Для того чтобы подойти к обсуждению проблем современного естественнонаучного образования в средней школе, необходимо провести анализ перемен, произошедших в реальной практике фундаментальных и прикладных естественных наук на границе ХХ и XXI веков. Необходимость такого анализа определяется, в первую очередь, крайней недостаточностью сложившихся традиций естественнонаучного образования, в которых базовая наука транслирует лишь основные категории, законы и практические приложения к образовательному предмету (дисциплине). Принципиальным моментом такой системы является методологическая позиция, определяющая необходимость избирательно концентрировать в образовательной дисциплине составляющие базовой науки, в наибольшей степени раскрывающие ее сущность [1].

Изменения, происходящие в "большой науке", транслируются в образовательное пространство даже без внешнего управленческого давления. Важно отметить, что стихийная трансляция не является системной, поэтому селективно выбранными часто оказываются скандальные, непроверенные, многократно амплифицированные псевдонаучные "открытия", претендующие на ревизию естественнонаучной картины мира.

На границе тысячелетий российская естественная наука столкнулась с мощным прессом псевдонаучной деятельности, настолько сильным, что потребовалось создание специальной комиссии РАН под руководством академика РАН Э.П. Круглякова [2]. Отсюда делается вывод, крайне важный для системы образования: необходим разумный консерватизм в обновлении содержания естественнонаучных дисциплин.

Объектом трансляции из научного в образовательное пространство являются не только собственно научные знания, но и система отношений, складывающаяся при их получении. Традиционным способом получения новых знаний (расширения объективной картины мира) является исследование. Удобнее всего определить исследование как совокупность элементов (действий), необходимых в продвижении от познанного к непознанному [7]. Однако современная научная деятельность в силу целого комплекса причин использует иной стратегический способ существования и развития – проектный подход [4]. Описание сущности проектного подхода не входит в задачи настоящего анализа. Система грантов (конкурса проектов) является в настоящее время основой формирования как фундаментальных, так и прикладных научных разработок [5]. Необходимо принять как объективную данность, что научный сотрудник, задумывая проведение исследования, обязан не только ясно представлять итог своей деятельности, но и уметь детально представить все шаги к достижению поставленной проектной цели. Экономическая целесообразность грантовой системы в организации научной деятельности очевидна. Однако вероятность получения объективно новых знаний, не предусмотренных проектной схемой, резко снижается, поскольку собственно проектный принцип не допускает действий, связанных с отклонением от заранее спланированной схемы. Грантовая (проектная) система должна найти свое отражение и в сфере образования.

Системные изменения в сфере образования должны сместить акцент с собственно научного содержания отдельных дисциплин на выработку компетенции, позволяющей выпускнику ориентироваться в актуальном информационном пространстве и получать необходимые знания, умения и навыки, необходимые для решения частных задач. Вместе с тем, реально наметившийся уклон в сторону гуманитарного образования приводит к деградации основ фундаментальной материалистической картины мира, традиционно закладываемой в школе комплексом математических и естественнонаучных дисциплин.

Очевидно, что система образования должна оперативно реагировать на наиболее важные, революционные изменения, происходящие как в фундаментальной науке, так и в научно востребованной практической деятельности. Принципиальные открытия сделаны в молекулярной биологии и молекулярной генетике – международная программа "Геном человека", открыты и описаны новые сообщества живых организмов в местах выходов восстановленных мантийных газов на дне Атлантического и Тихого океанов. На основе новых знаний о клеточной биологии и достижений биоорганической химии разрабатываются лекарственные препараты, способные узнавать и локализовываться на отдельных тканях и даже клетках организма. В весьма консервативные промышленные технологии, такие как добыча и обогащение рудного сырья, внедряются новые биотехнологические разработки, позволяющие экономить энергетический ресурс и добиваться более полного обогащения сырья. Эволюция научных достижений такова, что достаточно сложные современные теории практически невозможно объяснить, базируясь на результатах отдельных экспериментов. Это в полной мере относится как к физике элементарных частиц и исследованию структуры сложных органических молекул, так и к новейшим теориям биоинформатики и биоинженерии. Резервы образовательных технологий лежат в ревизии способов трансляции информации от учителя (точнее от совокупной системы образования, в которой роль учителя неизменно высока, несмотря на все достижения информационных технологий) к ученику. Сложные теории и объяснения процессов, которые нельзя проиллюстрировать лабораторным экспериментом (транспорт через элементарную мембрану, световая и тем-новая стадии фотосинтеза, тектоника схождения и расхождения материковых плит), могут стать более понятными при максимальном охвате логического, образного, чувственного, ассоциативного восприятия ученика. Необходимо создавать не только учебные фильмы с наглядными графическими схемами, но реальные пространственные модели, доступные экспериментальному вмешательству. Демонстрационные образовательные экспонаты, берущие свое начало в советской школе методики преподавания физики, должны быть распространены на модели химических реакций неорганической и органической химии, на динамическую трехмерную модель эукариотической и прокариотической клетки, на процесс дифференцировки клеток и тканей при развитии многоклеточного организма, в конце концов, на динамическую модель Земного шара. Разнообразие способов трансляции сложно устроенной информации позволит задействовать большее число органов чувств и активировать познавательную потребность. Важным резервом в повышении эффективности трансляции информации является освоение технологии учебно-исследовательской деятельности [3]. Переходя к реальной практике преподавания естественнонаучных дисциплин в современной системе образования, можно выделить группы проблем, которые необходимо обозначить и предложить способы их решения. Эти проблемы носят общий характер, определение путей их решения влечет конкретные изменения в практике работы образовательных учреждений.

1. Проблема качества курсов естественнонаучных дисциплин (физики, химии, биологии, географии и др.), преподаваемых в рамках учебных предметов базисного учебного плана. Очевидно, что качество курса в современных условиях повышения учебной нагрузки и увеличения информационных потоков определяется не объемом фактического материала и последовательностью его изложения, а формированием у учащихся внятного представления (с помощью разных средств, прежде всего наглядных, индивидуальной, в том числе проектно-исследовательской деятельности) о логических основах и систематике преподаваемой дисциплины. Общая структура учебных курсов естественнонаучных дисциплин сложилась в середине ХХ века и в настоящее время по ряду параметров не отвечает задачам и особенностям современного общего образования. Недостаточное внимание уделяется практическому освоению научного метода, который в наибольшей степени способствует формированию представлений о логике познания окружающей действительности. Здесь необходимо отметить различие предметных знаний, с одной стороны, и представлений о каком-то конкретном явлении, с другой. Для современного образования характерна ситуация, когда знания ученика могут быть весьма обширными, но они не позволяют ему получить представление о явлении. Это определяется тем, что при традиционной трансляции сведений по предмету они выстраиваются временной цепочкой, а это противоречит логике явления, которое происходит единовременно.
2. Сохраняющийся дефицит дидактических (прежде всего наглядных) средств освоения учащимися учебных предметов естественнонаучного направления. Это, прежде всего, обусловлено отсутствием или малым количеством предлагаемых учащимся практических (лабораторных) работ, которые они могли бы выполнить самостоятельно. Необходимо сделать так, чтобы практические работы предполагали самостоятельную постановку учащимися задач и неоднозначность способов их решения, а также полученных результатов, которые требуют анализа (это способствует развитию поливерсионности представлений об окружающем мире, формированию аналитических способностей). Современные курсы перегружены демонстрациями, создающими визуально-экспонатные ряды, не требующими активного включения учащихся, а также лабораторными работами иллюстративного характера, которые предполагают получение заранее известных значений функции при строго заданном изменении аргумента. При выполнении таких работ отсутствует необходимость и возможность анализа получаемых экспериментальных данных. Наличие, помимо оторванности учебных предметов друг от друга, разрыва в формировании представлений о явлениях различного масштаба (микро-, мезо-, макромасштабов). Здесь же необходимо отметить недостаточность наглядных средств, необходимых для создания у учащихся адекватных моделей явлений, выходящих за рамки обыденных (например, явлений микромира, химических реакций и т.д.). Существует также проблема недостаточности владения учителями навыками практической работы с приборами и оборудованием, низкую освоенность ими лабораторных работ.
3. Несоответствие современным требованиям образования фактической профессиональной квалификации учителей. В настоящее время за срок индивидуальной профессиональной деятельности педагога объем, информация и методы, существующие в науке, как правило, существенно меняются. Знания учителя и содержание учебника оказываются в отрыве от реальных изменений, обусловленных развитием наук и технологий. При этом почти отсутствует система информатизации, способствующая перманентному обновлению профессиональных знаний и навыков учителя-предметника. Мало уделяется внимания знакомству учителей с современными достижениями преподаваемых ими наук. В результате они зачастую преподают материал полувековой давности. Кроме того, превалирует традиционная установка на ведущую роль репродуктивной трансляции материала учебных предметов в форме лекций в рамках классно-урочной системы. Недостаточно развиты педагогические навыки проблемной подачи содержания курса, особенно в случаях, когда у ученика инициируются вопросы и самостоятельное движение при освоении материала. Мало внимания уделяется введению в образовательную практику метода научного познания. Весьма невысок уровень освоения информационно-коммуникационных технологий, отсутствует навык работы в современной информационной среде.
4. Недостаточный учет специфики восприятия учащимися материала учебных предметов (как в структуре учебных курсов, так и в методиках их преподавания). Это выражается в игнорировании рекомендаций специалистов в области возрастной психологии и психологии познавательных процессов, отсутствии средств (и даже самой целевой установки) на выработку у учащихся мотивации к изучению естественнонаучных дисциплин. Для решения этой проблемы необходимо создавать условия для активного взаимодействия ученика с внешней образовательной средой, разными средствами инициировать такое взаимодействие. Психологический и социокультурный портрет современного школьника сильно отличается от таковых советского периода истории – у него другие ценностные, деятельностные, мотивационные установки, у него другие желания, устремления, предпочтения, механизмы взаимодействия с внешним миром, способы реакции на него. Эта ситуация, как правило, не учитывается при развитии содержания и методик преподавания естественнонаучных дисциплин, практически неизменных на протяжении последних десятилетий.
5. Общий сдвиг представлений общества в сторону повышения значимости изучения гуманитарных дисциплин (они, конечно же, важны, но не за счет сокращения и уменьшения роли в формировании картины мира учащихся естественнонаучных дисциплин), который явился следствием социальных изменений в стране за последние два десятилетия. Эта "мода" нередко приводит к развитию псевдонаучной картины мира у учащихся, формированию ошибочных представлений о взаимосвязи явлений и процессов, а впоследствии наносит серьезный вред профессиональной деятельности бывшего ученика, ведет к неэффективности принимаемых им управленческих решений и социальных действий.
6. Оторванность разных предметов естественнонаучного цикла друг от друга, слабость межпредметных связей, а главное, устойчивых механизмов, которые способствовали бы развитию таких связей в реальной практике образовательного учреждения. В этих условиях нередко разрабатываются интегрированные курсы естествознания, которые не обеспечены ни кадрами, ни дидактическими материалами. С точки зрения систематики естественнонаучного знания они являются эклектичными и порой наносят вред формированию естественнонаучной культуры мира учащихся. Представляется целесообразным при сохранении структуры учебных предметов создание интегрирующей оболочки – курса или предмета, связывающего различные учебные предметы и воспроизводящего логику естественнонаучной картины мира. Главным в профильном обучении на практике нередко считается увеличение часов профильного предмета, что опять-таки ведет к редукции у учащихся естественнонаучной картины мира. Профиль должен предполагать углубленное изучение соответствующих дисциплин как раз на основе и исходя из общей картины мира.
7. В преподавании ряда предметов обнаруживается оторванность блока теоретических сведений от примеров практического применения фундаментальных естественнонаучных знаний в конкретных технологиях производства, также носящих чисто иллюстративный характер. Это определяет необходимость введения технологического блока – специального обучения принципам создания и применения технологий работы с объектами и явлениями различного характера.
8. Проникновение в реальную практику преподавания естественнонаучных дисциплин мифов и псевдонаучных представлений; отсутствие у учителей (и, следовательно, отсутствие обучения учащихся в этой области) метода адекватной идентификации псевдонаучных и антинаучных фактов и представлений, их логического анализа на основе существующих законов природы.
9. Падение престижности занятий как фундаментальной, так и прикладной наукой, интеллектуального труда в сфере наукоемких технологий, что является следствием отсутствия единой политики государства в развитии всей вертикали подготовки кадров в этой области (и общие позитивные декларации суть дела не меняют). Это определяет пониженную мотивацию к изучению естественнонаучных дисциплин, уменьшение контингента учащихся, активно интересующихся этими дисциплинами.
10. Недостаточное внимание к развитию школ педагогического мастерства (по аналогии с научными школами) в области естественнонаучных дисциплин, на основе которых может идти разработка методик преподавания этих дисциплин. Практически отсутствует заказ педагогического сообщества науке на разработку оснований развития содержания естественнонаучного образования, разработку дидактических комплексов для работы в рамках учебных предметов, а также самостоятельной работы во внеучебное время, включая элемент наглядно-активной образовательной среды для общеобразовательных учреждений.
11. Малый объем применения проектно-исследовательских технологий, отсутствие государственных программ развития проектно-исследовательской деятельности учащихся и соответствующего плана мероприятий (конкурсы и конференции, профильные лагеря, научные лектории, молодежное интеллектуальное движение и др.), информационного обеспечения этого направления. Именно эти технологии в наибольшей степени способствуют освоению учащимися научного метода, навыков практического экспериментирования, методологии научного исследования, навыков работы с источниками информации, включая литературу и освоение информационно-коммуникационных технологий.
12. Недостаточное использование при преподавании естественнонаучных дисциплин принципов музейной педагогики (в рамках которой в последнее время, преимущественно на материале краеведения, разработана хорошая методическая база). Музей является эффективным средством интеграции наук и развития представлений о межпредметных связях.
13. Несформированность представлений учителей о том, что естественнонаучные дисциплины могут являться средством развития учащихся: развития личности, становления субъектной позиции, развития аналитического мышления. Специфика естественных наук в наибольшей степени способствует формированию на личном опыте пространственного сознания, видению внешнего мира во внутреннем плане – важнейшего фактора эффективного взаимодействия человека с внешним миром.
14. Недостаточное использование в преподавании естественнонаучных дисциплин информационно-коммуникационных технологий; нередко при наличии современного оборудование преподавание ведется традиционными методами; у учителя нет стимула освоения и использования в образовательном процессе современных медиапродуктов.

Предлагаем следующие стратегические пути решения проблем школьного естественнонаучного образования:

1. Всемерно развивать технологии и подходы, при которых создается референтная для учащихся и педагогов образовательная среда, реализуемая на основе современных педагогических методик, наглядно-активных учебных пособий, педагогических кадров, имеющих опыт работы в науке и производстве.
2. Считать, что деятельность по совершенствованию и обновлению содержания отдельных естественнонаучных образовательных дисциплин входит в сферу компетенции сообществ педагогов-предметников, ученых и методистов, объединенных по предметному принципу. Уделять внимание общественным институтам, оформленным по признаку причастности к образовательным естественнонаучным дисциплинам.
3. Внедрять и совершенствовать практику проектно-исследовательской образовательной деятельности, использовать как надпредметную технологию, позволяющую повышать мотивацию у учащихся к овладению навыками адекватного восприятия окружающей картины мира и самостоятельного решения проблемных задач без указанного программного алгоритма.
4. Использовать резервы каникулярного летнего времени, гармонично сочетая задачи летней оздоровительной программы с возможностями учебно-исследовательской деятельности учащихся в рамках специализированных экспедиций. Опыт таких мероприятий свидетельствует, что отдых, крайне необходимый современным школьникам в условиях высокой учебной нагрузки, предполагает, прежде всего, смену неподвижного, сидячего образа жизни на физически активный, желательно игровой. Более того, физическая активность в стенах школы (помещения) воспринимается как менее полноценный отдых, по сравнению с проведением времени на открытом воздухе. Десятилетний опыт проведения экспедиций в малонаселенные и ненаселенные районы России, содержательным ядром которых являются реальные исследования, проводимые учащимися под руководством педагогов и ученых, показывает, что школьники воспринимают свою деятельность не как изъятие их каникулярной свободы, а как интересную игру, намного более желанную, чем любое времяпровождение в городских условиях. Рафинированная городская жизнь изолирует новое поколение от личного опыта общения с живой природой. Изучение природоведения, географии, базовой биологии не восполняет пробелов изоляции городского жителя.
   В условиях экспедиции объекты природы становятся учебными экспонатами, реальный ландшафт заменяет учебный класс. Исследование, проведенное в экспедиции, является стартом для последующей обработки материала, проводимого школьником в городских условиях. Очевидно, что любой самостоятельно собранный материал воспринимается как более ценный, чем выданный учителем для проведения лабораторной работы. Эффективность летней исследовательской экспедиции связана еще с тем, что в рамках одного мероприятия решается проблема досуга городского школьника, оздоровительной реабилитации, естественнонаучного образования и гражданского воспитания (столичный школьник оказывается в реальной ситуации, когда Россия не ограничивается кольцевой автострадой или забором отеля).
5. Расширять коммуникативные методы образовательной деятельности. Участие школьников в конкурсах проектов, конференциях, деловых играх по разным дисциплинам позволяет избегать утомления, связанного с однообразием формы проведения учебного процесса. Очевидно, что даже самые интересные уроки, в которых используется прекрасный иллюстрационный материал, но проводимые в одном и том же помещении в течение дня, недели, месяца будут утомительны. Отчасти к коммуникативным резервам образования относится и посещение музеев науки и техники, однако главная практическая проблема связана с тем, что отечественные музеи используют исключительно статические экспонаты, весьма ограниченные для проведения самостоятельных манипуляций, являющихся самыми эффективными в естественнонаучном образовании.
6. Все вышеописанные способы в полной мере применимы не только к учащимся, но и к учителям. Необходимо создавать стимулирующие условия для проектно-исследовательской деятельности педагогов в вопросах методики преподавания предмета, его отдельных разделов и тем. Летние исследовательские экспедиции позволяют педагогам посещать интересные районы России, удовлетворять свой познавательный интерес и т.д. Педагогам, как и ученым, необходима коммуникативная деятельность, выходящая за рамки собственного образовательного учреждения. Необходимость такой деятельности очевидна.

В заключение хочется выразить огромную благодарность к.г.-м.н. Е.М. Гурвич, к.б.н. О.Д. Калачихиной, к.психол.н. А.С. Обухову за ряд ценных мыслей, высказанных при обсуждении затронутых проблем.

ЛИТЕРАТУРА

1. Сергеева М.Г. Ценности науки как базовые ценности европейской цивилизации / М.Г. Сергеева // Ис следовательская работа школьников. – 2002. – N 1. – С. 10–20.
2. http://www.dol.ru/users/cat/books/Safety/glava13-9.htm
3. Леонтович А.В. Исследовательская деятельность учащихся : сборник статей / А.В. Леонтович. – М. : Библиотека журнала "Исследовательская работа школьников", 2006.
4. Громыко Ю.В. Понятие и проект в теории развивающего образования В.В. Давыдова / Ю.В. Громыко // Известия РАО. – 2000. – N 2. – C. 36–43.
5. http://www.rfbr.ru
6. Сергеева М.Г. Как развитие современной биологии меняет наши представления о направлении раз вития образования / М.Г. Сергеева, А.Е. Ивлиев // Исследовательская работа школьников. – 2006. – N 2. – С. 6–19.
7. Леонтович А.В. Проектирование исследовательской деятельности учащихся / А.В. Леонтович // Психология образования: региональный опыт : материалы Второй Национальной научно-практической конференции. – М., 2005. – С. 221.