кАртина мира – формирование и применение в школе

В. И. Ивлев,

МОУ «Лицей № 43 (естественно-технический). Саранск

Мир очень сложен, и человеческий разум

явно не в состоянии полностью постичь его.

Е. Вигнер

Введение.

Философский словарь дает следующее определение: Научная Картина Мира – целостная система представлений об общих свойствах и закономерностях природы, возникающая в результате обобщения и синтеза основных естественнонаучных понятий и принципов [1].

Из данного определения получается, что основой картины мира являются понятия и принципы. Но понятия и принципы формулируются человеком, по мере развития науки они меняются (пример – переход от классической механики к теории относительности), тогда как сама природа не меняется. Представления о чем-либо формируются в мозгу конкретного человека, следовательно, они индивидуальны, т. е. субъективны. Задача школы – дать молодому человеку систему знаний, в том числе и картину мира, по возможности максимально объективную. Представления относительны, желательна инвариантная картина мира.

Согласно ФГОС общего образования, изучение предметной области «Естественные науки» должно обеспечить сформированность основ целостной научной картины мира [2]. Так как наиболее фундаментальные законы природы изучает физика, то выполнение этого требования – одна из главных задач данного предмета. В современные учебники физики даже включают соответствующий раздел, обычно называемый «Физическая картина мира». В этом разделе, как правило, говорится о том, зачем нужна такая картина, как она формировалась, что в нее входит, однако какая-либо более или менее наглядная картина не предлагается (см., например, учебник под ред. А. А. Пинского и О. Ф. Кабардина [3]).

Обратим внимание на несколько фрагментов (они выделены кавычками) из учебника [2], относящихся к обсуждаемой теме.

1. «Физической картиной мира называют систему представлений о природе, основанную на наиболее общих и универсальных законах физики».

Собственно определением термина является первая часть этого выражения (до запятой). При замене слова «Физическая» на «Научная» она может быть принята и за определение более широкого понятия «Научная картина мира».

Ко второй части формулировки напрашиваются комментарии (вопросы). Прежде чем говорить о законах физики (природы), надо составить представление о том, что в мире есть, существует. Законы природы управляют тем, что происходит или может происходить, т. е. явлениями природы. Фактически это утверждают сами авторы учебника в выражении «Законом природы называют утверждение, выражающее существенную и устойчивую связь природных явлений».

2. «Современная физическая картина мира основана на представлениях об универсальности законов квантовой физики, способной объяснить все явления в природе – от превращения элементарных частиц до вспышек сверхновых звезд и расширения Вселенной».

Желаемое выдается за действительное. Во-первых, квантовая теория основана на постулатах, объяснить природу которые она не в состоянии. Во-вторых, природа базовых форм материи – пространства и времени – пока еще не объяснена. В-третьих, явления микромира и мегамира хорошо описываются квантовой физикой, но с макромиром ситуация более сложная. Например, далеко не для всех явлений макромира создана квантовая теория (например, теория пластической деформации композиционных материалов).

3. «…любая физическая теория имеет объектом изучения не сам реальный мир, а лишь его упрощенную модель. Эта модель – изобретение человеческого ума, а не сам объективный мир». Но в том же учебнике приводится приписываемое Галилею выражение: «…наши рассуждения должны быть о чувственном мире, а не о бумажном мире», которое фактически противоречит тезису авторов учебника: модели – это «бумажный мир».

Объективный мир является предметом изучения науки «физика», прежде всего экспериментальной. Результат изучения, представленный на соответствующем языке – модели. Физические модели – предмет изучения учебного предмета «физика». Один из главных недостатков этого учебного предмета, обусловливающих слабый интерес к изучению физики школьниками – изучение в первую очередь моделей, а не реального мира.

В толковом словаре русского языка» под редакцией Д. Н. Ушакова [4] даются следующие толкования термина «Картина»: «Ряд образов, отличающихся наглядностью и образующих единое целое. Общее состояние, положение чего-н., как предмет словесного изображения, описания (книжн.)». В словаре русского языка С. И. Ожегова [5] читаем: «Картина – то, что можно видеть, обозревать или представлять себе в конкретных образах».

Исходя из сказанного примем следующую формулировку.

Картина мира – представленная каким-либо образом (мыслительно, вербально, графически, цифрами…) система (совокупность) всего существующего (сущего) и происходящего в природе.

Научная, значит, составленная на основе научных знаний.

Конечно, картина мира начинает формироваться в голове человека сразу, как только у ребенка возникает способность воспринимать информацию с помощью своих органов чувств. Но процесс формирования пока происходит неосознанно. Задача школы – помочь ребенку осознавать формирующуюся картину, постепенно систематизировать и углублять ее. Школа дает знания для того, чтобы человек мог использовать их в жизни для решения практических задач, достижения тех или иных целей. Этому же требованию должна отвечать и формируемая в школе картина мира.

Мир очень сложен, поэтому в формируемую у ученика картину мира необходимо включать только наиболее значимые, но обладающие максимальной внутренней полнотой, достаточно крупные элементы. В качестве примера ниже приведены исходные фрагменты схематической картины мира, предлагаемой ученикам естественно-технического лицея (г. Саранск). При формирования этой картины мира использовано минимальное количество научных понятий, терминов, достаточно легко воспринимаемых учениками уже в первых классах основной школы. Для работы с этой темой подготовлены авторские презентации и текстовые материалы. Уроки проводятся в форме лекции-диалога с активным привлечением учеников.

Картина выстраивается в порядке углубления уровней общности рассматриваемых понятий – родовидовое соотношение.

Так как в российской школе принята материалистическое мировоззрение, то исходным для картины мира является понятие Материя. Это начальный, нулевой уровень построения. Род – понятие более широкое, чем вид. Понятие «материя» максимально широкое, для него не существует рода. О материи нельзя сказать ничего, кроме того, что она существует, её не с чем сравнивать.

Многообразие мира – это многообразие форм материи. Количество ее форм безгранично. Однако, если мы хотим получить системную картину, необходимо выделить по возможности небольшое число базовых форм.

Базовые формы материи

Прежде всего это пространство ивремя. Это первый уровень детализации структуры материи. По отношению к этим формам материи уже можно применять родовидовое определение.

Пространство – форма (вид) материи, характеризующаяся тем, что в нем что-то находится (расположено).

Время – форма (вид) материи, характеризующаяся тем, что в нём что-то происходит (изменения, процессы).

Для обозначения всех частных форм материи, находящихся в пространстве, будем использовать обобщенный термин «объекты[1]». Объекты – формы материи, находящиеся (расположенные) в пространстве.

Так как существуют только объекты в пространстве, то что-то происходить может только с объектами. Для обозначения всего происходящего будем использовать обобщенный термин «явления». Явления – то, что происходит с объектами во времени.

Таким образом, все формы материи сведены к двум группам: объекты и явления. Два этих термина объединяют всё существующее и происходящее, ничего другого в мире не существует и не происходит. Дальнейшее построение картины мира заключается в ее детализации – выявлении структуры объектов и явлений, их видов, т. е. переход на следующие уровни структуры материи.

Описание и информация.

Изучить объект или явление – значит получить новую неизвестную информацию (сведения) о нем, затем представить эту информацию на языке, понятном тому, кто будет эту информацию воспринимать: в науке или технике – специалисту, а в школе – ученику. Описание объекта или явления – это изложенная на соответствующем языке информация о них. Для этого используются термины с общим названием «характеристики», которые делятся на две группы: качественные (свойства) и количественные (величины). Количество характеристик может быть достаточно большим, но из их числа всегда можно выбрать минимальный набор, позволяющий решать большинство задач, связанных с данным объектом или явлением. Этот набор назовем базовым.

Основные пространственные характеристики объекта – форма и размеры, базовая величина – расстояние.

Расстояние – величина, входящая в небольшую группу величин, которые определяются только через описание процедуры их измерения. Кроме того, в эту группу из классической физики входят базовые величины: угол, временной интервал (или промежуток времени), сила (или масса), электрический заряд. Остальные физические величины определяются последовательно через базовые величины через алгебраические

действия деления или умножения.

Набор характеристик объекта называют его состоянием. Между величинами, характеризующими объект, может быть выражаемая математически (формульно) связь. Эту формулу (обычно уравнение) называют уравнением состояния. Типичные примеры: уравнения движения в кинематике, уравнение Менделеева – Клапейрона в термодинамике.

Если с течением времени характеристики объекта не меняются, мы говорим, что объект (система) находится в равновесии. Если же характеристики объекта (системы) меняются, т. е. меняется состояние – говорим, что происходит явление. Явление– изменение состояния объекта. Состояние системы (тела) определяется в данный момент времени, а явление происходит в течение времени.

В ходе исследований устанавливаются свойства (характеристики) объектов и происходящих с ними явлений. Если при этом установлена связь (устойчивая и существенная) между характеристиками объектов и явлений, ее называют законом.

Таким образом, всё существующее и происходящее в мире укладывается в изображенную выше относительно небольшую и простую картину мира. Эту картину можно рассматривать как своеобразный общий для всех наук (учебных предметов) каркас, внутри которого могут располагаться клеточки (веточки дерева), относящиеся к отдельным объектам и явлениям, изучаемым (рассматриваемым) теми или иными науками и учебными предметами.

Вещество и поле.

В рамка рассматриваемой картины объекты делятся на две группы: вещество и поле. Обычно разделение этих понятий проводится при изучении основ специальной теории относительности в 11 классе. Но при раннем изучении картины мира можно ограничиться делением по принципу локализации в пространстве. Объекты, состоящие из вещества, локализованы, т. е. занимают ограниченное место в пространстве (объём). Кроме того, они могут быть непосредственно восприняты органами чувств человека. Поле (к десятому классу известны гравитационное, электрическое и магнитное) в пространстве не ограничено, бесконечно (не имеет четких границ). Непосредственно органами чувств обычного человека (глазами) воспринимается только электромагнитное поле в оптическом диапазоне.

Деление объектов на две группы приемлемо при изучении физики и химии. Для других наук и учебных предметов необходимо деление объектов по степени сложности (или возможности локализации в пространстве). Следующий уровень: ­деление объектов на живые и неживые (мертвые). Живая материя – способна к развитию и воспроизводству. Неживая материя такой способностью не обладает (таблица в конце статьи).

Завершается начальная картина положением: все объекты взаимодействуют друг с другом. Взаимодействие осуществляется (происходит) благодаря физическим полям. Взаимодействие – важнейшее и самое распространенное явление в мире

.

Литература

1. Научная Картина Мира. [Электронный ресурс], Режим доступа: https://gufo.me/dict/philosophy_dict/%D0%9D%D0%B0%D1%83%D1%87%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%9A%D0%B0%D1%80%D1%82%D0%B8%D0%BD%D0%B0_%D0%9C%D0%B8%D1%80%D0%B0варе.

2. Федеральный государственный образовательный стандарт среднего общего образования [Электронный ресурс], Режим доступа: base.garant.ru/70188902/8ef641d3b80ff01d34be16ce9bafc6e0.

3. Физика. 10 класс: учеб, для общеобразоват. учреждений и шк. с углубл. изучением физики: профил. уро­вень / [О. Ф. Кабардин, В. А. Орлов, Э. Е. Эвенчик и др.]; под ред. А. А. Пинского, О. Ф. Кабардина; Рос. акад. наук, Рос. акад. образования, изд-во «Просвещение*.— 13-е изд.— М.: Просвещение, 2018.— 431 с.: ил. (Ака­демический школьный учебник).— ISBN978-5-09-025616-2.

4. Толковый словарь русского языка / Под ред. Д.Н. Ушакова. — М.: Гос. ин-т «Сов. энцикл.»; ОГИЗ; Гос. изд-во иностр. и нац. слов., 1935-1940. (4 т.)

5. Ожегов С. И. Шведова Н. Ю. Толковый словарь русского языка: 72500 слов и 7500 фразеологических выражений /С. И. Ожегов, Н. Ю. Шведова. – М.: Азъ, 1992. – 960 с."

Ивлев Виктор Иванович

Научный руководитель лицея (внештатный).

Кандидат физико-математических наук.

Заслуженный работник высшего образования Республики Мордовия.

Г. Саранск, с. Горяйновка, ул. Воробьева, 4.

Телефон: 89876920321

ivlevvi2010@mail.ru

[1] Термин «объект» широко используется в самых разных областях науки и общественной жизни, естественно, с разным толкованием его смысла (например, объект исследования).