Методические основы воспитательного процесса

Єжевська Олена Станіславівна

Хмельницький Національний Університет, Україна

Формування наукового світогляду студентів під час викладання курсу «Концепції сучасного природознавства»

В загальному контексті проблем, які стоять перед сучасною вищою школою, особливе місце займає завдання формування у студентів цілісного наукового світогляду, підвищення інтелектуального та культурного рівня студентів, що є необхідною передумовою виховання особистості майбутнього спеціаліста.

Не викликає сумнівів пріоритет загальнолюдських цінностей, гуманістичних цілей, на досягнення яких мусить бути зорієнтованим навчальний процес. Виконання подібних завдань багато в чому визначається знайомством і засвоєнням студентами найбільш важливих концепцій, які виробило природознавство на протязі всієї історії свого розвитку. Серед них найбільш фундаментальними є концепції системного підходу, самоорганізації та еволюції. Необхідно наголосити і на тому, що кожне покоління людей створює таку світоглядну й наукову картину світу, яка відповідає рівню його знань та потреб.

Уявлення про властивості та особливості природи, яка нас оточує, виникають на основі тих знань, які в кожний історичний період дають нам різні науки, що вивчають різноманітні процеси та явища природи. Оскільки природа – це єдине ціле, то й знання про неї повинні мати цілісний характер, тобто являти собою певну систему. Таку систему наукових знань про природу називають природознавством.

Цілісна картина природи виникає на основі фундаментальних досліджень усіх галузей та дисциплін природознавства. Картина світу, яка створена природознавством, у свою чергу впливає на інші науки, у тому числі і на соціально-гуманітарні. Такий вплив виявляється в тому, що концепції, стандарти і критерії науковості природознавства поширюються на інші галузі наукового пізнання. У тісній взаємодії з розвитком природничих наук, починаючи з XVI століття, розвивалася математика, яка дала природознавству такі математичні методи, як диференціальне та інтегральне обчислення.

Для того, щоб наші знання про світ були цілісними та цілком достовірними, треба враховувати також результати досліджень економічних, соціальних та гуманітарних наук. Тому слід розрізняти природничо-наукову картину світу, яка формується як результат досліджень наук про природу, і картину світу в цілому, яка доповнюється важливими концепціями і принципами суспільних наук, в першу чергу філософією. Філософії належить фундаментальна роль в розвитку і обґрунтуванні тих ідей, до яких приходить конкретна наука. Сучасний світ надто складний, суперечливий, динамічний, і місце людини в цьому світі, її мобільність і творчість завжди вимагатимуть постійного філософського аналізу й осмислення.

У формуванні природничо-наукової картини світу найважливішого значення набувають концепції та теорії найбільш розвинених у певний історичний період галузей природознавства. Наприкінці XIX і на початку XX століття у природознавстві були здійснені значні відкриття, які докорінним чином змінили наші уявлення про картину світу.

Перш за все, це відкриття, пов’язані з будовою речовини, а також відкриття взаємозв’язку речовини і енергії. Історія дослідження будови атома почалася в 1895 р. завдяки відкриттю Дж. Томсоном електрона - негативно зарядженої частинки, що входить до складу всіх атомів. Оскільки електрони мають негативний заряд, а атом в цілому електронейтральний, то було зроблено припущення про наявність крім електрона позитивно зарядженої частинки. Маса електрона склала по розрахунках 1\1836 мас позитивно зарядженої частинки.

Виходячи з величезної, в порівнянні з електроном, маси позитивно зарядженої частинки, англійський фізик У. Томсон (лорд Кельвін) запропонував в 1902 р. таку першу модель атома: позитивний заряд розподілений в достатньо великій області, а електрони вкраплені в нього, як “родзинки в пудинг”. Ця ідея була розвинена Дж. Томсоном. Модель атома Дж. Томсона, над якою він працював майже 15 років, не встояла перед досвідченою перевіркою.

У 1911 році англійський вчений Ернст Резерфорд (1871-1937) запропонував ядерну (планетарну) модель будови атомів. Ця модель атома нагадувала Сонячну систему: у центрі знаходиться атомне ядро, а навколо нього по своїх орбітах рухаються електрони.

Ядро має позитивний заряд, а електрони - негативний. Замість сил тяжіння, що діють в Сонячній системі, в атомі діють електричні сили. Електричний заряд ядра атома, чисельно рівний порядковому номеру в періодичній системі Менделєєва, врівноважується сумою зарядів електронів – тобто атом є електронейтральною системою.

У 1913 році ця модель атома була значно удосконалена датським фізиком Нільсом Бором (1885-1962), який застосував принцип квантування при рішенні питання про будову атома і характеристику атомних спектрів. Модель атома Н. Бора базувалася на планетарній моделі Е. Резерфорда і на розробленій їм самим квантовій теорії будови атома. Н. Бор висунув гіпотезу будови атома, засновану на двох постулатах, абсолютно несумісних з класичною фізикою.

У 1925-27 роках для пояснення процесів, які відбуваються у світі найдрібніших частинок матерії – мікросвіті – була створена нова – хвильова, або квантова, механіка, згідно з якою, електрон має корпускулярно-хвильову природу: створює тиск і виявляє властивості хвилі. Інша фундаментальна теорія сучасної фізики – теорія відносності, докорінно змінила наші уявлення про простір і час. Видатні відкриття у біології (розшифрування генетичного коду, встановлення структури ДНК, РНК, виникнення нових гіпотез походження життя, а також нових теорій еволюції живих організмів) стали можливими завдяки переходу досліджень від клітинного рівня до молекулярного. Такий перехід став можливим у результаті взаємодії різних природничих наук, широкого використання у біології точних методів фізики, хімії, інформатики та обчислювальної техніки, завдяки чому навколишній світ став сприйматися як аналог живого організму, що перебуває у постійному розвитку.

Найбільш фундаментальними концепціями сучасного природознавства є концепції системного підходу, самоорганізації і еволюції. Системний підхід орієнтує дослідника розглядати процеси та явища у їх взаємозв’язку та взаємодії з іншими явищами. Еволюційний погляд на явища, події та процеси допомагає зрозуміти їх роль у загальному процесі розвитку. Самоорганізація виявляє деякі внутрішні механізми еволюції. Ці основні концепції природознавства створюють ядро сучасної картини світу [1].

Як відомо, революційні перетворення у природознавстві означають докорінні зміни у концептуальному змісті його теорій, учень та наукових дисциплін.

У сучасному природознавстві прийнято вважати, що матерія, Всесвіт у цілому і у всіх його елементах не можуть існувати поза розвитком. Це переконання відповідає загальноприйнятому принципу глобального еволюціонізму.

Не вдаючись до деталей, підкреслимо радикальне оновлення наших уявлень про побудову всесвіту: Всесвіт нестаціонарний, він еволюціонує в часі. Таким чином, ідея еволюції прорвалася у фізику і космологію.

Це принципово нова для природознавства позиція, хоча сама ідея еволюції зародилася у XIX столітті. Найбільшого вираження вона дістала у вченні Ч.Дарвіна про походження видів. Ця концепція лежить в основі теоретичної біології. Однак еволюційні ідеї розповсюджувалися тільки на рослинний і тваринний світ.

У останні десятиліття прихильне відношення до еволюційних уявлень почала проявляти і хімія.

Теорія еволюції Дарвіна вказує на безперервне наростання складності організації рослинних і тваринних організмів (від одноклітинних до людини) через механізм природного відбору. Мільйони видів живих організмів були ним відбраковані. Залишилися лише найбільш ефективні. Це вражає, але дещо подібне, очевидно, відбувалося і тоді, коли природа тільки «готувалася» до зародження життя. Свідченням цього є той факт, що із більше ніж ста відомих хімічних елементів, основу всього живого складають тільки 6 елементів: Карбон, Гідроген, Оксиген, Нітроген, Фосфор і Сульфур, загальна доля яких у живих організмах складає 97,4%. Ще 12 елементів дають ≈ 1,6%.

Сьогодні відомо біля 8 мільйонів хімічних сполук, 96% із них – органічні сполуки, компонентами яких є все ті ж – 6-18 елементів. Із інших хімічних елементів природа створила не більше 300 тисяч неорганічних сполук. Тобто ми маємо явний відбір тих хімічних елементів, властивості яких «дають переваги» при переході на більш високий рівень складності та впорядкованості речовини.

У ХХ ст. еволюційне вчення інтенсивно розвивалося і в рамках його прародительки - біології. Сучасний еволюціонізм в наукових дисциплінах біологічного профілю являє собою багатопланове вчення, що веде пошук закономірностей і механізмів еволюції відразу на багатьох рівнях організації живої матерії. Найбільш видатних успіхів досягнуто на молекулярно-генетичному рівні: розшифрований генетичний механізм передавання спадкової інформації, з’ясована роль та структура ДНК і РНК, знайдені методи визначення послідовності нуклеотидів у них тощо.

Ідея еволюції проникли і в інші області природознавства - в геології, наприклад, остаточно ствердилась концепція дрейфу континентів; а такі науки, як екологія, біогеохімія, антропологія, були “еволюційними” з самого початку. Таким чином, головна принципова особливість сучасної природничо-наукової картини світу - принцип глобального еволюціонізму.

Науково-технічна революція внесла багато нового в наші уявлення про природничо-наукову картину світу.

Вони ґрунтуються на системному підході, згідно з яким будь-який об’єкт матеріального світу, будь то атом, планета, організм або Галактика може бути представлений як складне утворення, частини якого об’єднані в цілісність. Система представляє собою сукупність елементів та зв’язків між ними. Поняття «елемент» означає «мінімальний, далі вже неподільний компонент в межах системи». Причому елемент є таким лише відносно даної системи, в інших випадках він сам може бути складною системою.

Уявлення про цілісність системи, яка вивчається, є вихідним пунктом усякого системного дослідження. Цілісність системи означає, що всі її складові частини, з’єднуючись разом, утворюють унікальне ціле, яке має нові інтегративні властивості. Це означає, що властивості системи – не просто сума властивостей її елементів, а дещо нове, притаманне тільки системі у цілому. Наприклад, молекула води – Н₂О. Сам по собі Гідроген два атоми якого утворюють дану систему – горить, а Оксиген (у систему входить один атом) – підтримує горіння. Система, яка утворилася з цих елементів, сприяла появі іншої, а саме інтегративної властивості – вода гасить вогонь. Таким чином, властивості, якими володіє система, є наслідком взаємодії її елементів.

У природничих науках виділяють два великих класи матеріальних систем: системи неживої природи і системи живої природи.

У неживій природі як структурні рівні організації матерії виділяють елементарні частинки, атоми, молекули, поля, планети і планетні системи, зірки і зоряні системи – галактики, системи галактик – метагалактики.

У живій природі до структурних рівнів організації матерії відносять системи доклітинного рівня – нуклеїнові кислоти і білки, клітини як особливий рівень біологічної організації, багатоклітинні організми рослинного та тваринного світу і, нарешті, біосферу як усю масу живої речовини.

Застосовуючи системний підхід, природознавство не просто виділяє типи матеріальних систем, а й розкриває їх зв’язок та співвідношення.

Виникнення системного підходу дозволяє весь навколишній світ сприймати як єдине цілісне утворення, яке складається з безлічі систем, що взаємодіють.

З іншого боку, виникнення такого міждисциплінарного напрямку досліджень, як синергетика, або вчення про самоорганізацію, дало можливість не тільки розкрити внутрішні механізми еволюційних процесів, які відбуваються в природі, але й представити весь світ як світ процесів, що самоорганізуються.

Самоорганізація – це видима здатність матерії до самоускладнення і створення більш упорядкованих структур у ході еволюції.

Основні ідеї теорії самоорганізації ( синергетики):

- процеси руйнування і творення, деградації і еволюції у Всесвіті рівноправні;

- процеси творення (наростання складності і впорядкованості) мають єдиний алгоритм, незалежно від природи систем, в яких вони здійснюються.

Таким чином, синергетика претендує на відкриття певного універсального механізму, за допомогою якого здійснюється самоорганізація, як в живій, так і в неживій природі

Постулат про здатність матерії до саморозвитку в філософії був введений достатньо давно. А от його необхідність для фундаментальних природничих наук (фізики, хімії) почали усвідомлювати тільки зараз.

Головне досягнення синергетики і нової концепції самоорганізації, що виникла на її основі полягає в тому, що вони допомагають розглядати природу як світ, що перебуває в процесі постійної еволюції і розвитку.

Отже, виходячи з завдання формування наукового світогляду у студентів, необхідно пам’ятати про те, що знання про світ мають конкретно-історичний зміст, а їхня глибина зумовлюється суспільно-практичними потребами. Кожне покоління людей прагне створити цілісну картину світу, визначити закономірності його розвитку, пізнати його сутність та оволодіти просторово-часовими вимірами. Знаменно, що духовні пошуки людства відбуваються постійно – думка рухається від загальних суджень про світ, до конкретизації уявлень про Всесвіт та його будову.

Література

1. Концепции современного естествознания / Под ред. В.Н. Лавриненко, В.П. Ратникова. – М.: Культура и спорт, 1997.

2. Див. Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. Новый диалог человека с природой. – М., 2000; Пригожин И., Стенгерс И. Время, хаос, квант. К решению парадокса времени. – М., 2000.