Педагогічні науки/2. Проблеми підготовки спеціалістів

Зайцев І.Ю.

Українська інженерно-педагогічна академія

Синергетична наукова парадигма та її значення у викладанні курсу загальної фізики

У представленій доповіді розглядаються основні ідеї синергетики, як дисципліни, що вивчає найбільш загальні закономірності процесів самоорганізації і самовпорядкування в системах різної природи. Вказується принципова важливість понять і ідей синергетики для сприйняття і розуміння сучасної наукової картини світу. Розглядаються проблеми, пов’язані з несумісністю уявлень про еволюційні процеси в природі, які складаються у студентів вищих навчальних закладів під час вивчення загальної фізики із сучасними науковими концепціями.

Труднощі з введенням понять хаосу і самоорганізації та еволюції від хаосу до порядку насамперед пов’язані з тим, що в більшості програм з курсу загальної фізики для вищих навчальних закладів не має місця для нерівноважної термодинаміки – дисципліни, яка власне стала основою синергетичних уявлень про природу. Традиційна рівноважна термодинаміка, яка є обов’язковою частиною курсу фізики будь-якого ВНЗ технічного та інженерно-педагогічного профілю, вивчає загальні властивості макроскопічних систем в стані рівноваги, а також розглядає загальні закономірності, що мають місце при переході систем до стану рівноваги. В рамках класичної термодинаміки можливі еволюційні процеси тільки в напрямку збільшення ентропії, максимізації хаосу; термодинамічна еволюція пояснює причини руйнування всіх високовпорядкованих структур, але зовсім не дає пояснення причин їх появи та розвитку в напрямку ускладнення.

Оскільки більшість реальних процесів є нерівноважними, а більшість макроскопічних систем у природі – відкритими, для їх вивчення потрібна нерівноважна термодинаміка – дисципліна, що розглядає системи в аспекті їх динаміки, розвитку і становлення. Самоорганізація можлива лише в нерівноважних системах. Саме у них дуже часто з хаотичних станів виникають впорядковані просторово-часові структури (як найпростіші приклади наводяться комірки Бенара, вихори Тейлора, виникнення турбулентності в ламінарному потоці). Тому великою заслугою нерівноважної термодинаміки є визнання того, що нерівноважність може бути причиною впорядкованості. Саме у рамках нерівноважної термодинаміки стало можливим пов’язати такі несумісні в класичних теоріях поняття, як порядок і безлад, виникнення і руйнування впорядкованих структур, хаос і самоорганізація, ввести ряд нових, на перший погляд парадоксальних категорій, зокрема поняття „детермінованого хаосу”.

Детермінований хаос сьогодні – область досліджень, яка досить активно розвивається, у якій отримано багато видатних і значимих результатів. Розроблені методи класифікації різних типів хаосу, визначені деякі шляхи переходу систем від впорядкованого стану до хаотичного і навпаки, булоа помічена близькість і типовість цих сценаріїв переходу для систем., які майже н мають між собою нічого спільного. Ця універсальність поведінки нагадує звичні фазові переходи другого роду і може відкрити нові перспективи у вивченні нерівноважних систем та шляхів їхньої еволюції.

Весь цей комплекс питань, на жаль майже повністю ігнорується сучасною українською методикою викладання фізики у вищій школі, тому, природно виникають проблеми по формуванню у студентів сучасних уявлень про еволюційні процеси у природі. Вважається необхідним включення до курсу загальної фізики елементів нерівноважної термодинаміки та відомостей про становлення і розвиток еволюційних уявлень в науці.

Література:

1. И. Пригожин „Порядок из хаоса”.

2. Г. Шустер „Детерминированный хаос”.

3. „Методы синергетики в химии и химической технологии” – учебное пособие для спецкурса (Российский химико-технологический университет им. Ломоносова).

4. И. Пригожин „Время, хаос, квант”.

5. В. Разумовский „Преподавание физики в условиях гуманизации образования” – Педагогика, № 6, 1998.

Зайцев Ігор Юрійович

Вул. Паркова, 3, кВ. 55

М. Слов’янськ, 84121

+380938497194

Українська інженерно-педагогічна академія

Асистент кафедри загальноінженерних дисциплін