Формирование естественно-научного мышления студентов в рамках различных вариантов интеграции содержания физического образования

11111111111* № 1,

Таким образом, одним из основных направлений развития содержания физического образования является его фундаментальность, позволяющая студентам, опираясь на базовые знания по дисциплине, осваивать универсальные способы их применения для анализа и решения конкретных задач.

Применение математического моделирования на занятиях по физике помогает усилить познавательную мотивацию студентов при изучении курса физики, определяя ее выходы в профессиональные задачи, обеспечивает понимание того, что математический аппарат — не только инструмент для вычисления, но и средство научного исследования, которое может и должно использоваться в

дальнейшей профессиональной деятельности специалиста.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бахадирова, 3. Профессиональная направленность общеобразовательной подготовки студентов (на примере обучения физике в технических вузах) : автореф. дис. ... канд. пед. наук/ З. Бахадирова. — Ташкент, 1990. — 15 с.

2. Беломестнова, В. Р. Математическое моделирование при интеграции курсов математики и физики в обучении студентов физических специальностей педвузов / В. Р. Беломестнова. — М. : МПГУ, 2007. — 70 с.

3. Беспалько, В. П. Межпредметные связи физики с техникой и математикой в преподавании физики / В. П. Беспалько // Профессиональная направленность в преподавании физико-технических дисциплин в пединституте : межвуз. сб. науч. тр. — Рязань, 1984. — С. 12—40.

Поступила 25.08.10.

ФОРМИРОВАНИЕ ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНОГО МЫШЛЕНИЯ СТУДЕНТОВ В РАМКАХ РАЗЛИЧНЫХ ВАРИАНТОВ ИНТЕГРАЦИИ СОДЕРЖАНИЯ ФИЗИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ

С. В. Шамина

Представлены варианты организации содержания физического образования, в соответствии с которыми возможно осуществлять реализацию учебного процесса и формировать естественно-научное мышление студентов. В качестве основного средства диагностики естественно-научного мышления студентов в условиях интеграции содержания образования рекомендуется использовать критериально-ориентированные тесты.

Ключевыге слова: естественно-научное мышление; интеграция; фактологический вариант; понятийный вариант; теоретический вариант; компетентностный вариант; критериально-ориентированный тест; нормативно-ориентированный тест.

В настоящее время в медицинских вузах наметилась тенденция сокращения учебного времени на изучение фундаментальных естественно-научных предметов, хотя в базовой подготовке врача естественно-научные предметы занимают доминирующее место, поскольку обеспечивают уровень профессиональной подготовки, раскрывают способы и механизмы устойчивого взаимодействия человека с окружающей средой, обеспечивают функциональную основу профессиональной деятельности. В процессе изучения таких предметов у студентов не только формируются определенные

знания, умения и навыки, но и естественно-научное мышление, которое является важным психическим новообразованием для врача. Естественно-научное мышление понимается как отражение субъектом объективного мира в понятиях, суждениях, умозаключениях в процессе реализации теоретической и практической деятельности, при решении конкретных противоречий, проблем, задач.

Классифицируя естественно-научное мышление по предметному обобщению, Г. А. Берулава [1] выделяет в его структуре типы, стадии и уровни, которые представлены на рисунке.

© Шамина С. В., 2011

ИНТЕГРАЦИЯ ОБРАЗОВАНИЯ

Естественно-научное

мышление

Структура естественно-научного мышления

Эмпирическое знание отражает внешние свойства предметов и опирается на наглядные представления. Конкретизация эмпирических знаний состоит в подборе иллюстраций, примеров, входящих в соответствующий класс предметов. Теоретические знания отражают внутренние отношения и связи предмета и тем самым выходят за пределы чувственных представлений. Конкретизация теоретических знаний проявляется в выделении и объединении особенных и единичных проявлений системы из ее всеобщего основания.

Одним из важнейших факторов, оказывающих влияние на формирование и развитие естественно-научного мышления студентов, выступает содержание образования. На современном этапе развития образовательных систем ключевым направлением развития содержания образования является повышение его целостности, научности, фундаментальности посредством интеграционного взаимодействия компонентов. Если рассматривать понятие «интеграция» в пси-холого-педагогическом аспекте, то нельзя не заметить, что оно трактуется по-разному. Г. А. Монахова под интеграцией понимает ведущую форму организации содержания образования на основе всеобщности и единства законов при-

роды, целостности восприятия субъектом окружающего мира [4]. По мнению И. Д. Зверева и В. Н. Максимовой [2], процессы интеграции представляют собой развитие педагогической науки во всех ее аспектах: в системе знаний, в системе деятельности, в системе отношений науки с другими формами общественного сознания, в системе организации науки. В понимании И. П. Яковлева, интеграция элементов системы образования — это процесс ее движения, развития к более целостному состоянию, характеризующемуся не только степенью взаимосвязи элементов, но и, прежде всего, изменением свойств своих элементов [7].

Характерной особенностью приведенных определений является то, что, хотя авторы акцентируют внимание на различных признаках интеграции — на взаимосвязи элементов системы или на ее упорядоченности и организованности, — в качестве основного признака они выделяют целостность системы, образующуюся в результате ее функционирования.

Интеграция содержания образования в медицинском вузе базируется на требованиях образовательного стандарта к профессиональной подготовке врача. Следовательно, акцент должен быть сде-

111!111Й1И1!Ш № 1,

лан на интегративных предметах, обладающих высокой целостностью содержания образования и обеспечивающих переход от дисциплинарной модели профессионального образования к компе-тентностной. Это обусловлено тем, что для компетентностной модели профессионального образования свойственна высокая степень целостности теоретических знаний и практического опыта.

С. А. Старченко утверждает, что в повышении уровня целостности содержания естественно-научного образования важную роль играют синтезированные учебные предметы. Они раскрывают логику усвоения естественно-научного знания, обеспечивают развитие теоретического мышления обучаемых, рассматривают практические аспекты использования научных знаний в раскрытии сущности жизни. В историческом аспекте наиболее высоким уровнем представления целостного содержания естественнонаучного образования обладает учебный предмет «Биофизика». Его содержание может строиться на естественно-научных идеях, фактах, понятиях, законах, теориях. По мнению ученого, это имеет большое значение для развития естественно-научного мышления врача. Синтез научных знаний есть процесс повышения целостности знания о реальном мире, результатом которого выступают соединение, обобщение и взаимосвязь научных знаний. Поэтому биофизические знания являются основой развития теоретического естественно-научного мышления. Применительно к содержанию естественно-научного образования С. А. Старченко выделяет фактологическую, практическую, понятийную, теоретическую и мировоззренческую модели содержания биофизического образования, которые в разной степени оказывают влияние на формирование эмпирического и теоретического мышления [5].

Рассматривая тенденции становления содержания физического образования в вузе медицинского профиля, мы выделяем четыре варианта интеграции содержания образования, обеспечивающих формирование и развитие есте-

ственно-научного мышления: фактологический, понятийный, теоретический, ком-петентностный. Биофизические знания в этих вариантах представлены на уровне соединения фактов, понятий и теорий. В зависимости от системообразующего фактора можно задать логику развития естественно-научного мышления от эмпирического к теоретическому.

Первый вариант — фактологический. Он характеризуется тем, что содержание образования строится на физических знаниях, а биологические знания приводятся в виде отдельных фактов и примеров. Осуществляется общенаучная подготовка студентов, т. е. получение ими общих сведений о физических понятиях, законах, теориях. Эмпирический уровень представления учебного материала преобладает над теоретическим. Мышление, которое формируется у студентов при реализации данного варианта интеграции физики и биологии, является эмпирически-науч-ным. Оно отличается тем, что субъект делает попытки научного анализа решения задачи, но ориентируется лишь на конкретные условия взаимодействия материальных объектов и не всегда может применить эти знания к реальным условиям.

Второй вариант — понятийныгй. Содержание образования раскрывается на уровне межпредметных связей и характеризуется взаимосвязью знаний различных предметов на основе общих понятий. Целостность образования достигается через определение научных понятий, объектов и методов познания, общих для двух или нескольких наук. При реализации такого варианта интеграции физики и биологии у студентов формируется дифференциально-синтетическое мышление. Его особенностью является то, что субъект находит причинно-следственные связи в процессе мыслительной деятельности только в одной предметной области, осуществляет внутри-предметные теоретические обобщения, но затрудняется это сделать на межпредметном уровне.

Третий вариант — теоретический. Содержание образования реализуется

ИНТЕГРАЦИЯ ОБРАЗОВАНИЯ

через биофизические теории, адаптированные к образовательному процессу. Главными целями выступают фундамен-тализация биологического образования в вузе, повышение его теоретического уровня за счет обобщения базовых положений современной биофизики, биофизической интерпретации ряда биологических явлений, а также усвоения теоретических основ применения биофизических методов в практической деятельности и научных исследованиях. Целостность знаний достигается построением предметных линий содержания внутри отрасли научного познания, синтезом предметов, объединением элементов знаний предмета, рассмотрением общенаучных проблем через соединение научных знаний в комплексной поисковоисследовательской деятельности. При реализации такого варианта интеграции физики и биологии у студентов формируется синтетическое мышление [6]. Его отличают следующие признаки: субъект способен ориентироваться во всеобщих взаимосвязях и отношениях материальных объектов, осуществлять межпредметные теоретические обобщения, целостно представлять объект познания.

Четвертыгй вариант — компетент-ностныгй. Он предполагает реализацию содержания образования через объединение, соединение, упорядочение, взаимообусловленность, взаимосвязь знаний. Достичь этого позволяет изучение такого предмета, как «Биофизика». Целостность содержания образования обеспечивается посредством объединения образовательных областей, соединения профессионального, универсального, прикладного образования, определения общей естественно-научной картины мира. В рамках данной модели соединения физики и биологии у студентов формируется профессиональное мышление. Оно характеризуется тем, что студенты могут решать профессиональные задачи, используя систему естественно-научных и прикладных знаний. Профессиональное врачебное мышление при этом понимается как естественно-научная умственная деятельность, направленная

на качественную постановку и решение диагностических, лечебных и профилактических задач, правильную интерпретацию состояния живого объекта.

Таким образом, мышление студентов как процесс опосредованного и обобщенного отражения действительности формируется во взаимосвязи с содержанием образования. Очевидно, что интеграция физики и биологии в содержании биофизического образования не может не стимулировать развитие теоретического естественно-научного мышления через содержательное обобщение, установление взаимосвязей, соединение предметных знаний и способов деятельности. В связи с этим представляется целесообразным исследовать особенности формирования и развития естественно-научного мышления студентов на содержательном материале дисциплины «Биофизика» посредством его диагностики.

Регулярность данного вида деятельности поможет зафиксировать базовый уровень развития естественно-научного мышления и обозначить его динамику в процессе изучения указанного предмета.

Наиболее современной, дидактически обоснованной и объективной формой диагностики в настоящее время признается тестирование. В педагогической практике нашли широкое применение два подхода к оценке образовательных достижений студентов и учащихся — нормативно-ориентированный и критериально-ориентированный. Основными инструментами данных подходов являются соответственно нормативно-ориентированные и критериально-ориентированные тесты. Анализ работ М. К. Акимова, А. Анастази, С. Я. Батышева, Г. А. Бе-рулава и др. позволил нам выявить некоторые отличия этих подходов друг от друга, которые представлены в таблице.

Как видим, критериально-ориентированный тест имеет ряд существенных преимуществ. Во-первых, такая диагностика строится только на основе предметного содержания реальной учебной деятельности. Во-вторых, ее результаты позволяют судить о соответствии уровня достижений обучаемых социально-

№ 1, 2011

культурным нормам, требованиям стан- содержанием образования и равномерно дарта или другим критериям. В-треть- представляют весь учебный материал

их, задания входящие в тест, связаны с предмета.

Сравнительный анализ нормативно-ориентированного и критериально-ориентированного тестов при оценке образовательных достижений студентов

Нормативно-ориентированный тест

Критериально-ориентированный тест

Ориентирован на статистическую норму Учебные достижения отдельного обучаемого интерпретируются в зависимости от достижений всей совокупности обучаемых

Содержит задания, по трудности соответствующие уровню знаний обучаемого. В основу положена максимальная дифференцированность обучаемых в зависимости от уровня знаний и умений

Независимо от того, какая шкала используется, все эти шкалы не дают информации об овладении обучаемыми определенной системой знаний и умений или о достижении ими конкретных целей образования и обучения

Данный подход не соотнесен с содержанием образовательного процесса

Обычно охватывает широкую область достижений

Целью критериальной диагностики мышления, в частности естественно-научного, является не фиксация какого-либо неизменного (фактически же всегда разнородного) механического результата, а определение динамики функциональных состояний системы, соответствующих основным видам умственной деятельности обучаемых, репрезентативной адекватному предметному материалу. Это сближает критериально-ориентированные тесты с традиционной для обучения задачей контроля усвоения нормативно заданного учебного материала, предусмотренного учебной программой [3].

Одним их учебных предметов, в рамках которого может эффективно осуществляться развитие естественно-научного мышления студентов, является «Физика и биофизика». Для диагностики естественно-научного мышления студентов, изучающих данный учебный предмет, также целесообразно использовать критериально-ориентированные тесты.

Ориентирован на критерий

Оценка достижения конкретного обучаемого не зависит от достижений других обучаемых

Содержит задания, равномерно представляющие все знания учебного материала предмета. В основу положено определение процента (от должного объема) усвоения каждым обучаемым учебного материала

Результаты дают возможность судить об овладении обучаемыми определенной системой знаний и умений или о достижении конкретных целей образования и обучения

Данный подход соотнесен с содержанием образовательного процесса, с содержанием конкретного предмета

Обычно фокусируется на ограниченном наборе учебных задач

Они представляют собой совокупность качественных биофизических задач, к каждой из которых предлагается три варианта суждений на различных уровнях обобщения учебного материала (бытовом, предметном и синтезированном). Для решения качественной задачи не требуется никаких вычислений и предполагается применение естественно-научных знаний к анализу понятий, законов и теорий, о которых идет речь.

Приведем примеры задач по модулю «Механическое движение».

З а д а ч а 1. Почему, спускаясь с горы, лыжник слегка приседает?

1. Лыжник приседает, чтобы в случае падения расстояние до земли было меньше и падение было менее болезненным.

2. Когда лыжник приседает, центр тяжести его опускается, и лыжник оказывается в более устойчивом положении.

3. Приседая, лыжник уменьшает силу лобового сопротивления, которая возникает при спуске, при этом увеличивается скорость его передвижения.

ИНТЕГРАЦИЯ

В данной задаче 1-й вариант соответствует бытовому суждению; 2-й — предметному; 3-й — синтезированному. Первые два суждения характеризуют эмпирическое мышление, третье — теоретическое. В основе решения задачи лежит понятие «сила лобового сопротивления», которое студенты изучают в теме «Система биомеханических характеристик».

З а д а ч а 2. Почему дети, чтобы успеть за ходьбой взрослого человека, вынуждены переходить на бег?

1. Чтобы двигаться вровень с взрослым человеком, ребенок увеличивает частоту шага, при этом фаза переноса ноги уменьшается, а фаза амортизации увеличивается, а это характерно для бега.

2. У взрослого человека ноги длиннее, чем у ребенка, и, чтобы идти рядом, ребенок пытается догнать взрослого человека, постепенно переходя на бег.

3. Скорость движения зависит от длины и частоты шага. Эти параметры у взрослого человека выше, следовательно, скорость в единицу времени у него больше, поэтому, чтобы идти наравне, ребенок переходит на бег.

Для решения данной задачи студенту необходимо знать зависимость скорости от длины и частоты шага, которая рассматривается при изучении темы «Масс-инерциальные характеристики движения живых существ». Бытовому суждению в данном случае соответствует 2-й вариант, предметному — 3-й, синтетическому— 1-й.

Таким образом, в образовательный процесс медицинского вуза необходимо внедрять интегрированные учебные предметы, так как они обладают высоким уровнем целостности содержания образования, дают возможность формировать у студентов интегрированные понятия, законы, теории, способы деятельности, способствует развитию естественно-научного мышления студентов и переходу его на более высокий уровень.

В зависимости от системообразующего фактора можно предложить различные варианты интеграции содержания физического и биологического образования — фактологический, понятийный, теоретический и компетентностный. Выбор варианта, обусловленный целями

образовательного процесса, профессиональной ориентацией студентов, спецификой вуза, задает логику развития естественно-научного мышления студентов. Об уровне его развития позволяют судить критериально-ориентированные тесты, содержащие качественные биофизические задачи с несколькими вариантами суждений, представленных на различных уровнях обобщения.

Из вышесказанного следует, что в образовательный процесс медицинского вуза необходимо внедрять интегрированные учебные предметы, так как они обладают высоким уровнем целостности содержания образования и дают возможность формировать у студентов понятия, законы, теории, интегрированные способы деятельности. Изучение студентами учебного предмета «Физика и биофизика» способствует развитию естественнонаучного мышления студентов и становлению его на более высокий уровень. В рамках данного учебного предмета осуществляются обобщение и систематизация знаний и способов познавательной деятельности на теоретическом уровне.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Берулава, Г А. Диагностика и развитие мышления подростков / Г. А. Берулава. — Бийск : Науч.-изд. центр Бийского пед. ин-та, 1993. — 240 с.

2. Зверев, И. Д. Межпредметные связи в современной школе / И. Д. Зверев, В. Н. Максимова. — М. : Педагогика, 1981. — 160 с.

3. Каплунович, И. Я. Понимание: диагностика и формирование / И. Я. Каплунович // Психология обучения. — 2005. — № 9. — С. 20—22.

4. Монахова, Г. А. Образование как рабочее поле интеграции / Г. А. Монахова // Педагогика. — 1997.— №5.— С. 52—55.

5. Старченко, С. А. Методические основы осуществления дидактического синтеза содержания естественно-научного образования / С. А. Старченко, Н. Р. Шталева. — Челябинск : Изд-во ЧГПУ, 2005. — 30 с.

6. Суровикина, С. А. Развитие естественно-научного мышления учащихся в процессе обучения физике: Теоретический аспект : моногр. / С. А. Су-ровикина. — Омск : Изд-во ОмГПУ, 2005. — 260 с.

7. Яковлев, И. П. Интеграция в высшей школе с наукой и производством / И. П. Яковлев. — Л. : Изд-во ЛГУ, 1987. — 128 с.

Поступила 11.02.10.