Естественнонаучное образование: содержание и стратегические ориентиры развития

УДК 370. 179. 1

ББК Ч 45/48. 81

С. Е. Старостина

г. Чита

Естественнонаучное образование: содержание и стратегические ориентиры развития

В статье раскрывается сущность и содержание понятия «естественно-научное образование», рассматривается значение естественных наук для развития общества, естественно-научного образования для развития личности, указываются стратегические ориентиры развития естественно-научного образования. Автор проектирует основные результаты общего естественно-научного образования, определяет пути повышения мотивации студентов к изучению естественно-научных дисциплин, выделяет основные направления обновления естественно-научного образования.

Ключевые слова: постиндустриальное общество, естествознание, естественно-научное образование, естественнонаучная картина мира, личность, мотивация, научное мировоззрение, направления обновления естественно-научного образования.

S. E. Starostina

Chita

Natural science education: content and strategic orientations of development

The article deals with the essence and meaning of the concept "natural science education”; it reveals the role of natural science for society development, natural science education for personal development. Besides the article indicates strategic orientations of natural science education development. The author projects main results of natural science education in school, determines ways of students' motivation improvement to study natural science disciplines, shows main directions of renovation of natural science education.

Keywords: postindustrial society, natural

science, natural science education, natural science world outlook, person, motivation, scientific world outlook, directions of renovation of natural science education.

Современный мир находится в точке глобальной бифуркации (В. С. Степин), или макро-

сдвига (Э. Ласло), или перед «третьей волной» (А. Тоффлер). Приближение точки бифуркации мирового развития проявляется, по Г. Г. Мали-нецкому [см.: 7], в разных сферах: культуре, науке, образовании.

В сфере культуры сложные бифуркационные процессы обуславливают взаимодействие и взаимообогащение различных культур (культур Запада и Востока, научной и художественной, гуманитарной и естественно-научной); создают предпосылки для возникновения многомерного диалога, который наше время способно сделать «универсальным, всеохватывающим способом существования» [3, с. 40].

Сфера образования обособилась в отдельную самостоятельную область национальной экономики, выполняя важнейшие цивилизационные функции: развитие личности и ее социализацию, — является необходимым и важнейшим фактором развития экономики, основанной на знаниях.

В сфере науки, как отмечает В. С. Стёпин, наступает эра постнеклассической науки, рождается новый тип научной рациональности, когда приоритетными становятся не только объект, субъект, инструмент исследования, но цели и смыслы, которыми руководствуется ученый [см.: 12]. Отношение к природе лишь как к объекту исчерпало себя. Взаимодействие человека с природой протекает таким образом, что само человеческое действие не является чем-то внешним, а включается в систему, как носитель определенной культуры.

Наука становится системообразующим фактором, частью культуры, приобретает характер интегрирующего начала в основных сферах деятельности и общения людей [см.: 3]. Естествознание, как одно из направлений научного знания, также претерпевает глубокие изменения, внося свой «идейный вклад в общий культурный вклад человечества, который составляют стратегии естественно-научного мышления, научная ментальность, научное мировоззрение, научная картина мира» [1, с. 3].

Анализ справочной и педагогической литературы показал, что понятие «естественнонаучное образование» (далее ЕНО) не имеет определенного толкования. До середины ХХ в. определением этого понятия практически не занимались. Только в конце ХХ века в «Большой Советской энциклопедии» появилось определение: «естественно-научное образование имеет целью подготовку специалистов в области естественных наук — биологии, геологии, географии, физики, астрономии, химии, математики и других» [2, с. 102]. Недостатком данной формулировки, на наш взгляд, можно считать

достаточно вольное отражение областей естественнонаучного знания. Так, математика, по современной квалификации наук, не относится к области естествознания.

В российской педагогической энциклопедии [см.: 9] представлена следующая трактовка данного понятия: «естественно-научное образование — образование в области естественных наук». При таком подходе не раскрывается личностный аспект ЕНО, его влияние на развитие личности.

Н. А. Васильева [см.: 4] в своем диссертационном исследовании на основе теоретического анализа педагогической литературы уточнила понятие ЕНО. Сопоставив понятия естествознание, образование и естественно-научное образование, она определила ЕНО как «целенаправленный процесс и результат формирования у человека системы естественно-научных знаний, умений, навыков, опыта познавательной и практической деятельности, ценностных ориентаций и отношений» [4, с. 10].

Нам близка ее точка зрения, поскольку результатом естественно-научного образования должен являться не только полученный интегрированный объем знаний, навыков и умений, но и личностные качества выпускников: креативность, критичность мышления; наличие естественно-научного взгляда на мир; сформи-рованность научного мировоззрения; умение ориентироваться в сложном, противоречивом, но взаимосвязанном мире. По мнению многих ученых (О. Н. Голубевой, Л. Я. Зориной, В. С. Степина, А. Д. Суханова и др.) естественнонаучное образование является личностно и социально значимым, благодаря его огромному мировоззренческому, методологическому, содержательному и познавательному потенциалу.

Российская экономика в последние годы находится в стадии инновационного развития. Для достижения высокого качества экономического роста России требуется решить задачу формирования современной инновационной образовательной, научной и технологической инфраструктуры, обеспечивающей расширенное воспроизводство интеллектуального капитала страны, генерацию новых знаний и новшеств, их капитализацию, преобразование в новые продукты, услуги и технологии.

Создание современной экономики, интенсивное развитие страны, прорыв в сфере информационно-телекоммуникационных технологий и технологий наносистем, разумное природопользование, предупреждение экологических катастроф, развитие энергетики и энергосбережения, перспективных направлений военной и специальной техники требуют

получения принципиально нового знания, которое дают только фундаментальные естественные науки. Именно результаты фундаментальных исследований обеспечивают высокий темп развития производства, возникновение совершенно новых отраслей техники.

Весомые результаты фундаментальных и прикладных исследований и разработок инновационного характера в области естествознания достигнуты по целому ряду направлений деятельности. Все шире вовлекаются в производство считавшиеся прежде весьма далекими от практики достижения таких областей знаний, как лазерная и плазменная физика, квантовая механика, физика элементарных частиц, микробиология, генная инженерия, каталитическая химия и т.д. Конкурентоспособность наиболее процветающих фирм в значительной мере обеспечивается фундаментальными разработками в исследовательских лабораториях при фирмах, в университетах, в разнообразных научно-технических центрах.

Развитые страны мира признают необходимость приоритетного и опережающего обеспечения фундаментальных естественно-научных исследований как гаранта страны в области лидерства в научно-технических инновациях и ее безопасности. Как заявил президент США Б. Обама, выступая в апреле 2009 г. на ежегодном собрании Национальной академии наук США: «Мы не просто достигнем, мы превысим уровень времен космической гонки, вкладывая средства в фундаментальные и прикладные исследования, создавая новые стимулы для частных инноваций, поддерживая прорывы в энергетике и медицине и улучшая математическое и естественно-научное образование» [см.: 8]. Те инициативы, которые были озвучены американским лидером, увеличат более чем в два раза бюджетное финансирование «отдела науки, в ведении которого находятся ускорители, коллайдеры, суперкомпьютеры, мощные синхротроны и лабораторные комплексы для создания наноматериалов. Потому что мы знаем, что потенциал совершения научных открытий, который есть у страны, определяется инструментами, которые она предоставляет своим исследователям» [см.: 8].

Современная эпоха перемен бросает вызов и российскому обществу во всех сферах бытия. Одним из вызовов прогресса явилсяь существующий технологический и научный барьер [см.: 1]. Технологический барьер выражается в неспособности отечественных инженеров осваивать и повторять технологии стран-лидеров. Научный барьер проявляется в откате назад с передовых позиций науки. Это приводит к тому,

что в сферу высоких технологий встраиваются развивающиеся страны, естественно-научное образование которых находится на высоком уровне, оттесняя тем самым страны, которые еще совсем недавно были лидерами в данной области, например Россию, США [см.: 6].

Сегодняшний день, как никогда раньше, заставляет задуматься об огромной роли, которую играют в нашей жизни фундаментальные естественные науки. Будущее России, по мнению выдающихся ученых и педагогов страны, имеющих неоспоримый и высочайший авторитет в мире (Ж. Алферов, В. Гинзбург, С. Капица, В. Садовничий и др.), зависит от решения следующих первоочередных задач, стоящих перед обществом:

— обеспечение мирового уровня научных исследований и разработок в сфере фундаментальных исследований и прорывных технологий, через осуществление поддержки научных проектов, направленных на проведение фундаментальных исследований;

— научное и технологическое прогнозирование по основным направлениям развития экономики, которое должно проводиться на основе анализа перспективности исследований и разработок путем сопоставления с лучшими мировыми образцами;

— оснащение исследовательских лабораторий современным научным и технологическим оборудованием, информационными и вычислительными ресурсами коллективного пользования, с целью обеспечения высокого качества экспериментальных работ;

— развитие инновационной экономики России посредством создания и распространения конкурентоспособных технологий, формирования предпринимательской культуры и поддержки инновационного предпринимательства;

— развитие сети образовательных учреждений высшего профессионального образования России, осуществляющих профессиональное образование в сфере высоких технологий;

— опережающая подготовка и переподготовка кадров новой формации для инновационных отраслей регионов, что особенно существенно для реализации региональных программ социально-экономического развития.

Комплексное решение этих задач соответствует долгосрочным интересам России в области создания инновационной экономики, конкурентоспособной на мировом рынке.

Реализация инновационного сценария развития передовых стран приводит к интенсивным структурным сдвигам в пользу высокотехнологичных отраслей. Это повышает требования к выпускникам, которые должны

быть восприимчивы к инновациям, иметь современную профессиональную подготовку, обладать компетенциями в сферах информационных технологий, экономики и менеджмента. Именно такие выпускники будут способствовать существенному повышению эффективности развития высокотехнологичных отраслей и создавать тот ресурсный потенциал, который необходим для актуальных структурных преобразований экономики.

В связи с решением многих стран мира развивать математическое и естественно-научное образование правительства этих стран опережающими темпами развертывают подготовку необходимых специалистов. В США, Китае, Корее, Японии и странах, входящих в Евросоюз, приняты государственные программы, направленные на привлечение молодежи к получению образования в области фундаментальных исследований и высоких технологий [см.: 6].

А что у нас, в стране? В каком направлении собираются реформировать образование? Отвечая на эти вопросы, ректор МГУ академик В. А. Садовничий в предисловии к книге «Образование, которое мы можем потерять» констатирует: «Как учить менеджменту?... Как учить уже в тысячах вузов юристов и управленцев?... Как выдавать эти бесчисленные дипломы?... Я считаю, что это заблуждение. Причем все это происходит на фоне непрерывно ухудшающегося состояния математического и естественнонаучного образования у нас в стране» [см.: 10]. Именно естественные науки определяют перспективное развитие общества. Усиливать подготовку юристов и экономистов, обслуживающих в основном текущую жизнь страны, «за счет» естественников было бы (и есть!) крайне недальновидно.

Обобщая все вышесказанное можно согласиться со словами нобелевского лауреата по физике академика Ж. Алферова: страна, которая хотела бы адекватно отвечать серьезнейшим вызовам времени, должна опираться в первую очередь на хорошее математическое и естественно-научное образование, иначе нет у этой страны будущего.

Современное состояние естественнонаучного образования не может удовлетворять ни личность, ни общество, ни государство. Обновление ЕНО, обусловленное необходимостью его корреляции с современным уровнем развития естественных наук, требованиями к современному образованному человеку, реалиями современного мира и культуры, — объективное требование времени.

Исследованиям в области ЕНО посвящены многочисленные исследования специалистов в

области философии образования, педагогики, психологии, специалистов, рассматривающих проблемы частных методик (Б. С. Гершуский,

В. С. Степин, В. М. Розин, А. Д. Суханов, и др.). Аргументы в пользу активного преподавания естественнонаучных дисциплин в общеобразовательной и высшей школе регулярно пересматривались и совершенствовались, поскольку менялась ситуация в обществе.

Сегодня в рамках перехода системы высшего профессионального образования на компе-тентностный подход акцент делается на оценку профессиональной компетентности студентов, которая выступает основным образовательным результатом подготовки студентов. Необходимость проектирования результатов освоения основной образовательной программы как обладание компетенциями (универсальными и профессиональными) актуализирует вопрос о современном понимании (переосмыслении) роли и значении ЕНО. Компетентностный подход не сопровождается отходом от принципа фундаментальности российского образования. ЕНО как часть профессионального образования обеспечивает формирование тех качеств личности специалиста, которые определяются фундаментальной составляющей образования, влияют на готовность студента к усвоению общепрофессиональных и специальных дисциплин.

Достижение приоритета повышения качества естественно-научного образования ставит проблему трансформирования естественнонаучного образования в XXI в. как многоаспектную, сложную и системную [см,: 1; 3; 7]. Ее решение можно рассматривать во многих смысловых «измерениях» (аспектах). Ниже представлены результативный, мотивационный, методический аспекты данной проблемы.

Первый аспект - результативный. В свете идей непрерывного образования проектирование результатов ЕНО проведено нами на двух уровнях: уровне общего образования и на уровне высшего профессионального образования. В нашем исследовании мы ограничились проектированием результатов гуманитарного профиля для обоих уровней.

Результат ЕНО в основной школе (гуманитарный профиль обучения):

— получение и усвоение учащимися минимума знаний соответствующего базовым представлениям о мире, достаточного для осмысления поведения в современном мире, сохранения Природы и человеческой культуры;

— готовность учащихся к жизни в высокотехнологичном обществе;

— формирование целостной естественнонаучной картины мира и научного мировоззрения;

— раскрытие творческих способностей и создание предпосылок для прорыва России в области естественных наук, технологий и техники;

— развитие устойчивого интереса личности к естественным наукам и естественно-научным исследованиям.

Результатом ЕНО в высшей школе (гуманитарный профиль) будет становление ключевых компетентностей, которое обеспечивается в рамках ЕНО за счет:

— формирования у будущих специалистов целостного мировосприятия и единой естественно-научной картины мира;

— развития критического мышления и научного мировоззрения, базирующегося на основных концепциях современного естествознания: концепции единства человека и природы, концепции единения гуманитарной и естественно-научной культуры, концепции атомизма и континуальности строения материи, эволюционно-синергетическом представлении о возникновении и развитии живой и неживой материи и др.;

— развития высокоинтеллектуальной, технологически грамотной личности, способной ориентироваться в сложных феноменах природы, осознавать пределы допустимого во взаимодействии с природой, меру свободы и ответственности человека за природу;

— подготовки специалистов нового типа, умеющих творчески и широко мыслить, способных самостоятельно принимать решения и сознающих свою личную и корпоративную ответственность за их результаты.

Достижение поставленных результатов и будет являться основной целью общего естественно-научного образования.

Второй аспект - мотивационный. Хорошее образование невозможно реализовать без достаточной мотивации участников учебного процесса, основанной на устойчивом интересе к естествознанию. Анализ современного состояния ЕНО [см.: 11], показывает, что в последнее десятилетие упал престиж естественнонаучного образования, студенты гуманитарных специальностей негативно относятся к изучению естественно-научных дисциплин. В спорах о роли ЕНО в гуманитарном общем и высшем профессиональном образовании речь, в первую очередь, идет о решении вопроса: зачем все это нужно?

Мотивируя необходимость изучения естественных наук, наиболее часто приводятся следующие аргументы:

— глобальная цель — прорывные технологии требуют получения принципиально нового

знания, которое дает только фундаментальная наука;

— возможность неоднократного выбора — ранняя узкая специализация приводит к сложности или даже невозможности изменить направление профессиональной подготовки, если обучающийся разочаровался в сделанном выборе;

— овладение научным методом исследования — человек, владеющий научным методом, является вполне востребованным специалистом и вне области своей специализации;

— жизнь в высокотехнологичном обществе — обладание некоторым базовым набором естественно-научных знаний позволит ориентироваться в современном мире;

— наличие критического мышления и научного мировоззрения, которое в основном формируется в ЕНО, существенно затрудняет манипулирование людьми, позволяет объяснить явления природы, которые имеют сверхъестественную, магическую интерпретацию и религиозную окраску.

Анализируя вышеперечисленные аргументы, можно предположить, что для поднятия интереса к естественным наукам, повышения мотивации студентов гуманитарного направления к изучению естественно-научных дисциплин помимо сведений о достижениях современного естествознания, даваемых в контексте противоречивого характера процесса получения новых знаний, содержание ЕНО должно:

— знакомить студентов гуманитарных специальностей с вопросами о роли естествознания как основы инновационного развития общества, показывать социальную значимость современных естественно-научных открытий, выяснять роль и место естественных наук в решении глобальных проблем человечества;

— включать вопросы общенаучного и общекультурного содержания, раскрывать сущность методов научного исследования, способствовать овладению данными методами не на уровне объяснения сущности, а на уровне его применения;

— выявлять пути взаимосвязи и взаимопроникновения различных направлений научного знания (гуманитарных, общественных и естественных наук), показывать вклад исследователей-естествоиспытателей в развитие и становление современных научных представлений, отличается широтой их научных интересов, вниманием большинства ученых к проблемам культуры, экологии, сохранения цивилизации.

Результатом такой работы будет понимание того, что естествознание — это национальное

достояние государства; стратегический ресурс и условие инновационного развития России; его уровень определяет уровень развития цивилизации и человеческого потенциала; оно было в ХХ в. и должно стать в ХХ1 в. областью национального превосходства России.

Рассматривая проблему становления естественно-научного образования, отметим, что образование должно быть представлено в единстве содержательного и технологического компонент [см.: 11]. Поэтому третий аспект решения проблемы ЕНО (методический) — аспект адекватности содержания естественнонаучных дисциплин и современных технологий обучения требованиям к высшему профессиональному образованию.

Теоретический анализ проблемы исследования позволил выделить основные направления обновления ЕНО:

в содержании:

— установление соответствия между современными достижениями естественных наук и содержанием школьного ЕНО;

— корреляция стандартов 2-го поколения для основной школы со стандартами 3-го поколения для вузов;

— разработка учебников, учебных пособий, УМК нового типа по естественно-научным дисциплинам;

— разработка и внедрение специального предмета, интегрирующего знания всех естественных наук;

в технологиях:

— создание условий для обеспечения индивидуальной образовательной траектории как учащимся, проявляющим интерес к естественным наукам, так и учащимся с пониженной мотивацией к естественным наукам;

— создание нового качества познавательных ресурсов (ППС, ЦОР, ГГ — сайты, технологии, и др.);

— внедрение современных технологий обучения, исследовательской и проектной деятельности (обучение в музеях, лабораториях, центрах открытого доступа, заповедниках, обсерваториях и др.);

— создание новых средств оценивания достижений и образовательных результатов учащихся;

в нормативно-правовом и квалификационном обеспечении:

— обновление системы повышения квалификации учителей и преподавателей вуза, за счет разработки и внедрения квалификационных требований к специалистам в области ЕНО;

— создание центров сертификации квалификаций, в том числе в системе допуска к педагогической деятельности;

— разработка механизма системы финансо-

вой поддержки учителям ЕНО (гранты, премии от университетов, корпораций);

— нормативное введение педагогической интернатуры в дополнительном поствузовском образовании учителя ЕНО;

в материально-техническом обеспечении:

— создание нового качества материальнотехнической базы для ЕНО: имитационные классы, лабораторное и демонстрационное оборудование, в том числе посредством интеграции имеющихся ресурсов,

— создание ресурсных центров для профильной школы и вузов, на базе которых будет осуществляться сетевое взаимодействие учителей и преподавателей.

Реализация данных направлений невозможна только учителями и преподавателями естественно-научных дисциплин; многое зависит от политики государства, авторитетных специалистов в области образования, школьной и вузовской образовательной среды, домашнего окружения. Нам нельзя медлить, иначе мы можем еще больше отстать в области ЕНО от передовых стран, поскольку ведущие страны данные задачи выдвинули в число приоритетных. «Зная, что прогресс и процветание будущих поколений будет зависеть от того, как мы сейчас обучаем следующее поколение, я объявляю о новом решении, о поддержке математического и естественнонаучного образования. ... Призываю штаты радикально повысить резуль-

таты математического и естественно-научного обучения, повышая стандарты, модернизируя учебные лаборатории, обновляя учебные планы и формируя партнерства, чтобы больше использовать науку и технологии в наших классах. Я также призываю штаты улучшить подготовку учителей и привлечь новых высококвалифицированных учителей математики и естественных наук, которые могли бы увлечь учеников и оживить преподавание этих предметов в наших школах», — так заявил президент США Б. Обама [см.: 8].

Особого внимания в этой связи заслуживает высшее педагогическое образование, готовящее преподавательские кадры для средней школы. От качества естественно-научной подготовки студентов всех специальностей, наличия у них мотивации к получению знаний сегодня во многом зависит успех реформ естественно-научного образования. Педагогические вузы должны готовить выпускников, способных демонстрировать в ходе преподавательской деятельности не только профессионально-педагогические навыки, знание современных педагогических технологий, готовность к межличностному общению, но и широкий естественно-научный кругозор, особый тип рационального мышления, характеризующийся критичностью, научной мировоззренческой позицией, свойственной естественнонаучному знанию.

Список литературы

1. Алиева Н. З. Философско-методологические основания естественнонаучного образования в контексте постнеклассической науки: автореф. дис. . доктора философских наук. Ростов н/а -Д, 2009. 34 с.

2. Большая Советская энциклопедия (в 30 томах) / гл. ред. А. М. Прохоров, изд-е 3-е. М.: Советская энциклопедия, 1972. Т. 9. 664 с.

3. Бордонская Л. А. Отражение взаимосвязи науки и культуры в школьном физическом образовании и подготовке учителя. Чита: Изд-во ЗабГПУ, 2002. 237 с.

4. Васильева Н. А. Становление естественно-научного образования в России в ХVШ-первой половине ХГХ вв. (до реформ 60-х гг.): автореф. дис. ... кандидата пед. наук. Челябинск, 2008. 24 с.

5. Голубева О. Н, Суханов А. Д. Естественно-научная концепция современного естествознания// Физика в системе современного образования (ФССО — 99). СПб., 1999. Т. 1.

С.14 - 15.

6. Карпенко О. М., Бершадская М. Д. Высшее образование в странах мира: анализ данных образовательной статистики и глобальных рейтингов в сфере образования. М.: Изд-во СГУ, 2009. 224 с.

7. Малинецкий Г. Г. Будущее — вызо-

вы и проекты. Междисциплинарный контекст. URL.: http://spkurdyumov.narod.ru/

PrBudMegDisPod.htm (дата обращения: 21. 12 2009).

8. Обама Б. Текст выступления Президента США 27 апреля 2009 года на ежегодном собрании американской Национальной академии наук. URL: http: //eqworld.ipmnet.ru/ ru/info/sci-edu/obama2009.htm (дата обращения: 28. 02. 2010).

9. Российская педагогическая энциклопедия: В 2 томах / гл. ред. В.В. Давыдов. М.: Большая Российская энциклопедия, 1993. Т. 1. 608 с.

10. Садовничий В. А. Предисловие к книге «Образование, которое мы можем потерять». URL: http: //www.mccme.ru/edu/index. php?ikey = msu-book_preface (дата обращения: 28. 02. 2010).

11. Симонов В. М. Дидактические основы естественно-научного образования: дис. ... доктора педагогических наук: Челябинск, 2000.403 с.

12. Степин В. С. Теоретическое знание. М: Прогресс-Традиция, 2000. 744 с.