Постнеклассическое естественнонаучное образование

Достижение приоритета повышения качества в блоке естественнонаучного цикла дисциплин ставит проблему трансформирования естественнонаучного образования в России в XXI веке как постнеклассическую и требует конструирования постнеклассической модели естественнонаучного образования.

На основании рассмотрения естественнонаучного образования в историко-философском аспекте нами выделено три императива, которые определяют становление постнеклассического естественнонаучного образования.

Первый императив состоит в том, что становление неклассического естественнонаучного знания детерминирует формирование содержания непрерывного естественнонаучного образования.

Второй императив – синергетический. Генезис и онтология неклассического естественнонаучного знания демонстрирует поведение, характерное для открытых систем, описываемых синергетикой, которое может быть перенесено на естественнонаучное образование, в первую очередь, его содержание.

Третий императив гласит, что изменения в структуре науки, методах и целях научного знания, глубокие преобразования, связанные с человеком как субъектом научной деятельности, онтология реальности, открывающейся в постнеклассической эволюционно-синергетической парадигме нау-ки и образования, адаптируются и концептуально оформляются в новой философии науки.

2.2 Постнеклассическое естественнонаучное образование: содержательный аспект

2.2.1 Постнеклассическое естественнонаучное образование и концепция самоорганизации

В данном параграфе представлена презентация синергетической парадигмы на арене познания постнеклассического естественнонаучного образования. Поскольку появление такой парадигмальной установки на методологическом горизонте можно считать свершившимся фактом, то представляет интерес задача рассмотрения под разными углами зрения последствий этого события.

В первом параграфе данного раздела мы поставили своей задачей увидеть синергетическую парадигму в макропарадигмальном пространстве научного познания, посмотреть на нее в соотнесении с установками постнаучной методологической традиции.

Многие теоретики науки утверждают, что концепция самоорганизации может обоснованно претендовать на статус постнеклассической общенаучной парадигмы. Ее называют ядром постнеклассической науки (В.С. Степин и др.).

Она имеет постнеклассический потенциал применительно к методологическим поискам, ведущимся сейчас в области научного познания образования.

Поскольку синергетический дискурс – это дискурс целостности, интегративности, эволюционности, самоорганизации, то новая парадигма несет потенциал в плане построения интегративной теории постнеклассического естественнонаучного образования.

Отдельной подзадачей в рамках этой главы следует выделить раскрытие междисциплинарного, общенаучного смысла основных понятий и того теоретического конструкта, который предлагается синергетической парадигмой.

Содержание общенаучного теоретического конструкта синер-гетики. Первым отличием классической науки от науки, возникающей на основании новой синергетической парадигмы, есть различие в объекте исследования. Классическая наука черпала свои динамические образы в мире представлений идеальной динамики, в которых происходили простые в своей основе, детерминистические, обратимые процессы, подчиняющиеся закону сохранения энергии.

Синергетика черпает свои основные идеи из термодинамических образов. Синергетика изучает диссипативные структуры, способные самопроизвольно возникать и развиваться в активных, рассеивающих (диссипативных) средах в состояниях, далеких от термодинамического равновесия. Такие структуры проявляют характерное свойство: в состояниях неустойчивости они могут оказаться чувствительными к малейшим случайным отклонениям в среде. Объектом синергетики становятся не просто системы, ведущие себя подобно термодинамическим, а существенно нелинейные, открытые системы, находящиеся вдали от положения равновесия. В таких состояниях они способны образовать особые упорядоченные формы с меньшей энтропией. Эти новые формы и законы их возникновения этого особого рода порядка и составляют основной предмет синергетики.

Сразу оговорюсь, что предметом синергетики является не сложная система как таковая, а лишь определенные процессы в такой системе. И перенос процессов в сложной системе на саму систему является редукционизмом.

Понятийный аппарат, обслуживающий потребности этого нового взгляда на мир, содержит такие понятия, как нелинейность, сложность, неравновесность, открытость, характеризующие свойства рассматриваемых системных определенностей, и такие, как энтропия, диссипация, бифуркация, аттрактивность, флуктуация, фрактальность, помогающие описать особенности процессов порождения самоорганизационного порядка.

Обратимся более подробно к понятиям, характеризующим объект исследования: открытые, нелинейные динамические системы, находящиеся в особых состояниях неравновесности и неустойчивости.

Под динамической системой понимается системный объект, который в каждый момент времени находится в определенном состоянии, характе-ризуемом его так называемыми фазовыми координатами.

Открытость системы означает наличие источников и стоков, которые обеспечивают ее воспроизводящие процессы. В открытую систему непрерывно поступают потоки вещества, энергии, информации и точно также непрерывно отводятся продукты ее жизнедеятельности, которые удаляются во внешнюю среду.

Нелинейность системы задается нелинейными законами фазовых перемещений и обмена с внешней средой. Такая динамика в математике описывается нелинейными уравнениями, обладающими несколькими различными решениями, спектром возможных равновероятных траекторий движения, а нелинейное поведение системы демонстрирует способность к различным путям развития. Следовательно, нелинейность – это особая динамика системы, характеризующаяся неоднозначностью, неопределенностью.

Открытость и нелинейность являются необходимыми и достаточными условиями возникновения эффектов самоорганизации. Из нелинейности в последующем проистекает вся феноменология поведения синергетических систем. Поэтому синергетика породила нелинейную парадигму, нелинейную эпистемологию как синоним концепции самоорганизации.

Если для линейных систем это стационарное состояние определено однозначно, то для нелинейных существует веер возможных стационарностей, а значит, и точек притяжения развития, что и составляет их отличительную особенность.

К важным понятиям, тесно связанным с нелинейностью системы, относятся понятия неравновесности и неустойчивости. Эти состояния сильной неравновесности, приводящие к потере устойчивости существующего режима, становятся объектом особого внимания синергетики.

Одним из открытий теории самоорганизации стало обнаружение иных отношений между порядком и хаосом.

В открытых нелинейных системах происходят удивительные явления самоорганизации, спонтанного и самопроизвольного возникновения порядка. Постоянный приток из внешней среды веществ, информации, энергии при достаточно высокой скорости поступления противостоит стремлению к хаосу. Термодинамическое равновесие перестает быть единственно возможным путем эволюции системы, у нее открываются другие пути, задаваемые несколькими возможными состояниями динамического равновесия, которое достигается за счет возникновения особого рода когерентных структур, называемых диссипативными структурами.

Синергетика объясняет переходы от простого к сложному, самоорганизационные перестройки в системной жизни. В кооперативных диссипа-тивных структурах элементы начинают вести себя когерентно, возникает корреляция между далеко расположенными участками, т.е. упорядоченность и согласованность. Поэтому синергетику называют наукой о сложном, теорией сложных нелинейных систем (К. Майнцер).

Энтропия – это мера неупорядоченности системы, другими словами – мера хаоса системы. "Для изолированной системы энтропия становится показателем эволюции, или, по меткому выражению Эдингтона, "стрелой времени". Для изолированной системы будущее всегда расположено в направлении возрастания энтропии".

В открытых системах, в которых происходит приток и отток энергии, энтропийные и негэнтропийные потоки, процессы внутренней динамики происходят по другому сценарию: "…мы встречаемся с неожиданными и весьма впечатляющими процессами, с новыми, качественно отличными типами функционирования, возникающими на вполне определенных интенсивностях потоков вещества или энергии, поддерживающими активность, связанную с производством энтропии. Тут мы вступаем в область сильно неравновесных диссипативных структур".

Изменение внутренней упорядоченности системы происходит скачкообразно в точках пороговых значений параметров порядка, которые называются точками бифуркации. Если считать развитие системы аналогом эволюции (с чем согласны не все авторы), то точки бифуркации являются точками ветвления путей эволюции системы. В точке бифуркации, правильнее полифуркации, перед системой открывается веер возможных вариантов развития. Будущее становится неоднозначным. Дальнейший путь системного развития оказывается принципиально непредсказуемым. Прин-цип классического детерминизма утрачивает силу и возникает принцип нелинейного детерминизма.

Важным моментом в механизме самоорганизации является аттрактивность. В точке бифуркации перед системой открывается несколько притягивающих (аттрактивных) состояний, и она необратимо (благодаря незначительному колебанию системы за счет неустойчивости) делает выбор в пользу одного из них. Происходит выпадение на аттрактор (притягиватель).

Аттракторы притягивают к себе эволюционные пути системного развития. Такое свойство нелинейных систем, которое определяют как власть будущего, называется преддетерминацией будущего.

Такая феноменология поведения самоорганизационных систем изме-няет подход к управлению нелинейными системами.

Управлять нелинейной системой целенаправленными управляющими воздействиями можно, не разрушая достигнутую устойчивость. В противном случае произойдет выход системы на точку бифуркации.

Управлять системой можно косвенным путем, меняя управляющие параметры, а соответственно, веер возможных состояний, спектр аттракторов, которые она способна порождать. Можно также управлять системой малыми воздействиями в точке бифуркации, которые способны направлять будущую эволюцию. "Малые, но правильно организованные резонансные воздействия на сложную систему чрезвычайно эффективны. Это свойство организации было еще тысячелетия назад угадано родоначальником даосизма Лао-Цзы и выражено в вечно озадачивающей нас форме: слабое побеждает сильное, мягкое побеждает твердое, тихое побеждает громкое и т.д.", – утверждают Е.Н. Князева и С.П. Курдюмов.

2.2.2 Основания переноса постнеклассических моделей естествознания на естественнонаучное образование

Целью данного параграфа является установление возможности переноса модели постнеклассического естествознания на постнеклассическое естественнонаучное образование, в первую очередь, на его содержательный компонент.

Достижение этой цели требует решения следующих задач:

-         установление оснований переноса модели постнеклассического естествознания на постнеклассическое естественнонаучное образование;

-         терминологической – достижение единого трансдисциплинарного понимания терминов;

-         структурной – применение терминов "эволюция" и "самоорганизация" к элементам систем, хотя изменение свойств этих элементов является вторичным по отношению к действительным эволюционным и самоорганизационным процессам во всей системе целиком;

-         экстраполяционной – перенесение принципов эволюционных изменений самоорганизации с одной системы на другие;

-         интеграционной – поиск единых закономерностей функционирования эволюционных и самоорганизующихся систем, попытка формального объединения теорий в одну.

Установление оснований переноса моделей всегда являлось одной из самых сложных проблем, а в настоящее время, в связи с происходящей экспансией синергетических моделей и методов на все сферы социума, эта проблема вышла на передний край синергетических исследований.

Процессы самоорганизации и эволюции сложного, происходящие в неживой и живой природе, Вселенной, социуме, имеют универсальную основу и единые закономерности, что дает возможность их междисциплинарного научного и обобщенно-теоретического изучения. Пожалуй, последнее утверждение вызывает самые большие споры в современной постнеклассической науке.

Е.Н. Князева, С.П. Курдюмов утверждают: "Синергетика, разумеется, никого не принуждает использовать свои модели, она только предлагает использовать их, показывая их глубокий философский смысл и эвристический потенциал. Синергетика оснащает нас инструментами анализа сложного поведения в мире, она развивает нетрадиционные средства объяснения сложных явлений природы, человеческого поведения и общества". Они предупреждают: "Всякий раз следует проверять, соблюдены ли все эти условия для самоорганизации". Эти предусловия для возникновения самоорганизующихся структур на макроуровне из хаотического поведения элементов на микроуровне включают открытость, нелинейность, нестабильность, сложность системы. Если эти условия не соблюдены, самоорганизация происходить не будет.

Некорректный подход к переносу синергетической терминологии и синергетических моделей породил радужное утверждение, что все сложные системы самоорганизуются. При этом забывается, что только некоторые процессы в сложных системах с перечисленными выше предусловиями становятся самоорганизующимися. Эту проблему необоснованного переноса моделей можно отнести к редукционизму – сведению сложного к простому, необоснованному переносу моделей на другие сферы познания. История науки дает много примеров редукционизма. Три века назад классическая механика распространяла детерминизм на весь мир, предполагая возможность рассчитать поведение любых систем. Теория Дарвина распространила на все сферы принцип отбора. Теория относительности, квантовая механика, кибернетика распространялись на сферу социума. Аналогично синергетика распространяется на все сложные системы в разных сферах природы, социума, познания без обоснования возможности и условий их переноса.

Кроме того, как отмечает Л.Д. Бевзенко, синергетическое движение само по себе демонстрирует внутреннюю плюральность и рассогласованность по ряду причин.

Первая причина состоит в генетическом разнообразии исходных концептов, объединенных под общим именем синергетических: нелинейной неравновесной термодинамике, эволюционной химии, теории предбиологической эволюции, информационной теории развития, теории катастроф, связанных с именами И. Пригожина, М. Эйгена, Г. Хакена, Р. Тома, В. Арнольда, А. Руденко, С. Шноля, Ю. Романовского, Е. Седова и др.

Вторая причина – различие в тех модусах адаптации, которые выбирают авторы. По классификации Г. Малинецкого работы обществоведов и гуманитариев, основанные на использовании наработок в области синергетических законов развития и эволюции сложных систем, можно разделить на три класса. Это работы философско-мировоззренческого плана, использующие идеи синергетики в их самом общем виде, акцентирующие внимание на познавательных возможностях, открываемых синергетикой: работы И. Пригожина, И. Стенгерс, Е. Князевой, С. Курдюмова, В. Аршинова, С. Гомаюнова, Я. Свирского, В. Степина и др.

Второй класс работ носит уже более конкретно-специализированный характер: синергетика политики, синергетика истории, социальная синергетика, экономическая синергетика, культур-синергетика, психосинерге-тика и т.д. (работы А. Венгерова, В. Васильковой, Н. Моисеева, С. Курдюмова, Е. Князевой, А. Назаретяна и др.).

Третий класс включает работы, требующие совместных усилий математиков и гуманитариев, – труды А. Давыдова, О. Митина, В. Петренко, С. Капицы, С. Курдюмова, Н. Моисеева, Г. Малинецкого, Е. Хмелько и др. Такие работы предлагают математические или компьютерные модели исследуемых явлений.

Следует различать аутентичную синергетику как точную науку, описывающую процессы в открытых нелинейных средах, и синергетическую естественнонаучную парадигму, переносящую, экстраполирующую точные научные выводы на процесс развития сложных систем, чаще всего на социум и его элементы.

2.2.3 Проблемное поле синергетического познания образования

В проблемном поле социального познания В.Г. Буданов выделяет три области: синергетика для образования, синергетика в образовании, синергетика образования.

Синергетика для образования предполагает "интегративные курсы синергетики в средней и высшей школе по завершении очередного цикла обучения – подготовительная, начальная, средняя школа, цикл фундаментальных дисциплин в высшей школе, цикл специальных дисциплин, аспирантура, факультеты переподготовки и повышения квалификации учителей и преподавателей, адаптивные курсы и получение второго образования людьми в зрелом возрасте".

Синергетика в образовании предполагает "внедрение в частных дисциплинах материалов, иллюстрирующих принципы синергетики. В каждой дисциплине, будь то естественнонаучная или гуманитарная дисциплина, можно найти разделы, изучающие процессы становления, возникновения нового, и здесь уместно наряду с традиционным использовать язык синер-гетики, позволяющий в дальнейшем создать горизонтальное поле междисциплинарного диалога, поле целостности науки и культуры".

Синергетика образования представляет "синергетичность самого про-цесса образования, становления личности и знания. Здесь в наибольшей степени сказывается антропный, постнеклассический характер синергетики, в процессах диалога и развитии самореферентных систем".

Что нового вносит синергетика для становления постнеклассического естественнонаучного образования?

Синергетика привносит в образование новые принципы мировоззрения, к которым относятся новые представления о холизме как формировании сложного эволюционного целого из частей, о хаосе как способе самообновления, о телеологии как раскрывающей сложную, амбивалентную природу нового, о эволюции как теории развития.

Новый взгляд на целостность. Если в античные времена существовала единая неразделенная наука, то в Новое время она распалась на отдельные дисциплины, каждая из которых вычленяла свой объект из мира природы и изучала его, исходя только из него самого.

Со второй половины ХХ века усилилось противоположное направление: понять мир в его целостности, усмотреть в искусственно расчлененных областях нечто общее и прийти к синтезу, объединению наук, в конечном итоге, к созданию единой науки о единой природе. Синергетика выступает великим интегратором, объединителем, а объединение наук представляет собой стыковку наук в единое исследовательское поле с некоторым общим содержательным ядром, а не механическое слияние. Объединение возможно вокруг изучения основополагающего феномена – феномена самоорганизации. Объединение наук происходит не во всех аспектах, а лишь в определенном аспекте вокруг общего ядра, которым является синергетика – наука о сложных системах разного вида, а также механизмов их самоорганизации.

Амбивалентные (двойственные) тенденции сохранились и в современном образовании. С одной стороны, происходит дифференциация знания, возрастает специализация различных научных дисциплин, знание становится доступным только специалистам, экспертам в узких дисциплинарных областях; а с другой – возникает противоположная тенденция к интеграции и целостности знания. Характер науки будущего определяет холистическая тенденция. Интеграция научных дисциплин будет усиливаться. Поэтому одной из задач перестройки систем современного образования всех уровней является развитие холистического мышления, для которого особую ценность имеет способность нелинейно и целостно мыслить.

Синергетика дает возможность объединения в едином исследовательском фокусе системы разной природы и разные науки: природные микро- и макромиры, индивидуальный мир человека и мир социума, мир науки и мир человеческого бытия, естественные и гуманитарные науки и т.п. Кроме того, она имеет коммуникативную функцию: позволяет осуществить их "кросс-дисциплинарную" и "трансдисциплинарную" коммуникацию, диалог специалистов разных сфер.

По мысли Е. Князевой и А. Туробора, "к сущности синергетики относится универсальный характер раскрываемых ею закономерностей, а значит, по необходимости междисциплинарный характер проводимых в ее рамках исследований. На первое место она ставит общность процессов эволюции и самоорганизации, имеющих место в физических, химических, биологических, социальных и иных системах. Указание же на специфику, несхожесть этих систем рассматривается скорее в качестве уточняющей, корректирующей поправки, выносится за скобки. При этом задача синергетики – не просто уловить внешние аналогии, а установить внутренние изоморфизмы поведения таких систем".

Синергетика равным образом предполагает как восхождение от конкретных экспериментальных данных к теоретическим и междисциплинарным обобщениям, так и обратный процесс – прикладное использование теоретических представлений и разработанных моделей в различных дисциплинах и сферах практической деятельности.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21