Основы научного мышления. Научное мышление — прививка от невежества Особенности формирования научного способа мышления

Человеческое мышление представляет собой сложный познаватель­ный процесс, включающий в себя использование множества различных приемов, методов и форм познания. Различия между ними условны, и очень часто все эти термины употребляются как синонимы, однако имеет смысл делать некоторое различие между ними. Под приемами мышления и научного познания понимаются общелогические и обще­гносеологические операции, используемые человеческим мышлением во всех его сферах и на любом этапе и уровне научного познания. Они в равной степени характеризуют как обыденное мышление, так и научное, хотя в последнем приобретают более определенную и упоря­доченную структуру. Приемы мышления, как правило, характеризуют общую, гносеологическую направленность хода мысли на том или ином этапе познавательной деятельности. Например, при движении от це­лого к части, от частного к общему, от конкретного к абстрактному и т.д.

Методами называют более сложные познавательные процедуры, которые включают в себя целый набор различных приемов исследова­ния.

Метод - это система принципов, приемов, правил, требований, ко­торыми необходимо руководствоваться в процессе познания.

В данном определении метода выражено его операциональное существо; метод содержит в себе совокупность требований, которые характеризуют порядок познавательных операций. Аспекты метода: предметно-содержательный, операциональный, аксиологический.

Предметная содержательность метода состоит в том, что в нем отражено знание о предмете исследования; метод основывается на знании, в частности, на теории, которая опосредует отношение метода и объекта. Многие философы признают, что метод - это та же теория, но повернутая своим острием на познание и преобразование объекта; это система нормативных правил, выводимых из теории (или вообще из определенного знания) с целью дальнейшего познания объекта. Предметная содержательность метода свидетельствует о наличии у него объективного (объектного) основания. Метод содержателен, объекти­вен.

Операциональный аспект указывает на зависимость метода уже не

столько от объекта, сколько от субъекта. На формирование правил-предписаний оказывают существенное влияние уровень научной под­готовки специалиста, его умение перевести представления об объективных законах в познавательные приемы, его опыт применения в познании тех или иных приемов, способность их совершенствовать; влияют на выбор и разработку правил соображения удобства и "эконо­мии мышления". Нередко на основе одной и той же теории возникают модификации метода, зависящие лишь от субъектных моментов. Метод субъектен, или субъективен (в данном отношении).

Аксиологический аспект метода выражается в степени его надеж­ности, экономичности, эффективности. Перед ученым порой встает вопрос о выборе одного из двух или нескольких близких по своему характеру методов. Решающую роль в выборе могут сыграть соображе­ния, связанные с большей ясностью, общепонятностью или результа­тивностью метода. Когда в 20-х годах в нашей стране проходила дискуссия по вопросам методологии и перед частью естествоиспытате­лей встала проблема, какому методу отдать предпочтение - элемента-ристскому (механистическому) или системному ("диалектике") - физиолог А. Ф. Самойлов заявил, в частности: "Те марксисты, которые воодушевлены верою в силу диалектического метода в познании при­роды, если они при этом специалисты-естественники в какой-нибудь определенной области естествознания, должны на деле доказать, что они, применяя диалектическое мышление, диалектический метод, в состоянии пойти дальше, скорее, с меньшей затратой труда, чем те, которые идут иным путем. Если они это докажут, то этим без всякой борьбы, без излишней бесплодной оскорбительной полемики, диалек­тический метод завоюет себе свое место в естествознании. Естествоис­пытатель прежде всего не упрям. Он пользуется своим теперешним методом только и единственно потому, что его метод есть метод единственный. Такого естествоиспытателя, который желал бы пользо­ваться худшим методом, а не лучшим, нет на свете. Докажите на деле, что диалектический метод ведет скорее к цели, - завтра же вы не найдете ни одного естествоиспытателя не диалектика" ("Диалектика природы и естествознание" // "Под знаменем марксизма", 1926, № 4-5, стр. 81).

Таковы главные стороны метода научного познания: предметно-со­держательная, операциональная и аксиологическая.

Методы научного познания можно подразделить на три группы: специальные, общенаучные, универсальные. Специальные методы при­менимы только в рамках отдельных наук. Объективной основой таких

методов являются соответствующие специально-научные законы и теории. К этим методам относятся, например, различные методы каче­ственного анализа в химии, метод спектрального анализа в физике и химии, метод Монте-Карло, метод статистического моделирования при изучении сложных систем и т.д. Общенаучные методы характеризуют ход познания во всех науках. Их объективной основой являются общеметодологические закономерности познания, которые включают в себя и гносеологические принципы. К ним относятся: методы экс­перимента и наблюдения, метод моделирования, гипотетико-дедуктив-ный метод, метод восхождения от абстрактного к конкретному и т.д. Универсальные методы характеризуют человеческое мышление в целом и применимы во всех сферах познавательной деятельности человека (с учетом их специфики). Их объективной основой выступают общефи­лософские закономерности понимания окружающего нас мира, самого человека, его мышления и процесса познания и преобразования мира человеком. К этим методам относятся философские методы и принци­пы мышления, в том числе принцип диалектической противоречиво­сти, принцип историзма и др.

Приемы научного мышления.

Анализ и синтез. Анализ - это прием мышления, связанный с разложением изучаемого объекта на составные части, стороны, тенден­ции развития и способы функционирования с целью их относительно самостоятельного изучения. Синтез - прямо противоположная опера­ция, которая заключается в объединении ранее выделенных частей в целое и с целью получить знание о целом путем выявления тех существенных связей и отношений, которые объединяют ранее выде­ленные в анализе части в одно целое. Эти два взаимосвязанных приема исследования получают в каждой отрасли науки свою конкретизацию. Из общего приема они могут превращаться в специальный метод: так, существуют конкретные методы математического, химического и со­циального анализа. Аналитический метод получил свое развитие и в некоторых философских школах и направлениях. То же можно сказать и о синтезе.

Абстрагирование и идеализация. Эти методы относятся к общенауч­ным приемам исследования. Абстрагирование есть процесс мысленного выделения, вычленения отдельных интересующих нас в контексте исследования признаков, свойств и отношений конкретного предмета или явления и одновременно отвлечение от других свойств, признаков, отношений, которые в данном контексте несущественны. Временное отвлечение от ряда признаков, свойств и отношений изучаемых пред-

метов позволяет глубже понять явление. В зависимости от целей исс­ледований выделяются различные виды абстрагирования. Если требу­ется образовать общее понятие о классе предметов, используется абстракция отождествления, в ходе которой мысленно отвлекаются от несходных признаков и свойств некоторого класса предметов и выде­ляют общие признаки, присущие всему этому классу. Существует также такой вид абстракции, как аналитическая, или изолирующая, абстрак­ция.

Идеализация является относительно самостоятельным приемом познания, хотя она и является разновидностью абстрагирования. Ре­зультатами идеализации являются такие понятия, как "точка", "прямая" в геометрии, "материальная точка" в механике, "абсолютно черное тело" или "идеальный газ" в физике и т. п. В процессе идеализации происходит предельное отвлечение от всех реальных свойств предмета с одновре­менным введением в содержание образуемых понятий поизнаков, нереализуемых в действительности. Образуется так называемый иде­альный объект, которым может оперировать теоретическое мышление при познании реальных объектов. Например, понятие материальной точки в действительности не соответствует ни одному объекту. Но механик, оперируя этим идеальным объектом, способен теоретически объяснить и предсказать поведение реальных, материальных объектов, таких как снаряд, искусственный спутник, планета Солнечной системы и т.д.

Индукция, дедукция, аналогия. Характерным для опытных наук при­емом исследования является индукция. При использовании этого при­ема мысль движется от знания частного, знания фактов к знанию общего, знанию законов. В основе индукции лежат индуктивные умо­заключения. Они проблематичны и не дают достоверного знания. Такие умозаключения как бы "наводят" мысль на открытие общих закономер­ностей, обоснование которых позже дается иными способами. В бук­вальном смысле индукция и означает наведение.

Приемом, по гносеологической направленности противоположным индукции, является дедукция. В дедуктивном умозаключении движение мысли идет от знания общего к знанию частного. В специальном смысле слова термин "дедукция" обозначает процесс логического вы­вода по правилам логики. В отличие от индукции дедуктивные умозак­лючения дают достоверное знание при условии, что такое знание содержалось в посылках. В научном исследовании индуктивные и дедуктивные приемы мышления органически связаны. Индукция на­водит человеческую мысль на гипотезы о причинах и общих законо-

мерностях явлений; дедукция позволяет выводить из общих гипотез эмпирически проверяемые следствия и таким способом эксперимен­тально их обосновывать или опровергать.

Аналогия. При аналогии на основе сходства объектов по некоторым признакам, свойствам и отношениям выдвигают предположение об их сходстве в других отношениях. Вывод по аналогии так же проблемати­чен, как и в индукции, и требует своего дальнейшего обоснования и проверки.

Моделирование. Умозаключение по аналогии лежит в основании такого ныне очень широко распространенного в науке приема иссле­дования, как моделирование. Вообще моделирование в силу своего сложного комплексного характера скорее может быть отнесено к классу методов исследования, чем приемов. Моделирование - это такой ме­тод исследования, при котором интересующий исследователя объект замещается другим объектом, находящимся в отношении подобия к первому объекту. Первый объект называется оригиналом, а второй - моделью. В дальнейшем знания, полученные при изучении модели, переносятся на оригинал на основании аналогии и теории подобия. Моделирование применяется там, где изучение оригинала невозможно или затруднительно и связано с большими расходами и риском. Ти­пичным приемом моделирования является изучение свойств новых конструкций самолетов на их уменьшенных моделях, помещаемых в аэродинамическую трубу. Моделирование может быть предметным, физическим, математическим, логическим, знаковым. Все зависит от выбора характера модели.

Модель - это объективированная в реальности или мысленно представляемая система, замещающая объект познания. В зависимости от выбора средств построения модели различаются и разные виды моделирования. С возникновением новых поколений ЭВМ в науке получило широкое распространение компьютерное моделирование на основании специально создаваемых для этих целей программ. Компь­ютерное моделирование включает в себя использование математиче­ского и логического моделирования.

Наблюдение является исходным методом эмпирического познания. Наблюдение - это целенаправленное изучение предметов, опирающе­еся в основном на такие чувственные способности человека, как ощущение, восприятие, представление; в ходе наблюдения мы получа­ем знание о внешних сторонах, свойствах и признаках рассматривае­мого объекта.

Познавательным итогом наблюдения является описание - фикса-

ция средствами языка исходных сведений об изучаемом объекте. Ре­зультаты наблюдения могут также фиксироваться в схемах, графиках, диаграммах, цифровых данных и просто в рисунках.

К структурным компонентам наблюдения относятся: сам наблюда­тель, объект исследования, условия наблюдения и средства наблюдения - установки, приборы и измерительные инструменты.

С первого взгляда может показаться, что наблюдение относится к пассивным, чисто созерцательным средствам познания и безусловно по отношению к эксперименту оно таковым и является. Но при внешней пассивности в наблюдении в полной мере реализуется то, что именуется активным характером человеческого познания. Активность проявляется прежде всего в целенаправленном характере наблюдения, в наличии исходной установки у наблюдателя: что наблюдать и на какие явления обращать особое внимание. Это обусловливает и второй мо­мент активности наблюдения, а именно его избирательный характер. Однако в процессе наблюдения ученый не игнорирует явления, не входящие в его установки. Они также фиксируются и в конечном счете могут оказаться основанием для установления главных фактов. Актив­ность наблюдения проявляется также и в его теоретической обуслов­ленности. Мы определяли наблюдение как метод, опирающийся на чувственные познавательные способности человека, но в наблюдении постоянно проявляется и рациональная способность в форме теорети­ческих установок. В методологии широко известна фраза: "Ученый смотрит глазами, но видит головой". Так дилетант и геолог, глядя на один и тот же кусок породы, видят, наблюдают разные вещи. Анало­гичным образом обыватель и эголог, наблюдая за поведением живо­тных, зафиксируют различные результаты этого наблюдения. Не прав был Ф. Бэкон, который надеялся перед наблюдением очистить сознание от всех "идолов". Практически это означало бы стирание всего знания, которое ученый получил в процессе образования. Лучший пример тому деятельность Галилея, который для наблюдения небесных явлений создал телескоп, что обусловило значительный прогресс в сборе эмпи­рического материала в этой области. Активность наблюдения проявля­ется и в отборе исследователем средств описания.

Можно построить достаточно богатую классификацию видов на­блюдения, чего мы здесь сделать не сможем. Отметим лишь два важных вида наблюдения, различающихся установкой на качественное и коли­чественное описание явлений. Качественное наблюдение было извест­но человеку с древнейших времен. Наука нового времени начинается с широкого использования количественных наблюдений и соответст-

венно описаний. В основе такого типа наблюдений лежит процедура измерения. Измерение - это процесс определения отношения одной изме­ряемой величины, характеризующей изучаемый объект, к другой однород­ной величине, принятой за единицу. Пример - процедура измерения роста или веса человека. Переход науки к количественным наблюде­ниям и измерению лежит в основании зарождения точных наук, т. к. открывает путь к их математизации и позволяет сделать эксперимен­тальную проверку теоретических гипотез более эффективной.

Эксперимент является, как и Наблюдение, базисным методом на эмпирическом этапе познания. Он включает в себя элементы метода наблюдения, но не тождествен последнему. Он представляет собой более активный метод изучения объекта, чем наблюдение. Практиче­ское вмешательство в ход исследований в нем связано, в основном, с поиском подходящих условий для наблюдения или использования соответствующих приборов, усиливающих органы чувств человека. Со становлением экспериментального метода ученый превращается из наблюдателя природы в естествоиспытателя. Говоря метафорически, с помощью этого метода ученый обретает возможность "задавать вопросы природе".

Эксперимент - это активный целенаправленный метод изучения явлений в точно фиксированных условиях их протекания, которые могут воссоздаваться и контролироваться самим исследователем. Экс­перимент имеет перед наблюдением ряд преимуществ: в ходе экспери­мента изучаемое явление может не только наблюдаться, но и воспроизводиться по желанию исследователя; в условиях эксперимента возможно обнаружение таких свойств явлений, которые нельзя наблю­дать в естественных условиях; эксперимент позволяет изолировать изучаемое явление от усложняющих обстоятельств путем варьирования условий и изучать явление в "чистом виде"; в условиях эксперимента резко расширяется арсенал используемых приборов, инструментов и аппаратов.

В общей структуре научного исследования эксперимент занимает особое место. С одной стороны, именно эксперимент является связу­ющим звеном между теоретическим и эмпирическим этапами и уров­нями научного исследования. По своему замыслу эксперимент всегда опосредован предварительным теоретическим знанием: он задумыва­ется на основании соответствующих теоретических знаний и его целью зачастую является подтверждение или опровержение научной теории или гипотезы. Сами результаты эксперимента нуждаются в определен­ной теоретической интерпретации. Вместе с тем метод эксперимента

по характеру используемых познавательных средств принадлежит к эмпирическому этапу познания. Итогом экспериментального исследо­вания прежде всего является достижение фактуального знания и уста­новление эмпирических закономерностей.

Другой важной гносеологической особенностью эксперимента яв­ляется одновременная его принадлежность и к познавательной, и к практической деятельности человека. Целью экспериментального ис­следования является приращение знания, и в этом отношении он относится к сфере познавательной деятельности. Но поскольку экспе­римент включает в себя определенное преобразование материальных систем, он является одной из форм практики. Эксперимент, будучи формой и методом познания, в то же время выступает в качестве основы и критерия истинности знания, хотя и в ограниченных масштабах. Граница между экспериментом и другими формами практической деятельности относительна, и в некоторых случаях, когда речь идет о крупномасштабном производственном или социальном эксперименте, последний оказывается полноценной формой практической деятель­ности.

Экспериментальный метод, возникнув в недрах физики, нашел затем широкое распространение в химии, биологии, физиологии и других естественных науках. В настоящее время эксперимент все боль­ше распространяется в социологии, выступая и как метод познания, и как средство оптимизации социальных систем. По существу, со времен Галилея экспериментальный метод не претерпел существенных изме­нений с точки зрения его структуры и роли в познании. Существенные изменения произошли в технической оснащенности эксперимента, возникли новые виды эксперимента, связанные с использованием ЭВМ, расширилась сфера применения экспериментального метода. Принципиальная новизна в понимании эксперимента, пожалуй, каса­ется лишь необходимости учета взаимодействия исследуемого объекта с измерительными приборами, что во времена Галилея не представля­лось актуальным.

Выделяются следующие виды эксперимента: 1) исследовательский, или поисковый, эксперимент; 2) проверочный или контрольный экс­перимент; 3) воспроизводящий; 4) изолирующий; 5) качественный или количественный; 6) физический, химический, социальный, биологи­ческий эксперимент. Исследовательский, или поисковый, эксперимент направлен на обнаружение новых, неизвестных науке явлений или их новых, неожиданных свойств. Например, серия экспериментов с про­водниками при различных температурах в свое время закончилась

открытием явления низкотемпературной сверхпроводимости. А экспе­рименты с проводниками сложного физико-химического состава при­вели недавно к открытию высокотемпературной сверхпроводимости. Эксперименты с катодными лучами имели своим результатом открытие Рентгеном нового вида проникающего излучения, названного его име­нем, а опыты с рентгеновскими лучами повлекли за собой открытие А. Беккерелем радиоактивности. В развитых науках большую роль играет проверочный, или контрольный, эксперимент. Объектом про­верки является то или иное теоретическое предсказание либо та или иная гипотеза. По отношению к теоретическим гипотезам эксперимент может быть подтверждающим, опровергающим и решающим. Экспе­римент является подтверждающим, если он задумывается с целью подтвердить эмпирически проверяемые следствия из гипотезы; соот­ветственно, он будет опровергающим, если ставится с целью опровер­жения. Его называют решающим, если целью служит опровержение одной и подтверждение другой из двух (или нескольких) соперничаю­щих теоретических гипотез. Это различие относительно. Эксперимент, задуманный как подтверждающий, может по результатам оказаться опровергающим, и наоборот. Что касается решающего эксперимента, то в силу сложного и неоднозначного характера связи теории с опытом многие исследователи отрицают его существование, хотя на определен­ном этапе соперничества гипотез он может создавать условия для временного предпочтения одной из них. В качестве примера провероч­ного эксперимента выступает один из экспериментов по проверке волновой теории света. В начале прошлого века С. Пуассон, анализируя математическую часть волновой теории света Френеля, пришел к неожиданному выводу: если эта теория верна, то в центре тени, образуемой непроницаемым экраном на пути точечного источника света должно образоваться белое пятно. Этот вывод был не чем иным, как эмпирически проверяемым следствием из теории Френеля, которое казалось крайне маловероятным как для сторонников корпускулярной, так и для сторонников волновой теории света. По замыслу Пуассона, позже был поставлен опыт с целью опровергнуть теории Френеля, но вместо этого его результаты блестяще подтвердили теорию Френеля. Белое пятно в центре тени было обнаружено и названо пятном Пуас­сона.

Особым видом эксперимента является мысленный эксперимент. Ес­ли в реальном эксперименте ученый для воспроизведения, изоляции или изучения свойств того или иного явления ставит его в различные реальные физические условия и варьирует их, то в мысленном экспе-

рименте эти условия являются воображаемыми, но воображение при этом строго регулируется хорошо известными законами науки и пра­вилами логики. Ученый оперирует чувственными образами или теоре­тическими моделями. Последние тесно связаны с их теоретической интерпретацией, поэтому мысленный эксперимент относится скорее к теоретическим, чем к эмпирическим методам исследования. Мыслен­ный эксперимент не может рассматриваться как форма практической деятельности человека. Экспериментом в собственном смысле его можно назвать лишь условно, поскольку способ рассуждения в нем аналогичен порядку операций в реальном эксперименте. Классическим примером является мысленный эксперимент Эйнштейна со свободно падающим лифтом. Результатом была формулировка принципа экви­валентности тяжелой и инертной массы, положенного в основание общей теории относительности.

Проведение экспериментального исследования включает в себя ряд стадий. К первой стадии относится планирование эксперимента, в ходе которого определяется его цель, осуществляется выбор типа экспери­мента и продумываются его возможные результаты. Все это зависит от той исследовательской проблемы, которую ученый пытается решить. В ходе планирования эксперимента существенное значение имеет выде­ление тех факторов, которые оказывают влияние на изучаемое явление и его свойства, а также выделение набора тех величин, которые должны контролироваться и измеряться. Второй этап эксперимента связан с выбором технических средств проведения и контроля эксперимента. Техника, используемая в эксперименте, в том числе и измерительные приборы, должна быть практически выверена и теоретически обосно­вана. В современном эксперименте широко используются статистиче­ские методы контроля. Завершается экспериментальное исследование стадией интерпретации результатов эксперимента, которая включает в себя статистический и теоретический анализ, а также истолкование результатов эксперимента.

Гипотеза как форма и метод теоретического исследования.

Цель теоретического исследования заключается в установлении законов и принципов, которые позволяют систематизировать, объяс­нять и предсказывать факты, установленные в ходе эмпирического исследования. В истории методологии был период, когда некоторые ученые и философы считали, что основным методом теоретического исследования является индуктивный метод, позволяющий логически выводить общие законы и принципы из фактов и эмпирических обоб­щений. Но уже в конце XIX в. стало ясно, что такого метода построить

нельзя. Однозначного дискурсивного пути, ведущего от знаний о фактах к знаниям о законах, не существует. Это по-своему констатировал А, Эйнштейн. Провозгласив, что высшим долгом физиков является установление общих законов, он добавляет, что "к этим законам ведет не логический путь, а только основанная на проникновении в суть опыта интуиция" (Эйнштейн А. "Физика и реальность". М., 1964, с. 9). Но то, что Эйнштейн называет "основанной на проникновении в суть опыта интуицией", на самом деле является сложным познавательным приемом, именуемым методом гипотезы, в рамках которого и прояв­ляется интуиция исследователя.

В методологии термин "гипотеза" используется в двух смыслах: как форма существования знания, характеризующаяся проблематично­стью, недостоверностью, и как метод формирования и обоснования объяснительных предложений, ведущий к установлению законов, принципов, теорий. Гипотеза в первом смысле слова включается в метод гипотезы, но может употребляться и вне связи с ней.

Лучше всего представление о методе гипотезы дает ознакомление с его структурой. Первой стадией метода гипотезы является ознаком­ление с эмпирическим материалом, подлежащим теоретическому объ­яснению. Первоначально этому материалу стараются дать объяснение с помощью уже существующих в науке законов и теорий. Если таковые отсутствуют, ученый переходит ко второй стадии - выдвижению до­гадки или предположения о причинах и закономерностях данных явлений. При этом он старается пользоваться различными приемами исследования: индуктивным наведением, аналогией, моделированием и др. Вполне допустимо, что на этой стадии выдвигается несколько объяснительных предположений, несовместимых друг с другом.

Третья стадия есть стадия оценки серьезности предположения и отбора из множества догадок наиболее вероятной. Гипотеза проверя­ется прежде всего на логическую непротиворечивость, особенно если она имеет сложную форму и разворачивается в систему предположений. Далее гипотеза проверяется на совместимость с фундаментальными интертеоретическими принципами данной науки. Например, если фи­зик, объясняя факты, обнаружит, что его объясняющее предположение входит в противоречие с принципом сохранения энергии или принци­пом физической относительности, он будет склонен отказаться от такого предположения и искать новое решение проблемы. Однако в развитии науки бывают такие периоды, когда ученый склонен игнори­ровать некоторые (но не все) фундаментальные принципы своей науки. Это так называемые революционные, или экстраординарные, периоды,

когда необходима коренная ломка фундаментальных понятий и прин­ципов. Но на этот шаг ученый идет лишь в том случае, если перепро­бованы все традиционные пути решения проблемы. Так, основатели электродинамики были вынуждены отказаться от принципа дальнодей­ствия, который в ньютоновской физике имел фундаментальное значе­ние. М. Планк, перепробовав множество путей традиционного объяснения излучения абсолютно черного тела, отказался от принципа непрерывности действия, который до этого момента считался в физике "неприкосновенным". Такого рода гипотезы Н. Бор и называл "сума­сшедшими идеями". Но от шизофренического бреда эти идеи и догадки отличает то, что, порывая с одним или двумя принципами, они сохра­няют согласие с другими фундаментальными принципами, что и обус­ловливает серьезность выдвигаемой научной гипотезы.

На четвертой стадии происходит разворачивание выдвинутого предположения и дедуктивное выведение из него эмпирически прове­ряемых следствий. На этой стадии возможна частичная переработка гипотезы, введение в нее с помощью мысленных экспериментов уточ­няющих деталей.

На пятой стадии проводится экспериментальная проверка выве­денных из теории следствий. Гипотеза или получает эмпирическое подтверждение, или опровергается в результате экспериментальной проверки. Однако эмпирическое подтверждение следствий из гипотезы не гарантирует ее истинности, а опровержение одного из следствий не свидетельствует однозначно о ее ложности в целом. Все попытки построить эффективную логику подтверждения и опровержения тео­ретических объяснительных гипотез пока не увенчались успехом. Ста­тус объясняющего закона, принципа или теории получает лучшая по результатам проверки из предложенных гипотез. От такой гипотезы, как правило, требуется максимальная объяснительная и предсказатель-ная сила. Особую ценность имеют гипотезы, из которых выводятся так называемые "рискованные предсказания" (термин К. Поппера), кото­рые предсказывают факты невероятные в свете имеющихся теорий или эмпирической интуиции. К числу таких рискованных предсказаний прежде всего относятся предсказание Менделеевым на основании гипотезы периодического закона существования неизвестных химиче­ских элементов и их свойств или предсказание общей теорией относи­тельности отклонения луча света, проходящего вблизи Солнца, от прямолинейного пути. И то, и другое предсказания получили экспери­ментальное подтверждение, что способствовало превращению перио­дического закона и общей теории относительности из гипотез в теории.

Знакомство с общей структурой метода гипотезы позволяет опре­делить ее как сложный комплексный метод познания, включающий в себя все многообразие его и форм и направленный на установление законов, принципов и теорий.

Иногда метод гипотезы называют еще гипотетико-дедуктивным методом, имея в виду тот факт, что выдвижение гипотезы всегда сопровождается дедуктивным выведением из него эмпирически прове­ряемых следствий. Но дедуктивные умозаключения - не единствен­ный логический прием, используемый в рамках метода гипотезы. При установлении степени эмпирической подтверждаемости гипотезы ис­пользуются элементы индуктивной логики. Индукция используется и на стадии выдвижения догадки. Существенное место при выдвижении гипотезы имеет умозаключение по аналогии. Как уже отмечалось, на стадии развития теоретической гипотезы может использоваться и мыс­ленный эксперимент. Что касается интуиции, о которой говорит Эйн­штейн, то она вкраплена во все стадии метода гипотезы, начиная от анализа фактов, подлежащих объяснению, до принятия научным сооб­ществом хорошо обоснованной гипотезы в качестве закона или теории. Именно интуитивное озарение может позволить ученому выделить из совокупности фактов главные, ведущие к выдвижению гениальной догадки. Интуитивное озарение может проявляться и в выборе анало­гии, наводящей на эвристически ценную догадку, и т.д. Дискурсивное мышление в рамках метода гипотезы постоянно перемежается с инту­итивными шагами мысли. Но способность к интуитивному озарению дается гениальному ученому не "от бога", хотя гениальность имеет и врожденные элементы. Как считал Эйнштейн, интуитивное озарение в значительной степени есть продукт "проникновения в суть опыта", что зависит преимущественно от высокого профессионализма и тяже­лой постоянной работы ума над решением поставленной проблемы.

Объяснительная гипотеза как предположение о законе - не един­ственный вид гипотез в науке. Существуют также "экзистенциальные" гипотезы - предположения о существовании неизвестных науке эле­ментарных частиц, единиц наследственности, химических элементов, новых биологических видов и т. п. Способы выдвижения и обоснования таких гипотез отличаются от объяснительных гипотез. Наряду с основ­ными теоретическими гипотезами могут существовать и вспомогатель­ные, позволяющие приводить основную гипотезу в лучшее соответствие с опытом. Как правило, такие вспомогательные гипотезы позже эли­минируются. Существуют и так называемые рабочие гипотезы, которые

позволяют лучше организовать сбор эмпирического материала, но не претендуют на его объяснение.

Важнейшей разновидностью метода гипотезы является метод ма­тематической гипотезы, который характерен для наук с высокой сте­пенью математизации. Описанный выше метод гипотезы является методом содержательной гипотезы. В его рамках сначала формулиру­ются содержательные предположения о законах, а потом они получают соответствующее математическое выражение. В методе математической гипотезы мышление идет другим путем. Сначала для объяснения ко­личественных зависимостей подбирается из смежных областей науки подходящее уравнение, что часто предполагает и его видоизменение, а затем этому уравнению пытаются дать содержательное истолкование. Характеризуя метод математической гипотезы, С. И. Вавилов писал: Положим, что из опыта известно, что изученное явление зависит от ряда переменных и постоянных величин, связанных между собой приближенно некоторым уравнением. Довольно произвольно видоиз­меняя, обобщая это уравнение, можно получить другие соотношения между переменными. В этом и состоит математическая гипотеза или экстраполяция. Она приводит к выражениям, совпадающим или рас­ходящимся с опытом, и соответственно этому применяется дальше или отбрасывается.

Специалист по методологии науки И. В. Кузнецов попытался вы­делить различные способы видоизменения исходных уравнений в про­цессе выдвижения математической гипотезы: 1) изменяется тип, общий вид уравнения; 2) в уравнение подставляются величины другой приро­ды; 3) изменяется и тип уравнения, и вид величины; 4) изменяются предельные граничные условия. Все это дает основание и для типологии метода математической гипотезы.

Сфера применения метода математической гипотезы весьма огра­ничена. Он применим прежде всего в тех дисциплинах, где накоплен богатый арсенал математических средств в теоретическом исследова­нии. К таким дисциплинам прежде всего относится современная фи­зика. Метод математической гипотезы был использован при открытии основных законов квантовой механики. Так, Э. Шредингер для описа­ния движения элементарных частиц за основу взял волновое уравнение классической физики, но дал иную интерпретацию его членов. В итоге был создан волновой вариант квантовой механики. В. Гейзенберг и М. Борн пошли в решении этой задачи другим путем. Они взяли за исходный пункт в выдвижении математической гипотезы канонические уравнения Гамильтона из классической механики, сохранив их мате-

матическую форму или тип уравнения, но ввели в эти уравнения новый тип величин - матрицы. В результате возник матричный вариант кван-тово-механической теории.

Метод гипотезы демонстрирует творческий характер научного ис­следования в процессе открытия новых законов, принципов и создания теорий.

Правила метода гипотезы не предопределяют однозначно резуль­татов исследования и не гарантируют истинности полученного знания. Именно творческая интуиция, творческий выбор из многообразия возможных путей решения проблемы приводит ученого к новой теории. Теория не вычисляется логически и не открывается, она создается творческим гением ученого и на ней всегда лежит печать личности ученого, как она лежит на любом продукте духовно-практической деятельности человека.

§ 3. Компьютер и философия*

Возникновение и интенсивное развитие электронно-вычислитель­ной техники при постоянно расширяющейся сфере ее использования, взаимосвязанное с изменениями в жизненно важных сферах общества, включая экономику, социальную структуру, политику, науку, культуру и повседневную жизнь людей, является объектом изучения различных гуманитарных дисциплин, в том числе и философии.

Первые систематические попытки выявления и изучения философ­ских проблем, связанных с компьютерной техникой и открываемыми ею возможностями, были предприняты в рамках того, что может быть названо кибернетическим движением в широком смысле.

Основатель этого интеллектуального движения, американский ма­тематик Н. Винер, в годы второй мировой войны занимался разработ­кой математических средств для управления огнем с использованием вычислительных устройств, обеспечивающих расчеты для выстрела. Вынужденные в ходе этой работы исследовать выполнение человеком тех функций, которые предстояло передать электротехнической систе­ме,- прежде всего функции предсказания будущего,- ученые обрати­лись к проблемам сознательной деятельности человека и нейрофизиологии. Летом 1947 г. появился термин "кибернетика" - так группа ученых, объединившихся вокруг Винера и Розенблюта, решила

* Параграф написан старшим научным сотрудником Института философии РАН кандидатом философских наук И. Ю. Алексеевой.

назвать "теорию управления и связи в машинах и живых организмах" (См.: Винер Н. "Кибернетика или управление и связь в животном и машине". 2-е изд. М., 1968. С. 56-57). Основными понятиями новой теории стали такие понятия, как "информация", "обратная связь", "кодирование", "адаптация", "гомеостазис" и др.

Идеи кибернетики получили большую популярность как среди ученых самых разных специальностей, так и в широкой публике. Употребление термина "кибернетика" не было однозначным. С кибер­нетикой связывались надежды на создание единой теоретической базы для множества дисциплин, изучавших различные процессы обработки информации в XIX и в XX вв.: теории проводной связи, теории радиосвязи, теории автоматического регулирования, теории математи­ческих машин и др. Нередко эти дисциплины стали называть кибер­нетикой (или технической кибернетикой),- в то же время многие ученые продолжали работать в таких областях, не пользуясь киберне­тической терминологией.

Кибернетика характеризовалась и как "общая теория управления, не связанная непосредственно ни с одной прикладной областью и в то же время применимая к любой из них" (Вир Ст. "Кибернетика и управление производством". Пер. с англ. М.: Гос. изд-во физико-мате­матической литературы, 1963. С. 20), и как точная наука об управлении, непременно использующая количественные методы (Берг А. Предис­ловие к русскому изданию//Там же. С. 5).

Кибернетическое движение в целом включало самые различные направления, в том числе искусственный интеллект, различные типы моделирования, применения логико-математических методов в биоло­гических, медицинских, социально-экономических (и в других гума­нитарных) исследованиях. Это обстоятельство нашло выражение в характеристике кибернетики как "исследования процессов управления в сложных динамических системах, основывающегося на теоретиче­ском фундаменте математики и логики и использующего средства автоматики, особенно электронные цифровые вычислительные, управ­ляющие и информационно-логические машины" (Бирюков Б. В. "Ки­бернетика и методология науки". М., 1974. С. 13).

В русле кибернетического движения осуществлялись философские и логико-методологические исследования управления, информации, мышления, познания, структуры научного знания и перспектив его развития. Характерные для кибернетического движения идея общности (одинаковости или сходства) закономерностей, определяющих процес­сы управления и переработки информации в самых разных сферах

реальности и идея плодотворности использования математических и логико-математических трактовок этих процессов на различных уров­нях абстракции получили специфическое преломление в многочислен­ных сравнениях человеческого мышления и работы ЭВМ.

Появление компьютерных систем, которые стали называть интел­лектуальными системами (ИС), и развитие такого направления, как искусственный интеллект (ИИ), побудило по-новому взглянуть на ряд традиционных теоретико-познавательных проблем, наметить новые пути их исследования, обратить внимание на многие, остававшиеся ранее в тени аспекты познавательной деятельности, механизмов и результатов познания. В ходе бурных дебатов 60-70-х годов на тему "Может ли машина мыслить?" были, по существу, представлены раз­личные варианты ответа на вопрос о том, кто может быть субъектом познания: только ли человек (и, в ограниченном смысле, животные) или же и машина может считаться субъектом мыслящим, обладающим интеллектом и, следовательно, познающим. Сторонники последнего варианта пытались сформулировать такое определение мышления, которое позволяло бы говорить о наличии мышления у машины,- например, мышление определялось как решение задач (См.: Ботвинник M. M. "Почему возникла идея искусственного интеллекта?"// "Кибер­нетика: перспективы развития". М., 1981). [Нужно отметить, однако, что и способность компьютерной системы к принятию каких-либо решений также может быть поставлена (и ставится) под сомнение]. Оппоненты сторонников "компьютерного мышления", напротив, стре­мились выявить такие характеристики мыслительной деятельности человека, которые никак не могут быть приписаны компьютеру и отсутствие которых не позволяет говорить о мышлении в полном смысле этого слова. К числу таких характеристик относили, например, способность к творчеству, эмоциональность (См.: Тюхтин В. С. "Соот­ношение возможностей естественного и искусственного интеллек­тов"//" Вопросы философии". 1979. № 3).

Компьютерное моделирование мышления дало мощный толчок психологическим исследованиям механизмов познавательной деятель­ности. Это проявилось, с одной стороны, в проникновении в психоло­гию "компьютерной метафоры", ориентирующей на изучение познавательной деятельности человека по аналогии с переработкой информации на компьютере, и, с другой стороны, в активизации исследований, стремящихся показать плодотворность и самостоятель­ную ценность иных подходов - например, изучение мышления в кон­тексте общей теории деятельности. O.K. Тихомиров, специально

исследуя "соотношение кибернетического и психологического подхо­дов к изучению мышления", настаивал, что "широко распространенное сближение человеческого мышления и работы вычислительной маши­ны не обосновано". Вместе с тем, отмечает он, "именно развитие кибернетики сделало очевидным неполноту господствовавших в пси­хологии теорий мышления и поведения, выдвинув для изучения новые аспекты" (Тихомиров O.K. "Структура мыслительной деятельности человека. (Опыт теоретического и экспериментального исследования)". Изд-во Моск. ун-та, 1969. С. 4). Характеризуя значение аналогий между человеческим мышлением и компьютерной переработкой информа­ции, английская исследовательница М. Воден пишет: "В той степени, в какой аналогия с компьютером может служить общим человеческим интересам более глубокого познания разума, осторожное использова­ние "психологической" терминологии в отношении определенного типа машин должно скорее поощряться, чем запрещаться... аналогии дают возможность не только обозначить сходные черты между сравнивае­мыми объектами, но ведут к обнаружению действительно важных сходств и различий" (Boden M. A. "Artificial Intelligence and Natural Man". 2nd ed. L., 1987. P. 421).

Компьютерное моделирование мышления, использование методов математических и технических наук в его исследовании породило в период "кибернетического бума" надежды на создание в скором буду­щем строгих теорий мышления, столь полно описывающих данный предмет, что это сделает излишними всякие философские спекуляции по его поводу. Надеждам такого рода, однако же, не суждено было сбыться, и сегодня мышление, будучи предметом изучения ряда част­ных наук (психологии, логики, искусственного интеллекта, когнитив- . ной лингвистики), остается также притягательным объектом философских рассмотрении.

В последние два десятилетия в компьютерных науках заметное внимание стало уделяться такому традиционно входившему в сферу философии предмету, как знание. Слово "знание" стало использоваться в названиях направлений и составляющих компьютерных систем, а также самих систем (системы, основанные на знаниях; базы знаний и банки знаний; представление, приобретение и использование знаний, инженерия знаний). Тема "компьютер и знание" стала предметом обсуждения и в значительно более широком контексте, где на первый

план вышли ее философско-эпистемологические, социальные и поли­тико-технологические аспекты.

Что касается такой области, как ИИ, то не будет преувеличением сказать, что в 80-е годы понятие знания потеснило понятия мышления и интеллекта, традиционно занимавшие почетное место в рефлексии профессионалов ИИ над своей деятельностью. Теория искусственного интеллекта стала иногда характеризоваться как "наука о знаниях, о том, как их добывать, представлять в искусственных системах, перера­батывать внутри системы и использовать для решения задач" (Поспелов Д.А. "Ситуационное управление: теория и практика". М., 1986. С. 7.), а история искусственного интеллекта, исключая ее ранние этапы,- как история исследований методов представления знаний (См.: "Представ­ление и использование знаний"/Под ред. X. Уэно, М. Исидзука. М.,

Расширение сферы применения ИС, переход от "мира кубиков" к таким, более сложным областям, как медицина, геология и химия, потребовал интенсивных усилий по формализации соответствующих знаний. Разработчики ИС столкнулись с необходимостью выявить, упорядочить разнообразные данные, сведения эмпирического характе­ра, теоретические положения и эвристические соображения из соот­ветствующей области науки или иной профессиональной деятельности и задать способы их обработки с помощью компьютера таким образом, чтобы система могла успешно использоваться в решении задач, для которых она предназначается (поиск информации, постановка диагно­за и т. д.). Это привело к изменениям в характере данных, находя­щихся в памяти компьютерной системы,- они стали усложняться, появились структурированные данные - списки, документы, семан­тические сети, фреймы. Для элементарной обработки данных, их поиска, записи в отведенное место и ряда других операций стали использоваться специальные вспомогательные программы. Проце­дуры, связанные с обработкой данных, усложнялись, становились самодовлеющими. Появился такой компонент интеллектуальной си­стемы, как база знаний.

Термин "знания" приобрел в ИИ специфический смысл, который Д. А. Поспелов характеризует следующим образом. Под знаниями по­нимается форма представления информации в ЭВМ, которой присущи такие особенности, как: а) внутренняя интерпретируемость (когда каждая информационная единица должна иметь уникальное имя, по которому система находит ее, а также отвечает на запросы, в которых это имя упомянуто); б) структурированность (включенность одних

информационных единиц в состав других); в) связность (возможность задания временных, каузальных пространственных или иного рода отношений); г) семантическая метрика (возможность задания отно­шений, характеризующих ситуационную близость); д) активность (выполнение программ инициируется текущим состоянием инфор­мационной базы). Именно эти характеристики отличают знания в ИС от данных - "определяют ту грань, за которой данные превращаются в знания, а базы данных перерастают в базы знаний". (См. "Искусст­венный интеллект. Справочное издание в 3 кн.". Т. 2. М., 1990. С. 8).

Пользуясь терминологией Л. Витгенштейна, можно сказать, что это понимание знаний как формы представления информации "работает" в рамках особой, характерной для ИИ языковой игры. В ходе этой языковой игры могут появляться формулировки, способные вызвать недоумение эпистемолога, пытающегося оценить их с точки зрения привычных философских интерпретаций знания. К такого рода фор­мулировкам относятся ставшее "общим местом" утверждение, что дан­ные не являются знаниями, а также предложения использовать в качестве знаний тот или иной язык или выражения типа "под знаниями будем понимать такого-то вида формулы".

Вместе с тем, только что приведенная характеристика знаний в ИС не является совершенно изолированной от того, что мы обычно пони­маем под знанием. Такие черты, как внутренняя интерпретируемость, структурированность, связность, семантическая метрика и активность, присущи любым, более или менее крупным блокам человеческих знаний и в этом смысле знания в компьютерной системе можно рассматривать как модель или образ (в широком понимании данного слова) того или иного фрагмента человеческого знания.

Однако связь знаний в специфическом для ИИ смысле со знанием в более привычном, "обычном", смысле не ограничивается лишь сход­ством некоторых структурных характеристик. Ведь значительная часть информации, представляемой в базе знаний ИС, есть не что иное, как знания, накопленные в той области, где должна применяться данная система. Исследование этого знания (зафиксированного в соответст­вующих текстах или существующего как незафиксированное в тексте и даже неартикулированное знание индивида-эксперта) под углом зрения задач построения ИС и определяет технологический подход ИИ к знанию как таковому.

Технологический подход к знанию предполагает постановку, ис­следование и решение технологических вопросов о знании. К послед­ним относятся вопросы типа "Каким образом следует (можно,

допустимо) обращаться (иметь дело) со знанием, имея в виду достиже­ние такой-то цели?". "Обращаться" или "иметь дело",со знанием пред­полагает здесь не только приобретение, хранение или обработку знаний, но и любые ментальные и речевые акты, осуществляемые в отношении знания,- например, утверждение, что некто ("а") знает нечто ("р"), может быть истолковано как ментальный акт, совершаемый некоторым "наблюдателем" в отношении знания, которым обладает субъект "а" (в качестве "наблюдателя" может выступать субъект "а").

При самом широком истолковании технологический подход к знанию является неотъемлемым элементом жизни любого человека. В этом смысле и первобытный человек, использующий для передачи информации примитивные сигналы, и наш современник, выбирающий между почтой, телеграфом, телефоном и телефаксом, могут считаться решающими технологические вопросы относительно знания.

Примером технологического подхода к исследованию знания как особой сущности может служить характеристика сократовой майевтики в диалогах Платона. Искусство Сократа задавать наводящие вопросы таким образом, что собеседник в конце концов приходит к верным выводам относительно обсуждаемых предметов (во всяком случае, к таким выводам, которые считает верными сам Платон), характеризу­ется здесь как искусство пробуждения истинных мнений, живущих в душе человека, в результате чего мнения становятся знаниями. Пожа­луй, наиболее выразительная иллюстрация этой процедуры дана в известном примере из диалога "Менон", где мальчик-раб решает гео­метрическую задачу. Вообще же говоря, все диалоги Платона демонст­рируют сократову технику "пробуждения" знания. Однако собственно технологический подход к исследованию знания мы находим у Платона лишь в тех случаях, когда сама эта техника становится предметом осмысления, когда сама она рассматривается как средство для совер­шения каких-то действий над знанием. Фрагментарные характеристики данной техники встречаются во многих диалогах - примером может служить тот же "Менон", где говорится о пробуждении знаний вопро­сами. Более подробного рассмотрения она удостоена в диалоге "Теэтет". Здесь Сократ говорил о своем искусстве как аналогичном ремеслу своей матери - повитухи Фенареты, и то, что в "Меноне" характеризовалось как техника пробуждения знаний, здесь характеризуется как своеоб­разная техника родовспоможения "мужчинам, беременным мыслью" (См.: Платон. Соч. в 3 т. Т. 2. М., 1970. С. 234).

Технологические вопросы о знании могут быть до известной сте­пени противопоставлены экзистенциальным вопросам - т. е. вопро-

сам о том, как существует знание, каково оно есть. К вопросам последнего типа относятся, например, вопросы о соотношении знания с мнением или верой, о структуре знания и его видах, об онтологии знания, о том, как происходит познание.

До второй половины нынешнего столетия экзистенциальный под­ход в исследовании знания был преобладающим. Это не означает, конечно, что не развивалась сама технология получения, передачи, хранения и обработки знания, а также оценки результатов познания, претендующих на статус знания. Достаточно вспомнить о развитии книгопечатания и технических устройств для передачи информации, о методах обучения и педагогических исследованиях, посвященных тех­нике передачи знаний и воспитанию способности к самостоятельному приобретению и использованию знаний, развитие методов науки и исследований этих методов. Однако, даже когда эти способы работы со знанием становились предметом исследования, их соотносили не столько со знанием как особого рода сущностью, сколько с познаваемой реальностью (которая могла истолковываться как физическая, менталь­ная или психическая в зависимости от мировоззрения исследователя). Многие из этих рассмотрении могут быть после определенных интер­претаций квалифицированы как технологические, но это все же будет относиться скорее к результату нашей интерпретации, чем к самому исследованию.

Расцвет технологических (в указанном выше смысле) исследований знания связан с развитием эпистемической логики и искусственного интеллекта. Довольно типичной чертой исследований по эпистемиче­ской логике является разработка определенных средств для решения вопроса о том, будет ли такого-то вида формула (содержащая эписте-мические операторы, соответствующие словам "знает", "полагает", "со­мневается", "отрицает" и др.) доказуемой в таком-то исчислении или общезначимой для такого-то типа моделей. С точки зрения технологи­ческого подхода к знанию этот вопрос может быть понят как вопрос о легитимации (узаконении) с использованием определенного символи-ко-концептуального аппарата результатов мертально-речевой деятель­ности в отношении знания некоторого субъекта (или группы субъектов), выраженных в форме, пригодной для применения данного аппарата. Характер легитимируемых результатов определяется как осо­бенностями используемых формализмов, так и позицией исследователя по отношению к экзистенциальным вопросам о знании.

Технологические вопросы о знании, исследуемые в рамках ИИ, касаются, в значительной степени, способов представления знаний.

Проблемы представления знаний связаны, в свою очередь, с разработ­кой соответствующих языков и моделей. Существуют различные типы моделей: логические, продукционные, фреймовые, семантические сети и другие. Логические модели предполагают представление знаний в виде формальных систем (теорий), и в качестве языка представления знаний в таких моделях обычно используется язык логики предикатов. Продукционные представления можно охарактеризовать (упрощенным образом) как системы правил вида "Если А, то В", или "Предпосылка - действие". Сетевые модели предполагают выделение некоторых фик­сированных множеств объектов и задание отношений на них (это могут быть отношения различного рода: пространственные, временные, от­ношения именования и др.). Фреймовые представления иногда рас­сматривают как разновидность семантических сетей, однако для первых характерно наличие фиксированных структур информационных еди­ниц, в которых определены места для имени фрейма, имен слотов и значений слотов. (Характеристику основных моделей представления знаний можно найти в упоминавшемся выше справочном издании "Искусственный интеллект", т. 2, а также, например, в: "The Handbook of Artificial Intelligence". V. 1. Massachusetts ets., 1986). Каждая из упо­мянутых моделей имеет свои достоинства и недостатки в отношении того или иного круга задач.

Преимущества логических моделей, использующих язык логики предикатов, связаны с дедуктивными возможностями исчисления пре­дикатов, теоретической обоснованностью выводов, осуществляемых в системе. Однако такого рода модели в сложных предметных областях могут оказаться слишком громоздкими и недостаточно наглядными в качестве моделей предметной области или соответствующих фрагмен­тов знания. Продукционные модели получили широкое распростране­ние благодаря таким достоинствам, как простота формулировки отдельных правил, пополнения и модификации, а также механизма логического вывода. В качестве недостатка продукционного подхода отмечают низкую эффективность обработки информации при необхо­димости решения сложных задач. Преимущества семантических сетей и фреймовых моделей заключаются, с одной стороны, в их удобстве для описания определенных областей знаний (и соответствующих фрагментов реальности, изучаемых в данных областях), когда выделя­ются основные (с точки зрения задач, для которых создается ИС) объекты предметной области и (или) система понятий, в которых будут анализироваться конкретные ситуации, а также описываются свойства объектов (понятий) и отношения между ними. И хотя в целом для этих

типов моделей существуют значительные проблемы с организацией вывода, фреймовые системы многими были оценены как перспектив­ные благодаря возможностям подведения под них достаточно строгих логических и математических оснований. Разумеется, в ИС вовсе не обязательно должна быть реализована только какая-нибудь одна из упомянутых моделей представления знаний "в чистом виде". Сочетание различных моделей может способствовать созданию более эффектив­ных систем. На уровне теории ИИ это иногда находит отражение в разработке новых типов моделей представления знаний, сочетающих в себе черты моделей, ставших уже традиционными.

В рамках технологического подхода к знанию, осуществляемого ИИ, рассматриваются вопросы экономичности представлений знаний с помощью тех или иных средств, их дедуктивных возможностей, эффективности в решении задач. Вместе с тем влияние теории ИИ (и, в частности, представления знаний) на исследование знания как тако­вого простирается далеко за пределы технологического подхода. Срав­нивая влияние тех или иных моделей представления знаний на экзистенциальные исследования знания, мы не можем не заметить различия в той роли, которую играет, с одной стороны, логический подход и, с другой стороны, такие подходы, как продукционный, фреймовый и другие, объединяемые иногда под общим названием эвристического (См.: Попов Э. В. "Экспертные системы". М., 1987) или когнитивного (см.: "Представление и использование знаний"/Под ред. X. Уэно, М. Исидзука. М., 1989) подхода. Нужно отметить, что оба этих подразделения могут быть приняты лишь условно: подразделение "ло­гический - эвристический" или "логический - когнитивный" вызыва­ет сомнения, поскольку для логических моделей характерно наличие эвристик и, кроме того, модели эти могут содержать допущения отно­сительно когнитивного поведения. Пример - разработанная группой В. К. Финна ИС, которая рассматривается своими создателями как реализация логики здравого смысла, объединяющей естественный ра­ционализм и естественный эмпиризм (См.: Финн В. К. "Об обобщенном ДСМ-методе автоматического порождения гипотез"//"Семиотика и ин­форматика". 1989. Вып. 29).

Тем не менее в целом логический подход к представлению знаний в ИС не привел до сих пор к каким-либо серьезным изменениям в экзистенциальных рассмотрения« знания, к появлению новых влия­тельных концепций в этой области. Прочие же подходы оказывают более заметное влияние на исследование экзистенциальных вопросов о знании - в качестве примера можно сослаться на фреймовую кон-

цепцию строения знания, получившую известное распространение как в психологии, так и в когнитивной лингвистике. Сказанное было бы неверно истолковывать как аргумент в пользу преимуществ этих типов моделей представления знаний перед логическими.

Дело в том, что логический подход в представлении знаний, как и сами логические исчисления, возник на основе трактовок знания, складывавшихся в течение многих веков - на основе того, что может быть названо классической рационалистической эпистемологией с характерными для нее пропозициональным истолкованием элементар­ного знания, рассмотрением теорий математизированных наук в каче­стве образцовых форм организации знания, строгими стандартами правильности рассуждений. Уровень классической эпистемологии и разработанности ее концептуальных основ столь высок, что за период времени, в течение которого ведутся исследования по представлению знаний в компьютерных системах (а этот период ничтожно мал в сравнении с "возрастом" классической эпистемологии), эти исследо­вания, имеющие в качестве своей концептуальной базы саму клас­сическую эпистемологию, закономерно должны были скорее демонстрировать ее возможности в применении к новому кругу задач, чем стимулировать существенные изменения в ней. Утверждение, что неклассические логики, все шире применяемые в представлении зна­ний, также развиваются на концептуальной основе классической эпи­стемологии, может, на первый взгляд, показаться парадоксальным. Тем не менее оно справедливо в той степени, в какой неклассические логики являются модификациями классических исчислений и разделяют с ними те глубинные концептуальные предпосылки, которые могут быть в известном смысле противопоставлены концептуальным основам иных подходов. С этой точки зрения, работы по логике естественного языка и рассуждений здравого смысла свидетельствуют о высокой гибкости инструментария, развиваемого на базе классической эписте­мологии и о богатстве его возможностей.

Другие подходы в представлении знаний достаточно тесно связаны с развитием когнитивной психологии. Однако само это направление сложилось под влиянием "компьютерной метафоры", когда познава­тельные процессы стали рассматриваться по аналогии с работой вы­числительных машин. Неудивительно поэтому, что происходящее в ИИ оказывало и оказывает заметное воздействие на когнитивную психо­логию (как и на еще более молодое направление - когнитивную лин­гвистику). Это справедливо и в отношении собственно представления знаний. И фреймовые, и сетевые модели основываются на соответст-

вующих концепциях структур человеческого восприятия и памяти. Показательно при этом, что концепция фрейма как когнитивной струк­туры была мотивирована задачами разработки ИС. Вместе с тем, эта концепция имеет самостоятельное значение как концепция психоло­гическая и эпичтемологическая и используется в исследовании про­блем, выходящих за рамки собственно разработок компьютерных систем (См., напр.: Филмор И. "Фреймы и семантика понимания"//"Но-вое в зарубежной лингвистике". М., 1988. Вып. 23. "Когнитивные аспекты языка").

Сегодня можно говорить о том, что представлению знаний в ЭВМ в виде систем правил (что характерно, прежде всего, для продукцион­ных моделей) соответствует новый подход в философско-эпистемоло-гических исследованиях, придающий особое значение правилам и предписаниям, регулирующим человеческую деятельность. Этот подход представлен в работах А. И. Ракитова. В середине 80-х годов А. И. Ракитов и Т. В. Андрианова прогнозировали возможность появления новых тенденций в эпистемологии, касающихся прежде всего исследо­вания познавательной функции правил как особой эпистемологиче-ской категории и выявления механизма рационализации и регулятивной трансформации интеллектуального творчества. Такого рода предположения (и постановка задачи развития эпистемологии в этом направлении) были обусловлены тем обстоятельством, что для построения баз знаний компьютерных систем потребовалось изучение механизмов функционирования знания под таким углом зрения, чтобы это позволило выявить правила работы данных механизмов, т. е. "инструкции, указывающие, какие классы действий или отдельные действия и каким образом должны быть выполнены" (Ракитов А. И., Андрианова Т. В. "Философия компьютерной революции"//"Вопросы философии". 1986. № 11. С. 78).

В книге "Философия компьютерной революции" (М., 1991) А. И. Ракитов выдвигает идею "информационной эпистемологии". "Возник­новение "интеллектуальной технологии" и жгучий интерес к природе и возможностям машинного мышления, порожденный компьютерной революцией,- пишет он, - привели к формированию нового, нетра­диционного раздела эпистемол

В результате освоения данной главы студенты должны:

знать

• содержание понятий «естественно-научное мышление», «методы естествоведческих наук», «методы обучения естествознанию;
• требования ФГОС к овладению школьниками методами естествознания;
• способы обучения школьников методам естествознания (наблюдение за природными объектами и явлениями, опыты и эксперименты, моделирование) способы установления причинно-следственных связей;

уметь

• характеризовать соотношение понятий «деятельность» и «мышле- ние», «методы естествоведческих наук» и «методы обучения естествознанию»;
• выделять в содержании школьного урока элементы приобщения школьников к использованию методов естествознания;

владеть

Навыками оперирования понятиями «мышление», «естественно-научное мышление», «методы естествознания», «методы обучения естествознани ю».

«Мышление представляет собой отношение субъекта к объекту...» . Если таким объектом является естествознание, мы говорим о естественно-научном мышлении. В этом случае человек мыслит понятиями, присущими наукам, составляющим эту обширную область научного знания. Теоретическое естественно-научное мышление формируется как дифференциально-синтетическое (физическое, химическое, биологическое) на основе внутрипредметных обобщений с ориентацией на особенные для каждой естественной науки сущности .

Основываясь на объекте отношений, можно говорить и о мышлении географическом, мышлении экологическом и др. При этом каждый вид мышления имеет свою специфику. Так, по определению известного методиста географии Н. Н. Баранского, «географическое мышление - это мышление, во-первых, привязанное к территории, кладущее свои суждения на карту, и, во-вторых, связное, комплексное, не замыкающееся в рамках одного “элемента” или одной отрасли, иначе говоря, играющее аккордами, а не одним пальчиком» . Специфика экологического мышления заключается в мысленном установлении связей между предметами и явлениями природы (при котором один из предметов, явлений рассматривается как центральный) в соотнесении исследуемого феномена с человеком .

«Мышление <...> представляет собой деятельность субъекта по отношению к предмету, деятельность, в которой субъект приходит в соприкосновение с предметом, наталкивается на его сопротивление и познает, таким образом, его свойства, отражает его в своем сознании» (выделено нами. - А. М.) .

С деятельностью, деятельностным подходом связывается развитие личности в ФГОС. Этот подход предполагает «ориентацию на результаты образования как системообразующий компонент ФГОС, где развитие личности обучающегося на основе усвоения универсальных учебных действий , познания и освоения мира составляет цель и основной результат образования» (выделено нами. - А. М.) .

В начальной школе за развитие естествоведческого мышления «отвечает» курс естествознания (природоведения), вошедший в настоящее время в качестве особого блока в интегрированный курс «Окружающий мир» наряду с обществознанием. В основной школе в соответствии со ФГОС выделена предметная область «естественно-научные предметы», в которую вошли физика, биология, химия. Особого обсуждения в этом смысле заслуживает география, отнесенная в ФГОС к общественно-научным предметам. Традиционно география подразделялась на физическую и социальную (социально-экономическую). Очевидно, что естествоведческий материал присутствует и в нынешней географии, и она также «ответственна» за развитие у школьников естественно-научного мышления.

Формирование естествоведческой картины мира и соответственно развитие естественно-научного мышления связано с деятельностью по овладению и использованию школьниками методов естествознания. В требованиях ФГОС к освоению курса «Окружающий мир» предусмотрено освоение доступных способов изучении природы «наблюдение, опыт, сравнение, классификация и др.». В этот ряд следовало бы поставить и моделирование, но оно вошло в требования к метапредметным результатам освоения основной образовательной программы.

В ФГОС основной школы также назван целый ряд требований, относящихся к деятельности по овладению методами познания естествоведческой составляющей мира. Наиболее общие из них: овладение научным подходом к решению различных задач; овладение умениями формулировать гипотезы, конструировать, проводить эксперименты, оценивать полученные результаты; овладение экосистемной познавательной моделью и ее применение в целях прогноза экологических рисков для здоровья людей, безопасности жизни, качества окружающей среды. Более частные: приобретение опыта применения научных методов познания, наблюдения физических явлений, проведения опытов, простых экспериментальных исследований, прямых и косвенных измерений с использованием аналоговых и цифровых измерительных приборов... (физика); приобретение опыта использования методов биологической науки и проведения несложных биологических эксперментов... (биология); приобретение опыта использования различных методов изучения веществ... (химия).

Рассмотрим некоторые приемы обучения школьников названными способами познания мира. При этом важно остановиться еще на одном аспекте образовательного процесса. Развитие естественно-научного мышления будет идти интенсивнее, если процесс овладения этими способами познания будет осуществляться не только на уровне собственно учебной деятельности, но и на уровне учебного исследования. Структуру учебно-исследовательской деятельности можно представить в следующем виде: постановка проблемы - выдвижение гипотез - поиск способов проверки гипотез - реализация выбранного способа - предварительное упорядочение полученных результатов - их анализ и вывод .

Обучение школьников наблюдениям за объектами и явлениями природы. Наблюдения - традиционный для естествознания способ познания мира. Покажем, как приблизить наблюдения за природными явлениями к учебноисследовательской деятельности на примере изучения механизма образования сосулек, обыкновенно появляющихся на крышах домов в феврале и марте. Проблемный вопрос: «Отчего и как возникают сосульки?» Обыкновенно детьми выдвигается следующее предположение (гипотеза): днем тепло, снег на крыше тает, вода стекает вниз; вечером становится холодно и вода замерзает. Однако здесь возникают вопросы, например, такой: «А будет ли капля воды, повисшая днем на краю крыши дожидаться вечера?» Учитель предлагает найти способ исследования явления. Проблемный вопрос разбивается на частные вопросы, поиск ответов на которые приводит к решению проблемы:

• - почему снег на крыше тает? (для поиска ответа предлагается измерить температуру стены, обращенной к солнцу, и убедиться, что температура стены, а следовательно, и крыши, выше нуля);
• - почему нависшая на карнизе капля воды замерзает? (измеряется температура воздуха, и дети убеждаются, что его температура ниже нуля).

Более детально технологию учебного исследования рассмотрим на примере организации систематических наблюдений в природе.

Подведение школьников к осознанию цели наблюдений (постановка проблемы). Наблюдение - это целенаправленное восприятие; следовательно, школьник должен четко осознавать цель наблюдений. В познавательном плане такой целью является поиск ответа на тот или иной вопрос. Обыкновенно такие вопросы задаются учителем. Однако будет правильнее, если к обсуждению таких вопросов будут привлекаться сами школьники.

Перед началом наблюдений учитель задает детям ряд вопросов следующего порядка: «Как вы думаете, какой сезон в году является самым пасмурным?», «С какой стороны в нашей местности чаще всего дуют ветры?», «Какие и когда в нашем крае бывают самые низкие температуры?», «Какие птицы к нам прилетают раньше всех?» и т.н.

Выдвижение гипотез. Школьникам предлагается попытаться ответить на эти вопросы. Определенная информация у них для этого есть. Ведь они чуть ли ни с самого рождения воспринимали то, что происходит вокруг: что ежегодно зиму сменяет весна, что зимой бывает холодно, что весной прилетают скворцы и т.п. Варианты ответов школьников на эти вопросы фиксируются для дальнейшей проверки их правильности. Чаще всего школьники выдвигают следующие предположения (гипотезы): самым пасмурным (солнце чаще всего закрыто облаками) сезоном является осень, а самым пасмурным месяцем - октябрь или ноябрь; зимой преобладают северные ветры, а летом южные и т.н.

Поиск способов проверки гипотез. Учитель обращает внимание на то, что мы не можем с уверенностью дать правильный ответ на эти вопросы и спрашивает, как это можно проверить? В результате беседы дети приходят к выводу, что для этого нужно проводить наблюдения за облачностью, направлением ветра, другими природными характеристиками в течение всего года.

Вопросы, требующие для своего решения специальных наблюдений, могут возникать как в процессе классных занятий, так и занятий на природе. Их множество: «Почему с одной стороны крыши висят сосульки, а с другой нет?», «Почему с одной стороны оврага мы видим сугробы снега, а противоположный склон оголей?» и т.п. Очень важно стимулировать появление таких вопросов у самих школьников.

Формирование умения составлять план (программу) наблюдений. Одним из условий эффективности наблюдений является наблюдения по заранее составленной программе.

Опять же обыкновенно такая программа задается учителем. Однако овладение наблюдением как способом познания окружающей действительности предполагает формирование соответствующего умения и у школьников. Для этого целесообразно подвести детей к мысли о необходимости планирования (составления программы) наблюдений.

При организации систематических наблюдений учитель обыкновенно пользуется программой, заданной в публикуемых дневниках наблюдений. Следует отметить, что типовые программы но наблюдению страдают существенным недостатком: в них отсутствует задания на наблюдение за объектом, являющимся первопричиной происходящих изменений - солнцем, а конкретнее - за высотой солнца над горизонтом. Зависимость состояния природы, жизни людей от положения солнца по отношению к нагреваемой им земной поверхности так или иначе рассматривается в любом варианте «Окружающего мира», начальной географии. Однако эта связь никак не подтверждается и тем более, не выявляется посредством собственных наблюдений школьников. Наблюдение за Солнцем, входящее в общую программу годовых наблюдений за сезонными изменениями, может осуществляться в периоды «солнцестояний» (19-23 числа в сентябре, декабре, марте) и в конце учебного года.

Привлечь детей к составлению такой программы можно следующим образом. Учитель обращается к детям: «За какими объектами, явлениями мы должны наблюдать, чтобы ответить на вопрос: какой сезон в году является самым пасмурным?» Ответы: за облаками - закрывают они небо или нет или, может быть, закрывают не полностью. Далее идет обсуждение того, как они будут проводить эти наблюдения, куда заносить результаты, как обозначать увиденное. Аналогично обсуждается план наблюдений по остальным вопросам. В результате получаем программу наблюдений, которая может несколько отличаться от стандартной.

Сейчас наблюдения за сезонными изменениями в природе чаще осуществляются на протяжении одной, двух недель в каждом сезоне (таким образом, например, построены задания на наблюдения в учебниках-тетрадях в системе «Школа 2100»). Это позволяет сделать работу не столь утомительной, более заметными становятся сравниваемые результаты наблюдений, учитель может более тщательно планировать выполнение задания, соотнося их с ясно осознаваемой детьми целью наблюдений. Однако это совсем не означает, что следует всем перейти на сокращенные программы. Ежедневные наблюдения за природой хотя бы в течение одного года, если они организованы правильно, безусловно, более продуктивны в познавательном плане, чем наблюдения выборочные.

Программа наблюдений за метеорологическими показателями остается примерно одинаковой на протяжении всего года. Программы же других наблюдений (за жизнью растений, животных, человека) будут определяться, корректироваться на протяжении всего учебного года. Например, вопрос-задание «Пронаблюдайте, все ли грачи улетели от нас в теплые края?» ставится зимой; «Какие птицы прилетают к нам первыми?» - в начале весны и т.п.

Вариант, как можно подвести школьников к мысли о необходимости составления программы (плана) наблюдений, находим в «Окружающем мире» по Д. Б. Эльконину - В. В. Давыдову (авторы учебно-методического комплекса Е. В. Чудинова, Е. Н. Букварева). На одном из уроков детям ставится задача рассказать о собаке (собаки различных пород изображены на картинках) так, чтобы сосед мог собрать ее изображение из деталей (детали предварительно вырезаются из приложения к учебнику). Собрать собаку будет очень трудно, если рассказ этот будет неполным, фрагментарным. Учитель наталкивает детей на мысль о необходимости составить себе записку-подсказку о том, что нужно не забыть описать: все части тела (голова, туловище, ноги и т.д.), возможные признаки: длинная или короткая шерсть, висячие или стоячие уши и т.д.). После рассказа по плану задание выполняется успешнее. Аналогичный подход можно использовать и при составлении программ наблюдений за другими объектами и явлениями окружающего мира.

Формирование умения фиксации результатов наблюдений . Правильно построенное наблюдение предполагает фиксацию результатов наблюдений. И здесь опять же желательно подвести детей к мысли о том, что увиденное, услышанное в процессе наблюдений целесообразно не только запомнить, но и где-то зафиксировать. В этой связи детям можно сообщить негласное правило научных экспедиционных наблюдений: «Незаписанное - не наблюдалось!». В учебных наблюдениях это делается и для того, чтобы к материалам наблюдений можно было обратиться на последующих занятиях - при изучении соответствующей темы, на обобщающих уроках.

Логику подведения детей к мысли о необходимости фиксации результатов наблюдений можно проиллюстрировать на рассматриваемом примере с сезонными наблюдениями. Учитель обращается к детям: «Ответить на поставленные вопросы мы можем только тогда, когда пронаблюдаем за осенними, зимними, весенними изменениями. Можем ли мы запомнить наблюдаемую погоду за каждый день в течение всего учебного года? Что надо сделать для того, чтобы результатами наблюдений можно было бы воспользоваться в любое время и даже в конце года, при подведении итогов?»

В результате соответствующей беседы дети приходят к выводу о необходимости записи результатов наблюдений. Далее с помощью учителя выбираются схема протокола наблюдений (таблица) и условные знаки.

Способы фиксации результатов наблюдений зависят от характера наблюдаемого объекта явления, возраста учащихся. Для систематических наблюдений в природе эти способы общеизвестны, заданы в публикуемых дневниках наблюдений. Используются условные знаки, стилизованные рисунки, краткие словесные описания. Разовые наблюдения, характерные для экскурсий, фиксируются посредством записей в дневниках, зарисовок. Традиционно используется сбор образцов для дальнейшего изучения. В настоящее время получили распространение фотографирование, видеозапись.

Формирование умения первичного упорядочения результатов наблюдений. Прежде чем достичь конечной цели наблюдений - ответа на предварительно заданный вопрос, часто бывает необходимо результаты наблюдений соответствующим образом упорядочить, придать им такой вид, который облегчал бы процедуру поиска ответа. В практике систематических наблюдений в природе для этого обыкновенно составляются обобщающие таблицы, в которых называются наблюдаемые характеристики (ясные дни, пасмурные дни, дни без ветра и т.д.) и подсчитываются количество таких дней за определенный период (месяц, сезон). Упорядоченная таким образом информация дает возможность сравнивать месяцы, сезоны между собой, получить ответы на поставленные ранее вопросы. На этом, как правило, приучение детей к предварительному упорядочению полученной информации и заканчивается.

Однако возможностей для формирования у школьников умений первичной обработки результатов наблюдений гораздо больше. И здесь опять же полезно обратиться к опыту изучения окружающего мира по Д. Б. Эльконину - В. В. Давыдову. Уже в третьем классе детей обучают строить графики, диаграммы. (Следует отметить, что работа с графиками, диаграммами в настоящее время предусмотрена ФГОС.) График, составленный по материалам сезонных наблюдений (на одной оси откладывается время - месяцы, на другой - усредненные за месяц погодные характеристики: температура воздуха, количество дней с осадками, количество пасмурных дней), позволил бы наглядно представить картину сезонных изменений метеорологических явлений. Если сюда еще добавить длину тени от гномона или продолжительность светового дня, взятую из отрывных календарей, то погодные характеристики становится возможным привязать к солнцу и тем самым выявить первопричину сезонных изменений.

Вовлечение детей в анализ результатов наблюдений. Заключительной стадией организации наблюдений является обсуждение их результатов. При обсуждении итогов систематических наблюдений за погодой учитель напоминает ранее поставленные вопросы и выслушивает варианты вытекающих из материалов наблюдений ответов. Практика показывает, что результаты наблюдений могут быть весьма неожиданными. Так, на вопрос «Какие ветры преобладают в нашей местности (Республика Татарстан) зимой?» вместо ожидаемых детьми, да и самими учителями северных ветров, получаем южные; а на вопрос о самом пасмурном сезоне - опять же вместо ожидаемой осени, получаем зиму. В связи с этим возникает новый вопрос: «Почему зимой преобладают южные ветры?», ведь холод всегда до этого связывался с севером, тепло - с югом, а здесь воздух, приходящий с юга (южные ветры), оказывается наиболее холодным. И напротив, воздух, приходящий с севера (летом в данной местности заметно преобладание северных ветров), оказывается теплым. Здесь учителю опять приходится обращаться к действительной причине смены сезонов: похолодание зависит не от характера ветров, а от высоты солнца над земной поверхностью (привлекаются наблюдения за высотой солнца). Причины же выявленных преобладающих ветров следует искать в глобальной циркуляции атмосферы, так своеобразно проявляющейся на данной территории, но этот вопрос школьники будут изучать позднее, в курсе географии. Вполне возможно, что кто-то из школьников попытается ответить на этот вопрос уже сейчас - на уровне предположения или из соответствующей литературы.

Наблюдения в природе ставят перед детьми множество новых вопросов. Некоторые из них могут быть решены посредством дополнительных наблюдений, другие - с помощью иных источников информации: опытов, учебников, энциклопедий.

Обсуждение результатов наблюдений целесообразно проводить на каждом уроке «Окружающего мира». Там же, где ведутся систематические наблюдения, это делать просто необходимо. Учителя решают этот вопрос по-разиому: проводят минутки календаря, выслушивают и обсуждают сообщения школьников и т.п.

Приобщение школьников к постановке опытов.

Не всегда объекты и процессы, происходящие в окружающем мире, удается изучать посредством наблюдений. И тогда на помощь приходит опыт: метод исследования, в процессе которого искусственно создаются условия, позволяющие ответить на исследуемый вопрос, получить новое знание. О соотношении наблюдений и опытов в научном познании И. П. Павлов сказал так: «Наблюдение собирает то, что предлагает природа, опыт же берет у природы то, что он хочет» . Постановка опытов - традиционный метод школьного естествознания. Еще полтора века назад основоположник отечественной методики начального естествознания А. Я. Герд обращал внимание на целесообразность использования этого метода изучения природы. И позднее опытническая работа была неотъемлемой составной частью школьной работы. Тем не менее до появления вариативных курсов перечень рекомендуемых опытов был весьма ограничен и связан в основном с изучением состава почвы, свойств воды, некоторых полезных ископаемых. В настоящее время этот перечень значительно расширен в связи с многообразием естествоведческих курсов.

В дидактике опыты (лабораторный метод) наряду с практическими занятиями относят к практическим методам. По своей основной дидактической функции опыты служат более глубокому познанию действительности, основная цель здесь - приобретение новых знаний (в отличие от метода практических занятий, основная цель которых - формирование умений пользования приобретенными знаниями). Другой немаловажной целью опытнической работы является приобщение детей к исследовательской деятельности.

Учебный опыт может быть организован по-разному. Есть опыты демонстрационные, когда их проводит учитель, есть лабораторные, когда опыт проводят сами школьники под руководством учителя. Очевидно, что для «практического освоения способов познания окружающего мира» предпочтение следует отдавать опытам, проводимым самими детьми. Но и в этом случае степень включения школьников в исследовательский процесс может быть различной. В одних случаях опыт может служить лишь иллюстрацией к излагаемому учителем материалу, в других - приближен к учебному исследованию.

По уровню поисковой направленности , а одновременно и по уровню мыслительной деятельности школьников способы организации опытов можно упорядочить, ориентируясь на известную группировку методов обучения по И. Л. Лернеру - М. Н. Скаткину. В этом смысле можно выделить следующие уровни организации опытов: иллюстративный, репродуктивный, проблемно-иллюстративный, частичнопоисковый и исследовательский. Рассмотрим эти уровни на примере традиционного опыта с обнаружением в почве воздуха.

Иллюстративный уровень. Учитель говорит: «Дети, мы с вами узнали, что в почве есть песок, глина, перегной. Кроме того, в почве имеется и воздух. Вот посмотрите, я опускаю в стакан с водой комок почвы. Видите - из почвы выделились пузырьки воздуха. Следовательно, в почве есть еще и воздух». В этом случае проводимый опыт служит лишь иллюстрацией к излагаемому учителем материалу. Дети в организации и постановке опыта не участвуют.

Репродуктивный уровень. После того, как опыт был проведен в классе, учитель может предложить детям повторить его дома, но уже с другой почвой. Дети повторяют опыт, но несколько с другим материалом. Некоторое продвижение к исследованию есть: дети сами проводят опыт и подтверждают достоверность полученного ранее знания.

Проблемно-иллюстративный уровень. В данном случае учитель ставит проблему (вопрос) и сам же с помощью опыта его решает. Дети следят за ходом рассуждения учителя, наблюдают за его действиями.

Учитель: Давайте посмотрим, что еще есть в почве. Для этого я сейчас проделаю опыт. Я опускаю в стакан с водой комок почвы. Видите - из почвы выделились пузырьки воздуха?»

Дети: Видим.

Учитель: Выделившиеся из почвы пузырьки показывают, что в почве есть еще и воздух.

По уровню мыслительной деятельности этот вариант проведения опыта несколько выше предыдущих, но, как и в первом случае, сами дети не участвуют в проведении опыта.

Частично-поисковый уровень. Здесь учитель организует опыт таким образом, что дети сами находят ответ на поставленный учителем вопрос.

Учитель: Давайте посмотрим, что еще есть в почве. Перед вами на партах стоят стаканы с водой и комочки почвы. Сейчас вы проделаете следующий опыт. Возьмите почву и опустите ее в воду. (Дети выполняют). Что вы видите?

Дети (возможные ответы): Почва утонула, на поверхности воды появились остатки корней, из почвы выделились пузырьки воздуха.

Учитель (обращает внимание детей именно на пузырьки воздуха): Так что же еще есть в почве?

Дети: В почве есть воздух.

Как видим, изменения в организации опытов небольшие, но механизм познания меняется принципиально. Очевидно, что наибольшей продуктивностью в плане приобщения детей к поисковой деятельности, развития мышления является частично-поисковый уровень. Именно на этом уровне и следует проводить большинство опытов, связанных с изучением свойств объектов, природных явлений, процессов.

В то же время опыт может быть составной частью учебного исследования, организованного в рамках учебного эксперимента.

Обучение школьников проведению простых экспериментальных исследований. Эксперимент - один из основных методов естествознания. Он имеет более сложную по сравнению с опытом структуру и в полной мере соответствует понятию учебное исследование: постановка проблемы - выдвижение гипотезы - поиск способа проверки гипотезы (как правило, это опыт, но могут вовлекаться и наблюдения) - действия по проверке гипотезы - выводы (гипотеза подтверждается или опровергается).

До последнего времени эксперимент имел место главным образом при работе с растениями на пришкольном сельскохозяйственном участке или в классном уголке природы. Правда, и там он чаще всего обозначался как опыт. Особое положение в этом смысле занимает естествознание по Д. Б. Эльконину - В. В. Давыдову. Там экспериментированию обучают специально, начиная со второго класса. Приводим разработку вводного урока, наглядно показывающего суть этого способа познания окружающего мира. В целях упрощения восприятия сути экспериментирования из текста разработки исключены элементы знаково-символического моделирования, которыми сопровождается обучение.

Тема урока: Почему закрываются шишки ?

Цели учителя : а) поставить учебную задачу на открытие экспериментирования как нового способа получения ответов на вопросы; б) организовать рефлексию (осознание, осмысление) этого способа.

Оборудование : две примерно одинаковые сосновые шишки.

Пособия у детей: учебники, тетради.

Учитель: Я вижу, большинство считает, что уже хорошо научился наблюдать, спрашивать, находить ответы в справочнике. Давайте-ка проверим, так ли это. Сейчас опишу сложную задачу, с которой я недавно столкнулась, а вы расскажите, каким способом ее лучше решить.

Учитель: Недавно мне довелось гулять но лесу и рассматривать шишки, лежащие на дорожке. Все шишки были открыты, похожи на ежиков. На следующей день те же самые шишки были закрыты, чешуйки прижались друг к другу. Из-за чего такое могло случиться?

Рис. 12.1.

Дети (предлагают свои объяснения. Объяснения, основывающиеся на том, что это другие шишки): Те старые, а это молодые.

Учитель: Шишки те же самые (я их пометил ленточками), просто они закрылись. Почему?

В результате этой работы на доске появляется ряд детских предположений. Это предположения, связанные с погодой: «из-за дождя», «из-за жары», «был вечер и утро» (солнечный свет) и пр.

Учитель показывает детям, что предположений много, но какое из них верное - непонятно.

Учитель: Каким способом будем получать ответ?

Дети предлагают разные известные способы. Учитель предлагает все их опробовать. Спросить у родителей (в результате опроса получаются те же разные мнения), поискать в справочнике (ответ не находится).

Эту работу лучше провести в школе, имея ограниченный набор книг на уроке, так как уже появилась литература, в которой описано и объяснено это явление. Иногда уместно прервать урок после поиска ответа в литературе, чтобы затем у детей была возможность опросить родителей.

На предложение понаблюдать (на следующем уроке) учитель говорит, что внимательно наблюдал за погодой в те два дня: в первый день погода была «сухая, жаркая, солнечная, ветреная», а во второй день - «влажная, холодная, пасмурная, безветренная». Условия учитель «назначает» так, чтобы все они менялись одновременно, но чтобы закрытым шишкам соответствовала влажная погода.

Обсуждая эти условия, дети заключают, что нельзя из наблюдений решить, что же именно было причиной закрывания шишек.

Учитель предлагает определить, в чем же причина того, что даже наблюдение не позволяет найти точный ответ.

Дети анализируют затруднения и приходят к выводу, что в природе «все условия смешаны, присутствуют одновременно», поэтому нельзя решить, что именно влияет.

Учитель: Что же нужно, чтобы преодолеть эту трудность?

Дети предлагают, например, для проверки того, влияет ли солнечный свет, положить шишки на освещенное место.

Учитель: Что же мы увидим?

Рис. 12.2.

Дети: Они откроются (закроются).

Учитель: Сможем ли мы сделать из этого какой-то вывод?

Дети: Да. Если откроются (закроются), значит все правильно.

Учитель: А может быть, они бы и так открылись?

Дети: А! Надо одну шишку положить на свет, а другую - в темноту.

Аналогичным образом разбираются другие предложения детей (о влажности, ветре и пр.).

Учитель: Давайте подумаем, какой же мы способ решения научных споров открыли? Чем он похож, а чем отличается от старых способов: например, от наблюдения? Что мы проделали с шишками?

Дети: Мы положили одну в холодильник, а другую - в тепло. Мы сами создаем и меняем условия процесса!

Учитель выясняет, почему важно, чтобы была не одна, а две шишки. Дети пытаются объяснить, а учитель подытоживает, называя одну шишку «экспериментальной», а другую «контрольной».

Учитель: А будем ли мы наблюдать, и если будем, то когда?

Дети: Наблюдать мы будем после того, как положим шишки в разные условия.

Учитель рассказывает, что после того, как мы решили проверить наши разные мнения, они стали не просто мнениями, а гипотезами, или предположениями. А этапы создания условий и наблюдения результата - способ проверки гипотез. Наглядно схема эксперимента выглядит следующим образом.

Далее, после того, как дети уяснили основную идею эксперимента, содержания понятий «экспериментальный» и «контрольный» объекты, детям предлагаются другие темы для экспериментирования, связанные, главным образом, с растениями.

Обучение школьников моделированию. Моделью называют любой мысленный, знаковый или материальный образ оригинала: отображение объектов и явлений в виде описаний, теорий, схем, чертежей, графиков. Модель - это представитель, заместитель оригинала, используемый в процессе познания или в практической деятельности .

Моделирование для школьного естествознания, географии не является чем-то необычным. Издавна глобус использовался в качестве модели земного шара. Школьники еще десятилетия назад могли привлекаться к моделированию форм рельефа, работы текучих вод. Однако тогда речь шла в основном об использовании предметных (материальных) моделей.

Материальные модели строятся из каких-либо вещественных материалов или живых существ. Их особенностью является то, что они существуют реально, объективно. В свою очередь материальные модели делятся на статические (неподвижные) и динамические (действующие, подвижные). При изучении «Окружающего мира» статическими моделями являются, например, макеты форм рельефа, муляжи внутренних органов человека, глобус (при изучении формы Земли). К динамическим моделям можно отнести опять же глобус (при показе вращения Земли), теллурий, действующую модель вулкана.

Среди материальных моделей следует выделить особую группу моделей, пока еще не нашедших широкого применения в школьной практике - природные модели . Природные модели - это миниатюрные аналоги природных процессов и их проявлений. У многих школьников имеется представление о смерчах - воздушных вихрях ограниченных размеров, часто возникающих перед грозой, всасывающих в себя пыль, различные предметы и поднимающих все это на значительную высоту. Иногда смерчи вызывают повреждения построек, ломают деревья и т.п. С известной долей условности это явление можно назвать миниатюрным аналогом такого грозного явления, как торнадо, или циклон, о котором школьники часто слышат из прогноза погоды по телевидению. На участке перевеваемых песков (например, на песчаной косе у реки), можно познакомить детей с формированием рельефа пустынь - барханов, песчаных гряд; для этой же цели может быть использован и микрорельеф заснеженного участка. Конус выноса ручья - модель дельты (устьевой части долины крупных рек). Небольшая промоина, образовавшаяся после дождя, может рассматриваться как миниатюрный овраг. Наблюдаемый школьниками туман - аналог облака, внутри которого как бы находятся дети и т.п.

Знаково-символические модели представляют собой запись каких-то особенностей, закономерностей оригинала с помощью знаков какого-либо искусственного языка. Например, при формировании понятий «птицы», «звери» составляется таблица существенных признаков. Эти признаки обозначены соответствующими символами. Например, это знаки, напоминающие по внешнему виду перо, шерстинки, клювы, конечности животных. Это и экологические пирамиды, показывающие соотношение количества организмов (энергии, биомассы) в экосистемах. Это и рисунки (символы) живых организмов, связанных стрелками, означающими те или иные пищевые связи биоценозов. Сюда же отнесем и географические карты, с которыми дети начинают работать при изучении цикла тем о родном крае и планете в целом. Учащиеся совместно с учителем в процессе обсуждений чертят план местности, строят простейшие графики и диаграммы но результатам наблюдений за погодой, чертят схемы всевозможных связей и т.п. Особое место отводится моделированию экологических связей. Например, при изучении темы «Круговорот веществ» строится схема круговорота веществ в экосистемах (рис. 12.3).

Для чего используется моделирование? Процесс познания окружающего - процесс, главным образом, опосредованный. Школьники, находясь преимущественно в классной комнате, редко имеют дело с реальными (натуральными) объектами изучения. В большинстве своем они работают с их заместителями - моделями. То есть, даже в таком обыденном понимании процесса использования моделей, учи-

Рис. 12.3.

телю приходится постоянно этим заниматься. Однако это лишь внешняя, поверхностная сторона вопроса.

Глубинная же суть процесса учебного моделирования заключается в том, что моделирование входит в структуру целенаправленной учебной деятельности и является необходимым элементом учебного действия. Процесс познания в этом случае идет следующим образом. После уяснения проблемы (вопроса) школьники путем известных им способов разрешения проблемы, например, путем наблюдения и «примитивно житейского» описания выходят на модельный уровень (схема, чертеж, модельная конструкция) понимания сути явления. Затем вновь возвращаются опять к словесному, но уже более точному описанию. Образно выражаясь, схема, чертеж в данном случае становятся для детей «очками», через которые ребенок начинает видеть мир .

Сознательное введение в учебный процесс моделирования сближает его с процессом научного познания, подготавливает школьников к самостоятельному решению возникающих перед ними проблем, самостоятельному добыванию знаний. Моделирование является необходимым инструментом формирования теоретического, в том числе и естественно-научного мышления школьников. Нельзя забывать и о том, что моделирование реализуется в рамках деятельностного подхода, столь актуального для современной педагогики.

Приобщение школьников к предметному моделированию. Материальные (предметные, физические) модели строятся из каких-либо вещественных материалов или живых существ. Их особенностью является то, что они существуют реально, объективно.

В школьном естествознании используют физические модели разных типов. Модели, имитирующие внешний вид отдельных форм рельефа или ландшафта - это модели оврага, холма, вулкана, речной долины, горной страны с прилегающей равниной и т.п. Эти модели называют также макетами. Макеты, как и муляжи, являются трехмерным отображением реальных объектов, но в отличие от вторых воспроизводят предметы в уменьшенном или увеличенном виде с известной долей условности - в частности, в них могут допускаться искажения пропорций. Сюда же можно отнести диорамы , представляющие собой объемную картину, на которой виден только ближний план. Это может быть компактное изображение какого-либо природного комплекса: части леса с соответствующими растениями, животными, участка водоема и т.п., которые могут быть использованы при изучении соответствующих природных сообществ.

Другой тин моделей - рельефные карты. Они воспроизводят рельеф земной поверхности, соответствующий рельефу определенной местности. В основе такой модели лежит географическая карта. В начальных классах возможно использование рельефной карты своей местности (прибегающей к школе территории, области, республики). Изготовить такую карту можно следующим образом. Из фанеры или картона вырезают контуры, соответствующие высотным ступеням (горизонталям) карты. Накладывая одну ступень на другую, получаем ступенчатый рельеф изображаемой местности. Затем эти высотные ступени можно сгладить с помощью пластилина и соответствующим образом раскрасить.

Третий тип моделей - модели-разрезы , показывающие внутреннее строение вулкана, строение почвенного разреза, залегание подземных вод между водоупорными и водопроницаемыми пластами и т.п.

Особый тип моделей - динамические (действующие) модели, воспроизводящие процессы, явления. К таковым можно отнести модель земного шара - глобус, который используется для демонстрации формы Земли и вращения Земли вокруг своей оси и для решения других дидактических задач. Для демонстрации обращения Земли вокруг

Солнца на уроках природоведения, географии используется и модель системы «Земля - Солнце» - теллурий.

В настоящее время используется и так называемое живое моделирование , когда в качестве средства моделирования выступают дети. Например, при моделировании движения Земли вокруг Солнца один школьник выступает в качестве «Солнца», другой - в качестве «Земли».

Сюда же относятся и упомянутые выше природные модели.

Рассмотрим некоторые примеры предметного моделирования.

1. Моделирование движений Земли. Движение Земли вокруг своей оси (вращение) и связанная с этим смена времени суток моделируется с помощью глобуса (Земля) и настольной лампы (Солнце). Показывается, что земной шар не может быть одновременно освещен со всех сторон: на освещенной стороне Земли - день, на неосвещенной - ночь. Поскольку Земля вращается вокруг своей оси, происходит смена дня и ночи.

С помощью этих же средств иллюстрируется движение (обращение) Земли вокруг Солнца и главное следствие этого - смена времен года. Для этих же целей может быть использован и теллурий, однако в описываемом варианте с глобусом и настольной лампой есть одно преимущество: передвигая глобус вокруг «Солнца», детям нетрудно допустить ошибку - изменить наклон земной оси, и тогда смена времен года может не произойти. Давая задание на показ и объяснение, отчего происходит смена времен года, учитель добивается сознательных, безошибочных действий учеников (в теллурии же все это осуществляется автоматически, что лишает школьников возможности ошибиться).

Очевидно, что моделирование движений «Земли» не должно осуществляться только на объяснительно-иллюстративном уровне, когда изучаемые явления моделирует учитель. Сознательное усвоение этих явлений возможно лишь в случае, если дети сами будут работать с глобусом и лампой, решая задачи типа: поставь глобус в положение, когда в Москве будет ночь; поставь глобус в положение, когда в нашей местности будет зима (весна, лето, осень) и т.п.

• 2. Моделирование угла падения солнечных лучей на поверхность Земли. При изучении природных зон моделирование с помощью глобуса может быть использовано и при изучении следующих вопросов:
  • - Отчего в арктической пустыне, тундре холодно, а в пустынях южных широт жарко? Причина этого может быть раскрыта путем показа характера падения солнечных лучей на приполярные области (солнечные лучи имеют малый угол падения, как бы скользят по поверхности и почти не нагревают ее) и на приэкваториальные области (Солнце там всегда стоит высоко над горизонтом и хорошо прогревает поверхность). Характер падения солнечных лучей можно показать с помощью обыкновенной линейки;
  • - Отчего в арктической пустыне, в тундре бывают полярные дни и полярные ночи? Вопрос решается аналогично путем показа прохождения (падения) солнечных лучей в момент, когда Северное полушарие обращено к Солнцу (за Полярным кругом тогда Солнце постоянно освещает поверхность - полярный день), и в момент, когда Северное полушарие повернуто от Солнца (тогда солнечные лучи в эту область не попадают - полярная ночь).
• 3. Моделирование рельефообразующих процессов. В одном из учебников «Окружающего мира» по «Школе 2100» дается задание: «Возьми песок и построй из него гору. Зарисуй ее. Затем полей гору из лейки и зарисуй полученный результат...» В данном случае моделируется разрушительное действие текучей воды. Это очень важно для понимания детьми процессов рельефообразования. Моделирование помогает ответить на вопрос: почему на месте горных стран в конечном счете формируется равнина? (Кстати, ныне подзабытое моделирование форм рельефа посредством текучей воды известен давно, его еще в середине прошлого века рекомендовалось проводить на уроках начальной географии.)

Для показа соотношения эндогенного и экзогенного рельефообразования этот вариант моделирования целесообразно дополнить другим, иллюстрирующим процессы горообразования. Идею можно позаимствовать в «Окружающим мире» за 4-й класс по Д. Б. Эльконину - В. В. Давыдову. Суть моделирования состоит в показе того, что происходит при столкновении движущихся континентальных плит (теория дрейфа континентов). В упрощенном варианте это может выглядеть следующим образом (из практики работы учителя Е. И. Гимазовой, г. Набережные Челны). Дети кладут на стол две пачки газет, имитирующих континентальные плиты, и надвигают их друг на друга. Происходит вздыбливание «земных слоев», их смятие - горообразование. Действия же с песком и водой иллюстрирует обратный процесс - разрушение гор. Подобного рода моделирование уместно и при изучении соответствующих тем географии.

Можно моделировать и другие виды рельефообразова- ния. Например, дети с помощью тарелки с мукой моделируют образование кратеров при падении метеоритов (бросая камешки в тарелку с мукой) и др.

Возможны и другие варианты использования материальных моделей. Например, в курсе «Мир и человек» для доказательства шарообразности формы нашей планеты, при изучении гемы «Земля - шар», учитель совместно с учащимися изображает кругосветное движение какого-либо игрушечного предмета вокруг мячика. При этом школьники по очереди наблюдают, как нижние части предмета будут скрываться за «линию горизонта». Для сравнения дети наблюдают за движением этой же игрушки по плоской «Земле» - столу.

Обучение школьников знаково-символическому моделированию. Знаково-символическое моделирование отнесено в ФГОС к метапредметным умениям, формируемым и используемым не только в «Окружающем мире», но и при изучении других дисциплин.

В образовательной системе Д. Б. Эльконииа - В. В. Давыдова авторы курса «Окружающий мир» выделяют «два плана» моделирования, которые должен различать учитель:

• 1) первый - это детализированные схемы способов действий (схема наблюдений, экспериментирования, схема измерения и др.);
• 2) второй - моделирование собственно научных понятий (таких, например, как смена дня и ночи, рост и развитие).
• 1. Моделирование способов учебных действий. Работа со схемами способов действий в названной образовательной системе начинается с моделирования процесса получения ответов на тот или иной вопрос. Уже на первых уроках на доске появляется схема, состоящая из знаков вопроса, ответа (вос-

Рис . 12.4.

По мере освоения способа наблюдения эта схема детализируется. На втором году обучения основная задача состоит в освоении детьми моделирования как средства построения гипотез исследования. При этом схема наблюдения дополняется и переходит в схему экспериментирования, где «?» так же, как и в схеме наблюдения, обозначает возникшую перед детьми проблему, «!» - уже не ответ, а только предположение (гипотеза), рука - условие, которое мы создаем для экспериментального (э) и контрольного (к) предмета, глаз в схеме обозначает наблюдение (рис. 12.5).

Рис. 12.5.

Можно моделировать и другие способы учебных действий. Например, при изучении природных зон посредством такой модели может быть передана последовательность (план) изучения (характеристики) природной зоны. Модель характеристики природной зоны может быть представлена следующим образом:

• - положение зоны на географической карте (в графическом варианте модели изображается символ карты: например, контур России);
• - характеристика климата (символ климата
• - например, солнце, поскольку именно от положения солнца - наклона солнечных лучей - зависят климатические характеристики той или иной природной зоны);
• - особенности поверхности (символ рельефа: например, схема холма);
• - водоемы (контуры озера с впадающей в него рекой);
• - почвенный покров (в качестве символа может служить схема почвенного разреза);
• - растительность (символ растения);
• - животный мир (контур какого-либо животного);
• - жизнь человека (схематический рисунок человека);
• - экологические проблемы (в качестве символа может выступать, например, контур Красной книги).

Моделирование учебных действий позволяет школьникам овладевать ими более осознанно. В приведенном выше примере такое моделирование приучает детей:

• 1) к логике описания природной зоны на базе географического подхода (от компонентов неживой природы к живой природе и от этого - к жизни человека, к вопросам охраны природы);
• 2) к комплексной характеристике зоны (обыкновенно внимание обращается лишь на климат, растения и животных, забывая о том, что и другие компоненты природы в разных зонах специфичны: например, водоемы тундры, конечно же, отличаются от водоемов пустыни).

Эту схему можно усложнить, добавив сюда стрелки, обращенные в обратную сторону, например, от растений к климату. Эти стрелки, обозначенные как-то иначе - например, другим цветом или пунктиром, - означают, что при характеристике растительности желательно связать особенности растительного покрова с климатическими особенностями рассматриваемой зоны.

2. Моделирование объектов и явлений окружающего мира. Это направление знаково-символического моделирования для учителя более привычно. Любой учебник окружающего мира включает такие модели. Это и схемы круговорота веществ, и смены сезонов года. Сюда же можно отнести и разрезы Земли, показывающие ее внутреннее строение (ядро, мантия, земная кора), разрезы родника и т.и.

Однако использовать знаково-символические модели можно по-разному:

• - вариант первый - ученики воспринимают готовую модель-схему изучаемого объекта или явления. Например, после рассказа учителя о перемещении воды с океана на сушу и о возвращении ее снова в океан («капля-путешественница») на доске появляется нарисованная учителем схема круговорота воды;
• - вариант второй - ученики участвуют в составлении модели-схемы. Например, после изучения соответствующего материала (тема «Ледяная пустыня») детям предлагается дополнить недостающие звенья пищевой цепи водной экосистемы Ледовитого океана: водоросли (фитопланктон) -» ? -»? ->? -> белый медведь. (Вариант: водоросли -» зоопланктон (рачки) -» рыба сельдь -» рыба треска -» тюлень -> медведь);
• - вариант третий - ученики сами составляют модель- схему на основе имеющейся и вновь получаемой информации об изучаемом объекте, явлении.

Очевидно, что в свете названного выше требования ФГОС к овладению учениками знаково-символическими средствами для создания моделей изучаемых объектов, процессов наиболее продуктивными являются второй и, особенно, третий варианты.

Технологию работы с такого рода моделями авторы «Окружающего мира» по Д. Б. Эльконину - В. В. Давыдову передают следующим образом. Работа строится гак, чтобы, отталкиваясь от наблюдаемого и примитивно словесного описания, выйти на смысловой, модельный уровень - уровень понимания процессов. Затем организуется возвратное движение от более глубокого понимания к словесному ряду, сопровождающееся поиском более точных слов, выражающих действительно найденные отношения.

Знаково-символическое моделирование может сочетаться с предметным моделированием. Так, на одном из уроков географии дети выдвигают и фиксируют на схеме возможные причины смены дня и ночи. Варианты: Земля вращается вокруг своей оси при «неподвижном» Солнце, Солнце обращается вокруг «неподвижной» Земли др. После этого эти варианты проигрываются в «живом» моделировании.

Обзор школьных учебников позволяет наметить следующую последовательность обучения школьников моделированию.

Первый этап - ознакомление детей с символами, знаками. Это еще не моделирование, но необходимый подготовительный этап. В «Окружающем мире» (Планеты знаний) это делается в начале 2-го класса. В разделе «Как люди познают мир» рассматривается тема «Знаки и символы». Дети знакомятся с понятиями «рисунок», «пиктограмма», «символ» (голубь - символ мира), «знак» (дорожные знаки); учатся их истолковывать, сами придумывают знаки-символы.

Второй этап - использование в учебном процессе схем, чертежей, постепенное привлечение школьников к их построению. Это уже собственно моделирование, но пока еще для детей, как правило, неосознанное. В рассматриваемом в качестве примера «Окружающем мире» (Планета знаний) графические модели появляются при изучении темы «Мы живем на планете Земля» (схема Солнечной системы, рисунок-схема строения Земли).

Третий этап - ознакомление с понятием «модель». Скорее всего, это целесообразно лишь в варианте предметных моделей. Тема «Что такое глобус?» учебника рассматриваемого курса начинается словами: «Иногда, чтобы изучить какой- либо предмет, ученые делают его уменьшенное или увеличенное изображение - модель». Кроме определения понятия

«модель» в ее предметном варианте, дети рассматривают и другие известные им модели. Что касается знаково-символического моделирования, то авторы курса по Д. Б. Эль- конину - В. В. Давыдову рекомендуют учителю избегать терминов «модель», «моделирование», а пользоваться теми терминами, которые предложат дети. Скорее всего, это будут термины «схема», «рисунок» и т.п.

Четвертый этап - расширение круга изучаемых объектов, явлений с привлечением моделирования, упражнения в моделировании.

Выделенные этапы достаточно условны и явно присутствуют, видимо, только в цитируемом варианте «Окружающего мира». В других курсах элементы моделирования могут начинаться с самого начала обучения, параллельно с введением знаков, символов, схематических рисунков (курс по Д. Б. Эльконину - В. В. Давыдову). Понятие «модель» может вводиться в первом классе (курс но системе Л. В. Занкова) или не вводиться вообще. Столь значительный разброс подходов к моделированию говорит о том, что методика введения моделирования в процесс изучения окружающего мира пока еще не сложилась. Конечно же, логика введения, характер использования моделей будет зависеть от общей концепции курса. Тем не менее для курсов, где объектом изучения является собственно окружающий мир, а не способы его познания (как в системе Д. Б. Эльконина - В. В. Давыдова), было бы логичным организовать освоение моделирования в последовательности, близкой к названной: ознакомление и освоение пользования знаками, символами - использование учителем в учебном процессе моделей без использования этого термина - знакомство детей с понятием «модель» и видами моделей, используемых при изучении «Окружающего мира» - применение моделирования учителем и упражнения в построении простейших моделей школьниками.

Знаково-символическое моделирование относится к универсальным учебным действиям и таким образом является универсальным средством развития мышления, в том числе и естественно-научного мышления. Очевидно, что в этом направлении будут работать и другие познавательные УУД, реализуемые при изучении естествоведческого материала: сравнение, выявление причинно-следственных связей, классификация и др.

Развитие навыков выявления причинно-следственных связей. Мышление - есть форма психического отражения, устанавливающая с помощью понятий связи и отношения между познавательными феноменами . То есть естественнонаучное мышление, как, впрочем, и любое другое, включает установление связей. Способность устанавливать и изучать причинно-следственные связи - необходимее качество человека, познающего окружающий мир. Эта работа стимулирует мыслительную деятельность детей, активизирует учебный процесс. Кроме того, выявление связей между объектами, явлениями, событиями необходимо для формирования и развития большинства естествоведческих понятий.

В ФГОС есть требование, имеющее непосредственное отношение к освоению школьниками навыков выявления причинно-следственных связей: «Осознание целостности окружающего мира». Осознание такой целостности достигается различными приемами и, конечно же, предполагает формирование у школьников идеи взаимосвязанности предметов и явлений окружающего мира.

В ФГОС называется один тип связей - связи причинно- следственные. Это связи, которые не только выявлены, но и установлена, понята причина их возникновения. Однако возможен вариант, когда связь установлена, но причина связи неизвестна. Назовем такие связи эмпирическими. Уже первоклассникам известно, что на севере холодно, а на юге тепло. Но почему так, многие школьники еще не знают. То есть у них сформирована эмпирическая связь: «север - холодно», «юг - тепло». В причинно-следственную эта связь трансформируется только после того, как дети установят и осознают другие связи, а именно: а) зависимость наклона солнечных лучей от широты местности (на севере солнечные лучи падают под острым углом) и б) зависимость интенсивности нагревания поверхности земли от угла падения солнечных лучей (на севере холодно, потому что падающие под острым углом солнечные лучи слабо нагревают земную поверхность).

Усвоение школьниками связей лишь на эмпирическом уровне приводит к тому, что школьники, особенно младшие, часто путают причину и следствие изучаемых явлений и делают неверные выводы. В разделе, посвященном организации наблюдений в природе, упоминается случай, когда на вопрос «Какие ветры в Татарстане преобладают зимой?» не только школьники, но и многие учителя отвечают, что северные, хотя на самом деле имеет место значительное преобладание южных ветров. В данном случае как раз и срабатывает названная эмпирическая связь «север - холодно», «юг - тепло».

По своему характеру изучаемые в «Окружающем мире» и эмпирические, и причинно-следственные связи можно упорядочить:

• по пространственно-временным характеристикам:
• - пространственные (север - низкие температуры; юг - тепло);

временные (последовательная смена дня и ночи, времен года);

• но структуре:
  • - двухкомпонентные (хищник - жертва);
  • - цепи (лист дерева - тля - божья коровка);
  • - сети (переплетение пищевых цепей в экосистемах);
• по направленности:
• - односторонние (влияние солнечного света на развитие растений);

двусторонние, взаимные (взаимовлияние гриба и дерева).

Этапы работы по выявлению связей.

1. Выявление парных связей. Работа начинается с привлечения школьников к работе со связями между двумя показателями, причем внимание школьников обращается именно на сравниваемые элементы. Вопросы ставятся узко: где трава гуще - под деревьями или на поляне? (связь между травянистой и древесной растительностью); на какой стороне появились первые проталины? (связь «экспозиция склона - скорость таяния снега»); где больше насекомых осенью - на солнце или в тени? (связь «солнечное тепло - поведение насекомых»).

Постепенно задания на наблюдение ставятся более широко. Из множества наблюдаемых объектов школьники должны сами выбрать взаимосвязанные. Например, детям предлагается выбрать из карточек с изображением животных и растений тех представителей, которые связаны между собой (заяц - морковка, заяц - лиса и т.п.).

2. Построение цепочек связей. Здесь следует различать, по крайней мере, три группы связей. Первая группа - это связи, отражающие физическое воздействие одного элемента на другой. Это связи типа Солнце -> температура поверхности Земли -» температура воздуха -> жизнь растений , животных. В этом случае стрелка ставится по направлению воздействия: Солнце нагревает поверхность Земли, от нее нагревается воздух, который в совокупности влияют на жизнь растений и животных.

Другая группа включает временные связи - связи, характеризующие процессы: смена сезонов года, круговорот воды в природе, примеры биологических круговоротов. Это связи типа: зима -> весна -> лето -> осень. Стрелка показывает направленность процесса.

В особую группу следует выделить пищевые (трофические) связи. В данном случае стрелка показывает перемещение вещества и энергии от одного организма к другому в процессе поедания друг друга. Это связи типа яблоня -» тля -> муравей -> синица -> ястреб.

В связи с этим, при графическом моделировании связей принципиальным становится вопрос: в какую сторону должна смотреть стрелка в составляемой цепочке связей? Например, если школьники не освоили определение понятия «пищевая цепь», то часто допускаются ошибки - стрелки ставятся не в направлении потока вещества и энергии, а в направлении физического воздействия одного организма на другой. Вопрос о направленности стрелок в цепочках связей нс решается автоматически, а зависит от понимания характера изучаемых связей. Следовательно, в работе по обучению школьников составлению цепочек связей необходимо обращать внимание на характер связей, на вопрос, что же показывает стрелка.

3. Построение схем пищевых или иных сетей. В некоторых вариантах «Окружающего мира», в курсе «Биология» вводится понятие «пищевая сеть». Пищевая сеть отражает возможные трофические связи живых организмов в том или ином природном сообществе. В учебниках приводятся и соответствующие примеры таких сетей.

Однако этот прием (графическое отражение многообразия связей изучаемого объекта, явления) целесообразно использовать и при изучении других объектов. Например, школьникам можно предложить графически отобразить возможные связи, характеризующие понятие «природная зона». По сути, все природные компоненты природных зон можно рассматривать как связанные между собой. При этом центральным (системообразующим) является климат, поскольку его дифференциация по земному шару и предопределила формирование природных зон. Климат влияет на все природные составляющие. Кроме того, компоненты природы так же весьма значимо воздействуют друг на друга. Эти наиболее значимые влияния так же можно отобразить стрелками (рис. 12.6).

Рис. 12.6.

• 4. Следующим этапом работы можно назвать создание схем строения и функционирования природных или иных систем. В естествоведческих дисциплинах понятие «система» встречается довольно часто: геграфическая система, экологическая система, Солнечная система и т.и. В этой связи можно говорить о формировании системного видения окружающего мира. Но эта проблема заслуживает отдельного обсуждения.
• 5. Важнейшим этапом изучения связей является переход от эмпирического к причинно-следственному уровню понимания связи (уровню понимания причины и следствия в выявленной связи). Этот этап не является завершающим в названной последовательности изучения связей, а сопровождает каждый из названных этапов.

Как происходит трансформация эмпирической связи в причинно-следственную , рассмотрим на примере смены времен года. Последовательность смены времен года усваивается еще дошкольниками. Старшие дошкольники, тем более первоклассники, знают, что после зимы наступает весна, а затем лето и осень. Однако истинные причины происходящего им еще неизвестны. Это пока сугубо эмпирический уровень восприятия этой временной последовательности.

Первый уровень трансформации эмпирической связи в причинно-следственную наступает после того, как школьники установят связь между высотой солнца над горизонтом и соответствующей смены одного сезона другим. Причина смены времен года в их сознании связывается с положением солнца (высота солнца - причина, смена сезонов года - следствие).

Второй уровень понимания причины смены времен года наступает тогда, когда школьники разберутся в вопросах движения Земли вокруг солнца и наклона земной оси относительно плоскости орбиты.

Очевидно, что процесс трансформации названной эмпирической связи в причинно-следственную будет зависеть от того, включаются ли наблюдения за высотой солнца в общую программу наблюдений за сезонными изменениями в природе, организуется ли работа детей по моделированию процесса смены времен года с помощью глобуса и настольной лампы и т.н. В противном случае может статься, что не только младшие школьники, но и выпускники средней школы не смогут внятно объяснить причины этого явления.

Возможные варианты ошибок в понимании школьниками причин возникновения связи: 1) дети путают причину и следствие; 2) из установленной связи между двумя компонентами один обязательно рассматривается как причина, другой - как следствие, хотя причина связи может скрываться в каком-то третьем факторе.

Работа по выявлению связей может идти без акцентирования внимания детей на то, что они занимаются изучением связей, без использования самого термина «связь». Но будет гораздо продуктивнее, если этому вопросу учитель уделит специальное время или даже специальный урок, как это было сделано в курсе «Зеленый дом» А. Плешакова (тема «Невидимые нити природы»).

Универсальным приемом выявления связей является сравнение. Именно путем сравнения школьники подмечают, что окружающий мир - нс беспорядочный набор составляющих его элементов, что к одному элементу обычно приурочен другой, к другому - третий и т.д. Однако для проведения сравнения часто бывает необходимым специальное упорядочение сравниваемой информации.

Наиболее распространенным приемом является построение таблиц сравниваемых элементов: например, таблиц по результатам наблюдений за сезонными изменениями в природе. Так, сравнение средних температур воздуха и высоты солнца над горизонтом (длины тени от гномона) помогает выявить связь между этими двумя показателями.

В ходе учебно-исследовательской деятельности для выявления связей между изучаемыми объектами можно использовать построение графиков. При этом следует иметь в виду, что большинство природных, да и обществоведческих событий связано между собой не линейно, а корреляционно, т.е. не всегда изменение одного показателя точно (линейно) влечет за собой изменение другого показателя, поскольку на исследуемое явление оказывают влияние и другие факторы, которые в данном случае не учтены.

Учителю полезно знать, что существуют специальные математические методы выявления связей: например, корреляционный анализ.

Здесь рассмотрен лишь один (хотя и немаловажный) аспект развития естественно-научного мышления - развитие мышления, связанное с овладением и использованием школьниками методов естествознания. Есть и другие возможности «мыслить естествоведческими понятиями». Это изучение, обсуждение естествоведческих вопросов на уроках, внеклассных мероприятиях природоведческой направленности. Очевидно, что интенсивность развития естествоведческого мышления будет зависеть от степени «погружения» школьника в естествоведческий материал.

В начальных классах эффективность работы в этом направлении во многом зависит от структуры курса «Окружающий мир». Эта дисциплина декларируется как интегрированная, то есть объединяющая естествоведческий и обществоведческий материал. Возможности развития естественно-научного мышления будут выше в вариантах, когда курс разбит на крупные естествоведческие и обществоведческие (исторические) темы. В таком варианте курс представлен в Примерных программах начального общего образования (приложение к ФГОС), в которых «Окружающий мир» состоит из двух блоков: «Человек и природа» и «Человек и общество». В этом случае «погружение» в естествоведческий материал на протяжении учебной четверти, полугодия или целого года будет способствовать становлению естественно-научного мышления. Однако есть авторские курсы, в которых естествоведческий и обществоведческий материал перемежаются внутри небольших, интегрированных тем. Этим авторы пытаются облегчить достижение другой образовательной цели - формирования целостной картины мира. Очевидно, что в последнем варианте структурирования «Окружающего мира» становление естественно-научного мышления у школьников будет затруднено.

В основной школе, как уже отмечалось, выделяется предметная область «естественно-научные предметы». В связи с этим представляются большие возможности «погружения» в естествознание и соответственно, большие возможности развития естественно-научного мышления. Но в силу раздельного изучения естествоведческих дисциплин (физика, биология, химия, отчасти география) это мышление будет нести специфические черты в соответствии с содержанием и методами изучаемых дисциплин. Отсюда вытекает проблема синтеза физического, химического, биологического разновидностей мышления в интегрированное естественнонаучное мышление. Это становится возможным на пути реализации межпредметных связей между названными дисциплинами. Но наибольший эффект может быть достигнут путем возвращения на заключительном этапе обучения к интегрированным дисциплинам типа «Основные концепции естествознания», изучаемые в настоящее время в вузе.

Контрольные вопросы

• 1. Какие виды мышления можно выделить по объектам отношений человека к окружающему миру?
• 2. Какое определение можно дать понятию «естественно-научное мышление»? Как оно соотносится с обществоведческим, географическим, экологическим мышлением?
• 3. В процессе изучения каких школьных дисциплин получает преимущественное развитие естествоведческое мышление?
• 4. В чем сходство и отличие научных методов естествознания и методов изучения школьных естествоведческих дисциплин?
• 5. Какие существуют требования ФГОС к освоению школьниками способов познания естествоведческой картины мира? Какие из этих способов можно отнести к УУД?
• 6. Какие известны способы обучения школьников наблюдениям за природой, приобщения детей к постановке опытов и экспериментированию?
• 7. Какова роль моделирования в познании естественно-научной картины мира? Каковы виды моделирования?

Практическое задание

Проанализируйте наблюдаемый урок на предмет включения в его содержание научных методов естествознания. Какие способы познания мира имели место на наблюдаемом уроке? Проводилась ли специальная работа по овладению школьниками этими способами?

Темы для рефератов

• 1. Психология естественно-научного мышления.
• 2. Методы научного познания естествоведческой картины мира.
• 3. Способы приобщения школьников к методам естествознания.
• 4. Моделирование в научном естествознании и школьной практике.
• 5. Приобщение школьников к постановке опытов и экспериментированию.
• 6. Соотношение используемых в школе научных методов естествознания и универсальных учебных действий.

• Запорожец А. В. Избранные психологические труды. Развитие мышления. М.: Педагогика, 1986. С. 178.
3 Федеральный государственный образовательный стандарт начального общего образования: текст с изм. и доп. на 2011 г. / Мии-во образования и науки РФ. М.: Просвещение, 2011. С. 6. Чудинова Е. В. Окружающий мир. 2 класс: методические рекомендации для учителя. (Система Д. Б. Эльконина - В. В. Давыдова) / Е. В. Чудинова, Е. Н. Букварева. 3-е изд. М.: Вита-Пресс, 2005.
• Платонов К. К. Краткий словарь системы психологических понятий:учеб, пособие. М.: Высшая школа, 1981.

Каждый человек по мере продвижения по линии жизни познает окружающий мир. Для этого он применяет органы чувств и логику, сравнивая внешний вид предметов, запахи, фактуру, расстояния, размеры, а так же влияние свойств предметов друг на друга при их взаимодействии. Думаю ни для кого не секрет: кому-то достаточно поверхностных знаний, а кто-то хочет дойти до сути вещей. Есть мнение, что второй подход не только позволяет понять многие стороны нашей жизни, но и провести её спокойно и счастливо.

Наверняка вы задумывались о том, что зачастую наши умозаключения лишены объективности, искажены неполным знанием фактов и предвзяты ввиду неосведомленности. Тем не менее, качество жизни и того, что мы делаем, напрямую зависит от образа нашего мышления. В итоге можно дорого заплатить за такое легкомыслие, или же – постараться развить в себе мастерство научного познания в широком смысле этого слова.

Научное мышление – это способ восприятия мира, при котором совершенствуется качество познания, благодаря умелому контролю над составляющими этого процесса и следованию критериям интеллектуальности.

В результате такой работы над собой у человека появляется ряд неоспоримых преимуществ. Он способен поднимать важные для себя вопросы, выражая их ясно и точно. Собирать о них информацию и трезво её оценивать, используя абстрактное мышление для более эффективного представления. Приходить к обоснованным заключениям и решениям, проверяя их в соответствующих условиях. Для него открывается возможность мыслить непредубежденно в рамках различных понятий и осознавать их смысл, выдвигать предположения и проверять их на практике. В итоге, человек может продуктивно взаимодействовать с людьми, предлагая решения для комплексных задач.

В то же время исследователь должен обладать определенной степенью смелости, отстаивая свое мнение, даже если оно является непопулярным.

За счет чего такие результаты могут быть достигнуты? Какими инструментами стоит пользоваться? Одной из составляющих научного мышления является . В предыдущем абзаце прозвучала фраза «критерии интеллектуальности» – что это такое? Это черты личности, мыслительного процесса и речи, которые помогают структурировать информацию о предмете размышления и получить более полную картину поставленной проблемы.

Среди них, в первую очередь, такие качества, как точность и ясность. Ясность поставленной проблемы формируется за счет уточнения. Например, совершенно по разному звучит постановка вопроса «Как мне расставить мебель в спальне?» и «Как мне расставить мебель в спальне, чтобы было достаточно места для утренней зарядки и была возможность смотреть фильмы?». Дабы не тратить время на лишнюю информацию, сведения должны относиться к поставленной проблеме – быть релевантными.

Очевидно, что для решения вопроса расположения мебели, цвет её не всегда так важен. Кроме того, рассмотрение проблемы должно быть глубоким и учитывать всю широту аспектов и мнений. Так, стоит задуматься, смотреть фильм с проектора или же лучше повесить плазменную панель? Если проектор, то достаточно ли будет места между ним и стеной для комфортного просмотра картинки? Не будет ли цвет стены сильно менять цвет изображения? Какого рода зарядку я буду делать – крутить холохуп или разминаться на коврике? Сколько именно места мне понадобится?

Таков начальный инструментарий научного мышления. Ученые, изучающие различные области знания, применяют его для формирования звеньев цепи научного исследования, сочетая теоретические и эмпирические методы. Давайте разберем, чем занимается такая историческая дисциплина, как археология. Начнем с постановки задачи – поиск вещественных источников прошлого и их интерпретация в целях изучения истории человечества.

Очевидно, что место раскопок выбирается не случайно: перед этим ученые задумываются – где удастся собрать больше полезной информации, требуемой для ответа на конкретный исторический вопрос? Для этого они проводят анализ имеющихся данных путем исследования местности, исторических письменных источников и трудов других исследователей.

Такие качества характера, как сопереживание и честность позволят развивать точки зрения, отличные от собственных.

Во время раскопок, археологи строго фиксируют обстоятельства обнаружения артефактов, классифицируют найденные предметы, устанавливают их возраст, рассматривая весь комплекс археологического материала в контексте той местности, где они были обнаружены. На основе этого они выдвигают версии и предположения, которые могут быть подтверждены найденными древностями. В то же время, археологи понимают, что будущие исследования могут заставить пересмотреть убеждения прошлого.

Помимо соответствия критериям интеллектуальности и применения научных методов, ученый должен обладать некоторыми чертами характера, которые помогут ему развить объективность своих суждений. Скромный ученый способен быть чутким к своим знаниям, отдавая себе отчет в том, где он может заблуждаться и по каким вопросам его точка зрения будет ограниченной. В то же время исследователь должен обладать определенной степенью смелости, отстаивая свое мнение, даже если оно является непопулярным.

При этом такие качества характера, как сопереживание и честность позволят осознавать ценность взглядов других людей и развивать точки зрения, отличные от собственных, а также избегать двойных стандартов. Однако не стоит забывать об уверенности в своих рассуждениях, сохраняя интеллектуальную автономность – умение следовать логике, вместо того чтобы слепо принимать мнение других. Конечно же, на исследовательском пути будут встречаться сложности, которые невозможно будет преодолеть без настойчивости.

Противоположностью эмпирического метода является научный. Научный метод заменяет повторную смежность и совпадение отдельных фактов открытием одного значительного факта, причем достигает этой замены, разбивая грубые и цельные факты наблюдения на известное число более тонких процессов, недоступных непосредственно восприятию.

Если обывателя спросить, почему вода поднимается из цистерны, когда работает обыкновенный насос, он без сомнения ответит "путем всасывания ". Всасывание рассматривается как сила, подобная жаре и давлению. Если такое лицо встретится с тем фактом, что вода поднимается всасывающим насосом только приблизительно на тридцать три фута, он легко выйдет из затруднения на том основании, что все силы изменяются в интенсивности и, наконец, достигают предела, на котором перестают действовать. Изменение (при поднятии над уровнем моря) высоты, до которой может быть выкачана вода или остается незамеченным или, если замечено, отклоняется, как одна из странных аномалий, которыми богата природа.

Ученый же начинает с утверждения, что-то, что кажется наблюдению единым целостным фактом, является в действительности комплексом. Он пытается поэтому разбить единый факт поднятия воды в трубке на известное число более мелких фактов . Его метод действия заключается в изменении условий одного за другим (насколько возможно) и в точном регистрировании того, что происходит, когда данное условие удаляется. Существует два метода для изменения условий. Первый является распространением эмпирического метода наблюдения. Он состоит в очень тщательном сравнении результатов большого числа наблюдений, происшедших при случайно различных условиях. Разница в подъеме воды на разной высоте над уровнем моря и полное прекращение подъема, когда высота его даже на уровне моря превышает тридцать три фута, подчеркивается вместо того, чтобы упоминаться вскользь. Цель в том, чтобы найти, какие особые условия присутствуют, когда действие происходит, и отсутствуют, когда его нет. Эти особые условия заменяют тогда грубый факт и рассматриваются, как его принципы, как ключ к его пониманию.

Но метод анализа путем сравнения случаев плохо уравновешен; он ничего не может сделать, если не представится известного числа различных случаев. И даже если известные случаи под рукой, еще вопрос, изменяются ли они именно в тех отношениях, в которых важно, чтобы они изменились для освещения конечного вопроса. Метод пассивен и зависит от внешних случайностей. Отсюда преимущество активного или экспериментального метода. Даже небольшое число наблюдений может вызвать объяснение, гипотезу или теорию. Работая над возникшим представлением, ученый может преднамеренно изменять условия и отмечать, что происходит. Если эмпирические наблюдения вызвали в нем представление о возможной связи между давлением воздуха на воду и поднятием воды в трубке, где давление воздуха отсутствует, он произвольно выкачивает воздух из сосуда, в котором содержится вода, и отмечает, что всасывания не происходит; или он преднамеренно увеличивает атмосферное давление на воду и отмечает результат. Он организует эксперименты, чтобы определить вес воздуха на уровне моря и на различных более высоких уровнях и сравнивает результаты рассуждения, основанного на давлении воздуха различного веса на известный объем воды, с результатами, действительно полученными при наблюдении. Наблюдения, производящиеся путем изменения условий на основании какой-либо идеи или теории, составляют эксперимент. Эксперимент является главным источником в научном рассуждении, так как он облегчает выделение важных элементов из грубого смутного целого.

Экспериментальное мышление или научное рассуждение являются, таким образом, соединенным процессом анализа и синтеза или, выражаясь менее специально, разложения и объединения или отождествления. Грубый факт подъема воды, когда работает высасывающий клапан, разрешается или разлагается на известное число независимых переменных, из которых некоторые никогда не наблюдались и о которых даже не думали в связи с данным фактом. Один из этих фактов, давление атмосферы, выбирается, и им пользуются как ключом ко всему явлению. Это расчленение составляет анализ. Но атмосфера и ее давление или вес представляет из себя факт, не ограничивающийся этим одним случаем. Это факт обычный или, по крайней мере, открываемый в качестве двигателя в большом числе других явлений. Установлением этого незаметного и тончайшего факта как основания или ключа к поднятию воды насосом, факт поднимания насосом ассимилируется с целой группой обычных фактов, от которых он прежде был отделен. Это ассимилирование составляет синтез. Кроме того, факт атмосферного давления является сам по себе частным случаем одного из самых общих фактов - тяжести или силы притяжения. Заключения, приложимые к общему факту веса, таким образом переносятся на рассуждение и толкование относительно редкого и исключительного случая всасывания воды. Всасывающий насос рассматривается как случай того же рода или порядка, как сифон, барометр, поднятие шара и множество других вещей, с которыми, по первому взгляду, он, кажется, и не имеет никакой связи. Это представляет другой случай синтетический или ассимилирующей фазы научного мышления.

Если мы возвратимся к преимуществам научного мышления над эмпирическим, то найдем, что имеем теперь к ним ключ.

Большая достоверность, добавочный фактор уверенности или доказательства, зависит от замены подробно описанным специфическим фактом атмосферического давления грубого, нерасчлененного, сравнительно смешанного, факта всасывания. Последний является комплексом, и его сложность объясняется многими неизвестными и невыделенными факторами; поэтому всякое утверждение относительно него более или менее случайно и может быть разрушено любым непредвиденным изменением условий. Сравнительно, по крайней мере, мелкий и подробно описанный факт давления воздуха является фактом измеримым и определенным, фактом, который может быть добыт и с которым можно действовать с уверенностью.

Как анализ является причиной добавочной уверенности, так синтез является причиной умения схватить новоеи изменяющееся. Вес - гораздо более общий факт, чем вес атмосферы, а этот в свою очередь более общий факт,чем действие всасывающего насоса. Быть в состоянии заменить общим и часто встречающимся фактом сравнительно редкий и частный значит свести то, что кажется новым и исключительным, на частный случай общего и привычного принципа и, таким образом, отдать под контроль толкования и предсказания.

Профессор Джемс говорит: "Мыслите тепло как движение, и то, что справедливо относительно движения, будет справедливо относительно тепла, но мы имеем сотни опытов движения на один опыт тепла. Мыслите лучи, проходящие через эту линзу, как случаи наклонения к перпендикуляру, и вы замените сравнительно непривычную линзу очень обычным понятием частного изменения направления линии, понятием, бесчисленные примеры которого нам приносит каждый день [СНОСКА: Psychology, vol II, p. 342].

Перемена состояния доверия к прошлому, к рутине и обычаю на веру в прогресс через регулирование умом существующих условий является, конечно, отражением научного метода экспериментирования. Эмпирический метод неизбежно преувеличивает влияния прошлого, экспериментальный метод выделяет возможности будущего. Эмпирический метод говорит: "Подождите, пока будет достаточное число случаев"; экспериментальный метод говорит: "Создайте случаи ". Первый зависит от случайного рассмотрения нами природы при известном стечении обстоятельств, последний произвольно и преднамеренно старается вызвать эти условия. Благодаря этому методу, понятие прогресса приобретает научную гарантию.

Обычный опыт в значительной мере управляется непосредственной силой и интенсивностью различных явлений. То, что ярко, внезапно, громко, заслуживает внимания и получает повышенную оценку. То, что бледно, слабо и длительно, остается незамеченным или рассматривается, как имеющее малое значение. Обычный опыт стремится к контролю мышления, принимая в соображение прямую и непосредственную силу больше, чем значение для последующего. Животные, не обладая способностью предусматривать, должны в общем подчиняться стимулам, в данный момент более насущным или перестать существовать. Эти стимулы ничего не теряют из своей непосредственной насущности и кричащей настоятельности, когда развивается способность мышления; и все же мышление требует подчинения непосредственного стимула более отдаленному. Слабое и тонкое может иметь гораздо большее значение, чем блестящее и крупное. Последнее может быть признаком силы, уже истощившейся, первое может указывать на начало процесса, в котором заключается вся судьба индивидуума. Главной необходимостью для научного мышления является, чтобы мыслитель был свободен от тирании чувственных стимулов и привычки, и это освобождение является также необходимым условием прогресса.

Рассмотрим следующую цитату: "Когда рефлектирующему уму впервые представилось, что движущаяся вода обладает свойством, тождественным с человеческой и неразумной силой, именно свойством приводить в движение другие массы, побеждая инерцию и сопротивление, когда вид потока вызвал через эту черту сходства представления о силе животного, то было сделано новое добавление к классу первоначальных двигателей и, когда позволили обстоятельства, эта сила могла сделаться заменой других. Для современного понимания, привыкшего к гидравлическим колесам и сплавляющимся паромам, может показаться, что сходство здесь в высшей степени очевидно. Но если мы станем на первобытную точку зрения, когда текущая вода поражала ум своим блеском, шумом и неправильными опустошениями, то можем легко предположить, что отождествить ее с мускульной энергией животного ни в каком случае не было очевидным усилием [СНОСКА: Bain, The Senses and Intellect, 1879, p. 492.].

Если мы прибавим к этим очевидным чувственным признакам различные социальные обычаи и ожидания, которые устанавливают отношения индивидуума, то зло от подчинения свободного и плодотворного представления эмпирическим соображениям станет ясно. Нужна известная способность абстракции, произвольное отклонение от привычной реакции на данное положение, прежде чем человек освободится, чтобы следовать за представлением, в конце концов, плодотворным.

Короче, термин опыт (experience) может быть истолкован по отношению или к эмпирическому или к экспериментальному состоянию ума. Опыт - не неподвижная и замкнутая вещь, он живой и поэтому развивающийся. Когда над ним господствует прошлое, - обычай, рутина, - он часто бывает противоположен разумному, глубокомысленному. Но опыт заключает в себе также и рефлексию, которая освобождает нас от ограничивающего влияния чувства, аппетита и традиции. Опыт может приветствовать и воспринимать все, что открывает самая точная и проникновенная мысль. Действительно, дело воспитания может быть определено как именно такое освобождение и расширение опыта. Воспитание получает индивидуум, когда он относительно пластичен, пока он еще не очерствеет от отдельных опытов, т.е. не сделался безнадежно эмпиричен в привычках своего ума. Состояние детства наивно, любознательно, экспериментально; мир человека и природы нов. Правильные методы воспитания защищают и совершенствуют это состояние и, таким образом, сокращают для индивидуума медленный прогресс расы, устраняя вред, проистекающий из инертной рутины.

Не потеряйте. Подпишитесь и получите ссылку на статью себе на почту.

Несмотря на то, что понятие мышления очень многогранно и включает в себя множество особенностей, способы мышления всегда можно условно разделить на эмпирический и научный.

Эмпирический способ мышления, считающийся обыденным, повседневным, предполагает то, что человек воспринимает мир субъективно, просто постоянно с ним взаимодействуя. Научный же способ отличается. Чем, что это и какое мышление считать научным – разберем в этой статье.

Суть научного мышления и его место в нашей жизни

Формирование научного мышления в качестве основного способа познания окружающей действительности началось относительно недавно, однако его основы и базовые закономерности начали закладывать еще древнегреческие мыслители. И невзирая на то, что сейчас понятие «научное мышление» больше знакомо ученым, исследователям и научным работникам, оно тесно связано с эмпирическим мышлением человека, и определенные его элементы каждый из нас знает и применяет в жизни.

Но все же для установления разницы между обычным и научным мышлением нам стоит обозначить два центральных понятия:

• Мышление – это познавательная и исследовательская активность человека, стремящегося к объективному отражению в своем сознании сути объектов, предметов и явлений реальности вокруг себя.
• Наука – это деятельность, состоящая в сборе, разработке и систематизации данных о мире, ставящая перед собой цель объяснить события и явления окружающего мира на основе научных законов.

Отсюда можно сделать вывод: если при эмпирическом мышлении человек оперирует своим субъективным опытом и использует самые простые формы анализа, то при мышлении научном он применяет методы объективности, системности и доказательности.

Но по мере развития науки человек пришел к заключению, что различия между двумя рассматриваемыми способами мышлений вовсе не является настолько категоричными, как может показаться на первый взгляд. Они оба выстраиваются на едином механизме – абстрагировании.

Это означает, что человек, познавая мир, применяет свою способность «отключаться» от конкретных характеристик предметов и явлений, чтобы увидеть существенное. В качестве примера можно назвать сопоставление объектов и явлений, людей и предметов и их сортировку.

Чтобы проиллюстрировать это, достаточно вспомнить, как мы делим свое окружение на близких людей и тех, с кем не желаем общаться, разделяем коллег на подчиненных и начальников, определяем пищу как вкусную или невкусную и т.д. Все это требуется нам, чтобы мы могли лучше понимать, как действовать в тех или иных ситуациях, исходя из своих целей и задач.

Но, так или иначе, мы все равно можем выделить две категории людей:

• Люди, ориентированные на стиль научного мышления . Как правило, они очень активны, психологически гибки, независимы, охотно принимают новое и готовы к переменам. Они предпочитают , стремятся оценивать мир объективно.
• Люди, ориентированные на стиль ненаучного мышления . Такие люди тяготеют ко всему интересному, загадочному и несущему практическую пользу. В жизни они руководствуются чувствами, оставляя суть вещей, доказательства и проверку результатов на втором плане.

Мы не беремся судить, какой стиль мышления лучше, ведь каждый может придерживаться своих взглядов на этот счет. Но все-таки можем указать на то, что научное мышление (даже если оно применяется лишь иногда) обладает рядом ощутимых плюсов. Во-первых, оно способствует получению основных знаний о множестве объектов и явлений окружающего мира, а значит, служит страховкой от невежества, глупости и безграмотности.

Во-вторых, такой способ мыслить прекрасно развивает не только точное и математическое, но и творческое и .

В-третьих, научное мышление формирует пытливый ум и мотивирует человека к решению огромного количества задач – учебных, профессиональных, деловых, личных. Кроме того, оно закладывает основы командной работы, а значит, и создает ценность взаимопонимания и взаимной поддержки. Впрочем, о значении науки в жизни человека и общества очень хорошо рассказывается в этом видеоролике.

Особенности научного мышления

Наука – это особая сфера жизнедеятельности человека, в которой вырабатываются и теоретически систематизируются знания об окружающей действительности, она одновременно представляет собой и деятельность по получению новых знаний, и ее результат, т.е. совокупность тех знаний, которые лежат в основе научной картины мира.

И, конечно же, мышление людей, тяготеющих к науке, отличается от мышления «обычных людей». Вот какие особенности научного мышления мы можем выделить:

• Объективность . Если взять любой другой способ мышления и познания, то мы увидим симбиоз объективного и субъективного восприятия. При научном мышлении субъективное и объективное четко разграничиваются. Например, когда мы смотрим на картину художника, вы всегда увидим отпечаток его субъективного взгляда, а когда изучаем законы Ньютона, никакой информации о личности ученого не получаем.
• Системность . Теоретические основы, на которых зиждется любой комплекс научных знаний, создает конкретную систему. Эта система может выстраиваться десятками и даже сотнями лет, и включает в себя как описания, так и объяснения явлений и фактов, определяющих впоследствии термины и понятия.
• Обоснованность . Массив научных знаний включает в себя огромнейшее количество теорий, гипотез и предположений. Какие-то из них доказаны, а какие-то – нет. Но в любом случае каждая из них преследует цель быть обоснованно доказанной или опровергнутой в будущем.
• Устремленность в будущее . Наука и научное мышление предполагают изучение явлений, предметов и объектов, не только актуальных на текущий временной период, но и тех, что будут важны в перспективе. Наука стремится к предвидению развития, видоизменения и трансформации того, что она изучает, в нечто, что будет полезно человечеству в будущем. Этим и обусловлена одна из фундаментальных задач науки – определение законов и закономерностей развития объектов и явлений. Научное мышление позволяет конструировать будущее из отдельных элементов настоящего.
• Концептуальность . При научном способе мышления все законы, термины и теории закрепляются на конкретном языке – с помощью символов, формул и других знаков. При этом данный язык формируется на протяжении всего времени, пока существует наука, а также находится в состоянии постоянного развития, дополнения и усовершенствования.
• . Абсолютно все научные методы, которые применяют в своей работе ученые и исследователи, изучая явления, объекты и связи между ними, предельно точно осознаются людьми и находятся под их постоянным контролем.
• Экспериментальный подход . Подобно эмпирическим методам познания, научное познание подразумевает проведение экспериментов, в частности в тех случаях, когда формируются какие-либо понятия и теории. Но только научный способ мышления способствует получению достаточного объема результатов, с помощью которых можно делать достоверные выводы.
• Построение теорий . Используя экспериментальный способ получения сведений, ученые составляют из информации теории.

Кроме перечисленных особенностей научного мышления мы можем указать и еще несколько:

• логическая непротиворечивость – научные знания и их элементы не должны противоречить друг другу;
• подтверждаемость и воспроизводимость – все достоверные научные знания должны при необходимости снова подтверждаться опытным путем;
• простота – максимально возможный круг явлений должен объясняться с помощью относительно небольшого количества оснований и без использования произвольных допущений;
• преемственность – из множества новых идей, конкурирующих друг с другом, предпочтение следует отдавать той, что «менее агрессивна» относительно предшествующего знания;
• наличие методологии – научное знание должно предполагать использование специальных методов и приемов, и они должны быть обоснованными;
• точность и формализация – знания, полученные благодаря научному мышлению, должны быть предельно точны и фиксироваться в форме четких законов, принципов и понятий.

Если обобщить все вышесказанное, можно заключить, что научное мышление может выполнять познавательную, практически-деятельностную, культурную и культурно-мировоззренческую функции, а также функцию социальную, ведь оно способствует изучению жизни и деятельности людей и нередко определяет пути и способы практического применения имеющихся у нас знаний и навыков.

Здесь же будет уместно сказать и о том, что у любого научного знания (знания, полученного посредством научного мышления) есть два уровня – эмпирический и теоретический.

Эмпирический уровень знания

Эмпирическое знание – это знание, достоверность которого удалось доказать; знание, основанное на неопровержимых фактах. Вещи, существующие отдельно, фактами назвать нельзя. К примеру, гроза, Пушкин или Енисей – это не факты. Фактами будут служить утверждения, которые фиксируют конкретное отношение или свойство: во время грозы идет дождь, роман «Евгений Онегин» написал А. С. Пушкин, Енисей впадает в Карское море и т.п.

Говоря о научном мышлении, мы можем сказать, что наука никогда не оперирует «чистыми» фактами. Все знания, полученные эмпирическим путем, требуют толкования, исходящего из конкретных предпосылок. В этом плане факты будут иметь смысл лишь в рамках определенных теорий. Эмпирический закон является законом, справедливость которого установлена исключительно из опытных данных, но не из теоретических соображений.

Теоретический уровень знания

Теоретические знания могут иметь одну из четырех базовых форм:

• Теория . Она определяется либо как система центральных идей относительно какой-то области знания, либо как форма научного знания, благодаря которой можно получить целостное представление о закономерностях и взаимосвязях окружающего мира.
• Гипотеза . Ее можно трактовать либо как форму научного познания, либо как предположительное суждение о причинных связях явлений окружающего мира.
• Проблема . В качестве нее всегда выступает противоречивая ситуация, в которой при объяснении каких-то явлений возникают противоречия. Проблема требует наличия для своего разрешения объективной теории.
• Закон . Законом является устоявшееся, повторяющееся и значимое отношение между какими-либо явлениями окружающего мира. Законы могут быть общими (для больших групп явлений), универсальными и частными (для отдельных явлений).

Эти формы научного мышления призваны стимулировать научные изыскания и способствовать обоснованию получаемых при их помощи результатов. Также они наглядно показывают всю сложность характера представленного типа мысли.

Особенностями научного мышления и наличием двух основных уровней научного знания обусловлены, помимо прочего, еще и принципы и методы научного мышления. Рассмотрим их основные положения.

Принципы и методы научного мышления

Одним из основных принципов научного мышления является использование эксперимента. Это схоже с эмпирическим мышлением, но разница состоит в том, что при научном подходе результаты экспериментов распространяются на более широкий круг явлений, а у исследователя есть возможность делать более разнообразные выводы.

Делается это посредством построения теорий. Другими словами, одна из особенностей научного подхода заключается в том, что мы можем анализировать и обобщать данные, получаемые в результате экспериментов.

Другой принцип научного мышления гласит, что исследователь всегда должен стремиться к отстраненности и объективности. В то время как эмпирическое мышление всегда предполагает прямое участие человека в эксперименте и последующую его оценку происходящего, научное мышление позволяет наблюдать со стороны. Благодаря этому мы уже не рискуем случайно или намеренно исказить результаты эксперимента.

И, согласно еще одному важному принципу научного мышления, исследователь должен систематизировать данные для построения теорий. Еще на так давно (до XIX столетия) чаще всего использовался эмпирический подход, когда явления рассматривались в отдельности друг от друга, а взаимосвязи между ними почти не изучались. Но сейчас намного большее значение имеет теоретический синтез знаний и их систематизация.

Что же касается получения самих знаний, то научный способ мышления требует для этого применение специальных методов – способов достижения конкретной цели или решения конкретной задачи. Методы научного мышления (познания), как и уровни научного знания, делятся на эмпирические и теоретические, а также универсальные.

К эмпирическим методам можно отнести:

• Наблюдение – целенаправленное и осмысленное восприятие происходящего, обусловленное поставленной задачей. Главным условием здесь выступает объективность, дающая возможность повторить наблюдение или использовать какой-то другой метод исследования, к примеру, эксперимент.
• Эксперимент – целенаправленное участие исследователя в процессе изучения объекта или явления, предполагающее активное воздействие на него (объект или явление) с помощью каких-либо средств.
• Измерение – комплекс действий, преследующих цель определить отношение измеряемой величины к другой величине. При этом последняя принята исследователем за единицу, хранящуюся в средстве измерения.
• Классификация – распределение явлений и объектов по видам, разрядам, отделам или классам на основе их общих признаков.

Теоретические методы разделяются на следующие:

• Формализация – метод, при котором научные знания выражаются через знаки искусственно созданного языка.
• Математизация – метод, при котором в изучаемую область знания или сферу деятельности человека внедряются математические достижения и методы.

При этом важно помнить, что теоретические методы рассчитаны на работу с историческими, абстрактными и конкретными знаниями и понятиями:

• историческим называется то, что сложилось с течением времени;
• абстрактным называется неразвитое состояние объекта или явления, при котором еще нельзя наблюдать устоявшиеся его особенности и свойства;
• конкретным называется состояние объекта или явления в его органической целостности, когда проявляется все многообразие его свойств, связей и сторон.

Универсальных методов существует чуть больше:

• Анализ – реальное или мысленное расчленение явления или объекта на отдельные элементы.
• Синтез – реальное или мысленное соединение отдельных элементов явления или объекта в единую систему.
• – выделение из общего частного, из общих положений – положений особенных.
• Индукция – рассуждения, ведущие от частных положений и фактов к общим выводам.
• Применение аналогий – логический метод, при котором по сходству объектов и явлений по одним признакам делаются выводы об их сходстве по другим признакам.
• Абстрагирование – мысленное выделение существенных признаков и связей объекта и отвлечение их от других, являющихся несущественными.
• Моделирование – изучение явлений и объектов через построение и исследование их моделей.
• Идеализация – мысленное конструирование понятий о явлениях и объектах, не существующих в реальном мире, но имеющих в нем прообразы.

Таковы основные методы научного мышления. Естественно, мы опустили множество деталей и указали лишь основы, но мы и не претендуем на всесторонне рассмотрение этого вопроса. Наша задача – познакомить вас с базовыми идеями и понятиями, и думаем, что мы с ней справились. Поэтому остается лишь подвести итог.

Краткое резюме

Развитие научного мышления повлияло на формирование научной картины мира – особого типа системы знаний из разных областей, объединенных единой общенаучной доктриной. В ней соединяются биологические, химические, физические и математические законы, дающие общее описание мира.

Кроме научной картины, у людей есть философские, художественные и религиозные воззрения на окружающую реальность. Но только научное восприятие можно назвать объективным, системным, синтезирующим и анализирующим. Кроме того, отражение научного восприятия можно найти и в религии, и в философии, и в продуктах художественной деятельности.

Научное познание и научное мышление самым серьезным образом повлияли на альтернативные способы мировосприятия. В современном мире можно наблюдать, что на основании достижений науки происходят изменения в церковных догматах, социальных нормах, искусстве и даже обыденной бытовой жизни людей.

Можно смело утверждать, что, что научное мышление – это метод восприятия реальности, улучшающий само качество познания, способствующий . В результате у человека возникает комплекс ощутимых преимуществ: он начинает осознавать и понимать наиболее актуальные индивидуальные задачи, ставить более реалистичные и достижимые цели, и эффективнее преодолевать трудности.

Научное мышление способствует улучшению жизни каждого отдельного человека и общества в целом, а также пониманию смысла жизни и своего предназначения.