Интерпретации физической картины мира

Интерпретации физической картины мира

Н. С. Пурышева

Р. В. ГУРИНА (Ульяновский государственный университет) *

В статье рассмотрены интерпретации физической картины мира как образа материального мира; как результата освоения системы физических знаний; как модели мира, созданной сообществом ученых; как предмета изучения физики; как индивидуальной физической картины мира, отраженной в сознании учащегося.

Ключевые слова: физическая картина мира, система знаний, модель, образ, представление.

Physical World View Interpretations

N. S. PURYSHEVA

R. V. Gurina

The article examines the physical world view interpretations as an image of material world; as a result of physical knowledge system assimilation; as a model of the world, created by scientific community; as a subject of physics and as an individual physical world view, reflected in students’ consciousness. Keywords: physical world view, knowledge system, model, image, presentation.

В педагогической литературе нет однозначной интерпретации понятия «физическая картина мира» (далее — ФКМ). ФКМ как частно-научная картина мира представляется в разных источниках в виде утверждения «как система общих принципов, понятий, законов, наглядных представлений, формируемая на основе синтеза научных знаний» (Философский словарь, 2001: 235); как самостоятельный вид знания дисциплины «физика», обозначенный разделом программы (Сборник нормативных документов, 2004: 111); как предмет изучения в школьном курсе физики и как идеальная модель природы (Каменецкий, Пурышева, Важеевская, 2000: 74); как совокупность представлений о структурных единицах и структурном делении материи от галактик до элементарных частиц включительно, о трех типах фундаментальных взаимодействий природы и законах сохранения

(Разумовский, 1984: 100); как система знаний

о мире (Мултановский, 1988: 7); как результат освоения и обобщения знаний о мире (Концепции современного естествознания, 2008: 27); как самостоятельная дисциплина (Государственный образовательный стандарт ВПО); как совокупность «крупномасштабных фрагментов», к которым относятся: «физические объекты: пространство и время; физические взаимодействия и физические системы; физические процессы и явления; физические принципы; законы и теории; применения физики» (Мансуров, 2008: 15). При этом в качестве компонентов ФКМ в одних случаях выступают элементы (виды) знания, в других — представления о видах материи и ее атрибутах, в третьих — и то и другое.

Какая из трактовок правильная? И каково соотношение между ними? Из анализа литературы следует, что все трактовки имеют

* Пурышева Наталия Сергеевна — доктор педагогических наук, профессор, заведующая кафедрой теории и методики обучения физике Московского педагогического государственного университета. Тел.: +7 (499) 245-28-41. Эл. адрес: npurysheva42@rambler.ru

Гурина Роза Викторовна — доктор педагогических наук, доцент, профессор кафедры физических методов в прикладных исследованиях инженерно-физического факультета Ульяновского государственного университета. Тел.: +7 (8422) 32-06-19. Эл. адрес: roza-gurina@yandex.ru

обоснования, а понятие ФКМ имеет несколько смыслов. В зависимости от смысла ФКМ нагружается соответствующими компонентами. Ниже рассматриваются трактовки ФКМ, соотношения между ними и даются обоснования каждой из них.

Однако сначала выясним соотношение понятий «научное мировоззрение» и «физическая картина мира», так как часто авторами они употребляются как два разных элемента, которые надо сформировать у учащегося в процессе обучения. Как известно, в мировоззрении выделяются онтологический, эпи-стемиологический и аксиологический компоненты (Степин, 2007: 6). Онтологический компонент — это воззрение на бытие, которое, по сути, является физической картиной мира, формирующейся в сознании учащегося в процессе обучения физике. Эпистемио-логическая составляющая отражает сформи-рованность методологических и исследовательских умений учащихся (эпистемология — теория познания, от греч. episteme — знание и logos — учение, см.: Философский словарь, 2001: 693). Аксиологический компонент представляет собой мотивы и ценности и в целом мотивационно-ценностное отношение к миру, формирующееся в процессе обучения и воспитания.

Из вышесказанного следует, что понятие «научное мировоззрение» шире понятия «ФКМ». Второе — включается в первое в виде онтологической составляющей.

1. ФКМ как целостный образ физического мира. В справочной литературе мир определяется как совокупность всех форм существования материи; Вселенная во всем многообразии (там же: 337), а картина мира как «целостный образ мира, имеющий исторически обусловленный характер» (там же: 234). Содержание психических образов, порождающихся при воздействии внешних факторов реального мира, переходит во внутренний план сознания, «сворачиваясь» в одновременно обозреваемую сокращенную, схематизированную (симультанную) структуру — образ (Маланов, 2004: 76). Образы пространства, материи, времени (и т. д.) становятся исход-

ным материалом в формировании образа мира как картины. Можно сказать, что картина мира — интериоризованный во внутреннем плане сознания образ мира в виде психических представлений. Г. Герц трактовал понятие ФКМ как совокупность внутренних образов внешних объектов, отражающих существенные свойства объектов, включая минимум пустых, лишних отношений, которых полностью избежать не удается, так как образы создаются умом (Герц, 1959: 83).

Ключевым понятием любой картины мира является «представление». Представления рассматриваются психологами как ментальные репрезентации в виде пропозициональных и/или концептуальных структур (сетей) в сознании человека (Кубрякова и др., 1996: 134). Считается, что если даже информация поступает изначально в виде образов, она трансформируется далее в пропозиции — оперативные структуры хранения знания в мозгу человека. Так как ФКМ — это продукт сознания, фрагментами ФКМ как образа физического мира являются представления о материи и ее формах (вещество, поле, физический вакуум, темная материя, энергия), структуре и строении материи, пространстве и его видах, времени, движении и его видах, фундаментальных взаимодействиях, уровнях строения материи (нано-, микро-, макро- и мегауровни), эволюции реальности (но не сама материя, ее виды и ее атрибуты, как утверждается, например, А. М. Мансуровым, см.: Мансуров, 2008: 15).

Таким образом, ФКМ как образ физического мира включает в виде компонентов представления о материи, ее главных формах и атрибутах без подробностей и математического описания. Последнее означает, что ФКМ как образ мира не содержит систему специфического научного описания мира в виде физических теорий с применением математического аппарата.

2. ФКМ как модель мира — результат деятельности ученых. Функциями науки является добывание нового знания, систематизация знаний, объяснение явлений окружающего мира, создание модели мира Модель — это

образец, прообраз. ФКМ представляет собой результат деятельности ученых по моделированию мира. Моделирование — отображение свойств и отношений реального объекта на специально созданном для этого материально или идеально созданном объекте (Философский словарь, 2001: 338). Между моделью (в данном случае ФКМ) и прототипом (реальный мир) должно существовать подобие в физических свойствах, функциях или математическом описании их поведения. Например, чтобы построить механическую модель самолета и далее изучать ее функции, необходимо знать законы механики, гидростатики, иметь понимание сущности физических явлений и процессов, лежащих в основе построения модели, т. е. владеть системой знаний. Математическое описание модели физического мира — это описание языком математики законов, управляющих нашим миром с применением понятийного аппарата, методологии, описывающей его использование.

Следовательно, ФКМ как модель мира содержит составляющие: систему знаний о мире, систему представлений о мире на основе этих знаний и описание мира специфическими научными языковыми средствами. Модель физического мира — это целостная психическая структура, синтез, сплав образа физического мира и системы знаний о нем. Однако эти компоненты нельзя представлять как примитивную аддитивную сумму. Насколько полно отражает такая модель мира сам мир? Каким критерием определяется полнота? Полнота ФКМ как модели мира определяется тем, дает ли она ответы на все поставленные пытливым умом вопросы. Если нет — модель не полна.

ФКМ как модель физического мира является продуктом деятельности ученых-физи-ков. ФКМ формируется в общественном сознании сообщества ученых как социальный опыт, который хранится в научных источниках информации (монографии, научные журналы и издания).

Понятие «физическая картина мира» рассматривается как особый самостоятельный вид знания, т. е. как физическая модель

природы, включающая в себя фундаментальные физические идеи, физические теории, наиболее общие понятия, принципы и методы познания, соответствующие определенному историческому этапу развития физики. В таком виде ФКМ представляется для изучения молодому поколению как предмет изучения физики

3. ФКМ как предмет изучения физики. Научная картина мира является предметом изучения различных дисциплин (ФКМ — предмет изучения дисциплины «физика», биологическая картина мира — предмет изучения дисциплины «биология» и т. д.). Отметим, что модель мира, построенная сообществом ученых, значительно отличается от ФКМ — предмета изучения физики, во-первых, полнотой (учебники физики отражают далеко не все многообразие модели мира, созданной учеными-физиками); во-вторых, сложностью (содержание физики в учебниках адаптировано к восприятию учащихся, т. е. сильно упрощено); в-третьих, отставанием содержания учебников физики от современного содержания научных знаний в этой области на п лет.

Например, в настоящее время в учебниках отсутствует информация о ФКМ на наноуровне, а в учебнике астрономии 1967 г. отсутствовала информация о Большом Взрыве и расширении Вселенной, хотя в начале 20-х годов прошлого века А. Фридман опубликовал свои работы о нестационарных моделях и в то же время Хаббл обнаружил разбегание галактик. Мы, ученики конца 1960-х, проходили, что мир вечен и бесконечен: «Вселенная никогда не имела начала и никогда не будет иметь конца, она всегда существовала и будет существовать (Воронцов-Вельяминов, 1967: 147). В нашем сознании формировали неадекватную ньютоновскую картину мира как истинную. В последнем вопросе отрицательную роль сыграла философия, стоявшая на позициях атеизма, запрещавшая концепции, связанные с рождением мира и его смертью. Поэтому позиция отрицания диктата философии и политики в областях естественных наук вполне обоснованна.

Из вышесказанного также следует, что введение понятия «ФКМ как предмет изучения физики» в методическую литературу представляется излишним. В образовательных учреждениях учащиеся получают физические знания, умения, навыки, компетентности, а в результате их освоения формируется ФКМ. Поэтому предметом изучения физики является система физических знаний, представленная в школьных и вузовских учебниках с учетом адаптации на возрастные особенности учащихся, в результате освоения которой у них формируется ФКМ. Разумеется, что в сознании выпускника школы сформирована более полная и адекватная ФКМ, чем у ученика 8-го класса, а у выпускника физфака вуза ФКМ более полная и адекватная, чем у выпускника школы.

4. ФКМ и система физических знаний. В контексте причинно-следственной связи необходимо разграничить понятия «ФКМ» и «система физических знаний» (далее — СФЗ). Знание — набор сведений, объединенных в определенную упорядоченную систему. Выделяются виды знаний: основные термины и понятия; факты; основные законы; теории; методологические знания (информация о способах деятельности, методах познания и истории получения знаний); оценочные — сведения о нормах отношения

к различным явлениям жизни (Современный словарь по педагогике, 2001: 243). В системном и более полном виде совокупность элементов знаний представлена на рисунке 1.

Основным элементом СФЗ является физическая теория. В ее структуру входят следующие компоненты: 1) основание — эмпирический базис (наблюдение явлений, экспериментальные факты, которые послужили отправной точкой развития теории); модель, т. е. тот идеализированный объект, для которого строится теория; система понятий, включая физические величины и процедуры измерения последних; эмпирически установленные законы; 2) ядро — физические законы, описывающие изменение состояния материального объекта; законы сохранения; постулаты и принципы; фундаментальные физические постоянные; 3) следствия — выводное знание; применение законов, входящих в ядро теории; объяснение эмпирических фактов; предсказание нового; 4) интерпретация — толкование основных понятий и законов; осмысление границ применимости теории (Каменецкий, Пурышева, Важеев-ская, 2000: 79).

ФКМ может рассматриваться как результат и как следствие освоения системы научных знаний, поэтому нельзя ставить знак тождества между ФКМ и СФЗ. Эти понятия

Рис. 1. Система физических знаний

СФЗ

Механизмы, обеспечивающие освоение СФЗ: подходы, методы, средства, условия, формы освоения

Результат освоения СФЗ: сформированность научной ФКМ (онтологической составляющей мировоззрения) на нано-, микро-, макро- и мегауровнях

Рис. 2. Соотношение понятий «система физических знаний» (СФЗ) и «ФКМ» в контексте причинно-следственной связи

разнесены причинно-следственными отношениями (рис. 2).

Ликвидация дисциплины «Астрономия» и включение астрономических сведений в виде фрагментов в курс физики в школах существенно усложнили учителю задачу формирования у учащихся представлений о мега-мире. Более того, опрос около 100 учителей г. Ульяновска показал, что часы, предназначенные для изучения эволюции космоса, они предпочитают тратить на подготовку к ЕГЭ.

Задачей каждого учителя является формирование наиболее адекватной ФКМ в индивидуальном сознании каждого учащегося — индивидуальной физической картины мира (далее — ИФКМ).

5. ФКМ как индивидуальная физическая картина мира учащегося. Каков образ физического мира в индивидуальном сознании? Он может быть искажен из-за недостатка знаний о том или ином фрагменте картины мира. ИФКМ зависит от возрастных особенностей учащихся, от их способностей, склада ума. Как обеспечивается адекватность ИФКМ? Ее обеспечивают: качество учебников и компетентность авторов учебников; качество обучения (методов, средств, форм, условий, подходов обучения) и компетентность учителя; доступ учащихся к современным научным знаниям и научным источникам посредством их участия в научных детских обществах, конференциях, чтения научно-популярной литературы и просмотра научно-популярных передач; введение современных элективных курсов и факультативов в школах.

Таким образом, понятие ФКМ входит в понятие «мировоззрение» как онтологическая

составляющая. Необходимо различать следующие интерпретации физической картины мира: ФКМ как образ мира — совокупность представлений о материи, ее атрибутах на всех структурных уровнях, ее эволюции, взаимодействиях материального мира; ФКМ как результат освоения системы физических знаний; ФКМ как модель мира, созданная сообществом ученых — синтез образа физического мира и системы знаний о нем; ФКМ как предмет изучения физики — упрощенная модель физического мира, представляемая для изучения молодому поколению в школьных и вузовских учебниках физики; ФКМ как индивидуальная физическая картина мира, отраженная в индивидуальном сознании учащегося, адекватность которой обеспечивается качеством учебников, качеством обучения (методами, средствами, подходами, компетентностью учителя).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Воронцов-Вельяминов, Б. А. (1967) Астрономия : учебник для средней школы. М. : Просвещение.

Герц, Г. (1959) Принципы механики, изложенные в новой связи. М. : АН СССР.

Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Направление 540200 Физико-математическое образование (2005) [Электр. ресурс] // Портал «Информационно-коммуникационные технологии в образовании». URL: www.ict. edu.ru/ft/004649/540200b.pdf (дата обращения: 16.04.2011).

Каменецкий, Е. С., Пурышева, Н. С., Важе-евская, Н. Е. (2000) Теория и методика обучения физике в школе: Общие вопросы : учеб. по-

собие для студ. высш. пед. учеб. заведений / под. ред. С. Е. Каменецкого, Н. С. Пурышевой. М. : Изд. Центр «Академия».

Концепции современного естествознания : учебник для вузов (2008) / под ред. Л. А. Михайлова. СПб. : Питер.

Кубрякова, Е. С. и др. (1996) Краткий словарь когнитивных терминов / Е. С. Кубрякова, В. В. Демьянков, Ю. Г. Панкрац, Л. Г. Лузина ; под общ. ред. Е. С. Кубряковой. М. : Филол. фак-т МГУ им. М. В. Ломоносова.

Маланов, С. В. (2004) Психологические механизмы мышления человека: мышление в науке и учебной деятельности : учеб. пособие. М. : Изд-во Московского психолого-соц. ин-та; Воронеж : Изд-во НПО «МОДЭК».

Мансуров, А. Н. (2008) Физическая картина мира : учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности «Физика». М. : Дрофа.

Мултановский, В. В (1988) Физические взаимодействия и картина мира в школьном курсе. М. : Просвещение.

Разумовский, В. Г., Бугаев, А. И., Дик, Ю. И. и др. (1984) Основы методики преподавания физики в средней школе / под ред. А. В. Пе-рышкина и др. М. : Просвещение.

Сборник нормативных документов. Физика

(2004) / сост. Э. Д. Днепров, А. Г. Аркадьев. М. : Дрофа.

Современный словарь по педагогике (2001) / сост. Е. С. Рапацевич. Минск : Современное слово.

Степин, В. С. (2007) О третьей научной картине мира // Общая и прикладная ценология. № 1. С. 5-14.

Философский словарь (2001) / под ред. И. Т. Фролова. 7-е изд., перераб. и доп. М. : Республика.

BIBLIOGRAPHY

Vorontsov-Vel’iaminov, B. A. (1967) Astrono-miia : uchebnik dlia srednei shkoly. M. : Prosvesh-chenie.

Gerts, G. (1959) Printsipy mekhaniki, izlozhen-nye v novoi sviazi. M. : AN SSSR.

Gosudarstvennyi obrazovatel’nyi standart vysshego professional’nogo obrazovaniia. Naprav-lenie 540200 Fiziko-matematicheskoe obrazovanie

(2005) [Elektr. resurs] // Portal «Informatsionno-kommunikatsionnye tekhnologii v obrazovanii». URL: www.ict.edu.ru/ft/004649/540200b.pdf (data obrashcheniia: 16.04.2011).

Kamenetskii, E. S., Purysheva, N. S., Vazheev-skaia, N. E. (2000) Teoriia i metodika obucheniia fizike v shkole: Obshchie voprosy : ucheb. posobie dlia stud. vyssh. ped. ucheb. zavedenii / pod. red. S. E. Kamenetskogo, N. S. Puryshevoi. M. : Izd. Tsentr «Akademiia».

Kontseptsii sovremennogo estestvoznaniia : uchebnik dlia vuzov (2008) / pod red. L. A. Mikhailova. SPb. : Piter.

Kubriakova, E. S. i dr. (1996) Kratkii slovar’ kognitivnykh terminov / E. S. Kubriakova, V. V. Dem’iankov, Iu. G. Pankrats, L. G. Luzina ; pod obshch. red. E. S. Kubriakovoi. M. : Filol. fak-t MGU im. M. V. Lomonosova.

Malanov, S. V. (2004) Psikhologicheskie mekh-anizmy myshleniia cheloveka: myshlenie v nauke i uchebnoi deiatel’nosti : ucheb. posobie. M. : Izd-vo Moskovskogo psikhologo-sots. in-ta; Voronezh : Izd-vo NPO «MODEK».

Mansurov, A. N. (2008) Fizicheskaia kartina mira : uchebnik dlia studentov vuzov, obuchaiush-chikhsia po spetsial’nosti «Fizika». M. : Drofa.

Multanovskii, V. V (1988) Fizicheskie vzaimod-eistviia i kartina mira v shkol’nom kurse. M. : Prosveshchenie.

Razumovskii, V. G., Bugaev, A. I., Dik, Iu. I.

i dr. (1984) Osnovy metodiki prepodavaniia fiziki v srednei shkole / pod red. A. V. Peryshkina i dr. M. : Prosveshchenie.

Sbornik normativnykh dokumentov. Fizika (2004) / sost. E. D. Dneprov, A. G. Arkad’ev. M. : Drofa.

Sovremennyi slovar’ po pedagogike (2001) / sost. E. S. Rapatsevich. Minsk : Sovremennoe slovo.

Stepin, V. S. (2007) O tret’ei nauchnoi kartine mira // Obshchaia i prikladnaia tsenologiia. № 1.

S. 5-14.

Filosofskii slovar’ (2001) / pod red. I. T. Frolova. 7-e izd., pererab. i dop. M. : Respublika.