Философские и психологические основы дидактики (на примере обучения химии)

Метод формирования понятий

Человеческое познание окружающей его действительности возникло из жизненной ситуации – удовлетворения естественных потребностей. Понятно, что без совершения действий познать окружающую реальность невозможно. Первоначально полученные человеком знания были примитивными. Доказательством служит следующий пример. В языке диких племён существовало два слова, обозначающих птицу. Одно обозначало сидящую птицу, другое – летящую [28]. Единый предмет мозг первобытного человека расчленил, то есть произвёл анализ. Это связано, видимо, с тем, что сидящую птицу можно было поймать одним способом (например, силками), а летящую – другим (например, сбить стрелой).

Со временем произошло объединение двух представлений – синтез. Мышление поднялось на новую ступень.

Способы умственного познания – анализ и синтез – заложены в свойствах мозга от природы. Это можно видеть в действиях маленького ребёнка. Обычно он ломает игрушки – это неосознанное действие аналитического характера. Он не возит игрушечный автомобиль за верёвочку, как нам бы хотелось, а прежде начинает отрывать от него колёса и другие отделяющиеся детали. Если игрушку починить, то он снова начнёт её «анализировать». Позднее происходит синтез; признаком этого является произведённая ребёнком классификация игрушек: разделение на «тиненые» (чиненые) и «поломки». К первым относятся новые и восстановленные машинки, а ко вторым – разломанные.

Отметим, что способ познания мира ребёнком хотя и не выходит за рамки эмпирического способа, но развивает его мышление. Так, из приведённого наблюдения можно видеть, что мышление ребёнка поднялось до первоначальной классификации.

С накоплением человечеством знаний об окружающем мире происходило и совершенствование способов познания, а также связанное с ними углубление знаний. Появились знания, которые были получены не из непосредственного восприятия мира органами чувств. Возникла ситуация, когда необходимо было объяснить механизм появления такого знания, которое не может быть непосредственно чувственно воспринято.

Философы-идеалисты объясняли появление глубинных знаний врождёнными идеями. Дж. Локк впервые высказал положение о том, что никаких врождённых идей не существует. Все знания возникают из опыта [1, 165].

Долгое время в философии преобладали представления об эмпирическом и рассудочном происхождении знаний: различалось чувственное (эмпирическое) и рациональное (умственное суждение) знание. Если чувственное познание признавалось как открытие реальных объектов, то рациональное – как чисто умственные суждения. В связи с этим знания об объектах признавались не истинными, а идеальными. Кант попытался примирить два направления в познании: «Мысли без содержания пусты, а наглядные представления без понятий слепы» [65].

На самом деле познание идёт не только эмпирическим путём. Эмпирические знания являются, в свою очередь, инструментом дальнейшего познания реальности – теоретического познания. Если эмпирическое познание открывает отдельные стороны реального объекта, то теоретическое познание заключается в том, чтобы воссоздать в мышлении целостный образ исследуемого объекта. Для этого мышление открывает взаимосвязи и взаимозависимости между отдельными сторонами объекта [1]. Как уже упоминалось, объект исследования действительности представляется в мышлении как сложное переплетение различных связей между абстрагированными сторонами в виде конкретного знания. «Теоретическое исследование выделяет эти связи и отражает их с помощью определённых научных абстракций. Но простой набор таких абстракций не даёт ещё представления о природе явления, о процессах его функционирования и развития. Для того чтобы получить такое представление, необходимо мысленно воспроизвести объект во всей полноте и сложности его связей и отношений. Такой метод познания называется методом восхождения от абстрактного к конкретному» [1, 139, 147, 165].

Научное познание (филогенез) и учебное познание (онтогенез) развиваются и функционируют аналогично, хотя пути формирования понятий в обучении имеют своеобразие, обусловленное временны́м фактором и уровнем развития учащихся [163]. Следовательно, понять закономерности усвоения понятий школьниками невозможно вне осмысления его в процессе общественно- исторического познания.

Как и в научном познании, понятие является узловой формой мышления в учебном процессе, является ключевым моментом обучения. Освоение понятий означает овладение не только результатом общественно-исторического процесса познания, но и тем способом, которым это знание было получено.

Способы познания не являются чем-то независимым от характера познаваемых объектов. Следуя объективной структуре предмета, мышление не только правильно отражает его природу, но и вырабатывает способы познания. Овладение продуктами познания, таким образом, возможно только с помощью способов, выработанных человечеством в процессе постижения реальной действительности. О. Н. Дамения в работе «Воспитание мышления» пишет: «…воспитывать, формировать мышление человека – это значит изменять его по тем принципам и законам, по которым оно само исторически возникает и развивается. Иначе говоря, применяемые в процессе воспитания мышления методы и принципы должны быть выведены из самого мышления и выражать его природу, а не придуманы воспитателем искусственно» [45]. Это справедливо для формирования не только мышления, но и знаний об объективном мире. Более того, формирование как понятий, так и способов логического познания мира есть процесс единый. Без овладения способом познания невозможно сформировать понятие, объективно отражающее предмет или явление. Также без специально организованного процесса усвоения понятий в учебном процессе невозможно сформировать способы их постижения учащимися, поэтому необходимо заботиться не только о передаче содержания, но и о формировании способов познания.

Индукция и дедукция как эмпирические способы познания

В дидактической и методической литературе, а также в практике преподавания основное внимание уделяется таким формам познания, как индукция и дедукция. Однако рассмотрение только этих двух форм ограничивает воспитание мышления школьников. Как указывал Ф. Энгельс, невозможно все приёмы мышления втиснуть в эти две формы, индукцию и дедукцию можно применять только на своём месте и не распространять на всё познание [171].

При определении места и значения индукции и дедукции в познании следует исходить из сущности этих способов. Сущность индукции заключается в том, что при сравнении ряда предметов или их представлений абстрагируется общий признак – одна из сторон объектов. Главным приёмом индукции является сравнение, представляющее собой своеобразное предметное действие, выполняемое мысленно. Абстрагированное с помощью сравнения общее является как бы внешней меткой, по которой определяется принадлежность объекта к данному классу. С помощью этого признака объект или индуктивно присоединяется к данному классу, или в нём дедуктивно предполагается данный признак. Так индукция неразрывно связана с дедукцией.

Поскольку во внешней форме объектов сущность не представлена, то путём сравнения и индуктивного вывода нельзя вскрыть сущность исследуемого объекта. Результаты индуктивных и дедуктивных умозаключений всегда являются проблематичными, требующими эмпирических подтверждений, поэтому Ф. Энгельс писал, что результаты индукции «ежедневно опрокидываются новыми открытиями» [171].

Приведём пример. Во время опытов учащиеся наблюдают взаимодействие магния, цинка, железа с соляной кислотой; в результате наблюдаемых реакций выделяется водород. Из опытов следует индуктивный вывод, что металлы вытесняют водород из кислоты. Серебро – металл, следовательно, вытесняет водород из кислоты. И, как видим, пользуясь индукцией, сразу делаем неправильный вывод. Следующим опытом он опровергается.

Это подтверждается реальным уроком. Учитель предоставил учащимся возможность провести реакции цинка, железа и меди с соляной кислотой. Сообщает, что результатом этих реакций являются соли. На основе индукции учитель формулирует определение солей как вывод из опытов: «Соли – это продукты реакции вытеснения водорода из кислот металлами». Такое определение противоречит проведённым опытам. Учащиеся увидели, что медь не вытесняет водород. В дальнейшем они встретятся с солями меди, существование которых противоречит определению, данному учителем.

В учебном процессе при изучении взаимодействия кислот с металлами принято ложное утверждение на основе индукции: «Активные металлы реагируют с кислотами, а неактивные не реагируют». Когда учащиеся будут изучать реакции кислот, обладающих сильными окислительными свойствами, с неактивными металлами, они также столкнутся с опровержением продекларированного учителем вывода.

Таким образом, место индукции и дедукции в процессе познания реальной действительности определяется их возможностями как эмпирических методов.

Индукция и дедукция являются только моментами в процессе познания, подводящими мышление к теоретическому освоению исследуемого объекта.

В нашем примере следует показать взаимодействие меди и серебра с серной и азотной кислотами. При этом формируется понятие о разнообразном взаимодействии кислот с металлами. Позднее, углубляясь в сущность данной химической реакции, можно доказать различную активность металлов как восстановителей, а также разнообразие окислителей в составе кислот (ионы водорода, атомы серы и азота в высоких степенях окисления). Так постепенно формируется богатое понимание реакции кислот с металлами. При этом мы выходим за пределы эмпирического опыта и подходим к теоретическому обоснованию данных реакций.

Абстрагированное в результате сравнения объектов общее, как одна из сторон исследуемых предметов, должно занять определённое место в системе других сторон и отношений, поскольку абстрагирование сторон и установление их взаимоотношений ведут к синтезу конкретного, как это было показано выше. На примере реакций металлов с кислотами сформировалось теоретическое понятие из отдельных абстракций, выявленных экспериментально:

а) металлы вытесняют водород из кислот;

б) не все металлы могут вытеснять водород из кислот;

в) по признаку вытеснения водорода из кислот металлы делятся на активные и неактивные;

г) металлы реагируют с кислотами не только путём вытеснения водорода;

д) неактивные металлы взаимодействуют с кислотами, при этом они окисляются не ионами водорода, а кислотными остатками.

Метод восхождения от абстрактного к конкретному

Для образования конкретного понятия необходимо не только вычленить отдельные внешние стороны, но и, что самое главное, абстрагировать существенное. Сущность исследуемого объекта не представлена во внешней форме, которая может быть воспринята нашими чувствами. Она может быть вычленена не путём сравнения ряда предметов, а путём анализа и синтеза, которые осуществляются при установлении взаимосвязей и отношений, а также при установлении иерархии абстракций. В данном примере реакций металлов с кислотами сущность заключается в величинах электродных потенциалов, а ещё более глубокая сущность – в электронных представлениях.

Анализ и синтез являются средствами теоретического освоения реальной действительности – восхождением от абстрактного к конкретному [102]. Путём анализа единичное расчленяется, выделяются отдельные стороны (абстракции), путём последующего синтеза устанавливается координация сторон, свойств, вычленяется генетическое противоречие, приведшее к возникновению исследуемого объекта, то есть сущность. Далее прослеживается развитие объекта и открываются его различные стороны, устанавливаются взаимосвязи между ними, и тем самым синтезируется конкретное понятие. Так происходит переход от единичного к особенному, а затем к всеобщему. При этом индукция применяется на эмпирическом уровне, а восхождение от абстрактного к конкретному – на теоретическом. Это можно выразить следующей цепочкой:

единичное – особенное (абстракция) – всеобщее (конкретное).

Опираясь на индукцию, дидактика выработала схему образования понятия [12, 105]:

ощущение – восприятие – представление – понятие.

Отсюда большое значение придаётся формированию представлений путём наблюдения образцов изучаемых объектов, а также сравнению, в результате которого вычленяется общее. Но так могут формироваться только эмпирические понятия.

Приведённая схема формирования понятия включает как нейрологические (биологические), так и интеллектуальные факторы. Ощущение и восприятие происходят благодаря врождённому биологическому механизму: внешнее воздействие на органы чувств (рецепторы) вызывает реакцию организма, заключающуюся в передаче сигнала в соответствующие отделы мозга. Из ощущений формируется представление. Две стадии схемы ощущение – восприятие относятся к познанию нерасчленённого единичного. Представление можно считать звеном, связывающим биологические и интеллектуальные процессы. Представление является уже обобщённым образом, но интеллектуальные процессы только зарождаются.

Однако представление ещё не может предшествовать понятию: в нём нет глубинной сущности, которую раскрывает понятие. Особенно это касается химии, сущность которой лежит на уровне микромира и не может быть представлена в ощущениях. Поэтому, сколько бы ученики ни рассматривали образцы веществ или ни наблюдали опыты, индуктивно познать сущность химических явлений, то есть понять их, они не смогут. Необходим определённый мыслительный процесс, который приведёт к познанию скрытой сущности. Учёные признают, что наука достигла такого уровня, когда мы можем понять то, чего не можем представить. Иными словами, глубина научного знания не представлена в ощущениях.

Значение анализа и синтеза в мышлении доказывается и психологией. Так, С. Л. Рубинштейн признаёт индукцию низшей формой анализа, а восхождение от абстрактного к конкретному – высшей его формой [126].

Конкретное понятие формируется следующим путём: исходным пунктом движения мысли является познание отдельных, единичных предметов, не расчленённых внутри себя и данных в ощущениях; конечным результатом познания является синтезированная целостность многих сторон (абстракций), отношений, опосредований, связей – понимание объекта в его развитии [62, 165].

Термин конкретное в дидактической литературе обычно понимается как исходный пункт движения мысли, в то время как конкретизация представляет собой процесс открытия новых сторон, новых связей и отношений с последующим их синтезом. Вот что пишет З. И. Зимняя в учебнике для вузов «Педагогическая психология»: «Определение Г. Гегелем направления развития… как движения от “абстрактного к конкретному”… имеет большое значение для трактовки психического развития. Эта мысль о развитии от общего к частному (курсив наш. – Л.К.) была заложена Я. А. Коменским в основополагающем для его системы обучения принципе природосообразности» [59]. Как видим, от «абстрактного к конкретному» интерпретируется как от «общего к частному», то есть автор метод «от абстрактного к конкретному» понимает как метод индукции и дедукции. К сожалению, в дидактике часто встречаем такое непонимание диалектического метода познания, что, несомненно, оказывает негативное влияние на весь учебный процесс: учитель не нацелен формировать у учащихся многогранное обобщённое знание, выраженное в понятии.

Ещё раз подчеркнём эту разницу методов на примере.

Если ученику предлагается описать на основе чувственных восприятий образец железа, то он описывает данное вещество не как конкретное, а как мысленно нерасчленённое единичное. Он может указать цвет, агрегатное состояние, «тяжесть», взвесив кусок на ладошке, то есть то, что воспринимает непосредственно органами чувств. Конкретным понятием знание о железе станет для ученика тогда, когда он опишет не только ощутимые, но и измеряемые физические и химические свойства, то есть поведение железа в различных реакциях, когда он установит связи между составом, строением и свойствами. В конкретном понятии железа ученик объединяет (синтезирует) все знания о железе.

Формирование и функционирование понятий в учебном познании

Сложность понятий определяет путь их формирования. Весь объём знаний понятия сразу усвоить невозможно. Оно формируется постепенно в течение длительного времени, на многих уроках. Рассмотрим для примера процесс формирования упоминавшегося выше понятия оксидов.

В процессе формирования понятий можно выделить четыре этапа:

1) введение в понятие;

2) формулировка определения понятия;

3) развитие понятия;

4) применение понятия.

1. Введение в понятие – это накопление таких знаний об исследуемом объекте, которые приведут к выделению сущности. На этом этапе важно активизировать те знания, которые явятся своеобразным «пьедесталом» для построения нового знания. Это соответствует природе работы мозга.