Рациональное и образное в учебном познании
Мечта педагога-практика — достижение той гармонии разума и сердца обучаемого, при которой усваиваемые на лекции или уроке знания и представления становятся для него собственным приобретением, составной частью его духовного мира. Перед каждым учителем физики незримо присутствует дилемма. С одной стороны, в ходе учебной деятельности физика должна быть представлена учащимся как фундаментальная наука, служащая образцом научного знания и естественнонаучного мышления. С другой — посредством своего предмета он прежде всего должен заботиться о формировании и развитии личности учащегося, у которой свои потребности, интересы и ценности, свои рациональные и эмоционально-образные особенности.
Учащихся следует вводить в круг представлений о специфике физического знания: объективности и непротиворечивости, строгости и однозначности, опытной и логической (математической) обоснованности проводимых на уроке рассуждений. В то же время все это должно быть достаточно интересным, личностно значимым и доступным для них. Не означает ли это, что в основу обучения физике в школе должна быть положена некая гармония рационального, научного и эмоционального, образного?
Наука является высшим проявлением человеческого разума. Физика сегодня определяет уровень современного научно-технического прогресса. Ее теории и методы проникли как в естественные науки и гуманитарные дисциплины, так и в повседневный быт человека. В мире и в обществе настолько все взаимосвязано, что подчас абстрактная для большинства физическая теория со временем начинает заметно менять характер деятельности человека, его мировоззренческие и социокультурные представления и в конечном итоге становиться предметом художественного отображения. Иными словами, вопреки любым социальным коллизиям физическая наука и образование сохраняют статус важнейшего элемента общей и повседневной культуры. Поэтому уже в школе следует раскрывать перед учащимися научную и культурную ценность физического мышления.
Существенным аргументом в пользу обращения на уроках физики к гармонии рационального и образного служит настроенность учащихся на познание мира в целом, во всем его многообразии. Уже в своем возрасте и при своем жизненном опыте они отчетливо осознают, что сам мир богаче, сложнее, а подчас и привлекательнее того научного образа, который мы формируем у них в ходе обучения. Да и сама физика, дидактическим и методическим "слепком" которой является современный учебный курс, основывается на взаимосвязи рационализма с "внелогическими, интуитивными суждениями и решениями" [1, с. 269], а школьные учителя изначально должны быть носителями идеалов и стиля мышления не только своей науки, но и гуманитарных представлений и ценностных установок. Именно поэтому им необходимо уметь оценивать учебный предмет физики как с позиций естественника, так и с точки зрения гуманитария, каковыми являются, кстати, многие наши учащиеся. Только при таком условии трудности в восприятии и понимании основ физики окажутся для учителя разгаданными и, надеемся, преодолимыми.
Очевидно, и нам будет поучительно взглянуть на науку с позиций гуманитария. Это позволит выявлять взаимосвязи и взаимодополнительности (в "русле" принципа дополнительности Бора) рационального и образного в осмыслении реальных физических явлений и формировании единой картины мира. По представлениям гуманитария, физическое знание связано с обнаружением общих законов; с объяснением фактов и событий; с предсказанием будущих событий; с объективностью результатов; с установкой незаинтересованного наблюдателя; с монологизмом классического естествознания и т.д. В свою очередь, гуманитарное знание имеет дело с уникальными явлениями; не с предсказанием, а с пониманием; с активностью познающего; с повседневностью и здравым смыслом; с диалогом как гуманитарной ценностью и т.д. [2].
Целесообразно предположить, что уроки физики будут содействовать пониманию особенностей обоих видов культуры, если при изучении программного материала мир логики будет органично уживаться с миром образного мышления, а учащийся научится смотреть на природу и оценивать ее проявления и как естествоиспытатель (физик), и как гуманитарий. Гуманизации и гуманитаризации процесса обучения физике может способствовать и научно-художественная литература. Обращение на уроках к образному изображению жизни науки с позиций человека и его ценностей поможет формированию у учащихся эмоционально-ценностного мышления, чрезвычайно необходимого и полезного для анализа явлений природы и осознания себя как познающей личности.
В свое время Б. Паскаль подчеркивал, что мы познаем истину не только разумом, но и сердцем. Обсуждение проблемы взаимосвязи рационального и образного в обучении начнем с вопросов рационального осмысления физической реальности, которым на уроках физики уделяется, как правило, первостепенное значение.
Безусловно, науке мы обязаны тем, что научная рациональность зарекомендовала себя весьма действенным и безотказным средством постижения законов мироздания, приобрела статус исходной мировоззренческой установки. Следовательно, рациональность выступает сегодня как устойчивая культурная ценность, реализованная в самих нормах человеческого поведения [3]. А потому и в условиях школы она должна рассматриваться и находить свое отражение в учебно-воспитательной деятельности в первую очередь как ценность культуры учащегося. Причем рациональность не ньютоновская, но в основном постнеклассическая, "человекоразмерная". Она позволяет расширять поле рефлексии над деятельностью учащегося и учитывать соотнесенность полученных им знаний на уроке не только с содержанием учебного процесса, но и с ценностно-целевыми структурами его личности.
Применительно к обучению физике в школе рациональной учебно-познавательной деятельностью является деятельность по изучению, осознанию и усвоению основ физической науки с сохранением тех ее определяющих и неповторимых особенностей, без которых она перестает быть современным научным знанием и мышлением. В этих целях для формирования рационального мышления в обучении целесообразно придерживаться следующих правил:
— главное внимание уделять по возможности подробному и глубокому анализу фундаментальных физических понятий, идей, теорий, экспериментов и методов исследования;
— соблюдать четкость, однозначность и строгость в рассуждениях о фундаментальных законах и теориях, в проведении необходимых логических и математических преобразований, что приучает учащихся рационально мыслить на уроках и вне их;
— применять экономные формы изложения учебного материала, позволяющие сохранять научную и мировоззренческую основу изучаемых на уроке фундаментальных идей;
— не замыкаться на программном материале, выходить за его пределы, знакомить учащихся с последними данными науки (это весьма важно для формирования объективных представлений как о мире, так и о развитии самой физики);
— помнить, что прямая обязанность учителя физики заключается не только в обучении основам своей науки и рационализации мышления учащегося, но и в выработке у него критического отношения к всякого рода антинаучным представлениям и знаниям [4].
Если учащийся заинтересован в совершенствовании себя как личности рациональной, то он приучается анализировать и свою повседневную деятельность в плане ее соответствия поставленным целям, экономной разумности, успешности, этичности и эстетичности, предсказуемости и прогностичности.
Одна из важнейших составляющих педагогического успеха учителя физики — вера в поэзию своей науки; убежденность в рациональном постижении мира и в необходимости полноценного физического образования для молодежи; постоянно совершенствуемый научный и педагогический профессионализм. Очевидно, используемая для этого система учебных знаний должна подчиняться принятым в физической науке методологическим принципам (объяснения и понимания, соответствия и простоты, сохранения и симметрии и др.) и ценностным установкам. Именно они положены в основу современного научного знания, отличая его от ненаучного, и они же диктуют учителю главные "правила игры" на уроках. Опредмечивание и реализация этих методологических правил позволяют целенаправленно и планомерно формировать у учащихся те представления о физической науке, те подходы к реальности и ту манеру мышления при решении поставленных задач, которые в совокупности своей определяют рациональную основу их мыслительной и практической деятельности.
Методологические принципы становятся для учащихся тогда по-настоящему понятными, действенными и, стало быть, полезными, когда они активно "работают" на уроках, рождая в итоге понимание физики как единого целого, как единой и основательной системы научного знания, системы не консервативной, но развивающейся, а значит, живой и современной. Со временем учащиеся начинают осознавать, что, например, принцип простоты лежит в основе построения научного знания и что физика всегда занималась поисками простоты в природе; принцип математизации через единство используемых математических структур свидетельствует о единстве физического знания; принцип соответствия для одного и того же класса природных явлений требует соподчинения между частными и более общими законами и т.д.
Вместе с тем, методологические принципы физики ведут себя как принципы запрета тех явлений и представлений о них, которые так или иначе им противоречат. Тот же принцип простоты запрещает излишне сложные теоретические построения; принцип математизации не приветствует физические знания без подчинения их тем или иным математическим структурам; принцип соответствия не признает ту совокупность знаний, в которой отсутствует уже упоминавшаяся иерархия. С приобретением опыта познания учащиеся начинают понимать, что методологические принципы не действуют поодиночке, но взаимосвязаны между собой и потому достаточно эффективны. Как раз эта взаимосвязь и гарантирует учебному знанию то единство, которое воспринимается учащимися в качестве собственных ценностей.
Принцип историзма в группу основных методологических принципов физики формально не входит, но, тем не менее, пронизывает их содержание и структуру. Он отражает как историю физических объектов, так и историю их познания и освоения во всех их возможных теоретических обобщениях. Поэтому и та, и другая история должны пронизывать материал о методологических принципах физики и оказывать определенное влияние на методику знакомства с ними на уроках. Принцип историзма поможет учащимся понять логику развития физической картины мира и достоверность ее современного толкования.
Физика начинается не с теоретических построений и, тем более, не с математических выводов. Начальная стадия в попытке объяснить явление природы — это наблюдения и опыты, их осмысление и построение наглядных образов—моделей, позволяющих ученому или обучающемуся понять: что есть что и как это происходит. У каждого учащегося чувственно-конкретное воспроизведение реального физического объекта — будь то движущиеся в проводнике электроны или электронное облако атома водорода — содержит в себе как объективное, так и субъективное восприятие и воображение этой реальности. Задача учебного познания заключается в сведении многих элементов субъективности к общему знаменателю — правдивому представлению об изучаемом на уроке объекте.
Потребность в образном восприятии и воображении существа проявлений физической реальности на уроках возникает нередко. Мера сложности образа и глубина воображения определяются и самой ситуацией: решается ли физическая задача, анализируется ли трудное для осмысления учащимися теоретическое построение или отыскивается понимание реального и особенно мысленного эксперимента. Мысленный эксперимент на уроке рассматривается всякий раз, когда невозможно поставить учебные опыты. Как заметил в свое время Э.Мах, "эксперимент в уме" становится возможным "на более высокой ступени умственного развития" [5, с. 195] исследователя, значит, и учащегося. В современной физике при исследовании глубин материи воображаемые опыты становятся чрезвычайно актуальными. Именно наглядно-образное мышление позволяет учащемуся понять на качественном уровне и принять за научную истину те представления о физических телах, явлениях и процессах, которые возникают в его воображении по ходу рассмотрения на уроке взаимодействий тел и частиц, самоорганизации термодинамических систем, электромагнитных излучений или ядерных взаимопревращений.
Как следует из вышесказанного, при изучении программного материала мир логики, точного естественнонаучного мышления должен органически уживаться с миром образного восприятия и воображения. В итоге учащиеся приобретают устойчивую потребность и навыки смотреть на природу глазами поэта, натуралиста и физика, что, несомненно, будет содействовать формированию открытой собственным интересам, потребностям и способностям личности.
Постижению мира физической реальности в социокультурном контексте будет содействовать, разумеется, и искусство. Для учащихся оно становится посредником между научным мышлением и их здравым смыслом, между языком науки и повседневной речью. Интеграция физики и искусства может осуществляться в следующих направлениях:
1) знакомство с примерами отражения в художественной литературе выдающихся свершений в физике, жизни ученых, стилей мышления, присущих физикам;
2) раскрытие на конкретных примерах роли поэтического начала в творчестве классиков науки, запечатленного в их работах научного, философского, учебного и популярного характера;
3) выявление в творчестве ученого и художника общего и различного с целью убеждения учащихся в существовании взаимовлияния и взаимодействия двух видов человеческой деятельности.
Задача первого направления заключается в том, чтобы в ходе применения художественного слова учащиеся смогли осознать для себя: если гуманитарий (в лице известных писателей) считает своим долгом отобразить в собственных произведениях науку и научное творчество, значит, изучать физику действительно стоит. Для решения этой важной в социокультурном отношении задачи полезно обращаться к научно-художественной литературе — своеобразному синтезу научного, популярного и художественного отображения реальности [6].
Широко известная в советское время литература ("Пути в незнаемое. Писатели рассказывают о науке", "Жизнь замечательных идей" и др.) возрождается сегодня вновь (например, под рубрикой "Наука для всех"). Для уроков физики она хороша тем, что объективна, поскольку в ее создании участвуют ученые либо писатели с научным опытом и образованием. В художественной форме она раскрывает драму идей и людей науки, формирует эмоционально-ценностное отношение к научному познанию и к человеку, познающему мир, раскрывает гармонию двух сторон мировой культуры — естественнонаучной и гуманитарной — и, в конечном итоге, гуманизирует процесс обучения в целом.
В силу очевидной привлекательности и многообещающей для обучения и особенно воспитания полезности научно-художественной литературы ее фрагменты целесообразно вводить в учебно-познавательный процесс на уроке. Это может служить пробуждению познавательного интереса к новой теме; подведению к пониманию физической сути изучаемого явления; сопоставлению художественного образа явления с ним самим; преодоления трудностей восприятия радикально нового взгляда на давно известное; мировоззренческому осмыслению фундаментального свершения; объяснению психологических мотивов поведения ученого; созданию культурного контекста крупнейших научных открытий и т.д. Образное объяснение посредством художественного слова и рациональное, формируемое и формулируемое точным языком науки, — эти две составляющие сознания учащегося "работают" на познание. Ведя свой разговор: одна — с воображением, другая — с разумом, они побуждают и втягивают в свою беседу обе сферы восприятия физического мира, в итоге обогащая и углубляя его понимание.
Второе направление в формировании эмоционально-образного мышления связано с раскрытием поэтической стороны научного творчества, поэзии науки в целом. Для этого на уроках следует подчеркивать, что поэзия применяется ученым, когда он раскрывает мировоззренческое значение научных достижений или когда информация не поддается обработке логическими средствами, но ее можно выразить языком образов [7].
На конкретных примерах надо показывать учащимся, что научные работы выдающихся исследователей (начиная от И. Кеплера и Г. Галилея и заканчивая Р. Фейнманом и С. Вайнбергом) подчас содержат в себе их размышления о своем мировоззрении, ценностных установках, а подчас и эмоциональные переживания, владевшие ими в ходе уже проведенных исследований и со временем проявившие себя на страницах их статей, монографий или учебных пособий. Образцом эмоционального откровения ученого о трудностях восприятия научного явления (в данном случае, свойств магнита) служит фрагмент из труда В. Гильберта: "Знаю, как трудно придать старому новый вид, потускневшему — блеск, темному — ясность, надоевшему — прелесть, сомнительному — достоверность, но гораздо труднее закрепить и утвердить, вопреки общему мнению, авторитет за тем, что является новым и неслыханным" [8, с. 31].
Проведенное нами исследование подтверждает, что материал об отражении мира науки научно-художественной литературой, а также образные высказывания самих ученых являются одним из результативных методических средств приобщения к занятиям физикой тех учащихся, которые до того были равнодушны к ней: признавая необходимость изучения основ физики, они не принимали ее душой.
Третье направление по интеграции науки и искусства — это сопоставление творчества ученого и художника. Оно позволяет персонифицировать и таким образом расширить возможности восприятия существа научного и гуманитарного проявлений физической реальности и понимания учащимися специфики обоих видов творческой деятельности. Такое сопоставление можно начать с того, что если ученый, познавая мир физических явлений, своим творчеством помогает осознать, что значит обоснованная истина, и почувствовать, какова цена научным знаниям, то художник, рассматривая этот мир через "зеркало" человеческой души, через чувства и переживания самой личности, формирует у учащегося нравственные отношения и ценности. В исследовании ученого главную роль играет рациональное, в расчет берутся эксперимент и логика рассуждений. Причем «логика действует как совесть ученого, а ощущение логического провала в рассуждениях воспринимается им как "угрызения совести"» [9, с. 81]. В творчестве же художника предпочтение отдается интуиции, хотя свои правила и законы непременно учитываются и в искусстве.
Впрочем, и в научном исследовании интуиция занимает существенное место, в чем учащиеся могут убедиться на отдельных примерах при отыскании ответа задачи, угадывании существа проводимого опыта и математических преобразований. Они полезны тем из них, кого наука отталкивает от себя наиболее характерным своим свойством — рациональностью мышления и языком научных терминов. Вместе с тем, и это следует подчеркивать на уроках: в науке и искусстве в применении рационального и интуитивного должно соблюдаться чувство меры. Так, если ученый своим интуитивным догадкам будет придавать чересчур большую роль и пренебрегать при этом опытом и расчетами, то это может обернуться для него неудачей или даже драмой — получением ошибочных результатов.
Применение в процессе обучения художественного, образного мышления содействует формированию "человеческого измерения" физического материала, гуманизации уроков физики, что в итоге помогает усвоению основ физики, пониманию ее существа. Вместе с тем, весь процесс обучения основам физики должен убедить учащихся в том, что физическая наука всегда была занята поисками такой системы законов, в которой отражается то общее и простое, что присуще самой физической реальности и в свернутом виде фиксируется в картине мира своего времени.
На каждом историческом этапе складывалась своя научная картина мира как конечный итог поиска единства и простоты, присущих множеству механических, электромагнитных или квантовых явлений и объектов. И каждая из таких картин в той или иной мере находила свое мировоззренчески-образное и социокультурное отражение в произведениях писателей и поэтов и в полотнах художников. Достаточно привести примеры из той же научно-художественной литературы.
О ньютоновской картине мира: "Ньютонианство — великая система в понимании мира. Оно пестовало человеческий разум в самом трудном его возрасте, когда надо было освобождаться от предвзятостей, отделить логику от мифа, утвердить математику как основу точного знания и тем окоротить произвол умственных игр, который породил столько ошибок и бед" (Б.Н. Агапов).
О теории относительности: "Эти экспериментальные факты, каждый на свой лад, покрывали глубокими трещинами фундамент прежнего здания физики... Люди будущего, они с пеленок усвоят относительность времени и пространства, как мы и наши деды-прадеды с пеленок усваивали абсолютность того и другого" (Д. Данин).
О космологии: "Человек смотрел в глаза Вселенной и веками искал свое место в ее беспредельных пространствах. Ощущение гордого мужества жизни постепенно нарастало в нем. Наконец человек победил звездный страх. И тогда Вселенная, отображенная в мыслях и чувствах человека, стала бесконечным продолжением Земли" (Г.Ф. Хильми).
Об ученом: "В нем есть непредвзятость мышления. Сознательно или бессознательно он классифицирует, систематизирует любые явления. Ученому необходимы строгие доказательства любых положений, любых деклараций, он всегда требует определений. На него действуют не столько эмоциональные призывы, сколько логика" (Д. Гранин).
Именно в научной картине мира, когда уже забыты обременяющие сознание подробности, в объективной точности и художественной форме проявляет себя плодотворность рационального и образного в объяснении и понимании мира природы: в обобщенном виде демонстрируется обоснованность разумом и сердцем физической картины мира, ее простота и единство.

Список литературы
1. Фейнберг Е.Л. Две культуры. Интуиция и логика в искусстве и науке. М., 1992.
2. Наука глазами гуманитария. М., 2005.
3. Швырев B.C. Рациональность как ценность культуры. М., 2003.
4. Щербаков Р.Н. Как уберечь молодежь от псевдонаучных представлений // Вестник РАН. 2000. № 9.
5. Мах Э. Познание и заблуждение. М., 2003.
6. Данин Д. Перекресток (Образы и формулы) // Избранное. М., 1984.
7. Хилъми Г.Ф. Поэзия науки. М., 1970.
8. Жизнь науки: Антология вступлений к классике естествознания. М., 1973.
9. Шрейдер Ю.А. Препятствие — логика // Природа. 1992. № 1.