественно-научных дисциплин в целом, так как нацелены на разработку курсов из факультативной части базового плана среднего общего образования.
Не решает проблему интеграции естественно-научных дисциплин и введение и учебные планы подготовки специалистов курса «Концепции современного естествознания», так как уже из названия учебной дисциплины следует множественность направлений рассмотрения окружающего человека мира. Анализ почти четырех десятков вариантов учебников и учебных пособий по данному курсу показывает, что авторы шли по пути сближения отдельных естественнонаучных дисциплин, но в большем своем числе решались вопросы общекультурного информирования о содержании знаний по отдельным направлениям. Педагогическая цель по подготовке в целом к решению профессиональных задач, имеющих естественно-научнос содержание, практически не ставилась, хотя содержание учебных пособий и соответствовало требованиям стан-дарта по данной дисциплине.
Таким образом, помимо проблемы отбора и структурирования содержания, появляется проблема проектирования и реализации целостной системы обучения интегрированному циклу естествен но-научных дисциплин, включающей цели, содержания, средства, формы и методы обучения.
Из всего выше сказанного следует, что проблемы интеграции естественно-научных дисциплин в высшем техническом образовании рассмотрены недостаточно.
Соответственно возникает необходимость разрешения имеющего место противоречии между необходимостью модернизации естественно-научной подготовки студентов с целью обеспечения формирования, необходимого для решения глобальных проблем, целостного интегрированного коэволюцио иного
мышления, переноса в нее особенностей профессиональной познавательной деятельности, и отсутствием в традиционной системе обучения отдельным естественно-научным дисциплинам возможности обеспечить данное качество образования.
В основу исследований была положена идея интеграции естественно*1 научных дисциплин, направленной на формирование профессиональной деятельности специалиста, которая должна быть организована таким образом, чтобы познание окружающего мира осуществлялось посредством системного исследования реальных объектов, проектирования, конструирования и моделирования происходящих в них процессов. Именно последнее и определяет особенности модернизации структуры и содержания естественно-научной подготовки на современном этапе.
С учегом высказанных выше позиций, была выдвинута концепция исследования: интеграция естественно-научных дисциплин, как элемент модернизации высшего технического образования позволяет интенсифицировать процесс умственного развития обучаемых на основе создания в памяти когнитивно-репрезентативных структур, отражающих структуру естественно-научной картины мира, включающую информационно-семантические свойства объектов, алгоритм их представления как систем и тем самым обеспечивающую формирование у специалистов коэволюционного мышления. Структура генетических взаимосвязей объектов, представленная в естественно-научной картине мира, рас- і крывает эволюцию форм движения материи в процессе развития Вселенной.
Соответственно, тема исследований сформулирована следующим об* разом: «Проблемы интеграции естественно-научных дисциплин в высшем техническом образовании».
В данном случае под интеграцией понимаются не просто изменение, усовершенствование концепции естественно-научной подготовки как компонента общеобразовательного процесса (по B.C. Ледневу), а обусловленный вышеназванными субъективным и объективным факторами переход к таким структуре и содержанию естественио-научной подготовки, которые отвечали бы педагоги-
чески адаптированному опыту профессиональной деятельности.
Таким образом, объектом исследования является естественно-научное образование в высшей технической школе.
Предмет исследования -теория интеграции естественно-научных дисци-
г плин в высшей технической школе.
Целями исследования являются проектирование теории, научно-методическое обоснование модели и реализация интеграции естественно-научных дисциплин^ высшем техническом образовании.
Проведенная опытно-экспериментальная работа привела к формулировке следующей гипотезы исследования:
Интеграция естественно-научной подготовки как компонента высшего профессионального образования приведет к развитию навыков профессиональной познавательной деятельности, которая должна быть:
- основана на естественно-научной картине мира, соответствующей
современной философии природы;
ориентирована на развитие коэволюцнонного мышления;
направлена на развитие естественно-научной компетентности специалиста.
Задачи исследования:
J- 1. Определить состояние проблемы интеграции естественно-научных дисциплин в высшем техническом образовании.
+ 2. Разработать как основы формирования мировоззренческой компоненты структуры личности вариант естественно-научной картины миры, основанной на возникновении структурной иерархии объектов Природы посредством процессов самоорганизации движения материи,
-f-З. Рассмотреть проблему формирования естественно-научной компетентности специалиста, роль когнитивно-репрезентативных структур в развитии личности и коэволюцнонного мышления в качестве основы профессиональной познавательной деятельности.
"1 4. Разработать алгоритм представления объекта в процессе познания как системы в качестве компоненты естественно-научной компетентности специалиста,
L 5. Осуществить конструирование и реализацию интегрированной системы подготовки по циклу естественно-научных дисциплин, включая разработку рабочих программ, средств, форм и методов обучения,
4- 6, Осуществить оценку эффективности реализации системы обучения и соответствия целям интеїрации естественно-научных дисциплин.
Методологическая основа исследования и его теоретические источники
Методологическую основу исследования составляют идеи и принципы классической философии: базовые положения диалектического метода познания .природы, принципы всеобщей связи явлений, философской теории отражения, системно-структурного подхода, исследования в области современного эволюционизма и социоестественной истории (В Л Вернадский, Л.Н. Гумилев, Н,Н. Моисеев, B.C. Степин, Тейяр де Шарден и др.), идеи теории систем и синергетики (АЛ. Богданов, Л. фон Берталанфи, Г, Николис, И, Пригожий, Г. Хакен и др.), а также единства теории и практики, дополнительности, системности, оптимизации, интеграции, прогностичности, диагностичности и др.
Конкретная методология исследования основывалась на основных положениях философии и методологии естествознания (ПК, Лисеев, Р.С. Карпинская, Б.М. Кедров, AJL Огурцов, B.C. Степин и др.), методологии образования (A.M. Новиков), общих идеях отечественной дидактики и методологии разработки интеїрировашшх учебных курсов (В.А. Игнатьева, В.В- Красвский, ИЛ. Лсрнер).
Среди теоретических основ построения содержания естественно-научной подготовки прикладного тина направляющая роль принадлежит теоретическим идеям деятельности ого подхода к функционированию и развитию мышления (Б.Ф, Ломов, С Л. Рубинштейн, Б,М. Теплов), концепции проблемно-
развивающего обучения (И,Я. Лернер и др.), теории ориентировочной основы деятельности (П.П. Гальперин. Н.Ф, Талызина), теории психол о го-педагогических основ и методологии профессионального образования (B.C. Леднев, Л.М- Новиков, З.А. Решетова), контекстного обучения (АА Вербицкий), личностного подхода (ША. Амонашвшш, Б.Г. Ананьев, А.Н, Леонтьев, К.Д. Уши-нский).
Рассмотрение проблемы формирования категориального и понятийного аппарата поосфериого мышления опиралось, прежде всего, на работы в области философии и методологии как естествознания, так и образования (В.И. Вернадский, Р.С. Карпинская. А.Д. Суханов, Л,Р. Грехем, О.В. Долженко, В.Ф. Ефименко, В.И. Кузнецов, А.М. Новиков, Б.Г. Юдин), методологии системного анализа сложных объектов (А.И. Аверьянов, РА Кофф, В.Г. Афанасьев, А.А. Богданов, Ю.П. Горохов и др.), теории искусственного интеллекта, инженерии знаний (ТА Гаврилова, В.В. Кафаров. П. Линсдей» Н. Нильсон, Д. Норман, Р.Л. Солсо, К.Р. Чсрвинская).
Важнейшие аспекты в исследовании указанной темы освещены в работах по исследованию проблем становления системного мышления и формированию мировоззрения (В,В, Гузеев, АА. Кузнецов, B.C. Леднев» А.С. Лсснсвский, В.В. Черников).
При разработке принципов реализации системы обучения, нацеленной на формирование поосфериого мышления в процессе естественно-научной подготовки, были учтены работы в области психологии, педагогики и организации учебного процесса (СИ. Архангельский, ЮХ Бабанский, В.П. Беспалько, АА. Вербицкий, ТВ. Гадай, В.И, Гснецинский, Б.П. Есипов, ИЛ. Зимняя, Н.Ф. Талызина, В.Д. Шадриков), отбора содержания образования и создания систем обучения и реализации принципа наглядности (JLC. Зазнобина. 0,С, Зайцев, B.C. Леднев, Т,С Назарова, В.В. Сорокин, С.Г. Шаповаленко и другие).
Положения, выносимые на защиту
К Анализ трансформации требований к естественно-научной подготовке, произошедшей за последние десятилетия, показывает, что общее образование в системе высшей профессиональной школы в связи с развитием такой общемировой тенденции, как Глобальный экологический кризис, должно обладать педагогической методологией интегрирования дисциплин естественно-научного цикла подготовки,
Философской основой интеграции совокупности знаний дисциплин естественно-научного цикла является естественно-научная картина мира, основанная на возникновении структурной иерархии объектов в процессах самоорганизации движения материи, что позволяет формировать основанное на принципе универсального эволюционизма мировоззрение специалиста,
Структура генетической взаимосвязи основных объемов материи, представляющая естественно-научную картину мира и раскрывающая иерархию процессов самоорганизации, соответствует обособлению форм движения материи, приводящих к возникновению у материальных объектов не только физических, химических, геолого-космичсских, биологических и социальных, но и информационно-семантических свойств.
Интеграция естестве и но-научных дисциплин позволяет интеиенфици-ровать процесс умственного развития обучаемых, поскольку обеспечивает формирование обобщенных когнитивно-репрезентативных структур функционирования механизмов долговременной памяти и мышления в форме иерархии объектов, отражающей структуру естественно-научной картины мира» структуры обобщенного поля естественно-научных знаний.
* 5. Развивающееся на основе интеграции естественно-научных дисциплин коэволюцноннос мышление может быть определено как компонента познавательной деятельности специалиста по поиску решений, соответствующих стратегии обеспечения социоприродного гомеостаза и совместной эволюции человечества и биосферы.
6, Алгоритм системного анализа объекта обеспечивает формирование
рационального отображения объекта в сознании и построении математической модели объекта,
7. Технологическая модель педагогического обеспечения интегрированной естественно-научной подготовки представляет собой трехступенчатую , иерархию целей обучения, структуру и содержание обучения, совокупность соответствующих средств, форм и методов обучения.
Новизна результатов л л ,;
1. В рамках Концепции модернизации российского образования решена
крупная научно-педагогическая проблема по обоснованию необходимости и
сущности интегрирования естественно-научных дисциплин в высшем
профессиональном образовании, в форме теории интегрирования естественно- -
научных дисциплин. Теоретически обоснована структура и содержание
интегрированной компоненты естественно-научных дисциплин высшего
технического образования.
Разработан на базе самоорганизационной познавательной модели современной философии природы способ представления естественно-научной картины мира, позволяющий сформировать мировоззрение специалиста, основанное на принципе универсального эволюционизма.
Показано значение для интенсификации умственного развития будущих специалистов когнитивно-репрезентативных структур, разворачивающих процесс познания естественно-научных дисциплин в логике от общего к частному на первом этапе обучения и от частного к общему на заключительном.
Сформировано представление о коэзолюцнонном мышлении как компоненте познавательной деятельности специалиста, осуществляемой при -решении задач по обеспечению социприродного гомеостазе
В качестве одного из элементов коэволюцпонного мышления предложено использование алгоритма системного познания объекта, позволяющего сформировать математическую модель развития объекта.
/
6. Разработана система учебно-методических документов и средств обучения, обеспечивающих реализацию интеграции естествен но-научных дисциплин.
Теоретическая значимость результатов исследования
В процессе исследовании разработана теория интеграции естественнонаучной подготовки, учитывающей перспективы развития запросов политики и идеологии (в качестве субъективного фактора) и уровень развития науки и техники (в качестве объективного фактора).
Исходными основаниями теории являются представления современной философии Природы о самоорганизационной познавательной модели естествознания и дидактических принципах организации естественно-научною обучения.
В качестве понятийно-термнноіюгического аппарата представлены основные элементы современной естественно-научной картины мирагв форме генетической взаимосвязи основных объектов Вселенной, учитывающей представления об информационно-семантических свойствах материальных объектов, и механизм их формирования.
Теоретическое ядро интеграции базируется на представлениях' гносеологии и когнитологии о том, что мышление и долговременная память функционируют на основе формирующихся в памяти продуктах умственной обработки знаний, образующих упорядоченные, иерархические системы, называемые когнитивно-репрезентативными структурами. ^Структура ит соответственно,, содержание интегрированных компонентов естественнонаучных дисциплин и должны обеспечивать их формирование у специалистов.
В качестве следствия (процессуально-технологического знания) выделены условия, обеспечивающие эффективность реализации интегрированной естественно-научной подготовки, которыми являются соблюдение на макроуровне логики умственного развития от общего к частному, а на уровне освоения представлений о частных формах движения
материи - логики развития когнитивных репрезентативных структур знания.
Предложена технологическая модель педагогического обеспечения итерированной, основанной на идеях самоорганизации и синергетики, естественно-научной подготовки, элементы которой апробируются в учебном процессе более десяти лет.
Новая концепция структуры и содержания естественно-научной подготовки основана на самоорганизационной, синергетической познавательной модели философии природы и концепции развития когнитивно-репрезентативных структур в мышлении специалиста и не противоречит ранее разработанным концепциям.
Сформулировано представление о коэволюционном мышлении как форме познавательной деятельности специалиста и алгоритме системного анализа объекта как компоненте познавательной деятельности специалиста в процессе решения профессиональных задач.
Практическая значимость результатов исследовании
В рамках теории интеграции реализована система обучения, которая включает для курсов с различными объемами аудиторных занятий варианты рабочих программ, учебные и методические пособия для аудиторной и индивидуальной работы студентов, средства обучения для обеспечения преподавания, комплекс лабораторного оборудования и приборов, набор автоматизированных обучающих курсов, моделирующих и контролирующих программ для ЭВМ.
При этом разработан и апробирован курс «Концепции современного естествознания» выступающий сокращенным вариантом естественно-научной подготовки для специалистов социально-гуманитарных направлений или интегрирующим блоком для специальностей с более глубоким уровнем изучения естественно-научных дисциплин.
Система обучения, ориентированная на интегрирование естественнонаучных дисциплин и формирование самоорганизационной познавательной
модели, а также соответствующего коэволюционного мышления, реализована и апробируется с 1994 г, в Дальневосточном государственном техническом рыбохозяйственном университете при подготовке специалистов по направлениям; 311700 «Водные биоресурсы и аквакультура», 010200 «Прикладная математика», 020300 «Социология», 060500 «Бухгалтерский учет и аудит», 060400 «Финансы и кредш», 061100 «Менеджмент», 061500 «Маркетинг», а также в ряде вузов региона и Госкомрыболовства, кроме того, на основе данного подхода спланирована подготовка по физической и коллоидной химии для обучении технологов пищевых продуктов и по всей совокупности общей, физической химии и поверхностным явлениям и дисперсным системам, а также прикладной молекулярной биологии при подготовке специалистов по пищевой биотехнологии.
Практическая значимость результатов исследования состоит в том, что предложена технологическая модель педагогического обеспечения интегрированной, основанной на идеях самоорганизации и синергетики естественно-v научной, подготовки, элементы которой апробируются в учебном процессе более десяти лет и которая позволяет сформировать требующийся в настоящее
время уровень компетентности специалистов в области естественно-научной
і
подготовки, ' ,[,.
Установлено, что в случае большого объема времени отводимого в учебном плане специалиста па естественно-научные дисциплины, интегрированный цикл должен предшествовать более подробному изучению ^ остальных компонентов цикла.
Опыт реализации показал, что даже в рамках краткого курса «Концепции современного естествознания», выступающего интегрирующим блоком цикла естественно-научных дисциплин, или сокращенным вариантом естественнонаучной подготовки, дидактическая система должна содержать не только теоретическую, но и практическую составляющие обучения, причем наибольший эффект достигается в случае организации последней в форме лабораторно-исследовательских работ.
Научная достоверность результатов н выводов обеспечена обоснованностью исходных теоретических положений; комплексностью примененных научных и практических подходов; применением методов теории систем и математического моделирования; репрезентативностью базы информационных источников; связью исследованных и предложенных вновь теоретических положений с образовательной практикой; количественным анализом результатов исследования; экспериментальной проверкой теоретических предположений. Действенность предложенной системы интегрированной естественно-научной подготовки с прикладным типом содержания подтверждена путем опроса, тестирования студентов, преподавателей и сотрудников института экономики Дальры-бвтузз и результатами проведения студентами в рамках учебно-исследовательских работ системного анализа естественных объектов.
База исследования
Для проведения исследований нами привлекались, в первую очередь, ресурсы Дальневосточного государственного технического рыбохозяиственного университета.
Этапы исследовании. Настоящее исследование проводилось в три этапа.
На первом этапе (1986-1996 п\) осуществлялось исследование возможности реализации интегрированного на базе новых информационных технологий естественно-научного цикла.
На втором этапе (1996-2000 гг,) осуществлялось исследование методологических основ и реализация системьГ обучения, нацеленной на формирование у специалистов биоресурсоведчсских и экономических направлений коэволюционного мышления.
На третьем этапе (2001-2005 гг.) осуществлялось методологическое и опытно-практическое обоснование интегрированной естественно-научной подготовки.
Апробация результатов исследования проводилась в учебном процессе с 1986 г. непрерывно по мере разработки моделей мышления, средств обучения.
Для обеспечения учебного процесса было разработано 30 учебно-методических пособий с указаниями по выполнению лабораторного практикума. Направления исследований и отдельные результаты обсуждались на заседаниях кафедры общей химии МГУ (1986-1990 гг.), кафедры общей и физической химии Дальрыбвтуза (регулярно с 1982 г,), а также на международных и региональных конференциях, совещаниях и семинарах, проходивших в Благовещенске- 1997 г„ Владивостоке - 1997, 2003 гг., Воронеже - 2003 г., Москве - 2001, 2002 гг., Новосибирске- 1983 п, Пензе-2006 г, Санкт-Петербурге-2001 г.
Внедрение результатов исследования
Результаты исследования внедрены нами помимо Дальневосточного государственного технического рыбохозяйственного университета в ряде образовательных учреждении г, Владивостока (ДВГТУ).
Публикации, Автором опубликовано 147 научных работ. По материалам диссертации опубликовано более 60 работ из них: в журналах, рекомендованных ВАК - пять статей, 3 монографии, 14 учебных пособий (7-е грифом ДВ РУМЦ, одно с грифом Министерства образования РФ), одно свидетельство о регистрации моделирующей программы для ЭВМ.
Диссертация содержит 236 страниц, иллюстрирована 21 рисунками и 19 таблицами, список литературы включает 365 наименований.
Методологические аспекты интегрирования естественно-научной подготовки
Совершенствование содержания и технологии обучения в высших учебных заведениях продолжает является в настоящее время одной из наиболее актуальных и сложных проблем в обеспечении модернизации высшего технического образования в современной России. Сложность проблемы в том, что если история образования начинается с ХП-ХШ вв., университеты в России появились в 1726 г., в СССР в 1984 г. их было уже шестьдесят восемь, то педагогика и психология высшего профессионального образования стали формироваться как научные, дисциплины сравнительно недавно. Опубликованная в 1972 г. «Педагогика высшей школы» рассматривала лишь отличие учебного процесса в вузе, не рассматривая подробно содержание обучения [267]. СИ Архангельским были рассмотрены закономерности организации учебного процесса в высшей школе [102,103], Лишь в 1986 году вышла книга авторского коллектива на базе Московского государственного университета под редакцией А,В. Петровского «Основы педагогики и психологии высшей школы», которая, по словам авторов, явилась первым опытом обобщения и создания учебного пособия по данному курсу [265]. И тогда же среди основных тенденций развития системы высшей школы были отмечена фундаментализация знаний, которая реализуется в диалектическом противостоянии с требованиями укрепления связи I образования с производством, В практике проблема технологии подготовки квалифицированных специалистов, их обучения имеет более давнюю историю.
Первоначально естественно-научные знания, по традиции, идущей от Аристотеля, преподавались как часть философии. Выделение отдельных дисциплин началось с момента становления наук как отдельных систем знаний, И трактаты исследователей - первооткрывателей играли роль первых учебников- Важнейшим первоисточником современной науки и в целом учебного предмета физики следует считать «Математические начала натуральной философии» опубликованные в 1678 г. И. Ньютоном, Как отмечает В,М. Дуков [171]: «Слово «начала» можно отнести не только к физике как науке, но и к методике обучения». В первой части трактата вводятся основные физические понятия, затем излагаются законы динамики, излагаются решения ряда задач динамики, динамика движения в различных средах, анализ волнового движения. Последняя часть называется «О системе мира» представляет первую научную картину мира.
Таким образом, в трудах И. Ньютона явно проявляются важнейшие атрибуты, делающие их учебниками - стройная логическая структура и точность формулировок [171].
Химия if биология как науки стали формироваться вслед за разработкой механистической картины мира. Хотя в некотором роде их первоначальным эмпирическим источником можно считать написанную жившим в 23-79 гг. Г. Плинием Старшим в тридцати семи книгах «Естественную историю», которая содержала описание всевозможных сведений о животных, растениях, минералах, технических устройствах, а также загадочных явлениях.
Особое значение имел выход в 1789 г, «Элементарного курса химии», разработанного А.Л. Лавуазье, и публикация Я. Бсрцслиусом в 1808-1828 гг. пятитомного издания «Учебник химии» [138]. З.Е. Гельман отмечает, что Я, Берцелиус ввел представление о необходимости синхронизации учебной и научной литературы [138]. Данная тенденция к сближению с передним краем науки была одной из ведущих и смыкалась со стремлением к точности и глубине раскрытия учебного материала, соответствовавшего содержанию совокупности знаний, накопленных в отдельных отраслях пауки. Соответственно и описание отдельных разделов в учебниках осуществлялось крупными научными специалистами в определенной области. Важнейшей задачей при этом стало приобщение обучаемых к обобщенному систематизированному опыту человечества. Поэтому к семидесятым годам XX века в высшей школе сложилась достаточно сбалансированная учебно-методическая система, решавшая эту задачу. В качестве такого примера можно і привести сборник рабочих программ по всем дисциплинам (кроме общественных наук) специальности № 1013 «Ихтиология и рыбоводство» [290]. Хорошо отобранный, дидактически обработанный массив учебной информации обеспечивал усвоение результатов общественно-исторической практики в «готовом» виде. Но таким образом, педагогическая система была нацелена в прошлое [128]. Тсхнрлогия обучения была ориентированна на усвоение большого количества информации путем увеличения плотности, скорости ее подачи, усиления контроля [127], Следовательно, как в обществе начала семидесятых годов, так и в образовании развитие имело экстенсивный характер, что собственно и обусловило необходимость реформирования образовательной системы. Не менее важным фактором, -заострившим актуальность проблемы совершенствования системы обучения в высшей школе явился развернувшийся в развитых странах процесс информатизации общества, обусловленный внедрением в различные области человеческой деятельности компьютерной техники [202, 244, 247,289, 310, 316, 319].
class2 Теория интеграции естественно-научных дисциплин в высшей технической
школе class2
Когнитологическніі аспект интегрирования естественно-научных знаний
Образование представляет собой общественно-организуемый, нормируемый процесс становления личности через обучение, воспитание и развитие. Из этого вытекает проблема педагогического исследования как уяснение закономерностей протекания образовательного процесса и разработка на этой базе нового содержания и структуры образования.
В предыдущей главе показана необходимость интегрирования естественно-научных дисциплин для формирования соответствующей компетентности специалиста с высшим техническим образованием - способности решать возникающие в процессе профессиональной деятельности проблемы с естественно-научным содержанием на основе представления о взаимосвязи процессов в неживой и живой природе. Выделено определение понятия «интеграция содержания образования» и основой, способствующей целостному восприятию окружающего мира выделена современная естественно-научная картина мира в форме развития и усложнения форм движения материи. С учетом требований, сформулированных в концепции модернизации образования и рассмотренных выше положений построена иерархия целей естественно-научной подготовки. Однако для обоснования структуры интегрированного цикла естественно-научных дисциплин необходимо построение теории, дающей целостное представление о психолого-педагогпческих закономерностях формирования структуры знаний организации мышления, нацеленного на решение профессиональных задач, то есть необходимо рассмотреть процесс познания с позиций когнитолопш, 1L Коаттологический аспект интегрирования естественно-научных знаний.
Когнптология в качестве исследующего процесс познания раздела психологии прежде всего основывается на теории познания (гносеологии). Предметом изучения гносеологии (теории познания), являющейся разделом философии, в котором изучаются природа познания и его возможности, отношение знання к реальности, выявление условия достоверности и истинности познания [1, 2, 5, 132, 139, 140, 197, 323, 310]. Поскольку познание является важным элементом профессиональной деятельности специалисту необходимо прежде всего определить гносеологические аспекты данном деятельности.
Основной вопрос философии, то есть вопрос об отношении сознания к бытию, помимо природы познания имеет и другую сторону - это вопрос о том, может ли наше мышление познавать действительный мир, можем ли мы в наших представлениях и понятиях составлять верное отражение действительности. Априори цель любого познания - достижение истины. Истина - объективно верное отражение результата деятельности в нашем сознании [190].
С древних времен не существовало единого мнения по данному вопросу. Те философы, которые считают, что мир непознаваем, получили название агностиков. По мнению К. Пирсона, человеческий разум подобен телефонисту, который всю жизнь провел на телефонной станции. Он никогда не видел -\ внешнего мира, вещей самих по себе и знает о них только по телефонным разговорам [335]. Понятно, что такая позиция объективно приводит философов к принижению роли науки, человеческого сознания вообще.
Научное обоснование принципа познаваемости мира было дано марксистской философией. Человек познает действительность не как пассивный созерцатель. Его связь с внешним миром, в том числе с природой носит, прежде всего, практический характер и опосредствована всей системой социальных отношении [114], Основой развития общества и главной стороной практической деятельности является материальное производство. Но практика - это не только производство, труд, это всякая материальная деятельность, направленная на преобразование, как природы, так и самого общества [132,152, 160, 161,167, 199,265].
Практика не только основа, она же и цель познания. Возникнув в практике, познание, в том числе научное, обслуживает практические потребности. Результаты познавательной деятельности внедряются в производственный процесс, Л это становится возможным только в том случае, когда наши знания адекватно отражают действительность. И так, человек может познать и познает окружающий мир благодаря своей активной практической деятельности [I].
Проблемы сущности познания давно рассматриваются в истории философии. Начиная с момента возникновения философской мысли, ученые спорили, о так называемых «источниках познания», в частности, спор между эмпириками и.рационалистами [263, 330].
Эмпирики (Ф. Бэкон, Д. Локк) были убеждены» что главным единственным источником достоверного знания о мире является чувственный опыт. Чувственное восприятие действительности представляет собой, по их мнению, единственный источник информации о мире.
В противоположность эмпирикам рационалисты (Декарт, Спиноза) придерживались мнения, что человеческий разум обладает свойствами, которые позволяют ему независимо от чувственного опыта достигать достоверного знания путем ряда интеллектуальных операций.
Научно-практические основы конструирования образовательных систем
В предыдущих главах в соответствии с методологией образования [256] рассмотрены такие стадии фазы проектирования организации практической педагогической деятельности как концептуальная и моделирование.
Приступая к такой стадии проектирования, как конструирование педагогической деятельности следует иметь ввиду то, что осуществлялись они в процессе непосредственной деятельности по обучению в реальном учебном процессе н с учетом сложившейся нормативной и теоретико-педагогической базы.
В процессе конструирования учитывалось то, что содержание образования регламентируется на нескольких уровнях [140, 150, 224, 227]. Компонентами содержания образования непосредственно являются учебные предметы. Учебный предмет - это с одной стороны дидактически адаптированная. _ целе- и ценностно-ориентированная система знании, соотнесенная с определенной отраслью науки или социальной практики. С другой - это система видов учебно-познавательной деятельности, инвариантным содержанием которых выступает упорядоченное знание об определенных аспектах деятельности.
Если используется термин «учебная дисциплина» то подчеркивается целевые характеристики содержательно-заданной познавательной деятельности. Учебная программа - это тезисное, концептуальное изложение представления содержания образования, выделяюшее требования к уровню усвоения отдельных компонентов учебной дисциплины, определяющее продолжительность и хараіпер ([юрм организации учебного процесса.
Совокупности учебных предметов, соотнесенные с определенным уровнем образования сферой социальной практики, с указанием форм промежуточной и итоговой аггестации называются учебными планами. Кроме того, содержание образования в целом определяется Государственными требованиями к уровню подготовки выпускников и минимуму содержания образовательной программы по специальности.
Учебные предметы создаются на основе знаний, которые вырабатываег совокупный опыт человечества. Но эти знания могут быть представлены в предмете в различном объеме и в различном порядке. Выше в 1.1 уже обсуждались исторические тенденции построения учебников физики, химии и биологии.
Проведенный В.В. Сорокиным анализ [301, 302] ряда (около шести десятков) учебников и учебных пособий по общей и неорганической химии, получивших наибольшее распространение у нас в стране и за рубежом показал, что построение их содержания имеет ряд общих характерных черт, а именно:
1. Исторический принцип в логике . представления информации и последовательности изложения тем.
2. Большая вариативность в последовательности представления разделов курса и отдельных тем.
3. Концентризм в изложении учебного материала.
4. Использование принципа систематизации в описании химических свойств элементов.
5. Тенденция к специализации фундаментального учебного курса «Общая химия»
Анализ опубликованных учебных пособий по дисциплине «Концепции современного естествознания» также показывает высокую вариативность в структурировании материала. Прежде всего, можно выделить пособия достаточно близкие, вплоть до совпадения, оглавления с содержанием обязательного минимума профессионально - образовательной программе Государственного образовательного стандарта для специалистов социально-ґ. гуманитарного направления [147, 157,236].
В другой группе оглавление в большей степени структурировано посредством выделения от двух до пяти разделов [9, 26, .157, 170, 174, 230, 231, 298, 304, 309, 320, 350, 384]. Число глав более вариативно: от четырех до двадцати семи. Более подробный анализ приведен в главе 4.
Таким образом, методология построения учебного предмета широко обсуждается в педагогической литературе, и, соответственно, реализуются различные точки зрения, основными из которых явились следующие: а) учебный предмет должен быть специально сконструирован, а не являться простым переносом из соответствующей науки; б) логика развития науки должна быть основой построения учебного предмета и в) построение учебного предмета должно строиться в соответствии с содержанием деятельности, овладение видами которой должно обеспечиваться обучением [303],
