2.2 Образование естественнонаучных понятий

В сознании человека понятия способны углублять свое содержание и расширять свой объем, понятия находятся в постоянном развитии. Но прежде чем понятие начнет развиваться, оно должно быть образовано, сформировано. Образование и развитие понятий может проходить стихийно или под влиянием извне. Стихийный процесс образования понятий идет значительно медленнее, чем под его управлением. Такой процесс может привести к тому, что у человека сложатся неверные знания. А они могут быть мало связаны между собой, почти всегда не представляя единой научной теории. Поэтому методика образования понятий является центральной во всем процессе обучения, ибо от нее, в основном, зависит уровень эрудиции обучаемого, качество его мыслительной деятельности, а также общий уровень развития личности на каждом этапе обучения. Каким требованиям должно отвечать первоначальное понятие? Каков путь его образования? Каждое понятие, усваиваемое учащимися при изучении начального естествознания, должно характеризоваться таким числом существенных признаков, которых было бы достаточно, чтобы трактовать его как первоначальное. Вместе с тем оно должно иметь объем элементов знаний, необходимых для дальнейшего развития. Кроме того, понятие приобретает доказательный и убедительный характер, если существенные признаки его подтверждены оптимальным количеством фактов и если рассмотрены взаимосвязи его с другими понятиями. Это указывает на важность построения логически связанной системы понятий. Методика формирования понятий есть отражение в учебном процессе философской теории познания, которая и является ее методологией: «от живого созерцания — к абстрактному мышлению, а от него — к практике». Отсюда вытекает важнейший педагогический вывод — вести детей к знанию общего надо через изучение единичного, особенного. Такой подход особенно важен применительно к младшим школьникам, психофизиологической особенностью мышления которых является конкретность, образность. Нельзя понять, что такое растение вообще, не зная конкретных растений. Нельзя также сводить усвоение понятия к заучиванию словесных формулировок, что, к сожалению, еще имеет место в школьной практике. Однако это не значит, что в обучении надо всегда идти только от восприятия единичного, стремиться давать как можно больше фактического материала. Важно для формирования понятия отобрать определенное число объектов, обладающих типичными чертами. Следует учесть и уже имеющиеся представления, и жизненный опыт учащихся, что покажет, насколько подробно должна быть организована работа по восприятию конкретных предметов и явлений. На практике процесс формирования понятий не всегда идет в строгом соответствии с логикой теории познания. Нередко мы сначала пользуемся общим понятием, а затем его конкретизируем. Например, сначала ребенок усваивает слово «дерево» или слово «поверхность», а затем в процессе общения с природой различает отдельные деревья — березу, ель, липу, отдельные формы поверхности — равнина, гора, холм. Заметим также, что в современной теории и практике обучения имеет место направление, которое отрицает этап первоначального эмпирического познания, опоры на чувственный опыт. В данном случае понятия, теоретические знания формируются без предварительного воспроизведения эмпирических знаний, чувственного опыта учащихся. На этих принципах, которые мы здесь даем лишь в общих чертах, Д. Б. Элькониным и В. В. Давыдовым разработана система развивающего обучения. Ниже рассматривается общий ход образования понятий. Исходным моментом этого процесса является восприятие предметов и явлений природы всеми органами чувств. На органы чувств ребенка воздействует целый проток раздражителей — звуковых, световых, механических, вкусовых и др., формируясь в ощущения. Каждый орган чувств отражает, а, следовательно, и формирует ощущение соответствующих свойств материи. Ощущения передаются в кору головного мозга. Поскольку в действительности свойства, признаки предметов не существуют изолированно, то и в человеческом сознании отдельные ощущения синтезируются, складываются в некий единый образ. Так образуется восприятие. Восприятие всегда целостно и конкретно. Оно является чувственным отражением действительности, образом предмета или явления в его присутствии. Чем богаче, точнее, разностороннее восприятие, тем выше качество основы для последующего процесса познания. Восприятие является материалом для последующей работы мозга, которая заключается в том, что идет процесс дальнейшего синтеза: из восприятия образуется представление. Представление — тоже образ предмета или явления, но это образ в отсутствие последних. Поэтому в отличие от восприятия в представлении выше степень обобщенности. Взаимопроникновение наглядного и обобщенного в представление составляет его главную особенность. Таким образом, представление, с одной стороны, связано с чувственным опытом, с другой — с обобщением образа в процессе мышления, а затем и в речи. Вместе с тем это пока еще образ, эмпирический уровень образования понятия. Понятно, что чем полнее, точнее восприятие, тем полнее и точнее представление. Вот почему продолжает оставаться актуальным «золотое для учащихся правило» Я. А. Коменского: «Все должно быть представляемо для восприятия внешним чувствам, а именно: видимо — зрению, слышимое — слуху, обоняемое — обонянию, вкушаемое — вкусу и осязаемое — осязанию; если что-нибудь может быть воспринято несколькими чувствами, то и представляй этот предмет одновременно нескольким чувствам» Представления имеют огромное значение в познании окружающего мира. Если бы у нас формировались только восприятия и не было бы представлений, наши знания ограничивались бы только тем, что мы непосредственно наблюдаем. Весь прошлый опыт для нас бы не существовал. Мы не могли бы предвидеть будущее, строить проекты, планы... Как видим, роль представлений в познании велика. Они являются необходимой предпосылкой для сознательного усвоения точных знаний о природе, важным источником познавательных, нравственных и культурологических качеств личности. Представления о многообразных предметах и явлениях окружающего мира являются необходимой основой мыслительных процессов, а значит и условием развития мышления и воображения школьников. Без представлений невозможно развитие в детях адекватного отношения к окружающему. Следовательно, формирование представлений обеспечивает запас у детей фактических, образных знаний, способствующих их умственному, нравственному, эстетическому, этическому, физическому развитию. Поэтому целенаправленная работа над образованием в сознании детей отчетливых, точных представлений о предметах и явлениях природы — одна из важных задач работы учителя. Но может быть, необязательно работать над образованием представлений, особенно о таких предметах и явлениях, с которыми дети постоянно сталкиваются? Часто можно слышать, что дети это уже много раз видели, все знают из личного опыта, а потому им неинтересно. Однако специальные исследования этой проблемы показали, что складывающиеся стихийно представления о предметах и явлениях природы в большинстве случаев просто ограничены, не точны, бедны по содержанию. Например, сосна и ель для многих одно и то же дерево. Дети не различают ворону и галку; ворон для них та же ворона, только самец. С другой стороны, установлено, что когда в привычных знакомых предметах учащиеся устанавливают что-то необычное, новое для них, это привлекает к этому особое внимание, вызывает интерес. Учителю надо специально руководить процессом формирования представлений (у учащихся), добиваться возможно полной их точности, разносторонности, яркости. «Нельзя рассчитывать на то, — пишет С. Л. Рубинштейн, — что поставленный лицом к лицу с предметом наблюдения учащийся всегда увидит в нем то и то, как это нужно. Мало слышать — нужно уметь слушать, мало видеть — нужно уметь смотреть». Как видим, неорганизованное чувственное восприятие далеко не всегда приводит к образованию отчетливых представлений. Как уже отмечалось, в основе представлений лежат восприятия. Обеспечению образования правильных восприятий способствует учет уже имеющихся по данному вопросу представлений, выявление их правильности или ошибочности. Следующий этап работы — организация общения детей с предметами и явлениями природы. Это прежде всего непосредственные наблюдения и эксперимент, выполняемые детьми самостоятельно во внеурочное время или на уроках в ходе практических и лабораторных работ с натуральными объектами природы. Однако по разным причинам не всегда удается организовать работу с натуральными объектами природы. В таком случае объект или явление природы заменяется его плоскостным или объемным изображениями, т. е. изобразительным наглядным пособием. Третий путь образования восприятий — это создание образа словом, когда нет возможности организовать работу ни с натуральными объектами, ни с их изображениями. Такие восприятия создаются силой творческого воображения. При этом полезно опираться на уже имеющиеся восприятия и представления. Например, чтобы создать образ карликовой березки у учащихся, никогда не видевших это растение, можно пойти таким путем: дети рассматривают лист обыкновенной березы. Учитель говорит, что по форме лист карликовой березки такой же, но величина его примерно с ноготь среднего пальца руки. А как растение выглядит в целом? Чтобы представить себе его, можно взять каком-нибудь кривой прутик и показать на нем толщину и положение в пространстве стебля березки. При этом важную роль играет описание растения словами. Понятно, что в этом случае восприятие березки будет не такое точное, как если бы учащиеся смогли воспринимать облик самого растения.

Результативность того или иного вида общения с объектами и явлениями природы усиливается путем постановки перед детьми ясной цели общения, последовательной системы вопросов, направляющих внимание детей на те или иные особенности, свойства объекта, заставляющие учащихся всматриваться, вслушиваться. Закреплению и уточнению представлений, образовавшихся на основе восприятий, способствуют зарисовки по памяти, упражнения по различению, узнаванию. Одновременно с образованием восприятий и представлений, учащиеся усваивают слова, обозначающие эти образы. Связанное с образом слово уже не будет для ребенка, но выражению К. П. Ягодовского, «словом-пустышкой». Оно будет наполнено четким содержанием. Значение восприятий и представлений, как уже отмечалось, в процессе становления личности очень велико. Это положение подтверждено исследованиями в области высшей нервной деятельности И. М. Сеченовым и И. П. Павловым. Так, И. М. Сеченов писал, что ощущения сочетаются, ассоциируются. Из этого сочетания и возникает уже в детском возрасте то множество представлений, которые будут служить материалом для всей остальной психической жизни. По мнению И. П. Павлова, «каждая маленькая первая ассоциация, это есть момент рождения мысли. Эти ассоциации растут и увеличиваются. Тогда говорят, что мышление становится все глубже и шире и т. д.». Итак, результатом чувственного восприятия является представление. В представлении отражается образ предмета. Но представление не дает нам знания общего, существенного, внутренних связей и развития этих предметов и явлений. Если бы знания ограничивались только представлениями, они оставались бы на фактологическом уровне, а кругозор был бы слишком узок. Представления составляют материал для последующей работы. Теперь на первый план выступает мыслительная деятельность по обобщению представлений. В процессе осмысления и обобщения выделяются общие существенные признаки предметов и явлений. Результатом этого процесса и являются понятия. Например, у ребенка уже есть представления о березе, липе, ели и т. п. Мышление выделяет их существенные общие признаки: один толстый стебель, ствол; крона из ветвей и листьев; растение высокое. Так образовалось понятие о дереве. Как видим, этот процесс уже оторван от чувственного восприятия и произошел на уровне абстрактного мышления. Понятия, как и восприятия и представления, могут образоваться стихийно и искусственно — под руководством учителя. Понятно, что образованные в результате целенаправленного воздействия, систематического руководства понятия у детей будут значительно более правильными, прочными и осознанными, чем складывающиеся стихийно. Ребенку трудно самостоятельно выделить существенное, отличить его от случайного, установить существенные связи. Трудность, которую испытывает ребенок на этом этапе образования понятий, заключается еще и в том, что он не может, например, увидеть, потрогать дерево или животное, понюхать цветок и т. п. Поэтому необходимо продуманно и систематически руководить образованием понятий, что и составляет задачу учителя. Как же работать над образованием понятий? Каким инструментом должен владеть учитель при этом? Начнем с того этапа, на котором у детей имеется запас конкретных представлений. Далее учитель с помощью целого ряда вопросов как бы вынуждает учащихся выделять сначала общие свойства, признаки, связи изучаемых предметов и явлений. Но не все общее может быть одновременно и существенным. Поэтому нужна дальнейшая работа, система вопросов и заданий, требующих рассуждений и дающих возможность выделить существенные признаки, отделить несущественные, случайные. В основе этого учебного процесса формирования понятий лежат физиологические процессы высшей нервной деятельности человека. «Все навыки научной мысли, — пишет И. П. Павлов, — заключаются в том, чтобы, во-первых, получить более постоянную и более точную связь, а, во-вторых, откинуть потом связи случайные». Как видим, эта работа идет на уровне абстрактного мышления, когда в мозгу под влиянием учителя идет анализ и синтез, индукция и дедукция. Чтобы вызвать эти процессы в мозгу ребенка, необходима определенная работа учителя, владение им инструментом воздействия на мыслительные процессы. Таким инструментом является выявление системы опорных знаний, применение логических дидактических приемов сравнения, противопоставления, классификации, логика изложения учебного материала учителем в целом. Достаточно эффективным методом здесь является беседа, которая может быть организована либо в форме простого общения, либо как обмен мнениями, либо в форме дискуссии. Более сложны задачи формирования понятий об образе жизни растений и животных, их развитии и размножении. Чтобы ученик мог решить задачу типа "Как развивается бабочка-капустница?", он должен узнать это животное по внешним признакам, отличать его от других, похожих насекомых. Еще более сложны задачи, связанные с признаками природы в различные сезоны. Сложны также задачи, отражающие условия жизни живых организмов, которые влияют на строение, развитие, размножение, происхождение растений и животных. Примеры таких заданий: "Почему дятел может жить только в лесу?", "Докажи, что белка - житель леса" и т. п. Другое направление в усложнении познавательных задач связано с повышением степени обобщения знаний учащихся о природе. Просты с этой точки зрения познавательные задачи, содержанием которых служат конкретные единичные явления и предметы, например: "Как зимует белка?", "Определить температуру воздуха в классе». Природоведческие представления характеризуют довольно высокую степень обобщения знаний учеников. Задания типа "На какие группы можно разделить животных: лисица, сорока, пчела, медведь, воробей, муравей?", используемые на первых уроках естествознания требуют обобщенных знаний о животных.

Степень обобщения познавательных задач повышается, если для их выполнения ученику необходимо знать существенные признаки группы явлений (ученик должен оперировать понятиями): "Доказать, что утка - птица", "К какой группе животных относится еж?". Задания, требующие умений устанавливать закономерности явлений, представляют самый высокий уровень обобщения. Задачи типа "Расскажите о жизни животных в разные времена года" наиболее трудны для учеников. Они требуют владения такими понятиями, как "животные", "звери", "птицы", "насекомые", требуют знаний обобщенных признаков жизни животных осенью, зимой, весной, летом, способов питания и развития животных. Следующее направление в усложнении познавательных задач характеризуется количественно: задачи, содержащие больший объем знаний, необходимых для решения, - самые сложные. Например, задача "Что это?" (показывается изображение растения) требует прямого ответа ученика. Но чтобы ответить на вопрос "Какие звери живут в наших лесах?", необходимо промежуточное знание: что такое звери? Для ответа на вопрос о жизни растений или животных в разные сезоны ученики также должны иметь промежуточные знания о растениях или животных, их классификации в природе, о деревьях, кустарниках, травянистых растениях, зверях, птицах, насекомых, местах их распространения в наших лесах и охране. Таким образом, программой предусмотрено сообщение детям системы знаний, отражающих важнейшие зависимости и закономерности в той или иной области действительности. К ним относятся представления о физических изменениях агрегатного состояния веществ (например, воды), перемещении тел в пространстве, о приспосабливании растений и животных к условиям внешней среды, о некоторых формах экологических взаимосвязей в природе и т. п. В результате у детей совершенствуется наглядно-образное мышление (расширяется круг представлений, появляется способность манипулировать ими, видоизменять их и пр.), развивается словесно логическое мышление (дети учатся устанавливать взаимосвязь явлений, видеть их причину и следствие, строить логические суждения, делать выводы и пр.). В нравственном плане понимание зависимости объектов и явлений в природе служит основой правильного отношения детей к растениям и животным. Школьники проявляют большой интерес к физическим явлениям неживой природы. Поддерживая этот интерес детей, необходимо давать им определенные знания в данной области. Остановимся подробнее на содержании таких знаний. Формирование представлений о различных состояниях веществ (твердом, жидком, газообразном), об их переходе из одного состояния в другое, например, при тепловом воздействии, о способах распространения тепла позволяет показать характер и причины изменений некоторых предметов и явлений окружающей действительности. Знакомство со свойствами воздуха (он есть повсюду, имеет вес, может сжиматься), магнита (притягивает к себе некоторые металлические предметы), которые обнаруживаются в лабораторных условиях, дает возможность продемонстрировать школьникам, как широко распространены скрытые от глаз физические явления. Воздух невидим, но легко обнаруживает себя, если им надувать воздушный шарик; магнитное поле также невидимо, но его интересное свойство отчетливо проявляется, как только вблизи появляются мелкие металлические предметы. Выявление скрытых свойств предметов в процессе обучения, которое происходит под руководством педагога, положительно влияет на формирование у школьников материалистических представлений о природе, служит основой понимания более сложных физических явлений, изучаемых в школе. Сообщение школьникам знаний о живой природе идет по трем взаимообусловленным направлениям: взаимосвязь растений и животных со средой обитания, особенности их развития, многообразие видов живых существ. При этом главное - научить ребенка понимать связь между живым организмом и средой обитания. Рост и развитие есть не что иное, как упорядоченная во времени, строго последовательная цепочка взаимосвязей развивающегося организма с внешней средой. Связь третьего понятия - "многообразие организмов" - с первыми двумя легко прослеживается, если рассматривать его как результат исторического развития. Это легко продемонстрировать на разных живых существах, приспособившихся к однотипным условиям жизни. Наблюдая и ухаживая за растениями и животными уголка природы, дети постоянно убеждаются в том, что все живое требует питания (животных надо кормить, растения - поливать и удобрять), надлежащих условий жизни (рыбам нужна вода определенной температуры, освещение, растения и пр.; птицам необходимо воздушное пространство, песок, вода и пр.). В результате складывается реальное представление о живом организме. Рассмотренные примеры связи и взаимосвязи, заложенные в предмете познание мира, представляют собой важнейшее средство развития мышления учащихся. Весь процесс мышления при выявлении связей выражен в обобщениях, степень которых постепенно усложняется по мере привлечения новых понятий. Первоначальная ступень обобщений проявляется в чувственном познании: от ощущений к восприятиям, от восприятий к представлениям. Чувственный этап познания имеет важное значение в обучении младших школьников, являясь фундаментом формирования понятий, суждений, умозаключений.