Педагогические
науки/ 2. Проблемы подготовки специалистов
К.ф.-м.н., профессор Кузьмичева А.Е.
Магистрант Сулейманова А.К.
Западно-Казахстанский
государственный университет им.М.Утемисова, Казахстан
Фундаментальные физические и философские понятия
как основа формирования научного мировоззрения
Формирование научного мировоззрения является одной из основных
задач обучения любому предмету, в том числе задач обучения физике, которые
определены Государственными общеобязательными стандартами образования. [1,2]. Научное
мировоззрение как понятие требует определения. Оно не сводится к простой
совокупности знаний об окружающем мире. Система знаний представляет собой
только одну часть мировоззрения. Кроме нее научное мировоззрение включает в
себя систему взглядов и убеждений, в которых человек выражает свое отношение к
окружающему миру и социальной среде [3,4]. Логически формирование научного
мировоззрения в процессе обучения физике, начинается с освоения основных,
фундаментальных понятий, которые являются общими для физики и философии.
«Философские понятия, идеи играют определяющую роль в нахождении основания
теории и, следовательно, самой теории» [5]. Физические теории, физическая
картина мира возникают на основе обобщения опыта как конкретизация философских
идей.
Физических понятий достаточно много. Их можно классифицировать
по различным признакам. Поскольку формирование научного мировоззрения при
обучении физике тесно связано с такими понятиями, категориями, которые являются
первичными в физике и философии необходимо рассмотрение этих понятий [6,7].
Изучение современной философии начинается с категории бытия, которая
является центральной категорией онтологии, то есть учения о сущем, о проблемах
бытия. Бытие имеет две стороны: материальный мир и духовный мир. Материальный
мир, вся Вселенная - это система, состоящая из микро, макро, мега и мета миров,
возникших в результате «Большого взрыва», который произошел приблизительно 13,5
млрд. лет назад. Категория бытия охватывает все существующее в мире, их
взаимосвязи и отношения. Бытие – это предельно широкое понятие, которое
содержит в себе систему других понятий или категорий: единичное, общее и
особенное; независимость и зависимость; явление и сущность; качество и
количество; мера и скачок; движение; пространство и время; движение и развитие;
направленность развития; система, элемент, структура; целое и части; содержание
и формы; детерминизм, причина и следствие; возможность и действительность;
необходимость, случайность и свобода. Рассмотрим некоторые из этих категорий.
С самого начала познания окружающего мира человек замечал единичное существование вещей в природе
и связь между ними. Единичное, отдельное это особая форма бытия, представляющая
собой вещь или явление, ограниченное в пространстве и во времени. Каждая вещь
или явление являются особенными, то есть содержат в себе что-то отличающее их
от других вещей и явлений того же рода. Обнаружение связей и отношений приводят
к пониманию наличия общих свойств. Диалектика
единичного и общего означает, что единичное ведет к общему, а общее
существует через единичное. Вещество в природе существует в твердом, жидком и
газообразном видах, то есть в трех агрегатных состояниях. В то же время каждое
агрегатное состояние реализуется через единичное. Например, газы – водород,
кислород, гелий, азот и другие. С категориями единичные и общие тесно связаны категории зависимости и независимости.
При этом автор [6] считает, что о независимости свидетельствуют статистические
процессы, например независимость поведения каждой молекулы газа. Невозможность вследствие
хаоса предсказать поведение каждой частицы в системе из большого числа частиц,
есть проявление их независимости. Следует, однако, заметить, что модель газа
как системы независимых частиц – это идеальная модель. В реальных системах
всегда существует взаимодействие между частицами, что ставит под вопрос их
независимость. Кроме того, абсолютно изолированных объектов не существует, и,
следовательно, проблема взаимной зависимости или независимости частиц в каждой
конкретной задаче требует особого рассмотрения. В физике рассматривается также
зависимость или независимость друг от друга различных физических величин,
характеризующих систему. Независимые величины могут быть универсальными
(гравитационная постоянная, скорость света, постоянная Планка) или независимыми
в условиях данной задачи (температура не зависит от давления и объема при
изотермическом процессе).
Понятие явления или
феномена отражает изменение вещей, а понятие сущность отражает тот факт, что вещь или явление имеют внутренние
устойчивые стороны, которые обеспечивают их существование. Целью познания
является раскрытие сущности исследуемого объекта. Это требует анализа, перехода
от конкретно-чувственной сущности к абстрактной. Исследования уникальных сторон
абстрактной сущности исследуемого объекта позволяет создать мысленно-конкретную модель изучаемого
объекта.
Совокупность свойств какой-либо вещи или системы определяется
категорией качество. Свойство – это
проявление каких-либо сторон качества данного предмета, системы при их
взаимодействии с другими предметами, системами. Качество составляет внутренние
существенные свойства, делающие предмет определенным. Категория количество в современном понимании
возникает через измерения общих сторон разнокачественных предметов и явлений
окружающего мира. Например, Демокрит считал основой количества атомы, как
неделимые мельчайшие частицы мира. Для проведения количественных измерений различных
материальных объектов в современной науке вводятся эталоны для измерения
количественных сторон: эталоны длины, времени, массы, количества вещества, силы
тока, силы света и другие. Качество и количество – взаимосвязанные категории.
Определенному качеству соответствует известное количество, которое называется
мерой. Мера - это количественное
качество или качественное количество. Мера является единством количественных
изменений в пределах одного качества. Например, количественная мера воды при
нормальном атмосферном давлении соответствует температуре от 0
Таким образом, изменение количества может непринципиально
(постепенно) или принципиально (перерыв постепенности) влиять на качество. Перерыв
постепенности называется скачком.
Если количественные изменения нарушают меру предмета, он прекращает свое
существование и преобразуется в новый предмет: вода в лед или пар; брошенное
горизонтальное тело или падает на Землю, или превращается в искусственный
спутник планеты или Солнца. Скачок имеет взрывной характер, но может иметь
разные временные масштабы. В микромире превращение одних частиц в другие может
происходить за миллиардные доли секунды, в мега мире – в течение миллионов лет.
Излучение атома происходит при переходе электрона из состояния с
вышерасположенного энергетического состояния в нижерасположенное. При этом
изменяется состояние атома: переход из возбужденного состояния в
невозбужденное. Продолжительность перехода различна для электродипольных,
квадрупольных, магнитных переходов и переходов более высоких порядков.
Продолжительность существования возбужденного состояния определяется правилами
отбора. Категории «качества», «количества», «меры» и «скачка» образуют систему
тесно взаимосвязанных друг с другом понятий. Это называется «законом взаимного перехода количественных и
качественных изменений».
Взаимный переход качества и количества друг в друга
осуществляется через движение, а оно возможно в пространстве и времени. Движение – это способ существования
бытия, а пространство и время –
формы находящегося в движении мира. В наиболее общем смысле движение можно
назвать всякое изменение, взаимодействие и связь. Представление о движении
развивалось вместе с развитием науки, с развитием естествознания и философии.
Движение в широком смысле понимается как активность самой материи, как
проявление ее внутренних сил. Внутренние противоречия вещей рассматриваются как
источник движения, представления о движении и его формах. Физика изучает простейшие формы движения
материального мира, из которых самой
простой формой движения является механическое движение, то есть перемещение в
пространстве. Более сложными формами движения, относящимися к области
физической науки, являются движения тепловое и электромагнитное. В ядерной
физике особой внутриядерной формой движения считают взаимопревращения
элементарных частиц друг в друга.
Движение происходит в пространстве
и во времени. В самом общем виде под пространством понимают взаимную расположенность
вещей, а под временем – последовательность событий. О природе пространства и
времени размышления и дискуссии идут с глубокой древности до нашего времени. В
физической науке особенно важное значение имеют представления Ньютона об
Абсолютном пространстве и Абсолютном времени, лежащие в основе классической
механики, и относительный характер этих понятий, лежащий в основе теории
относительности Эйнштейна. Благодаря тому,
что движение является неотъемлемым свойством материального мира, в этом мире
реализуется бесчисленное количество взаимосвязей и взаимодействий. С понятием
движения тесно связано понятие развития.
Под развитием в философии понимают закономерные, необратимые, направленные
изменения, вытекающие из внутренних противоречий объекта. Внешнее воздействие
может способствовать ускорению или замедлению темпов развития, но не является
определяющим. Процесс развития основывается на определенных законах, под
которыми понимаются необходимые, устойчивые, повторяющиеся связи и отношения. С
точки зрения физической науки существование Солнечной системы, системы
Земля-Луна, двойных звезд и других подобных систем обеспечивается законом
Всемирного тяготения Ньютона. Согласно закону сохранения и превращения энергии,
сохраняется не только полное количество энергии, но и ее способность
превращаться из одного вида в другой. В результате развития объект
усложняется. Если бы развитие не имело
определенного направления, то развития не было бы. Развитие происходит во
времени, свойствами которого являются направленность и необратимость.
Соотношение между понятиями движения и развития очень сложное. Можно сказать,
что всякое развитие есть движение, но не всякое движение есть развитие.
Например, простое изменение положения тела в пространстве является движением,
но его нельзя назвать развитием. Превращение
механической потенциальной энергии воды, падающей на лопасти турбины генератора
гидроэлектростанции, в энергию электрического тока можно рассматривать как
развитие, то есть превращение более простой формы движения в более сложную. В
этом смысле развитие более фундаментально, чем движение. В процессе непрерывного
изменения, развития находится наша Вселенная. В современном естествознании и
философии рассматривается внутренняя
способность материи к саморазвитию. Эту форму развития изучает современная
наука, синергетика, в основе которой лежит теория самоорганизации материи.
Изменение качества объекта означает превращение его в другой
объект и исчезновение первоначального объекта. Это исчезновение называют
отрицанием. Отрицание не означает
полного физического уничтожения вещи или явления. Оно предполагает сохранение
некоторых важных свойств и перенос их на следующую стадию. Например, при
превращении твердого вещества в жидкое молекулы, определяющие основные свойства
вещества сохраняются. Такое отрицание называется конструктивным. Один из всеобщих законов диалектики утверждает, что
явления нашего мира развиваются через двойное
отрицание, то есть через отрицание
отрицания. Этот закон наглядно проявляется, например, в периодичности
свойств химических элементов: все элементы I группы являются металлами,
элементы VIII группы –
инертные газы и т.д. Следует отметить, что в неживой природе происходят
прогрессивные изменения (образование компактных тел из газопылевых туманностей)
и регрессивные (явления, связанные со вторым началом термодинамики).
Важнейшей формой материального бытия является его системность, то есть существование в
виде упорядоченной и взаимосвязанной совокупности элементов, образующих
систему. Понятие системы и ее элементов относится к основным понятиям физики и
философии. Качество системы не сводятся просто к сумме качеств, образующих ее элементов. Взаимосвязь и
взаимодействия между элементами системы приводят к тому, что в ней возникают
новые качества системы, которых нет у ее элементов. Такие качества называют эмерджентными
или интегративными качествами
системы. Например, элементами молекулы воды являются кислород и водород. Каждый
из которых является горючим, а вода обладает новым качеством – тушение огня. Устойчивые
связи являются закономерными. Их совокупность обеспечивает образование
определенной структуры системы. Физическими системами являются различные
твердые тела, газы, жидкости, Солнечная система и др. Физической системой
является атом, элементы которого ядро и электроны. Ядро это тоже физическая
система, состоящая из протонов и нейтронов. К понятиям «система» и «элемент
системы» близки понятия «целое»
и «части». Части входят в состав
целого и воспринимают в себе его качество. Целое показывает единство вещи, ее
своеобразие, а система – многообразие единства. Часть не может существовать в
отрыве от целого, а элемент как составная часть системы при определенных
условиях может вступить и в другие связи и отношения.
К категориям бытия относится содержание и форма. Под
содержанием понимается совокупность всех составных частей предмета или явления,
их свойства и связи, противоречия. Форма – способ существования содержания,
порядок внутренней организации системы. Не может быть материи без формы и формы
без материи.
Происходящие в материальном мире изменения, явления, процессы,
развитие имеют свою причину. Утверждение о том, что не может быть беспричинных
явлений, называется детерминизмом.
Отрицание причинности в бытии – индетерминизм.
Детерминизм не сводится только к признанию причинности, он включает в себя
понятия «закон», «закономерность»,
«возможность и действительность», «необходимость и случайность» и др.
Основными категориями детерминизма являются «причина и следствие». Причина порождает следствие через
вещественное, энергетическое воздействие. Причинно-следственные связи могут
быть разными. Причинность дополняют категории возможности и действительности. Различают абстрактную и конкретную возможность. Абстрактная возможность не
противоречит законам развития, но в реальной действительности нет условий для
ее осуществления. А реальная возможность имеет предпосылки своего
осуществления, и рано или поздно возможность превращается в действительность.
Например, все атомы радиоактивного химического элемента обладают возможностью
распадаться. Распад происходит по статистическим законам. Рано или поздно для
каждого атома возможность может превратиться в действительность. То, что
выходит за пределы закономерного существования объекта, что никогда не
реализуется в реальности, называется невозможным.
Возможность превращается в действительность в результате диалектики необходимости
и случайности. В мире они существуют одновременно. Под необходимостью
понимается то, чего нельзя предотвратить, то, что обязательно свершается в
жизни. Случайность то, что может быть, а может и не быть. В современном
познании взаимосвязь необходимости и случайности объясняется тем, что в природе
нет чистой необходимости. Необходимость проявляется через случайности [6].
Современные мировоззренческие установки, опирающиеся на
развитие квантовой физики, релятивистской космологии, привели к новому взгляду
и переосмыслению таких категорий как необходимость и случайность, причина и
следствие, часть и целое. Современная наука демонстрирует несводимость состояния
целого к сумме его частей. Причинность представляется как система вероятностных
взаимодействий. Выявление случайного характера протекания физических процессов
на различных структурных уровнях материи, существование особых законов, которым
подчиняются случайные явления, привело к тому, что в современной физике
особенно широко используется математический аппарат теории вероятностей.
Основные фундаментальнее понятия физической науки входят в
содержание соответствующего предмета школьного образования. Однако чтобы они
стали основой формирования у обучаемых представлений о физической картине мира,
основой формирования научного мировоззрения, необходимо осмысление этих
понятий, как философских категорий. Уровень достижения целей, поставленных ГОСО
в отношении формирования научного мировоззрения, в значительной степени зависит
от качества подготовки учителя физики к реализации этой цели. Как отдельный
предмет философия в школе не изучается. При подготовке бакалавра она изучается
отдельным от физики самостоятельным предметом. С целью более качественной
подготовки учителя физики по программе бакалавриата целесообразно при
разработке конкретного содержания физики в процессе обучения обратить внимание
на межпредметную связь, интеграцию философии в мировоззренческих вопросах
физики. Как правило, на это обращается внимание при изучении соответствующих
тем курса физики, однако, на наш взгляд, данной проблеме целесообразно
посвятить отдельные занятия, тематические конференции, определив конкретные
темы заданий самостоятельной работы студентов, темы проектной деятельности.
Литература:
1.
ГОСО СОШ РК/ утверждено Постановлением
правительства РК от 23.08.2012 г. №1080
2.
ГОСО РК БАКАЛАВРИАТ ФИЗИКА/
утверждено Приказом Министра образования и науки РК от 03.11.2010 г. №514
3.
Мощанский В.Н. Формирование мировоззрения
учащихся при изучении физики. - Москва, «Просвещение», 1989 г.
4.
Кохановский
В.П., Лешкевич Т.Г., Матяш Т.П., Фатхи Т.Б. Основы философии науки. – Ростов-на
Дону, «Феникс», 2007 г.
5.
Алексеев
П.В., Панин А.В. Философия. – Москва, «Проспект», 2007 г.
6.
Мырзалы
С. Философия. – Алматы, «Бастау» 2008 г.
7.
Габитов Т.Х. Философия: Учебник для студентов
вузов и колледжей. – Алматы, «Раритет», 2010 г.