В современных условиях роста научной информации, возрастающего накопления эмпирического и теоретического материала по дидактике и методике обучения учащихся физике, химии и биологии, усиления взаимосвязи предметов естественнонаучного цикла, интеграции и дифференциации школьного естественнонаучного образования методологическая подготовка будущих учителей является одной из наиболее важных проблем.
Основной задачей методологической подготовки будущего учителя является руководство процессом философского осмысления основ естественных наук, которое предполагает: формирование современных представлений о формах существования и движения материи; знание основных этапов развития взглядов о физической, химической и биологической картинах мира; владение методами методологического анализа конкретного содержания предметных курсов (например, анализ пространственно-временных свойств материи - в физике; иллюстрация идей несотворимости и неуничтожимости материи - в химии, причинности и системности - в биологии); раскрытие исторических аспектов данной науки (например, роль фундаментальных классических опытов в становлении физики; знание основных этапов развития эволюционной теории в биологии или теории строения вещества в химии).
Кроме этого, учителя естественнонаучных дисциплин должны ориентироваться в содержании смежных предметов естественнонаучного цикла для того, чтобы осуществлять его анализ с целью установления межпредметных связей (МПС). В предметной системе обучения МПС выполняют несколько методологических функций, выражающихся в повышении теоретического и научного уровня обучения, в привнесении в учебное познание методологического аппарата современной науки, в развитии диалектического метода мышления учащихся, в формировании научного мировоззрения учащихся. По мнению В.Н. Максимовой, «важно обобщить конкретно-научные и философские представления о мире. Обобщающую функцию выполняют межпредметные философские связи. Они помогают учащимся овладеть ведущими идеями диалектического материализма, усвоить их как метод познания и преобразования материального мира. Одновременно с философским обобщением знаний необходимо развитие диалектического мышления учащихся. Особое значение при этом приобретает овладение категориями диалектики» [5, с. 28]. Учителя, реализующие МПС в процессе обучения, формируют у учащихся умения устанавливать и усваивать связи между предметами, осуществлять перенос и синтез знаний из смежных предметов, что, в свою очередь, способствует усилению взаимодействия индукции и дедукции, анализа и синтеза, обобщения и конкретизации в познании, а также развитию эвристических методов обучения. Формируя у учащихся умение обобщать знания из смежных предметов, учитель развивает у них умение в единичном видеть общее и с позиций общего оценивать особенное. Не следует забывать, что перечисленные методологические функции МПС в процессе изучения физики, химии и биологии в школе могут успешно реализовываться только при условии совместной деятельности всех учителей естественнонаучного цикла. Необходимость реализации МПС в учебном процессе школы побуждает учителей смежных предметов к взаимодействию, самообразованию, совместному творчеству.
Методологическая подготовка будущих учителей естественнонаучных дисциплин является теоретической основой для формирования научного мировоззрения учащихся.
Мировоззрение следует рассматривать как систему обобщенных взглядов на мир и место человека в нем, на отношение человека к окружающему миру, к самому себе. Оно определяет жизненную программу каждого человека, формирует его убеждения, жизненную позицию, определяет интересы и ценности. По выражению А. Швейцера, «жизнь без мировоззрения представляет собой патологическое нарушение высшего чувства ориентирования» [7, с. 82]. Научное мировоззрение основывается на системе научного знания, опирается на рационально-логические способы познания, характеризуется теоретичностью, широко пользуется научными категориями и аргументами. Специфическая «клеточка» мировоззрения - взгляд, в котором сосредоточено единство знания и убеждения. Важно отметить, что в самой природе мировоззрения заложена интегративная функция. Это значит, что «мировоззрение всегда выступает своеобразным интегратором знаний, взглядов, убеждений как отдельного человека, так и больших социальных групп, общества в целом» [6]. В процессе обучения учащихся на основе МПС происходит объединение различных совокупностей научных фактов, понятий, законов и теорий для раскрытия научной картины мира, для обобщения достижений естественных наук. «Знания включаются в структуру мировоззрения лишь тогда, когда они усвоены как система, в которой фактические и теоретические предметные знания концентрируются, систематизируются вокруг основополагающих идей» [5, с. 74]. Результатом такой интеграции основных элементов системы научных знаний являются мировоззренческие идеи, суждения, обобщения, отражающие уровень понимания окружающего мира, места человека в нем, а также отношения человека к миру. Поэтому «для формирования научного мировоззрения школьников так важно знать каналы связи теории, методологии, картины мира, формы и способы их взаимодействия» [4, с. 3].
Предметы естественнонаучного и гуманитарного циклов органически взаимосвязаны понятием «научная картина мира». Синтезированные в научной картине мира конкретно-научные знания представляют собой целостное философское обобщение основных принципов и понятий различных областей науки. Поэтому усвоение научных знаний о природе и обществе, по сути, представляет собой процесс формирования научной картины мира, которая помогает человеку осознать действительность, выработать свою мировоззренческую позицию, свое отношение к миру через призму обобщенного научного знания, умение ориентироваться в этом мире, умение самостоятельно отбирать методы и техники освоения мира.
Важным звеном научной картины мира является естественнонаучная картина, которую следует рассматривать как высший уровень обобщения и систематизации всей совокупности естественнонаучных знаний. Естественнонаучная картина мира - это система общих представлений о природе, включающая в себя теоретические понятия, принципы и гипотезы различных областей естествознания и построенная на основе соответствующих философских знаний [1, 2, 6]. Естественнонаучная картина мира, в свою очередь, включает в себя элементы, которые представляют собой срезы знаний о природе, рассматриваемые отдельными науками, а именно: физическую, химическую, биологическую картины мира. Содержание понятий «физическая», «химическая» или «биологическая картин мира» представляет, во-первых, высший уровень систематизации физического, химического или биологического знания, на котором наиболее полно осуществлена взаимосвязь этих предметов с философией; во-вторых, в них находят свою конкретизацию представления о строении и движении разных видов материи, о формах ее существования, о закономерностях развития познания; в-третьих, являясь физической, химической или биологической моделью природы, построенной на основе систематизации понятий, принципов, идей и теорий, соответствующих определенному этапу развития той или иной науки, в них находит свое отражение процесс эволюции представлений о природе. При этом методологическими функциями той или иной картины мира являются:
1) систематизация и обобщение теоретического и эмпирического материала курса;
2) методологический анализ истории науки и закономерностей развития физических, химических и биологических знаний;
3) анализ мировоззренческого содержания физических, химических и биологических понятий, законов и теорий;
4) формирование мировоззрения учащихся. Любая картина мира, будь то физическая, химическая или биологическая, является средством методологического анализа и истолкования не только теории в целом, но и входящих в нее понятий и законов.
Причем методологическое и мировоззренческое содержание того или иного элемента системы научных знаний (понятия, закона, теории) может быть выяснено только в свете идей эволюции физической, химической и биологической картин мира. Выделенные узловые моменты в синтезе конкретно-научного знания определяют последовательность усвоения научной картины мира в ходе обучения основам наук: картины мира (реальности), складывающиеся в отдельных науках, 
естественнонаучная картина мира научная картина мира.
Научная картина мира и мировоззрение как высший уровень обобщения знаний формируются не отдельно друг от друга, а взаимосвязанно, в тесном взаимодействии. Это обусловлено тем, что, с одной стороны, построение научной картины мира не является только естественнонаучной задачей, ее формирование органически связано с выявленными философией общими законами природы, общества, мышления и раскрытием содержания этих законов. С другой стороны, элементы научной картины мира влияют на содержание философских категорий, обогащают теоретическую основу мировоззрения. Эта взаимосвязь процессов формирования мировоззрения и научной картины мира выявляется и в процессе изучения основ наук в школе. Учащиеся усваивают не только конкретные знания, общенаучные выводы, но и элементы мировоззренческих знаний, конечно, на уровне, соответствующем развитию их интеллекта. Мировоззренческая направленность естественнонаучного образования требует от учителей:
1) целостного видения предметов физики, химии и биологии на каждом этапе обучения с углублением знаний физической, химической и биологической картины мира от этапа к этапу;
2) концентрации содержания на фундаментальных законах и теориях, соотнесенных с физической, химической и биологической картинами мира и методологией;
3) показа взаимосвязи и взаимодействия физики, химии и биологии, что способствует формированию целостной естественнонаучной картины мира.
Формирование готовности к реализации МПС в школе осуществляется в рамках обучения студентов по следующим направлениям:
1) глубокое философское понимание системы понятий, законов, теорий, общих для цикла естественных дисциплин как методологической основой формирования целостного миропонимания учащихся;
2) осознание необходимости систематического включения в изучение своего предмета содержания смежных предметов, так как МПС, устанавливаемые в этом случае, играют исключительно важную роль в формировании мировоззрения;
3) согласование содержания смежных дисциплин, определение их места и роли на каждом этапе обучения с точки зрения формирования мировоззрения учащихся;
4) обоснование и доказательность выводов и обобщений, сделанных на основе изучения предметов естественнонаучного цикла, использования общих методов познания, раскрытия связи между предметами, с одной стороны, и между теорией и практикой - с другой;
5) активизация познавательной деятельности учащихся, направленной на осмысление взаимосвязи и взаимообусловленности процессов и явлений окружающего мира;
6) систематическое изучение качества понимания и осознания учащимися мировоззренческих знаний, роли межпредметных знаний физики, химии и биологии в определении собственной позиции, отношения к окружающей природе, своего места в ней;
7) развитие умений учащихся применять межпредметные знания в процессе решения сложных комплексных проблем, а также в оценке различных экологических ситуаций, свидетелями которых они часто бывают [3].
Важным аспектом подготовки студентов к деятельности по реализации МПС в школе является формирование их методологической культуры, которая может быть представлена в виде следующих ком-
понентов:
1) знание исторических этапов развития естественных наук, путей становления научных знаний, работ выдающихся отечественных и зарубежных ученых, сыгравших решающую роль в развитии естествознания;
2) знание фундаментальных принципов и законов, лежащих в основе естественных наук (в физике - принцип относительности, симметрии, законы сохранения энергии, электрического заряда, импульса; в биологии - принцип причинности, системности, законы наследственности и изменчивости; в химии - периодический закон и др.) и связанных со школьными курсами физики, химии и биологии;
3) знание теорий, составляющих основу современного естествознания (теория электролитической диссоциации, теория растворов, молекулярно-кинетическая теория, электронная теория строения вещества, квантово-полевая теория, эволюционная теория, клеточная теория и др.) и связанных со школьными курсами физики, химии и биологии;
4) знание фундаментальных экспериментов, лежащих в основе развития естествознания, таких, как опыты Кавендиша, Броуна, Франка и Герца, Столетова, Резерфорда и др.;
5) знание актуальных вопросов и проблем современного естествознания (биофизики, биохимии, генетики, астрофизики, экологии и т.д.);
6) знание прикладных вопросов современного естествознания (ядерная энергетика, квантовая физика, астрофизика, химия полимеров, радиационная химия, генная инженерия, биотехнология и т.д.;
7) знание системы теоретических и экспериментальных методов, используемых в современном естествознании.
Нами установлено, что методологическая подготовка будущего учителя может успешно осуществляться в рамках методической системы, представляющей собой функциональное взаимодействие следующих компонентов: ценностно-мотивационного, когнитивного, деятельностного и рефлексивного, краткая характеристика которых приводится нами ниже.
1. Пробуждение интереса и формирование потребности в формировании научного мировоззрения и научной картины мира наиболее важный компонент, связанный в первую очередь с развитием ценностно-мотивационного отношения к проблеме МПС, их реализацией в учебно-воспитательном процессе школы при изучении физики, химии и биологии с целью повышения качества естественнонаучного образования. Система ценностно-мотивационных ориентаций студентов выражается в таких показателях, как мировоззренческие основы современного естествознания, необходимости формирования его у себя и своих учеников, желание освоить основные положения теории межпредметной интеграции, овладеть способами практической реализации МПС в процессе обучения школьников. Успешная реализация этого компонента возможна при иллюстрации конкретных примеров роли МПС в формировании мировоззрения студентов, связи теории с практикой, поиске способов решения не только предметно-ориентированных задач и проблемных ситуаций, но и межпредметных задач, а также благодаря участию студентов в междисциплинарных предметных проектах.
2. Когнитивный компонент, его основное назначение заключается в формировании предметных знаний и знаний смежных предметов. Кроме того, будущие учителя физики, химии и биологии должны овладеть определенной системой методических знаний и умений, необходимых для формирования у учащихся научного мировоззрения. К таким знаниям и умениям мы относим следующие:
1) умение осуществлять методологический анализ фундаментальных понятий, которые являются общими для цикла естественных наук;
2) умение определить систему научных знаний мировоззренческого характера для освещения их на уроках и во внеклассных формах занятий;
3) умение строить модели высокого уровня интеграции, отражающие фундаментальные принципы организации материи;
4) знание основных этапов, методических приемов и условий эффективного формирования знаний физической, химической, биологической и естественнонаучной картины мира в целом.
3. Деятельностный компонент - отработка практических навыков и способов деятельности по реализации МПС физики, химии и биологии на практических и лабораторных занятиях, в процессе самостоятельной внеаудиторной деятельности. Деятельностный компонент характеризуется такими показателями, как:
1) умение выявлять мировоззренческие позиции учащихся в отношениях к природе и к взаимосвязи «природа - человек - общество»;
2) умение актуализировать необходимые знания смежных предметов, отбирать учебный материал межпредметного характера и использовать его в рамках своего предмета;
3) умение систематизировать и обобщать разнопредметные знания, осуществлять их перенос из одной смежной дисциплины на предмет изучения другой в рамках одного цикла, связывать с новым учебным материалом изучаемого предмета;
4) умение планировать систему методической работы по ознакомлению учащихся с основными мировоззренческими идеями своего предмета, что позволит подвести учащихся к мировоззренческим выводам о взаимосвязи и взаимодействии научных теорий и методов познания.
Формирование готовности студентов к деятельности по реализации МПС в процессе обучения школьников предметам естественного цикла предполагает апробацию сформированных теоретических знаний и методических умений в период педагогической практики в образовательном учреждении.
4. Рефлексивный компонент требует от будущих учителей осмысления, осознания, прогнозирования процесса и результатов деятельности по реализации МПС в обучении школьников, владения умениями и навыками самоанализа, самоконтроля, самооценки и самокоррекции своих действий, применения способности самопознания субъектом внутреннего состояния. Показателями этого компонента являются способность будущих учителей к адекватной оценке своей деятельности, осознание своей роли в формировании и развитии научного мировоззрения и диалектического стиля мышления учащихся. Развитые рефлексивные способности учителя позволяют ему не только определить свою собственную мировоззренческую позицию, но и определить основные направления профессиональной деятельности, сформировать направленность образовательного процесса на интегративное изучение предметов естественнонаучного цикла, осознавать и прогнозировать возможные затруднения в осуществлении МПС в практической деятельности. Таким образом, рефлексивные способности учителей, являясь составляющей методологической культуры, характеризуют определенный уровень развития самосознания, профессиональной компетентности, социально и профессионально обусловленных способов осознания и переосмысления содержания педагогической
деятельности.
Наиболее эффективным средством формирования у студентов межпредметных умений является решение задач межпредметного содержания и выполнение заданий, требующих комплексного применения знаний смежных предметов, работа над междисциплинарными проектами и их публичная защита. При этом развитие умений происходит по нарастающей степени сложности совершаемых учащимися действий.
В процессе опытно-экспериментальной работы по формированию обобщенных межпредметных умений у студентов нами выявлен комплекс дидактических условий, к которым можно отнести следующие:
1) систематическое включение студентов в самостоятельную деятельность по осуществлению МПС;
2) формирование с помощью внутрипредметных связей гибких, систематизированных, мобильных знаний в качестве опорных для межпредметного синтеза и переноса знаний;
3) сочетание поэлементной отработки познавательных действий - актуализации, переноса, систематизации, обобщения и синтезированной обобщенной деятельности по установлению МПС;
4) обучение студентов обобщающей ориентировочной основе действий, включающей мотивационную, содержательную и операционную основы действия, в осуществлении межпредметного переноса и обобщения знаний;
5) переход от репродуктивных видов деятельности на основе межсистемных ассоциаций к творческим действиям, включая механизм активного продуктивного мышления;
6) включение студентов в более сложные виды деятельности при решении комплексных проблем, выполнении междисциплинарных проектов, обеспечивающих широкий перенос знании и умений из разных предметных областей и закрепление способов межпредметного обобщения и синтеза знаний и умений.
Проведенное нами исследование позволило выявить динамику числа студентов с высоким уровнем готовности к реализации межпредметных связей. Студенты показали достаточно высокий уровень сформированности теоретических знаний и методических умений, позволяющих им организовывать процесс обучения по предметам естественнонаучного цикла на основе МПС (50-79 %); несколько в меньшей степени выражена динамика мотивационно-ценностного (45-66 %) и рефлексивного (25-59 %) компонента.
Таким образом, разработанная и апробированная на практике система методологической подготовки студентов, будущих учителей естественнонаучных дисциплин способствует формированию у них умений, достаточных для реализации межпредметных связей при организации процесса обучении в школе.
Рецензенты:
Апакаев П.А., д.п.н., профессор кафедры педагогики начального образования ГОУ ВПО «Марийский государственный университет», г. Йошкар-Ола;
Суровикина С.А., д.п.н., профессор, зав. кафедрой теории и методики обучения физике ГОУ ВПО «Омский государственный педагогический университет», г. Омск.
Работа поступила в редакцию 12.04.2011.