Реализация любого дидактического комплекса связана с репрезентативностью когнитивных структур. Н.И.Чуприкова описывает их «как внутренние психологические структуры, которые складываются в процессе жизни в голове человека и в которых представлена сложившаяся у него картина мира, общества и себя самого» (Чуприкова, 1997. С.341). Они определяют возможность построения субъектом системы личностных знаний, обеспечивающих целостный взгляд на мир, общество и себя.
Мы полагаем, что обучение физике может быть построено как единство «естественного», обеспечивающего самостоятельную работу личности над конкретной информацией, и усвоения опыта познания, целенаправленно передаваемого школой. Этот путь лежит в создании системы обучения, в котором на основе конкретного самостоятельно усвоенного материала появляются необходимые психологические новообразования, осуществляется формирование психологических, в частности, когнитивных, структур физического знания. Формирование их осуществляется на основе принципа системной дифференциации, приложимого как к организации самого процесса обучения физике, так и к процессу организации этих структур. Информация из окружающего мира извлекается и используется индивидом только в той мере и в такой форме, как это позволяют имеющиеся у него когнитивные структуры. Именно этими моментами и обусловливается то чрезвычайно важное значение, которое имеет понятие «когнитивные структуры» в теории и практике обучения. Последнее, как известно, носит и личностно обусловленный, и информационный характер. Эти два фактора ничего не меняют в положении о том, что формирование «когнитивных структур» подчинено принципу системной дифференциации. Личностное развитие школьника как субъекта учения предполагает такой путь развития, когда ученик не только усваивает (или «присваивает») знания, но и в состоянии сам их корректировать, вооружившись методами познания и логическими приемами, более того, отслеживая самостоятельно психологические новообразования в собственной когнитивной структуре знания, регулируя свою познавательную деятельность на основе рефлексии как ее результатов, так и самого процесса деятельности. При этом учащиеся усваивают не только рационально-логические приемы работы с информацией (в частности с физическими знаниями), а, значит, и самостоятельное оперирование ею, но и осуществляют регуляционно-оценочные функции по выявлению личностносмысловых аспектов знания, а, следовательно, и формирования собственной мировоззренческой позиции, построенной на четко осознаваемой картине миропонимания. Одним из центральных психолого-педагогических принципов обучения, который должен реализовываться на всех его этапах, начиная с составления программ и кончая проведением каждого конкретного урока, является требование формировать у учащихся упорядоченную систему знаний.
Анализируя подходы к реализации принципа системности знаний в различных частных дидактиках, Н.И.Чуприкова обращает внимание на связь этого принципа с прочностью усвоения знаний, которую выявил еще Дж. Брунер (Чуприкова, 1989. С.143–149). Он писал, что хорошее преподавание обязательно должно выделять структуру предмета и что «усвоение структуры предмета состоит в понимании его таким образом, который позволяет осмысленно связывать с ним многие другие вещи. Короче говоря, учить структуре знаний – значит учить взаимосвязи вещей» (Брунер, 1962. С.12). Брунер выделил три взаимосвязанных аспекта реализации этого принципа в обучении: хорошая структура предмета способствует доступности его изучения, пониманию новых явлений и сохранению знаний в памяти.
3.4. Понятийная определенность как условие формирования естественнонаучного миропонимания
Очень важным условием формирования естественнонаучного миропонимания школьников является терминологическая определенность/неопределенность в формулировках физических понятий. К.К.Гомоюнов указал на такие явления в области среднего, специального и высшего образования, как неадекватность изложения действительной сути того, что описывается, и недопустимость многозначности научных терминов (Гомоюнов, 1983). Они и приводят к неопределенности в формулировках понятий и неясности для учащегося самого физического феномена.
С.А.Суровикина проанализировала формулировки определений понятий «свойство», «явление», «процесс», «величина» в учебниках физики для средней школы. Эти понятия вводятся в физике с VII класса, при этом, в большинстве случаев, если авторы учебников и дают им определения, то не показывают их иерархию, связь друг с другом (Суровикина, 1998). Как отмечает Д.С.Лотте, «всякую терминологическую систему следует рассматривать не как какой-то произвольный набор кодовых слов, а как совокупность терминов, тесно, органически связанных друг с другом» (Лоте, 1971. С.17).
Для того чтобы обозначить наши позиции, приведем определения самого понятия «понятие» и ряда естественнонаучных понятий, принятых в естественнонаучных дисциплинах, которые входят в число ключевых в курсе физики. В первом случае мы следуем определению А.В.Усовой: «Понятие есть знание существенных свойств (сторон) предметов и явлений окружающей действительности, знание существенных связей и отношений между ними» (Усова, 1986. С.7).
Свойство – сторона (качество, признак) материального объекта, обусловливающая его различие или сходство с другими материальными объектами и проявляющаяся во взаимодействии с ними.
Явление – это изменение существенных свойств материальных объектов или проявление новых свойств, обусловленных взаимодействием с другими материальными объектами. Процесс – закономерная, последовательная, непрерывная смена следующих друг за другом явлений, состояний.
Свойства, явления, процессы количественно и качественно характеризуются величиной. Существуют следующие определения величины. «Величина – то, что можно измерить, исчислить» (Кондаков, 1975. С.81). «Величина – 1. Размер, объем, протяженность предмета. 2. То (предмет, явление и т. п.), что можно измерить, исчислить» (Ожегов, 1994. С.63). «Величина – одно из основных математических понятий, возникшее как абстракция от числовых характеристик физических свойств» (Философский словарь, 1991. С.61). Мы будем называть физической величиной качественную и количественную характеристику свойств тел, явлений или процессов, которую можно выразить в результате измерения или вычисления.
Первой физической картиной мира, которая формируется в сознании учащихся, является механическая картина мира, основанная на законах Ньютона. Основными понятиями, вокруг которых складывается представление о действии данных законов, являются понятия «взаимодействие», «масса», «сила», «скорость», «ускорение».
Рассмотрим, как вводятся понятия «взаимодействие», «масса», «инертность» и «сила» в учебниках физики VII и IX класса.
В учебнике «Физика – 7 класс» А. В. Перышкина (2001) понятие «взаимодействие» вводится эмпирически через эксперимент с двумя тележками и делается теоретический вывод: «действие одного тела на другое не может быть односторонним, оба тела действуют друг на друга, т. е. взаимодействуют». Вслед за этим вводится понятие «масса» и затем – понятие «инертность». На их основе формулируется ряд положений.
«Во сколько раз скорость первого тела больше (меньше) скорости второго тела, во столько раз масса первого тела меньше (больше) массы второго». Далее разъясняется, что тело, имеющее в данном случае большую массу, называют более инертным, а тело, имеющее меньшую массу, когда его скорость изменяется больше – менее инертным. После этого вводится понятие массы как физической величины, которая характеризует его инертность.
С нашей точки зрения, здесь уже заложена некоторая терминологическая неопределенность для учащихся. На первый взгляд специалиста, все верно: инертность – свойство тела, масса – его характеристика. Однако в тексте учебника сначала говорится о соотношении скоростей и обратном соотношении масс тел, а затем вводится понятие инертности через изменение скорости тел, а это другая физическая величина – ускорение, а не скорость тела! В самом тексте учебника эксплицирована ошибка, которая затем эксплицируется в ошибочных представлениях учащихся, у которых эти два понятия не разведены.
Более того, упущен такой важный момент как длительность действия, за время которого изменяется скорость тела и по которому можно определить, насколько оно инертно. Только после этого момента, на наш взгляд, было бы физически и логически грамотно ввести понятие инертной массы как характеристики инертности тела. Таким образом, введение понятий «инертность» и «масса» можно осуществить следующим образом: то тело, скорость которого при взаимодействии изменяется больше (меньше) скорости другого тела, является менее (более) инертным, чем второе тело, участвующее во взаимодействии. При этом инертность – это свойство тел, участвующих во взаимодействии. В чем оно проявляется? Инертность – свойство тела изменять скорость под действием других тел (сил) или сохранять ее, если другие тела (силы) на него не действуют. После этого целесообразно вводить понятие о массе как характеристики инертности и физическую величину для измерения меры инертности тел. Это позволяет раскрыть связь изменения скорости и массы тел при взаимодействии. При этом понятие «сила» необходимо было ввести еще при обсуждении вопроса о действии и взаимодействии тел.
