Роль естественнонаучного образования в постиндустриальном обществе

В.А. Стародубцев
Томский политехнический университет.

Глобализация научных, производственных, экономических и социокультурных процессов объективно стимулирует и процесс формирования интернациональной сферы образования - глобального образовательного пространства. Общие концепции и принципы его построения провозглашены в декларациях международных организаций и международных конгрессов (Декларация ЮНЕСКО о высшем образовании, Болонское соглашение, Вашингтонский протокол и другие). В них подчеркивается необходимость построения в близком будущем открытого образовательного пространства, основанного во многом на транснациональных телекоммуникационных сетях и технологиях удаленного обучения. Таким образом, в настоящем времени совмещены процессы формирования двух глобальных пространств - образовательного и информационного. Они объективно взаимообусловлены, взаимосвязаны, но не тождественны. По мере развития постиндустриального общества и становления информационной цивилизации (К. Саган, М. Кастельс, А.Д. Урсул, Н.Н. Моисеев, К.К. Колин и другие), образовательное пространство все больше будет использовать пространство информационное. В 2003 г. число стационарных пользователей Интернет в мире достигло 700 миллионов человек и суммарные расходы на информационные технологии оцениваются в 900 млрд. долларов. К 2005 г. число постоянных пользователей Интернет достигнет 1 млрд. человек (по оценке Дж. Ганца). По ряду прогнозов в будущем более 85% трудоспособного населения развитых стран будет работать в областях, связанных с созданием, передачей и потреблением информации. Как отмечает В. Садовничий, ежегодно обновляется около 20% прикладных знаний и 5% теоретических. Поэтому современная система образования должна опережающее готовить новое поколение к условиям существования и профессиональной деятельности в глобальном информационном обществе, в особенности - к непрерывному образованию во всей жизни (life-long education). Образование становится постоянно продолжающимся процессом формирования личности в процессе информационного обмена с окружающей социальной средой.

При переходе к информационному обществу изменяются задачи развития личности, социально-экономические условия профессиональной деятельности выпускников образовательных учреждений, появляются новые возможности в процессуальном аспекте учебного процесса, возникает необходимость неоднократной смены (до пяти раз) сфер профессиональной деятельности в течение активного периода жизни человека. В новых условиях на первый план выступает противоречие между ограниченностью времени, отводимого на получение высшего образования, и резко растущему объему общекультурной и профессиональной (специализированной) информации, необходимой выпускнику для эффективной абилитации и компетентной творческой деятельности в избранной сфере общественных отношений. Остаются значимыми задачи развития личности, однако традиционная ориентация системы образования на формирование всесторонне развитой личности сменяется более прагматичным целеполаганием. Оно направлено на формирование профессиональной, методологической, информационной компетенций, позволяющих творчески и критически мыслить, быстро адаптироваться к новым социальным условиям, самообразовываться и саморазвиваться, оперировать растущими объемами научной, технологической, экономической информации и принимать ответственные решения.

Парадигма природосообразного устойчивого развития мирового сообщества в условиях глобализации экономических, социокультурных, политических, образовательных и научных взаимосвязей требует воспитания нового поколения в духе осознания человеком своего места в мире, как неотъемлемой части природы, без которой его существование невозможно, как наиболее интеллектуального и высоко духовного существа, несущего ответственность за будущее биосферы. Это требует отказа от антропоцентрической философии и замены ее на философию согласованного гармоничного развития человека и природы, их коэволюции (К.К. Колин, В. Шукшунов). На этой основе необходимо, на наш взгляд, формировать мировоззрение, ценностные ориентиры и стиль мышления учащихся.

В перечисленных выше обстоятельствах возрастает роль естественнонаучного образования. Именно на его основе у нового поколения могут быть сформированы: многоаспектное и системное восприятие окружающего мира (природы, человека и общества), индивидуальные смыслы (стиль мышления, ценностные ориентиры, мировоззрение), методология деятельности (исследование, проектирование, менеджмент), осознано предназначение личности (цели, стиль и сферы деятельности). При этом процесс получения естественнонаучного фундаментального (трансдисциплинарного) знания и специализированных профессиональных знаний должен идти параллельно с освоением методологии исследовательской, проектной и административно-управленческой деятельности. Это предполагает использование в организации естественнонаучного фундаментального образования активных методов обучения способствующих возникновению познавательной мотивации к обучению, развивающих способность самостоятельно получать необходимые знания (умение познавать) и распоряжаться ими, стимулирующих индивидуальное и коллективное творчество, основанных на развитии индивидуальности обучаемого при максимальном дифференцировании обучения, предоставляющих ему возможности для саморазвития и культурного роста.

В условиях отсутствия в структуре содержания высшего образования таких общеобразовательных учебных предметов как синергетика, общая генетика и общая психология (отражающих современные научные достижения в исследовании процессов самоорганизации живой и неорганической природы, поворот вектора развития науки в область исследования живого вещества на уровне внутриклеточных процессов и генома человека, а также интерес к исследованию внутреннего мира человека), их научное содержание должно быть отражено в имеющихся дисциплинах - в философии, информатике, физике, концепциях современного естествознания. Наибольшие возможности в этом плане имеет дисциплина концепции современного естествознания, отбор содержания которой должен отвечать требованиям: замещения новых научных направлений, не представленных в структуре содержания образования, приоритетному представлению междисциплинарных идей и концепций, учета роли человека как наиболее разумной и ответственной части природы, освоения методологии научного познания и самообразования.

Проявляющаяся в последнее время тенденция к сокращению часов аудиторных занятий ставит проблему интенсификации естественнонаучного образования за счет применения компьютерных и мультимедийных средств в учебном процессе. Компьютерные анимационные и виртуальные модели природных и техногенных явлений, систем и объектов стали частью электронных учебных курсов, разработаны и используются практикумы виртуальных лабораторных работ с использованием оригинальных авторских программ и специализированного программного обеспечения: пакетов MathCAD, LabView, WorkBench. Появились физические лабораторные практикумы с удаленным доступом. Вместе с тем, знакомство с литературой показывает, что в большинстве компьютерных практикумов используются объяснительно-дескриптивные модели, ориентированные на "раскрытие физического смысла исследуемых явлений". Целью эксперимента ставится подтверждение теории изучаемого явления или эффекта, его иллюстрация в форме функциональных зависимостей одних величин от других, в виде модификации геометрии исследуемого объекта или других визуально наблюдаемых изменений характеристик явления (поля интерференции и т. п.). Такое объяснительно-иллюстративное понимание роли компьютерных практикумов и виртуальных лабораторных работ приходит в противоречие с приоритетами современного образовательного процесса и требует инновационного подхода, направленного на освоение методологии научного исследования и позволяющего понять процесс получения нового знания. Естественнонаучная методология должна, по нашему мнению, осваиваться в повседневной учебной деятельности студентов на лабораторно-практических занятиях с использованием математических моделей и виртуальных приборов. Это означает, что у компьютерных практикумов моделирования физических, химических или экологических процессов появляется новая цель - учебное имитационное моделирование профессионально ориентированной, исследовательской и поисковой деятельности по получению нового (для обучаемого) знания. При таком подходе моделирование того или иного явления физики (химии, биологии, экологии и т.д.) становится одновременно средством освоения методологии научного поиска, инвариантного к конкретному содержанию предметных областей компьютерного анализа и имитации.

Целевая установка на формирование потребности в самостоятельной познавательной деятельности, на поиск и получение новой (для субъекта) информации и знаний, требует модернизации традиционных форм поурочной системы организации учебного процесса. Задачей лабораторных практикумов (в том числе и компьютерных виртуальных лабораторных работ) по естественнонаучным дисциплинам становится не столько иллюстрация и подтверждение теоретически описанных взаимодействий, явлений или эффектов, сколько их открытие в самостоятельной деятельности, дидактически организованной преподавателем (управляемое получение знаний). Обучаемые сами должны обнаружить и описать на доступном для них уровне тот или иной эффект, явление, закономерность. На основании полученных знаний, учащиеся должны быть в состоянии сделать прогноз последствий для изучаемого явления или эффекта в новых условиях или для новых областей практического применения. Таким образом, помимо заданий наблюдательного, сравнительного, измерительного и экспериментального характера, в лабораторной работе должны присутствовать элементы, традиционно используемые на занятиях практических, то есть задачи проблемного характера, требующие для своего решения рационально-логического мышления и (или) использования знаний для расчетов практически важных характеристик.

Действия, совершаемые с виртуальными моделями на экране монитора, могут в значительной мере заменить реальные действия с вещественными прототипами и спектр моделируемых естественнонаучных феноменов может быть значительно расширен. По всей вероятности, познавательная деятельность в виртуальном мире станет одним из базовых компонентов естественнонаучного образования близкого будущего. Однако при этом нельзя не обратить внимание учащихся на двойную замену реальности в компьютерном моделировании. Первая связана с заменой реальных предметов на их виртуальные модели, а вторая - реального действия на виртуальное (отслеживаемого визуально, перцептивное). Здесь возникает важная педагогическая проблема. В силу единства внутреннего и внешнего планов деятельности отношение к виртуальным объектам и к оценке действий с ними, сформированное в процессе деятельности в виртуальном мире, может подменять собой отношение к реальным объектам и к оценке действий в реальном мире. Легкость и быстрота изменения виртуальной реальности (движением пальца на клавиатуре или кнопке мыши компьютера) создает впечатление всемогущества пользователя компьютерных игр. Возвращение в недеформируемый, жесткий мир обыденной реальности может приводить к стрессу, отторжению реального мира конкурентных отношений.

Этика виртуального мира многих компьютерных игр разрешает большой спектр деструктивных действий с чрезвычайно образной эстетикой разрушения (взрывов, стрельбы по "врагам", использования разнообразных орудий в качестве средств лишения жизни или разрушения окружающего мира и так далее) и с примитивными моделями поведения. Непроизвольное восприятие подобных действий (эрзацев человеческих отношений - отмечает Б.Г. Гершунский) как социальной нормы чревато деформациями направленности личности. Подобное высказывание можно отнести и к виртуальному миру кинематографа, однако в случае компьютерной виртуальной реальности негативные для реального общества стереотипы могут быть более устойчивыми именно вследствие интерактивности действий пользователя, подкрепления визуального действия моторикой мышечного управления движением мыши компьютера и/или джойстика. Перенос образов виртуального мышления на действия в реальном мире имеет опасность утраты адекватности поведения.

Адекватность знаний так же может быть утрачена, если происходит подмена реального объекта исследования его несовершенной виртуальной моделью. Как отмечает В.П. Алексеев, теоретический метод и вычислительный эксперимент с использованием компьютеров позволяют в краткие сроки получить результат, учитывая быстродействие и объем памяти современных компьютеров и вычислительных сетей, однако адекватность полученных решений требует подтверждения в тестовых экспериментах. Виртуальные модели дают широкий спектр решений, а тестовые эксперименты и такие субъективные категории, как интуиция, накопленный опыт проведения виртуальных исследований и прагматические знания в области технологий помогают исследователю отсеять неприемлемые и выбрать оптимальные.

Из приведенного следует требование ограничения натурализма в имитации реальной действительности в компьютерных и мультимедийных дидактических средствах. Виртуальная реальность не должна полностью совпадать по внешним параметрам с реальностью, необходимо сохранять явные признаки условности виртуального пространства и виртуальных моделей естественнонаучных объектов, явлений и процессов. Здесь приемлема аналогия с театром, где четко разделены пространство сцены и пространство зрительного зала. Одновременно с этим следует требование гармонизации в естественнонаучном образовании виртуального эксперимента с натурным и с теоретическим описанием изучаемых природных, социальных или техногенных процессов. Только на этом пути можно преодолеть негативные стороны виртуализации и достоверно оценить адекватность используемых моделей.

Таким образом, в информационном обществе роль естественнонаучного образования не сводится только к трансляции новым поколениям накопленных знаний об устройстве окружающего мира и его теоретическом описании (передачи готовых знаний). Она становится более многоплановой, обогащаясь новыми средствами обучения и познания, позволяющими развить когнитивную сферу учащихся, освоить методологию получения нового знания и его творческого использования.