Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
Постнеклассическое естественнонаучное образование: концептуальные и философские основания
Алиева Н. З.,
1.2. Категориально-понятийные основания постнеклассического естественнонаучного знания
Для конструирования общего смыслового конструкта современного постнеклассического естествознания и содержательного компонента естественнонаучного образования необходимы категориально-понятийные основания, а также его концептуальное освоение. Рассмотрим ниже категориально-понятийный аппарат рефлексии современного этапа естествознания.
Структурно-аналитический подход к любой научной системе знаний позволяет представить ее логическую структуру в виде компонентов:
- - оснований - наиболее общих, фундаментальных положений, определяющих исходные, базовые знания в рассматриваемой науке;
- - теорий, обобщающих знания о сущем и объектах данной науки;
- - законов, закономерностей, принципов, правил и постулатов, обеспечивающих связь сущего и должного в изучаемой предметной области с выходом в нормативную сферу;
- - категорий, понятий и терминов, специфичных для данной науки и используемых для однозначной (по возможности) трактовки рассматриваемых объектов, процессов, явлений;
- - методов, с помощью которых данная междисциплинарная наука способна добывать качественно новое интегративное знание, а следовательно, непрерывно обогащаться и совершенствоваться;
- - гипотез и идей, отражающих проблемные ситуации в науке и намечающих пути решения этих проблем;
- - фактов, составляющих эмпирический базис науки, необходимый для объективизации научного знания, обоснования и проверки достоверности этих знаний практикой.
Все указанные выше компоненты логической структуры объективно существуют и в нашем исследовании. Его логика требует познания компонентов логической структуры и в процессе этого познания наполнения их новым содержанием. Решая задачу нашего исследования, необходимо (по В.С. Степину[1]) очертить предметную область, определить систему методологических принципов исследования, построить картину исследуемой реальности (дисциплинарную онтологию, сформировать идеалы и нормы исследования (идеалы и нормы объяснения и описания, доказательности и обоснования, строения и построения знаний), разработать философские основания, обеспечивающие обоснование картины исследуемой реальности, а также ее методологических установок, выражающих принятые идеалы и нормы исследования.
Следует отметить, что философия в части онтологии как учении о бытии, о природе обладает всеми признаками естественнонаучного знания: объективностью, логической принудительностью, принципом достаточного основания, возможностью проверки на практике. Это дает возможность взаимопроникновения философии и естествознания как содержательного компонента естественнонаучного образования. Это взаимопроникновение, или конвергенция проявляется, в первую очередь, в проникновении философских категорий, понятий, представлений (о времени, пространстве, причинности и т.п.) в ткань естествознания и естественнонаучных теорий. Такая конвергенция имеет конструктивистскую функцию: каркас философских понятий преломляется в комплекс научных принципов, построение новых гипотез и новых теорий.
С другой стороны, научные понятия становятся источником развития философии и переходят в философские категории. Так происходит с системными понятиями: система, элемент, структура, обратная связь. И так происходит с понятиями синергетики: самоорганизация, открытость, нелинейность, нестабильность, диссипативность, аттрактор, фрактал, бифуркация и др. Такое же взаимопроникновение происходит у философии, науки и искусства. О такой конвергенции разных сфер культуры пишет автор в работе «Физика цвета и психология зрительного восприятия», «Зрительные иллюзии: не верь глазам своим»[2]. Взаимопроникая друг в друга, сферы культуры содействуют ее позитивному развитию. Ядром, синтезирующим все сферы культуры, и мировоззренческим основанием культуры является философия.
Онтология нашего исследования постнеклассической науки и естественнонаучного образования строится посредством системы научных абстракций, проникающих из разных сфер культуры. Синергетический подход к проблеме вносит такие понятия, как «открытость», «нелинейность», «нестабильность», «динамический хаос», «бифуркации», «кооперативные эффекты», «фракталы». Эволюционный подход делает необходимым рассмотрение понятий «эволюция», «развитие». Философский подход вносит категории «времени», «бытия», «становления» и другие, подход к образованию - такие понятия, как «образование», «естественнонаучное образование», «обучение», «знание».
Такая система абстракций необходима для создания представления об общих системно-структурных характеристиках постнеклассического естественнонаучного образования как предмета исследования. Далее эти представления будут организованы в целостность (теоретические схемы) посредством междисциплинарных, трансдисциплинарных и полидисциплинарных исследований с использованием естественных и гуманитарных наук. При этом возникает новая картина реальности (дисциплинарная онтология), в которой имеет место эволюционно-синергетическо-коммуникационное представление о самоорганизации образования на постнеклассическом этапе.
Все эти представления синергетической картины исследуемой реальности вводят образ предмета исследования как сложной, саморазвивающейся системы. Познание и обоснование всех компонентов системы знаний сопряжено с большими трудностями как содержательного, так и организационного характера. Первые обусловлены именно междисциплинарностью и интегративностью знаний, заложенных в этих компонентах; вторые определяются практическим отсутствием специально организованных междисциплинарных исследований, направленных на решение этой важной задачи.
Пересечение проблематики исследования с разными дисциплинами, не только естественнонаучными, но и гуманитарными: философией, педагогикой, социологией, психологией, логикой, историей, культурологией и другими - позволяет говорить о междисциплинарном характере проблемы. Общепризнанных подходов к исследованию объектов образовательной деятельности в настоящее время не существует. Этот факт открывает возможность для научного творчества, поиска нетрадиционных путей и парадоксальных ходов, креативного синтеза.
Интегрируя и конкретизируя теоретико-методологический аппарат философии, используя знания, накопленные специальными науками, данное исследование вырабатывает отношение к образовательной действительности, ее проблеме становления постнеклассического естественнонаучного образования и ее противоречиям, очерчивая ее предметную область, выдвигая возможные концептуальные варианты ее преобразования и наделяя эту действительность определенными смыслами, что позволяет решить задачу нашего исследования.
Формирование оснований постнеклассического естественнонаучного образования, ее трансдисциплинарного статуса включает множество философских проблем. Они связаны с пониманием особенностей сложных систем и методологических принципов их анализа. Прежде всего, это проблема нового взгляда и смысла парадигм, концепций, категорий, обеспечивающих видение и понимание таких систем.
Новый взгляд на парадигму. По Эдгару Морену, парадигма определяется выдвижением и отбором главных понятий для мыслительных рассуждений; определением основных логических операций[3]. Отобранные понятия подчиняют себе противоположные им по содержанию понятия или вовсе исключают их. Таким образом, парадигма детерминирует построение концептуальных оснований науки. Она отбирает, детерминирует конструирование категорий, понятий, логических операций, концепций.
Произвести концептуальное освоение постнеклассического естественнонаучного знания и сконструировать его новую концепцию возможно на основании парадигмы французского социального психолога Эдгара Морена. В истории изучения окружающего мира на разных этапах развития знания взаимоотношение человек - природа в зависимости от господства логической операции создает три парадигмы.
Парадигма «природа и человек в ней как природное существо» определяется включением человека в природу. Парадигме «природное - культурное» обусловлена разделением человека и природы. Парадигма «двойственного единства природы и человека» вышла из соединения человека и природы. Смысл двойственности (амбивалентности) единства вызывает одновременно два разных понимания единство: включение человека в природу и разделение человека и природы.
Эдгар Морен считает, что на смену трем парадигмам должна прийти одна сложная, включающая все три логических операции включение/разделение/соединение, которая позволит сконструировать новую концепцию двойственного единства человека и природы. Такая парадигма, с одной стороны, должна изучаться в процессе обучения естественным наукам, а с другой стороны, процесс естественнонаучного образования и обучения должен строиться на основе такой парадигмы. И хотя она не вписана в научную культуру, но стоит на ее пороге и будет использована в данном исследовании.
Парадигма конструирует категориально-понятийные основания исследования, включающие категории, понятия, образующие систему, каркас, сетку науки, а также концепции, осваивающие предмет исследования. Именно «парадигма устанавливает первичные отношения, в соответствии с которыми формулируются аксиомы, определяются понятия, протекают размышления и/или строятся теории. Она организует и порождает их рождение или возрождение» (Э. Морен)[4]. Таким образом, она создает новый конструкт человеческого творчества, познания, исследования.
Следует отметить, что конструктивизм в науке становится «новым фокусом внимания». Еще Жан-Поль Сартр провозглашал: «Человек есть то, что он сам из себя делает... Человек себя проецирует в будущее. Человек есть, прежде всего, замысел»[5]. Новую точку зрения на конструктивистские функции человека вносят Е.Н. Князева, С.П. Курдюмов: «Человек активно конструирует самого себя как личность в своей жизни, научном и культурном творчестве, в образовании, самообразовании, которое длится всю жизнь. Человек активно встраивает себя в социум, находит подобающую ему «когнитивную (культурную, политическую и т.п.) нишу, что связано с его адекватной самореализацией». «Человек не столько отражает, сколько строит окружающий мир, оформляет и организует его в соответствии конструктивистскими установками своего сознания и своими ценностями»[6]. Конструктивистские установки науки, их привитие обучаемому, становится новой задачей современного образования. Они позволяют не просто отражать, а конструировать мир и самого себя в этом мире.
Категориально-понятийная сетка постнеклассической науки и естественнонаучного образования. Данная работа, как и всякое научное знание, отражает закономерности мира в форме понятий и категорий. Наличие понятийного аппарата, наряду с наличием предметной сферы исследования, установлением принципов и причинных зависимостей, создания теорий, является признаком научности.
Философская рефлексия над проблемами образования требует методологической рефлексии внутри себя. Один из ее уровней - понятийно-категориальный - реализует мировоззренческую функцию философии. Прежде всего, это проблема нового смысла категорий, обеспечивающих видение и понимание постнеклассического естественнонаучного образования.
Для понимания предмета исследования данной работы необходимо произвести отбор и дать определения фундаментальным категориям и понятиям нашего исследования. Дать ответ на вопросы: что есть образование, естественнонаучное образование, постненеклассичность, становление.
Отбор фундаментальных категорий и понятий для правильных логических рассуждений и контроль за их использованием осуществляет парадигма. Поэтому парадигма является определяющей, с одной стороны. С другой стороны, парадигма как раз и может быть определена через выдвижение и отбор «главных понятий для мыслительных рассуждений».
Категориальные сетки и смысл категорий менялись в ходе социо-природной эволюции. Можно проследить изменение категорий, начиная от Аристотеля, через представления Канта, Гегеля, логических позитивистов, экзистенциалистов и до современных синергетических представлений. Категориальная сетка может быть представлена как основа познавательной сети, набрасываемой на сеть явлений природы и социума для их познания и преобразования.
Аристотель, заложивший в античности научные основы философии, физики и других наук, создает учение о категориях, имеющее двойственный логико-онтологический характер. Категории - основные разряды или роды бытия. Аристотель выделяет десять категорий: сущность, качество, количество, отношение, действие, страдание, место, время, обладание, положение. Двойственный смысл ключевой категории «сущности» состоит в том, что она и синоним субстанции, и суть какого-либо предмета. В отличие от Платона, «идеи» которого обособлены «в умном месте», за пределами чувственно-воспринимаемого мира, идеи, сущность вещей не может быть отрешена от природы. Для Аристотеля природа - это соединение бытия и становления, а для Платона - чистое становление.
Каждый этап развития науки, каждая картина мира имеет свою категориальную сетку. Категории как фундаментальные понятия отражают закономерные связи и отношения реальной действительности и познания. В рамках нашего исследования представляет интерес сетевой подход к миру и мышлению, его отражающему. Впервые конгломерат категорий систематизировал Гегель, представляющий школу немецкого классического идеализма. Он выделил категории: бытия (качество, количество, мера); сущности (основание, явление, действительность); понятия (субъект, абсолютная идея, объект).
Гегель считает, что поскольку категории выражают связи предельной общности, их отношения выявляются через сопоставление. Движущей силой развития категорий является противоречие, а формой развития - отрицание отрицания. Внутри групп единое раздваивается на противоположности: тезис и антитезис. Развитие идет триадами: противоположности (тезис, антитезис) снимаются диалектически синтезом.
У Канта, основателя школы немецкого классического идеализма и создателя критической философии или трансцендентального идеализма, категории - априорные понятия рассудка, представляющие собой неизменные формы мышления, упорядочивающие опыт. Они образуют систему из четырех групп: качество (реальность, отрицание, ограничение); количество (единство - единица меры, множество - величина, цельность, совокупность - целое); отношение (субстанция и свойство, причина и действие, взаимодействие), модальность (возможность и невозможность, действительность и недействительность, необходимость и случайность). Внутри групп есть тезис и антитезис. Переходы между группами отсутствуют.
Познавательное значение категорий состоит в их представлении как узелков познавательной сети, набрасываемой на сеть явлений природы и социума. Категориальная сетка, доминирующая в классической науке, была основой классической картины мира. Она была большей частью ньютоновской, механистической. В ней рассматривались простые системы, для которых «достаточно полагать, что целое может быть описано свойствами частей и их взаимодействиями, что элементы вне целого и внутри его обладают одними и теми же свойствами, что вещи есть нечто первичное по отношению к взаимодействиям, которые описываются как воздействия одной вещи на другую. Причинность трактуется как жесткий лапласовский детерминизм. Пространство и время полагаются как внешние по отношению к системе, как арена, на которой разыгрываются процессы взаимодействия вещей»[7].
В картезианской парадигме - «великой парадигме Запада», сформулированной Декартом (латинизиров. имя Cartesius - Картезий, отсюда название), - определяются высшие понятия и происходит великое разъединение объекта и субъекта. Эта парадигма определяет картезианский каркас мира, двоякое видение мира, фактическое разделение одного и того же мира на мир объектов и мир субъектов. Причем Декарт убежден в восходящем к Платону превосходстве умопостигаемого, мира субъектов над чувственным. В основании его философии лежит принцип «cogito ergo sum»: «мыслю, следовательно, существую».
Рассуждая о слепоте разума, которая несет заблуждения и иллюзии, Эдгар Морен приводит классическую парадигму как пример парадигмы, ослепляющей разум. Это новый взгляд на наше сознание, несущее в себе риск заблуждения и иллюзии: «Парадигма может как разъяснять, так и ослеплять, как раскрывать, так и скрывать. Именно в ее лоне находится ключевой фактор, управляющий игрой истины и заблуждения»[8].
Кант подобно Копернику, который изменил позицию наблюдателя, совершил «коперниканский переворот» от метафизических абсолютных первоначал к человеческому субъекту: не субъект вращается вокруг объекта, а объект вокруг субъекта. Предметы существуют независимо от человека как «вещи в себе». И только явления вещи - феномены - доступны сознанию. Умом можно постигнуть и предметы, не данные в опыте, - ноумены.
Современное представления естественнонаучного образования как саморазвивающейся системы для своего освоения требуют новой категориальной сетки, в которой используется новое синергетическое понимание части и целого, процесса, взаимодействия, причинности, пространства и времени. Использование теории самоорганизации с новыми терминами и понятиями вызывает проблему заблуждений разума, связанных с недоразумениями и недостатками понимания новой терминологии. Эту проблему Джеффри Гольдштейн называет вавилонской башней нелинейной динамики, в которой смешение терминов происходит подобно истории о Вавилонской Башне смешения языков богом[9]. Он выделяет три источника непонимания.
Первый источник непонимания - различные школы: например, процессы самоорганизации изучают школа Пригожина; школа математической теории динамических систем; специалисты по хаосу; школа сложных адаптивных систем. Каждая школа имеет свои термины, по Витгенштейну, свою игру слов, свою исследовательскую программу. Особенно остро эта проблема существует в междисциплинарном подходе, который допускает термины из естествознания в гуманитарные области и наоборот. Такой подход требует перевода между разными языковыми играми, позволяющего оперировать терминами с учетом этого перевода.
Второй источник непонимания - возникновение и существование популярной интерпретация новых терминов. «Во-первых, существует тяжелый багаж культурного наследия в различном использовании терминов в популярном языке еще до вторжения новых наук. Например, слово «хаос» имеет большое число значений и связывается с беспорядком, турбулентностью, библейскими первоисточниками и ссылками на Тоху и Боху и так далее. Эти ассоциации с «хаосом» не исчезают просто так только потому, что «хаос» приобрел специфический технический смысл»[10].
Во-вторых, значения терминов в общей культуре, появившиеся в результате популяризации новых наук, не совпадают с их научным значением. Отсюда невозможно понять, например, как «хаотическое» поведение, связываемое с нестабильным, непредсказуемым поведением, определяет хаотический аттрактор, однозначно определяющий цель, результат поведения системы. В результате обеих этих тенденций очень трудно, может быть даже невозможно, использовать термин без того, чтобы он не потянул за собой целый набор значений, иногда далеких оттого, что имеется в виду при научном его использовании.
Третий источник непонимания - метафорическое использование терминов. Например, когда говорят о необходимости добавления немного «хаоса» в организацию, чтобы облегчить организационные перестройки, то нет однозначного понимания, что имеется в виду. И хотя все научные модели являются систематично разработанными метафорами, по выражению М. Блэка, использование терминов в метафорическом значении является источником недоразумений и интеллектуальных заблуждений. Во избежание этого необходимо проводить анализ использования терминов.
Следует отметить, что образование будущего должно показывать, что «нет сознания, которому бы ни угрожали, в той или иной степени, заблуждения и иллюзии»[11]. Внешний мир и все его вещи переводятся в образы в нашем сознании переводом или реконструкцией сигналов, уловленными нашими анализаторами чувств. Такой перевод несет много ошибок восприятия, с которыми мы постоянно сталкиваемся уже на стадии зрительного восприятия. Различные феномены, ошибки, иллюзии зрительного восприятия автор рассмотрел в работах «Физика цвета и психология зрительного восприятия»[12] и «Зрительные иллюзии: не верь глазам своим»: «восприятие картин и предметов может быть неоднозначным, парадоксальным, неопределенным. И, кроме того, оно может быть искаженным» [13].
Кроме ошибок восприятия, возникают и интеллектуальные ошибки. Перевод и реконструкция вещей, явлений мира в знание посредством языка и мышления, несет риск ошибок. Они обусловлены субъективностью познающего субъекта, принципов познания, несовершенством физиологического аппарата мозга.
Категориально-понятийные основания постнеклассической науки и образования. Онтология постнеклассической науки и образования строится посредством особой системы абстракций, которые разнесены не только по разным дисциплинам, но и по разным сферам культуры, без синергийного взаимодействия которых не возникнет новой постнеклассической науки и образования. Это конгломерат категорий необходимо систематизировать.
Первую группу составляют дисциплинарные понятия и категории. Естествознание представляет собой систему отдельных дисциплин, каждая из которых содержит свою группу понятий, который сложились исторически и не могут быть исключены из естествознания.
Формирование оснований постнеклассического естественнонаучного образования и его междисциплинарного статуса включает множество философских проблем. Они связаны с пониманием особенностей сложных систем и методологических принципов их анализа. Видение и понимание современного мира со сложными саморазвивающимися системами несет новые синергетические категории и понятия, такие как «нелинейные среды», «динамический хаос», «бифуркации», «кооперативные эффекты», «фракталы». Посредством их создается представление об общих системно-структурных характеристиках ее предмета.
Определение новых смыслов этих понятий, обеспечивающих синергетическое видение мира, обеспечивает философия. Кроме того, философские категории бытия, становления как нельзя лучше реализуют мировоззренческую функцию философии в аспекте отражения эволюционных изменений мира.
Для понимания предмета исследования данной работы необходимо произвести отбор и дать определения фундаментальным категориям и понятиям, касающимся образования. Дать ответ на вопросы: что есть образование, естественнонаучное образование, постненеклассичность и т.п.
Представления и категории целостности организуют в целостность многообразные группы категорий и понятий, возникшие в других науках - в физике, химии, биологии, синергетике, технических науках, философии и способствуют созданию концептуальных построений, теоретических моделей, и тем самым создают созданию категориально-понятийных оснований новой картины реальности, новой онтологии.
Синергетика создает свою дисциплинарную онтологию, создавая систему из понятий, прежде принадлежавшим разным дисциплинам. Основное и довольно расплывчатое понятие «самоорганизация». Его вводят с помощью «представления о порядке и хаосе как состояниях гомеостаза (порядок) и фазовых переходов от одного типа гомеостазиса к другому через динамический хаос». Складывается образ реальности как сложной, саморазвивающейся системы.
Новое понимание и новое видение связано не только с иерархическим строением системы, но и взаимодействием ее элементов, наличием управляющего блока, передачей информации и обратной связью, что характерно для сложных саморегулирующихся систем. В.С. Степин отмечает, что для сложных самоорганизующихся систем возникают новые смыслы понимания и освоения систем: «Уже недостаточно зафиксировать наличие особого свойства целого, не сводимого к свойствам частей (системное качество), необходимо добавить идею изменения системного качества (появление новых управляющих параметров) в процессе развития системы. Процессуальность выступает не только как воспроизводство определенных качественных состояний, но и как переход от одного качества к другому. Вероятностная причинность обретает новое содержание в связи с изменением вероятностных мер при появлении новых уровней иерархии и их воздействия на ранее сложившиеся. Категории пространства и времени включают не только представление о внешнем и внутреннем пространстве - времени, но и об изменении последнего по мере эволюции системы»[14].
Необходимо философское освоение и осмысление синергетических понятий. Такая работа ведется представителями разных направлений синергетики: И. Пригожиным и И. Стенгерс - брюссельской школы, К. Майцнером - школы синергетики Г. Хакена, Э. Мореном - французской Ассоциации сложного мышления, Э. Ласло - президентом Международного общества наук о системах, С.П. Курдюмовым, Г.Г. Малинецким, В.Г. Будановым - российской школы синергетики - в содружестве с выдающимися философами и учеными нашего времени В.С. Степиным, Н.Н.Моисеевым, С. П. Капицей, А.П. Огурцовым, Д.С. Чернавским, Ю.А.Даниловым, Е. Н. Князевой и др.
Второй аспект философского понимания и освоения сложных саморазвивающихся систем связан с переходом к постнеклассическому типу рациональности и анализу методологической тематики и анализом познавательных идеалов и норм. В этом направлении следует отметить работы В.Г Буданова, В.И. Аршинова, И.С. Добронравовой, Я. И. Свирского и др.
Третьим аспектом философского освоения синергетики выступают мировоззренческие проблемы, во-первых, связанные с наведением мостов между синергетикой и включением в культуру новых научных представлений о саморазвитии. В широком плане эта задача представления языка синергетики доступным каждому образованному человеку. Эта работа по нахождению образов культуры, созвучным синергетическим понятиям проводилась Г. Хакеном, Е.Н. Князевой, также автором на пересечении сфер синергетики, искусства и других сфер культуры[15].
Г. Хакен, профессор Института синергетики и теоретической физики в Штутгарте, представляет феномен самоорганизации на примере литографии известного своими парадоксальными работами художника М. Эшера «Рисующие руки». На ней изображены две руки, рисующие одна другую, иллюстрирующие основную проблему самоорганизации. «Одна рука (параметр порядка) обуславливает поведение отдельных элементов системы (другая рука), но при этом его собственное поведение определяется поведением этих самых элементов», - так описывает ее Г. Хакен.
«На языке синергетики происходящее описывается следующим образом: параметр порядка подчиняет себе элементы системы. Параметр порядка похож на мастера-кукольника, управляющего марионетками: он заставляет их танцевать, но и они, в свою очередь, имеют над ними власть и оказываются способны им управлять»[16]. Одна рука - организатор - руководит другой рукой - параметром порядка, который управляет организатором. Налицо парадокс или феномен самоорганизации.
Можно найти визуальные образы (в обычной жизни или в картинах художников) умственные образы понятий синергетики. Аттрактор в синергетике - это устойчивое состояние (структура) системы, которое как бы притягивает к себе все множество траекторий системы, определяемых различными начальными условиями. Если система попадает в конус или сферу аттрактора, то она неизбежно эволюционирует к этому устойчивому состоянию, структуре. Аттракторами называются реальные структуры в открытых нелинейных средах, на которые выходят процессы эволюции в этих средах в результате затухания.
Визуальными образами аттракторов являются каналы, конусы, воронки, которые свертывают, втягивают в себя многообразие «траекторий», предопределяют ход эволюции системы на участках, даже отдаленных от непосредственного «жерла» таких «воронок». На картине М. Эшера «Водовороты» два ряда красных и серых рыб, плывущих навстречу друг другу, несмотря на близость в пространстве, попадают под действие двух разных аттракторов - центров водоворотов. Эта картина - один из вариантов синергетического видения мира и предвосхищение М. Эшером понятий синергетики в образах искусства.
В психологии аттракторами являются скрытые установки, которые предопределяют поведение человека, архетипы в смысле Юнга. В реальной жизни аттракторы представляют цели, конечные состояния, притягиватели. В философии аттрактор - это эйдос Платона, идеальная форма Аристотеля.
Бифуркация означает ветвление путей эволюции открытой нелинейной системы. Точка бифуркации - точка ветвления возможных путей эволюции системы, чему на уровне математического описания соответствует ветвление решений нелинейных дифференциальных уравнений.
Бифуркация имеет глубокие аналогии в культуре, в сказаниях и мифах народов мира. Наглядно-образным представлением бифуркации в жизни человека является выбор пути героем мифов.
Зрительными образами бифуркации являются развилки, образы мирового древа, эволюции, древа поиска, разветвленные схемы, иерархические структуры, лестницы и пирамиды социальных отношений. На картине М. Эшера «Три мира» ветвятся деревья, их отражения в воде, также как ветвится поле путей эволюции живой природы. Живая природа, совершая выбор одних путей и закрывая другие, альтернативные пути, открывает новые перспективы, делая тем самым эволюционный процесс необратимым.
Образы дерева в природе, дерева на картине, эволюционного дерева в биологии навевают представления о диаграмме бифуркаций в синергетике.
Фрактальные объекты (фрактали) - объекты, которые обладают свойствами самоподобия или масштабной инвариантности, т.е. такие, некоторые фрагменты структуры которых строго повторяются через определенные пространственные промежутки. Это означает, что малый фрагмент структуры такого объекта подобен другому, более крупному фрагменту или даже структуре в целом.
Определение фрактала, данное Мандельбротом, звучит так: «Фракталом называется структура, состоящая из частей, которые в каком-то смысле подобны целому». В самом простом случае небольшая часть фрактала содержит информацию обо всем фрактале.
Природа довольно часто выражает себя во фрактальных формах. Фракталы с большой точностью описывают многие физические явления и природные образования: горы, облака, турбулентные течения, корни, ветви и листья деревьев, кровеносные сосуды, что далеко не соответствует простым геометрическим фигурам. Фрактальные картины необыкновенной красоты и художественной силы отражают глубинные законы устройства природы. Они показывают, что можно установить внутреннюю связь, перебросить мост между рациональным научным познанием и эмоциональной эстетической привлекательностью. И эти два способа познания мира начинают сближаться в оценке того, что представляет собой природа.
Как одна монада в философии отражает тотальные свойства мира в целом, как поэзия «в одной песчинке видит вечность», так и М. Эшер в капельке росы видит весь мир (картина «Капля росы»), в одной чешуйке целую рыбу (картина «Рыбы и чешуйки»). Во всех этих объектах представлена концепция самоподобия: части объекта являются копией самого объекта.
Д.Р. Хофштадтер описывает ее так: «Конечно эти рыбы и чешуйки схожи только в том случае, если мы рассматриваем картину на достаточно абстрактном уровне. Каждый знает, что рыбьи чешуйки - вовсе не уменьшенные копии самой рыбы, так же как и клетки рыбы не являются ее крохотными копиями. Однако ДНК, содержащаяся в каждой из рыбьих клеток, и есть, в действительности, сильно уменьшенная «копия» самой рыбы - таким образом, гравюра Эшера правдивее, чем кажется»[17].
Такой феномен самоподобия Д. Хофштадтер назвал «схожесть-внутри-различия», математики называют рекурсией, синергетика - фрактальностью. Рекурсия основана на одном и том же событии, происходящем одновременно на разных уровнях. При этом события на разных уровнях не одинаковы, но как бы они не различались, они имеют общую черту. Этот простой и вместе с тем парадоксальный вопрос связан с природой разума, познания.
Процесс познания, «всякий творческий акт в науке можно истолковать как фрактальный по своему характеру, т.е. как несущий в себе природу всей науки в ее истории. Наука, да и культура в целом, тоже пишет фрактальные узоры, каждая ее часть, каждое ее событие репрезентирует целое» (Е.Н. Князева). Продукты человеческого труда являются фракталами. Например, такой продукт умственного труда как книга является фракталом. В этом состоит фрактальный принцип построения текста: его часть сохраняет свойства целого.
Одной из самых простых и наглядных типов структур самоорганизации является спиральная структура. Такой спиралевидный характер имеет фрактал процесса познания. Он выражает познавательный процесс, углубляющегося во внутренней и расширяющегося во внешней средах.
Еще одной визуализацией сложных синергетических идей может быть, на наш взгляд, образ порождающего вихря. Таковы структуры при термоконвекции; структуры, возникающие в некоторых видах химических реакций; вихревые формообразования в атмосфере Земли (циклоны и антициклоны), в космических масштабах (структуры спиральных галактик, нашей Галактики - Млечного пути); формы раковин улитки или моллюска, рогов некоторых животных, перьев птиц.
Можно говорить о существовании вихреобразований, спиралевидных пульсаций разного порядка на разных уровнях бытия. Подобную картину бытия строили некоторые античные мудрецы. Как рассказывает Сократ, они считали, что вещи вращаются и несутся в каком-то вихре. Таковы уж вещи от природы: в них нет ничего устойчивого и надежного, но все течет и несется, все - в порыве и вечном становлении. Также и в космогонии Р. Декарта космические вихри служили основным механизмом формирования упорядоченного мира из хаоса.
Тема вихрей, спиралей как порождающее начало часто предстают в творчестве многих художников.
Такая экспликация новых смыслов понятий синергетики как образов культуры позволяет достигнуть понимания не только «среди тех представителей научных дисциплин, которые привыкли видеть мир сквозь призму иных, менее богатых категориальных смыслов, достаточных для освоения более простых системных объектов, чем те, с которыми имеет дело синергетика» (В.С. Степин), но и в образовательной сфере для формирования общенаучной картины мира с синергетическим ядром.
Новые смыслы несут понятия «становление», «эволюция», «развитие» систем. Возникают новые представления об эволюции, саморегуляции (гомеостазиса) систем. Причем изменения происходят по вертикали. По мере развития появляются новые уровни организации системы, которые оказывают обратное воздействие на ранее сформировавшиеся, видоизменяют их, и система функционирует как новое целое. Их появление происходит через появление точек бифуркации в состояниях динамического хаоса, в каждой из которых возникает «веер», спектр потенциально возможных направлений развития системы.
Новые трансдисциплинарные идеи вносят терминологическую пута-ницу в такие понятия, как «эволюция», «развитие», «изменение».
В современной науке термин «эволюция» используется либо в узком смысле - для описания процессов формирования и развития биологических систем, либо в самом широком смысле, когда речь идет вообще о появлении новых свойств, определений, структурных образований.
Терминологическая проблема возникает при использовании категории «эволюция», вместо категорий «развитие» и «изменение». Развитие констатирует появление новых, ранее не присущих некой системе признаков, но не являющихся уникальными для Мира в целом. Так, рост отдельного организма должен описываться термином «развитие», а появление разума относится к «эволюции».
Категория «изменение» описывает процессы, происходящие без появления новых определений. Процессы, происходящие в современных объектах, находящихся не на стадии становления, например астрономических, корректнее описывать в терминах «изменение» и «развитие», но не «эволюция». Объект нашего исследования - естественнонаучное образование, находящийся в стадии становления, должен быть описан термином «эволюция».
Как указывает А.В. Болдачев, «приведенные терминологические уточнения снимают многие проблемы, стоящие на пути распространения теории эволюции на небиологические объекты. И следуют простые выводы. Первый: различные системы (виды движения) можно рассматривать как эволюционные лишь на этапе их становления, сопровождающегося появлением принципиально новых качеств и структур, и новых не только для этой системы, а и для Мира в целом. После завершения этого этапа системы продолжают изменяться, но это не носит эволюционный характер. И второй вывод: абсолютно эволюционным объектом является только Мир» [18].
Объектом нашего исследования является естественнонаучное образование. Понятие «образование» не является однозначным, имеет несколько смыслов в зависимости от автора, аспекта, контекста, исторического этапа исследования. Образование в целом, выступая как целостная, развивающаяся система, имеет многочисленные определения.
В современных исследованиях разных наук традиционно сложилось несколько смыслов термина образование. Образование понимается и как специфическая форма духовной деятельности, и как трансляция дисциплинарных знаний, и как социальный институт.
Также термин образование употребляется в различных значениях:
совокупность учреждений, выполняющих определенные части вышеназванной задачи, - система образования;
передача и освоение социально-культурного опыта, а также формирование способности к его обогащению - образовательный процесс;
установки, знания, понимание, умение, сложившиеся в ходе учебной деятельности и рассматриваемые в ракурсе их применения для выполнения познавательных и практических задач, - образованность;
наличие документа об окончании начального, или среднего, или высшего учебного заведения - уровень образования.
С понятием «образование» тесно связаны следующие понятия. «Система образования» - совокупность взаимодействующих преемственных образовательных программ и государственных образовательных стандартов различного уровня и направленности; сеть реализующих их образовательных учреждений, различных по организационно-правовым формам, типам, видам; система органов управления образованием и подведомственных им учреждений, предприятий и организаций.
«Образовательный процесс» - совокупность учебно-воспитательного и самообразовательного процессов, направленных на решение задач образования, воспитания и развития личности в соответствии с государственным образовательным стандартом.
«Образованность» - качество развившейся личности, усвоившей опыт, с помощью которого она становится способной ориентироваться в окружающей среде, приспосабливаться к ней, охранять и обогащать ее, приобретать о ней новые знания и посредством этого непрерывно совершенствовать себя. Критериями образованности являются системность знаний и системность мышления, проявляющиеся в том, что человек способен самостоятельно восстанавливать недостающие звенья в системе знаний с помощью логических рассуждений. Существует точка зрения, что образование есть то, что остается, когда все выученное забывается.
В настоящее время профессиональное образование различают по предметным областям: математика и естественнонаучное образование, гуманитарное и социальное образование, образование в области техники и технологий, образование в области экономики и управления, образование в области культуры и искусства, юридическое образование, педагогическое образование, медицинское и фармацевтическое образование, военное дело.
В данной работе исследуется один из видов образования - естественнонаучное образование. Его можно определить как образование, имеющее целью подготовку специалистов в области естественных наук - биологии, геологии, географии, физики, астрономии, химии, математики и др. Естественнонаучное образование имеет уровни: общее и специальное. Общее образование в средней школе осуществляет систематическое изучение и познание основ естественных наук и отдельных наиболее общих законов природы (биология, химия, физика, математика, астрономия, география). Общее естественнонаучное образование получают студенты вузов независимо от избранной специальности.
Специальное естественнонаучное образование (подготовка специалистов в области естественных наук для ряда отраслей народного хозяйства, науки и просвещения) осуществляется в университетах, педагогических, сельскохозяйственных, медицинских, геологоразведочных, а также в некоторых технологических и технических высших и средних специальных учебных заведениях. Основными учебно-научными центрами естественнонаучного образования являются университеты.
Дж. Бернал, говоря о науке, утверждал, что дать ей определение трудно и, может быть, по существу, невозможно. То же можно сказать и об образовании. Но можно наметить пути, аспекты, контексты, которые приближают к понятию образования. В итоге образование предстает как: социальный институт; социокультурный институт; система знаний, накопленных человеком; трансляция или передача знаний, «культурных образцов»; фактор формирования представлений о мире и отношения человека к миру.
Рассмотрение образования в аспекте системы общественных институтов обосновывает его включение в исторический социально-культурный процесс и целесообразности рассмотрения его становления под углом зрения проблемы времени.
В социологии образование определяется как один из социальных институтов в системе общественного разделения труда, сориентированный на выполнение двух специфических задач: превратить имеющийся в обществе социально-культурный опыт в достояние всех его членов в той мере, в какой они в нем нуждаются для полноценной и приносящей удовлетворение жизни; сформировать у человека способность к обогащению имеющегося опыта собственным вкладом.
Образование рассматривается современными исследователями как социокультурный институт, регулирующий, направляющий и совершенствующий процессы развития человека. «При таком видении образования акцент смещается на «образовывание» индивида», «образовывание» рассматривается как синтез обучения и учения, воспитания и самовоспитания, развития и саморазвития, взросления и социализации», - отмечает Л.А. Степашко[19].
Традиционным является рассмотрение образования как процесса трансляции знаний.
Образование как процесс и средство трансляции культуры исследуется В.И. Мареев, А.И. Субботин и др.[20]. Трансляция культуры (от лат. translation) понимается как обеспечение ее функционирования и воспроизводства в поколениях. Система образования рассматривается ими как социальный институт целенаправленной трансляции социокода - «совокупности знакознаниевых нормативов, необходимых для работы сознания и обеспечения культурной деятельности общества, всех его членов».
Содержание дефиниций, как уже отмечалось, зависит от многих факторов, которые рассмотрены выше. Следует отметить, что определения зависят также от исторического этапа развития понятия. Классические определения образования чаще связаны с его возникновением, а неклассические - с его развитием.
Категории «бытие» и «становление», «неизменность» и «изменение», «время» проходят лейтмотивом через все наше исследование так же, как в философии и естествознании. Наше видение природы и человека в ней за последнее сто лет претерпело настолько сильные изменения, что поставило под сомнение «вечные» законы и «вечные» категории время и становление.
«Бытие - философская категория «для обозначения феномена независимого от сознания человека реального присутствия, действительного существования объектов, явлений, отношений и процессов различной природы, а также и мира в целом, включая человеческое общество и самого человека. Она отражает именно обобщенно как саму действительность, реальность, так и посюсторонность ее существования. Бытию присущи атрибуты пространства и дления существования (несотворимости, вечности, конечного и бесконечного)»[21].
Философской теорией бытия является онтология (от греч. ontos - бытие) - учение о бытии как таковом. Ее называют философией существования, философией жизни, танатологией (от греч. thanatos - смерть) - учением о смерти. Онтология изучает фундаментальные принципы бытия, наиболее общие сущности и категории сущего. Часто ее рассматривают как метафизику бытия.
Основными аналогами и синонимами бытия являются понятия существования, а также реальности и действительности: иметься, есть, быть, находиться, присутствовать, жить. Это и жизнь, и житие, начало, расцвет, бытие, существование и сосуществование. Это все многообразие сущего в онтологии выражает предельно общее понятие бытия.
К онтологии в научных теориях относят определения предметов, объектов, законы их строения и изменения. В каждой дисциплине онтология извлекается из тезаурусов терминов и понятий. В механике онтологию составляют материальные точки, тела, массы, время, скорости, ускорения, энергии, импульсы и т.п. В физике - это заряды, поля, напряженности, потенциалы, температура, давление и т.п. В общей биологии - организмы и их элементы, популяции, виды, биота, биосфера и др.
Онтология наук и теорий пополняется понятиями из других смежных наук и общенаучных дисциплин, а также из философии. Исторически состав категорий и понятий различных общих и частных онтологий может меняться. Это обусловлено изменением эмпирического и теоретического базиса наук концептуальным их осмыслением, результатами и достижениями философии.
Особенность категории бытия в том, что она послужила основой разделения философов и ученых на различные и враждующие уже не одну тысячу лет философские направления. К ним относятся объективный идеализм, субъективный идеализм, материализм, дуализм, триализм К. Поппера и др. Тема бытия (природы) и его соотношения с сознанием (мышлением, духом) - главная тема философии во всей ее истории. Материализм и данные естествознания решают вопрос о соотношении бытия и мышления в таком ключе: бытие определяет сознание и мышление; идеализм - дух, сознание определяют бытие.
Вопрос о генетическом отношении бытия и мышления считается в марксизме основным вопросом всей философии. В последние десятилетия ХХ века в мировой философии произошел своего рода откат от проблематики гносеологизма. Резкое повышение интереса к онтологическим проблемам и натурфилософии связано с новейшими достижениями естествознания в области диссипативных структур и процессов самоорганизации.
История философии указывает на первоначальное умозрительное решение проблемы сущности бытия на основе обыденного опыта, простейших наблюдений и саморефлексии.
Современный этап развития естествознания, когнитивных наук дает новые подходы к раскрытию всех главных вопросов сущности мира, бытия и небытия, мироздания, смысла существования человека в этом мироздании и его мировоззрения, реализуемого в научной картине мира. Философия представляет бытие как это существование мира с такими атрибутами, как движение, изменение, пространство, время, связи, отношения, структурность, вечность, несотворенность, законосообразность, самоорганизация, рефлексия, взаимодействие.
Естествознание, признающее бытие мира как такового, находится на позиции естественнонаучного материализма или научного реализма. Естествознание признает существование мира, человека, общества, человеческого мышления. Мир понимается как совокупность форм движущейся материи в пространстве. В него входит природный или физический мир (Вселенная) и человек с его перцепциями и ментальностью. Новое синергетическое видение мира представляет его как совокупность самоорганизующихся, саморазвивающихся и эволюционирующих во времени рефлективных сетей и систем разного рода и уровня и хаоса, которые взаимопроникают и взаимодействуют друг с другом в пространстве и во времени (длении).
Таким образом, философская категория бытия, принимаемая как некая исходная абстракция для последующего научно-теоретического мышления, находит в естествознании расшифровку на всех исторических этапах его развития.
В проблеме бытия философия и естествознание конвергируют друг в друга, подпитывают и взаимообогащают друг друга. Наиболее выдающие «поворотные» труды современности рождаются в союзе философов и естествоиспытателей. Физико-химик И. Пригожин и философ И. Стенгерс в книге «Порядок из хаоса. Новый диалог человека с природой» пишут о конфликте между бытием и становлением, о настоятельной необходимости в новом синтезе. Философ Е. Н. Князева, специалист в области философии науки и эпистемологии, и выдающийся российский ученый, синергетик, С. П. Курдюмов в ряде книг представляют новое синергетическое мировидение бытия с присущими ему темпоральностью, эмерджентностью, эволюционностью, холизмом. Новый путь прочтения мира - это путь от бытия к становлению.
Противоположностью бытия в онтологии признается не-бытие как отсутствие существования чего-либо. Оно отражает в реальной жизни уход из жизни, исчезновение предметов, тел, живых систем. Следовательно, бытие исчезающе, оно должно переходить в не-бытие. Поэтому, по Гегелю, все в мире преходяще, все является становлением. В этом смысле бытие всегда темпорально.
Становление - движение к бытию, причастность к бытию, поступательный шаг к тому, чтобы быть. В этом определении становления, в котором последователи Платона весьма точно передали платоновское понимание становления, схвачена суть становления как единства бытия и небытия.
Действительно, « «становление» еще не бытие того, что становится, а только движение к бытию, к возникновению. Но, как совершенно справедливо писал Аристотель, ничто не может возникнуть из не-сущего. Иными словами, то, что в становлении движется к бытию, не может быть не-сущим.
Становление как процесс движения связано со временем. Со времен Платона время рассматривается как поток, приводящий в движение весь материальный мир, рождающий новое, изменяющий все существующее и необратимо переводящий все существующее из настоящего в прошлое.
В разработку категории становления внесли вклад многие философские школы. Становление - это процесс возникновения принципиально новых объектов, процессов и явлений, непосредственно не выводимых из «исходных материалов», это результат самодвижения материи. Философское учение Гегеля раскрывает диалектику становления как развертывание абсолютной идеи. Диалектический материализм раскрывает становление как диалектический процесс превращения возможности в действительность в процессе развития. Марксизм понятие «становление» употреблял в контексте развития. Экзистенциализм и философия жизни также рассматривали процессы становления человеческого бытия.
Процессы становления конкретных материальных объектов и процессов при всей их сложности и противоречивости поддаются изучению средствами естественных и гуманитарных наук. Однако познание процессов становления объектов материального мира естественнонаучными методами связано с трудностями проникновения в их структуру, выявления составных элементов и материальных механизмов, раскрытия основных этапов этих процессов. Становление предстает как не имеющий материальных механизмов результат течения времени.
Столкновение теорий, конфликт между бытием и становлением свидетельствуют о том, что достигнут новый поворотный пункт и возникла настоятельная необходимость в новом синтезе. Такой синтез обретает свою форму в наше время. Но разработка научно обоснованной концепции становления требует совместных усилий философов, естествоиспытателей и специалистов гуманитарных наук, новой конвергенции исследований, каждое из которых вносит свой вклад в выяснение трудностей проблемы становления и проблемы времени.
Таким образом, данное исследование требует учета сетевого характера категорий становящегося естественнонаучного образования, их взаимодействия и развития во избежание терминологической путаницы и разногласий. Во-вторых, освоение категориального аппарата должно происходить с позиций холизма, эволюции, синергетики и учета его использования в трансдисциплинарных исследованиях.
Ссылки к разделу 1.2.:
[1] Степин В.С. О философских основаниях синергетики / В.С. Степин // Синергетическая парадигма. Синергетика образования. - М.: Прогресс-Традиция, 2007. - С. 97-102.
[2] Алиева Н.З. Физика цвета и психология зрительного восприятия / Н.З. Алиева. - Шахты: Изд-во ЮРГуэс, 2005. - 295 с.
Алиева Н.З. Зрительные иллюзии: не верь глазам своим/ Н.З. Алиева. - Ростов н/Д: Феникс, 2007. - 333 с.
[3] Морен Э. Синергетическая парадигма. Синергетика образования / Э. Морен. - М.: Прогресс-Традиция, 2007. - С. 30.
[4] Там же, с. 30.
[5] Цит. по: Князева, Е.Н. Основания синергетики. Человек, конструирующий себя и свое будущее / Е.Н. Князева, С.П. Курдюмов. - М.: КомКнига, 2006. - С. 9.
[6] Там же, с. 9-10.
[7] Там же, с. 100.
[8] Морен Э. Синергетическая парадигма. Синергетика образования / Э. Морен. - М.: Прогресс- Традиция, 2007. - С. 30.
[9] Гольдштейн Д. Вавилонская башня нелинейной динамики: о терминах / Д. Гольдштейн. -http://spkurdyumov.narod.ru/Goldstein.htm.
[10] Там же.
[11] Морен Э. Синергетическая парадигма. Синергетика образования / Э. Морен. - М.: Прогресс- Традиция, 2007. - С. 24.
[12] Алиева Н.З. Физика цвета и психология зрительного восприятия / Н.З. Алиева. - Шахты: Изд-во ЮРГУЭС, 2005. - С. 108.
[13] Алиева Н.З. Зрительные иллюзии: не верь глазам своим / Н.З. Алиева. - Ростов н/Д.: Феникс, 2007. - 333 с.
[14] Степин В.С. Синергетическая парадигма. Синергетика образования / В.С. Степин. - М.: Прогресс-Традиция, 2007. - С. 101.
[15] Князева Е.Н. Одиссея научного разума. Синергетическое видение научного прогресса. - М.: ИФ РАН, 1995. - 228 с.; Князева Е.Н., Курдюмов С.П. Основания синергетики. Синергетическое мировидение. - М.: КомКнига, 2005. - 240 с.;
Алиева Н.З. Физика цвета и психология зрительного восприятия / Н.З. Алиева. - Шахты: Изд-во ЮРГУЭС, 2005. - С. 108.
[15] Алиева Н.З. Зрительные иллюзии: не верь глазам своим / Н.З. Алиева. - Ростов н/Д.: Феникс, 2007. - 333 с.
[16] Хакен Г. Тайны природы. Синергетика: наука о взаимодействии. Москва - Ижевск: Институт компьютерных исследований. - 2003. с. 23.
[17] См. Хофштадтер Д. Гедель, Эшер Бах: эта бесконечная гирлянда. Самара: Издательский дом «Бахрах». М.: 2001. - 752 с.
[18] Болдачев А.В. Антропный принцип и глобальный эволюционизм (Краткое введение в общую теорию глобального эволюционизма) / А.В. Болдачев. - http://boldatchev.h1.ru/antropn.shtml.
[19] Степашко Л.А. Философия и история образования / Л.А. Степашко. - М.: Московский психолого-социальный институт: Флинта, 2003. - С. 11.
[20] Философия науки. - Ростов н/Д.: Феникс, 2006. - 496 с.
[21] Степашко Л.А. Философия и история образования / Л.А. Степашко. - М.: Московский психолого-социальный институт: Флинта, 2003. - С. 11.
[21] Философия науки. - Ростов н/Д.: Феникс, 2006. - 496 с.