Роль процесса наблюдения в изучении естественнонаучных законов природы

УДК 37

З.А. Скрипко

РОЛЬ ПРОЦЕССА НАБЛЮДЕНИЯ В ИЗУЧЕНИИ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫХ ЗАКОНОВ ПРИРОДЫ

Томский государственный педагогический университет

В процессе реформирования среднего образования более отчетливо обозначились противоречия между необходимостью изучения естественных наук и нежеланием части учеников осваивать естественнонаучные предметы. Как правило, к ним относятся учащиеся классов гуманитарного профиля, которые объясняют свое негативное отношение к естественным наукам отсутствием необходимости естественнонаучных знаний в последующей жизни, непониманием предмета, отсутствием интереса к абстрактным научным знаниям [1]. Однако человек, живущий в цивилизации развитых технологий, не может быть абсолютно необразованным в области естественных наук. Современное мировоззрение в большей части формируется на уроках естественнонаучного цикла. Отсутствие системных естественнонаучных знаний обедняет человеческую личность, формирует чувство неполноценности, мешает профессиональному росту. Интеллектуально развитый, творческий человек немыслим без широкого спектра знаний.

Современные психолого-недагогические исследования показывают, что учащиеся, выбирающие гуманитарную образовательную траекторию, как правило, ориентированы на восприятие конкретных свойств объектов окружающего мира и чувственную оценку этих свойств [2, с. 60]. Это требует максимального использования средств наглядности в процессе преподавания естественных наук.

С термином «наглядность» обычно связывается непосредственное наблюдение изучаемых предметов и явлений, относящееся к эмпирической области знаний. А.Н. Леонтьев [3], рассматривая психологическую роль функции наглядности, выделял две ее составляющие: первая направлена на расширение чувственного опыта, вторая -- на раскрытие сущности изучаемых процессов и явлений. Когда наглядный материал направлен на раскрытие сущности, он выступает в качестве внешней опоры внутренних действий, совершаемых ребенком под руководством учителя в процессе овладения знаниями. В данном случае сам наглядный материал не является предметом усвоения, а выступает лишь средством получения каких-либо абстрактных знаний. В случае создания чувственных образов в качестве средств наглядности должны служить реальные объекты и копирующие их изображения, в случае раскрытия сущности процессов и явлений конкретность мешает.

На начальном этапе введения наглядности в обучение считалось, что наглядность является источником всех знаний, что в созерцании происходит усвоение знаний. В настоящее время подход к проблеме наглядности существенно изменился: считается общепринятым положение о том, чт о усвоение знаний в процессе наблюдения и восприятия осуществляется лишь в результате деятельности, а восприятие - лишь исходное звено усвоения.

Одним из средств наглядности является правильно организованное наблюдение (Л.В. Занков, Л.Я. Зорина, М.А. Данилова, Б.П. Есипова). Ь.Г.Ананьев с учениками исследовал вопросы, которые имеют отношение к деятельности восприятия и наблюдения у школьников [4, с. 10-37]. Их экспериментально-психологические исследования вплотную подводят к пониманию восприятия как сложнейшей информационной структуры, более или менее отражающей в целостных образах объективную действительность. Благодаря этому мы все более г лубоко проникаем в важнейший род связей, которые можно назвать «перцепция - объект». Однако, несмотря на достижения в изучении восприятия, их все-таки недостаточно для понимания значения и активного характера процессов, происходящих при восприятии человеком окружающей действительности. Важное значение имеют исследования зависимости восприятия человека от его практической деятельности, его установок и мотивации поведения, возрастных и индивидуально-типических особенностей.

На селективность восприятия влияют многие виды внутренних побуждений, выступающих в качестве подкрепления перцептивных процессов, регуляторов отбора впечатлений и инициаторов выбора объектов наблюдения. Изучаются влияния познавательных (научных, художественных, учебных) и практических (профессионально-трудовых) интересов на уровень развития и степень восприятия.

Восприятие, как и составляющие его основу ощущения, есть непосредственное чувственное отражение человеком внешнего мира и регулятор взаимодействия человека с предметами и явлениями окружающей среды. Восприятие обычно определяйся как целостный образ, отражающий единство структуры и свойств объекта. Эти связи можно обозначить как связи «перцепция - субъект» [4, с. 35].

Функциональные механизмы восприятия являются одним из факторов, обеспечивающих нормальный ход взаимодействия организма с окружающей средой. 11отребность в знании и методах, с помощью которых оно образуется, является одной из основных духовных потребностей индивида. «От элементарных ориентировочно-исследовательских реакций до сложнейших видов любознательности и познавательных интересов эта гностическая мотивация влияет на различные уровни жизни человека» [4, с. 37].

С.Л. Рубинштейн [5, с. 279] отмечал, что восприятие, по мере того как становится сознательным и целенаправленным, превращается в наблюдение. Направленный характер является неотъемлемой чертой наблюдения, что отличает его от восприятия. Жизненная практика заставляет человека перейти от непреднамеренного восприятия к целенаправленной деятельности наблюдения - на этой стадии восприятие превращается в специфическую «теоретическую» деятельность. Теоретическая деятельность наблюдения включает анализ и синтез, осмысление и истолкование воспринятою. Восприятие - это форма познания действительности. Восприятие человека предметно и осмысленно. Оно не сводится к одной лишь чувственной основе, мы воспринимаем не отдельные структуры и ощущения, а предметы, которые имеют определенное значение. Осмысленность восприятия означает, что в него включается мышление, осознание значения, но мышление всегда заключает переход от единичного через особенное к общему. Тем самым восприятие человека приобретает обобщенный характер. Так, чтобы правильно понять какой-либо физический опыт или природное явление, нужно воспринимать его как частный случай какой-либо общей закономерности. Уровень обобщенности изменяется в зависимости от уровня теоретического мышления человека. Поэтому наше восприятие связано с интеллектуальным контекстом, в который оно включается. В зависимости от уровня и содержания наших знаний мы по-иному не только рассуждаем, но и непосредственно видим мир.

Восприятие может осуществляться на различных уровнях - если па низших уровнях процесс протекает как бы стихийно, то в высших формах, связанных с мышлением, восприятие превращается в сознательно регулируемую деятельность наблюдения. В своих наиболее совершенных формах наблюдение, исходя из четкой целевой установки и приобретая плановый систематический характер, превращается в метод научного познания.

Л.В. Заиков [6, с. 185-187] считает, что деятельность наблюдения является сложным процессом, однако можно считать, что в этом процессе необходимо разделить непосредственно наблюдение и мышление. Объектом наблюдения служит непосредственно воспринимаемый предмет, познание которого состоит в выделении и соотнесении, объединении чувственно

данных его частей, аспектов, свойств. Характер анализа и синтеза и их соотношение в процессе восприятия различны в зависимости от особенностей воспринимаемого предмета, от задачи, поставленной перед субъектом, и от других условий. Это отмечено в целом ряде работ, в которых исследовалось восприятие объектов, отличающихся по степени сложности, по строению и т.д. Восприятие, которое является конституирующим компонентом наблюдения, здесь органически связано с мышлением. В состав наблюдения входит своеобразный вид мышления. Эти мыслительные процессы непосредственно опираются на чувственное познание действительности. Автор с помощью методики индивидуальных опытов развивал деятельность наблюдения у младших школьников, что формировало у них интенсивное побуждение к осуществлению познавательной деятельности.

Чтобы наблюдение можно было отнести к общим методам познания, необходимо вьшолнить определенные требования [7, с. 49]:

1) сформулировать цель наблюдения,

2) определить методику наблюдения,

3) выбрать аппаратуру для наблюдения,

4) зафиксировать результаты наблюдения и провести их анализ.

И.Э. Унт [8, с. 8] считает, что к наблюдениям можно отнести все задания, выполнение которых опирается на чувственное восприятие. Объектом наблюдения может быть любое наглядное средство: натуральные предметы, карты, схемы, рисунки, модели, иллюстрации учебника, фильмы и т.д. Задания, опирающиеся на наглядные пособия, могут иметь различную степень сложности: начиная простым описанием данного восприятия на основе заданного плана и заканчивая заданиями, требующими сложных мыслительных операций. По ряду предметов часто используются иллюстративный материал учебника и учебных пособий. Схемами пользуются как исходными данными, на основе которых учащиеся делают выводы, составляют таблицы и т.д. В процессе использования визуальных средств происходит осмысление усвоенного теоретического материала. Заданий, использующих наблюдение, можно найти множество, все они предполагают активизацию восприятия и мышления.

Процесс наблюдения в ходе изучения естественнонаучных законов природы имеет ряд преимущес тв над опытом, поставленным в лабораторных условиях. По мнению Ю.А. Шрейдера [9], необходимо отказаться от физикалистского абсолютизма при изучении живой природы. Эксперимент в традиционном понимании предопределяет многообразие возможных ответов на задаваемый природе вопрос. Как лингвист не должен подсказывать испытуемому ожидаемый ответ, так и естествоиспытатель не должен в эксперименте подсказывать ответ природе. Наблюдение в этом смысле свободнее, обьект наблюдается в естес твенном для него контексте, без обрыва целостных свя-

зей. Речь идет не об отказе от экспериментальных подходов, по об уяснении их ограниченности в исследовании живого. Опыт методологии общественных наук показал, что сфера явлений, доступных чисто индуктивному методу, поддающихся полноценному экспериментальному изучению, и сфера явлений, связанных с особенностями живого и духовного феноменов, не совпадают целиком. Философский подход к целостным явлениям показал принципиальную невозможность редукции целостных феноменов к локальным, к четко вычленяемым из целого в экспериментальной ситуации. Эти идеи, сформировавшиеся в области гуманитарных знаний, активно влияют на методологию естественных наук.

Познание есть духовный феномен, реализующийся в контексте материального бытия, связанный с этим бытием, но все же не детерминированный однозначно бытием материи. В феномене познания есть тот элемент творческой свободы поиска, который делает познание зависимым от исследователя. Исследователь открывает то, что уже есть в природе, но как и что он открывает, зависит от исследователя, от его познавательного стиля.

Итак, согласно исследованиям ведущих современных психологов и педагогов, правильно организованное наблюдение, имеющее четкие целевые установки, может являться методом научного познания. Этот метод активно используется автором данной работы при изучении интегрированного курса «Естествознание» в гуманитарных профильных классах.

В перенесении теоретических знаний на реальные объекты проявляется более глубокое понимание явления, закона. В процессе наблюдения может проверяться и подтверждаться, либо опровергаться какое-либо предположение или закон. Простое созерцание чего-то интересного не является наблюдением, так как в плане получения знаний бесполезно. В процессе наблюдения изучаемого явления не все ученики точно определяют, что надо наблюдать, на чем концентрировать свое внимание. Не всегда удается с первого раза уловить суть наблюдаемого закона или явления, в этом случае наблюдение необходимо повторить.

Объект наблюдения, который можно видеть в обыденной жизни, обсуждается и выбирается. В курсе естествознания для старших классов есть темы, которые имеют особое мировоззренческое значение. К ним относятся вопросы молекулярной физики, связанные с экологическими знаниям, которые являются необходимым элементом современной картины мира. Например, это вопросы, связанные с понятием поверхностного натяжения жидкости, так как коэффициент поверхностного натяжения жидкости зависит от’ примесей, находящихся в воде, и влияет на условия жизни надводной и подводной сред обитания.

К сожалению, даже ученики старших классов не могут правильно осуществлять деятельность наблю-

дения. Об этом говорят результаты эксперимента, приведенного в 10-х классах гуманитарного профиля лицея № 11 г. Томска. В структуре лицея предусматривалось существование только 9-11 -х классов - до этого ученики обучались в различных школах Томска. Поэтому нельзя связать отсутствие навыков деятельности наблюдения у учеников с результатами определенной методики обучения какого-либо конкретного учителя.

После изучения темы «Явление поверхностного натяжения жидкостей» ученикам было предложено осуществить наблюдение образования капли и описать процесс, используя имеющиеся у них теоретические знания об этом явлении. Большинст ве) учащихся испытывали значительные затруднения при выполнении этого задания.

В результате наблюдения фиксировались и описывались несущественные признаки явления или вовсе второстепенные. Так, признаками назывались: «капли всегда образуются по одной», «после падения в воду они растворяются в ней»; часто ученики просто описывали процесс выдавливания жидкости из пипетки, не обращая внимания на форму капли, а тем более на причину, обусловливающую эту форму. После первой попытки описания процесса образования капли с использованием теоретического знания о явлении поверхностного натяжения совместно с учителем был составлен план деятельности наблюдения, который включал следующие пункты:

1. Выбрать объект наблюдения, связанный с изучаемой темой.

2. Определить цель наблюдения.

3. Подготовить оборудование, необходимое для наблюдения.

4. Провести наблюдение явления и зафиксировать информацию, получаемую в процессе наблюдения.

5. Провести анализ наблюдаемого явления, используя для этого имеющиеся теоретические знания.

6. Сформулировать выводы.

Использование плана наблюдения значительно

повысило результаты данной деятельности (см. ниже таблицу и график).

Результаты наблюдений Число правильных ответов Количество учеников

абс. %

До составления планов 0 37 51.39

1 28 38.90

2 6 8.33

3 1 1.39

После составления планов 0 3 4.2

1 14 19.4

2 38 52.8

3 17 23.6

! и не улучшили  улучиили ОТ 0  улучиили от 1  упучимли от 2

Результаты деятельности наблюдения после составления плана

Оценка уровня знаний но изучаемой теме проводилась следующим образом. Известно [ 10], что в процессе обучения происходит перекодирование (преобразование) языковой информации, циркулирующей в процессе обучения. Гипотеза о существовании семантического языка, рассматриваемая рядом авторов (Аперсян, 1966; Попович, 1966; Шаумян, 1965; Сохор, 1974), объясняет такое явление как смысловое запоминание, не требующее сохранения языковой формы мысли, как возможность выражать и понимать одну и ту же мысль в разной языковой форме. В процессе коммуникации говорящий переводит содержание сообщения с семантического языка на естественный, а слушающий - с естественного на семантический. С точки зрения М.В. Поповича, каждый человек, в зависимости от его индивидуальных особенностей, мыслит на «собственном языке», являющемся некоторой разновидностью семантического. Языки, участвующие в цикле общения, нетождественны друг другу, но и не абсолютно различны. Они должны быть синонимично тождественны. Однако А.М. Сохор отмечает, что, связывая элементы логической структуры учебного материала, можно выделить такие компоненты или характеристики объекта, которые остаются неизменными при определенных преобразованиях этих объектов, называемых инвариантами.

Одним из инвариантов учебного материала является его объективное содержание, которое остается неизменным при перекодировании информации. Для отслеживания результатов наблюдения процесса образования капли при изучении темы «Явление поверхностного натяжения жидкости» в качестве инвариантов были выбраны понятия и определения: «явление поверхностного натяжения», «сферическая форма имеет минимальную площадь поверхности», «сила тяжести». Насколько точно учениками определялись логические связи между этими элементами, специально не изучалось, так как это представляет собой особую область исследования. Ниже приводятся таблицы и графики, показывающие результаты данного исследования.

Таким образом, большинство учеников 10-х классов гуманитарного профиля не имели навыка самостоятельной организации наблюдения природного явления и не смогли описать его на основании полученных теоретических знаний. Однако, выработав план деятельности наблюдения и правильно его организовав, определив четкие целевые установки, учащиеся повысили качество своих наблюдений, которые могут являться элементами метода научного познания.

Подтверждением того, что учащиеся классов гуманитарного профиля предпочитают метод наблюдения другим подходам научного познания мира, являются следующие исследования. В процессе изучения интегрированного курса «Естествознание» в 10-х классах учащимся предлагались практические работы различного характера, а затем был задан вопрос о том, какие из проделанных работ им понравились больше:

1. Лабораторная работа репродуктивного характера «Изучение явления поверхностного натяжения». Репродуктивный прием характеризуется воспроизводящей деятельностью учащихся по образцу действий учителя. Учитель организует и полностью направляет работу учеников. Этот прием эффективен при подтверждении теоретических знаний и законов. Данная работа проводилась по определенному плану, с фиксированным набором материалов и оборудования.

2. Домашняя экспериментальная работа эвристического характера «Получение и дегустация электрического тока». Частично-поисковый прием активизирует познавательную деятельность учащихся. Результат работы неизвестен, и учащиеся должны получить его самостоятельно. Эвристическим приемом могут выполняться работы по наблюдению природных явлений, определению качественных и количественных соотношений между величинами. Чтобы заинтересовать учащихся, работе был придан нетрадиционный вид.

3. Домашняя работа «Наблюдение за звездным небом и изучение созвездий» относится к работам, связанным с наблюдением и описанием природных объектов. Помимо вопросов о естественнонаучных знаниях, которые получили ученики в процессе выполнения данной работы, в отчет включались и вопросы о нравственном и эмоциональном отношении к наблюдаемому объекту природы.

4. Творческая работа «Физический смысл пословиц и поговорок о явлении грозы». Учитывая гуманитарный профиль класса, предполагалось, что работа с литературными произведениями, соотнесение гуманитарных и естественнонаучных знаний вызовет у учащихся наибольший интерес.

В конце учебного года был проведен письменный опрос учащихся по выявлению работы, выполнение которой понравилось им больше всего по той или иной причине. Из 88 учащихся, обучавшихся в классах гуманитарного профиля, только девять человек

(10.22 %) предпочли другим лабораторную работу репродуктивного характера «Изучение явления поверхностного натяжения». Ученикам было интересно проводить эксперимент, получаггь результаты и объяснять их.

Тридцати девяти ученикам (44.33 %) больше всего понравилась домашняя работа «Наблюдение за звездным небом и изучение созвездий». Учащиеся отмечают следующие положительные моменты: нравится наблюдать красивые явления природы; узнали много нового и интересного о звездном небе; стали находить и узнавать основные созвездия нашего полушария; научились отличать звезды от планет; испытывали чувство восторга и эстетического удовлетворения, наблюдая звездное небо. В процессе выполнения данной работы ученики получили значимые для их жизни знания; кроме того, положительное эмоциональное настроение, которое они испытывали, сделало эту работу наиболее привлекательной.

Двадцать четыре человека (27.27 %) предпочли домашнюю экспериментальную работу эвристического характера - «Получение и дегустация электрического тока». Известно, что частично-поисковый прием активизирует познавательную деятельность учащихся. Кроме того, название работы и нестандартный набор оборудования вызвали большой интерес у учащихся.

Только 16 учеников из 88 (18.18 %) отметили как самую интересную творческую работу «Физический смысл пословиц и поговорок о явлении грозы». В данном случая гипотеза о том, что работа с литера-

турными произведениями, соотнесение гуманитарных и естественнонаучных знаний вызовет у учащихся наибольший интерес, не подтвердилась. По-видимо-му, работа оказалась достаточно сложной и трудоемкой, несмогря на кажущуюся простоту задания. Ученикам требовалось просмотреть большое количество литературы, проявить умение находить в гуманитарных текстах элементы естественнонаучного знания. Это сказалось и на отчетах, когорые были выполнены достаточно традиционно.

Анализируя приведенные в данной статье теоретические исследования психологов и педагогов, а также результаты экспериментальных исследований, проведенных автором, можно заключить, что осознанное и целенаправленное восприятие превращается в наблюдение, которое отличается от простою восприятия направленным характером. У учеников в классах гуманитарного профиля слабо сформированы навыки наблюдения естествешюнаучных объектов, однако правильно составленный план деятельности наблюдения, имеющий четкие целевые установки, значительно повышает осознанность и качество наблюдения за явлениями и законами природы.

Итак, правильно организованное наблюдение может являться методом научного познания окружающего мира. Так как это метод наиболее эффективен для учеников, выбирающих гуманитарную образовательную траекторию, необходимо обратить особое внимание на формирование навыков наблюдения естественнонаучных законов и объектов природы в классах гуманитарного профиля.

Литература

1. Скрипко З.А. Дифференцированный подход в обучении - необходимый элемент школьного реформирования II Образование в Сибири. 2002. № 1(9).

2. Богомаз С.А. Функциональная асимметрия полушарий мозга и проблемы обучения. Томск, 1997.

3. Леонтьев А.Н. Проблемы развития личности. М., 1981.

4. Ананьев Б.Г. и др. Индивидуальное развитие человека и константность восприятия. М., 1968.

5. Рубинштейн С.Л. Основы общей психологии. Т. 1. М., 1989.

6. Занков Л.В. Избранные педагогические труды. М., 1996.

7. Зорина Л.Я. Дидактические аспекты естественнонаучного образования. М., 1993.

8. Унт И.Э. Индивидуализация и дифференциация обучения. М., 1990.

9. Шрейдер Ю.А. Единство и взаимодействие общественных и естественных наук// Методологические проблемы взаимодействия общественных, естественных и технических наук. М., 1981.

10. Сохор А.М. Логическая структура учебного материала. М., 1974.