Принцип историзма в группу основных методологических принципов физики формально не входит, но, тем не менее, пронизывает их содержание и структуру. Он отражает как историю физических объектов, так и историю их познания и освоения во всех их возможных теоретических обобщениях. Поэтому и та, и другая история должны пронизывать материал о методологических принципах физики и оказывать определенное влияние на методику знакомства с ними на уроках. Принцип историзма поможет учащимся понять логику развития физической картины мира и достоверность ее современного толкования.
Физика начинается не с теоретических построений и, тем более, не с математических выводов. Начальная стадия в попытке объяснить явление природы — это наблюдения и опыты, их осмысление и построение наглядных образов—моделей, позволяющих ученому или обучающемуся понять: что есть что и как это происходит. У каждого учащегося чувственно-конкретное воспроизведение реального физического объекта — будь то движущиеся в проводнике электроны или электронное облако атома водорода — содержит в себе как объективное, так и субъективное восприятие и воображение этой реальности. Задача учебного познания заключается в сведении многих элементов субъективности к общему знаменателю — правдивому представлению об изучаемом на уроке объекте.
Потребность в образном восприятии и воображении существа проявлений физической реальности на уроках возникает нередко. Мера сложности образа и глубина воображения определяются и самой ситуацией: решается ли физическая задача, анализируется ли трудное для осмысления учащимися теоретическое построение или отыскивается понимание реального и особенно мысленного эксперимента. Мысленный эксперимент на уроке рассматривается всякий раз, когда невозможно поставить учебные опыты. Как заметил в свое время Э.Мах, "эксперимент в уме" становится возможным "на более высокой ступени умственного развития" [5, с. 195] исследователя, значит, и учащегося. В современной физике при исследовании глубин материи воображаемые опыты становятся чрезвычайно актуальными. Именно наглядно-образное мышление позволяет учащемуся понять на качественном уровне и принять за научную истину те представления о физических телах, явлениях и процессах, которые возникают в его воображении по ходу рассмотрения на уроке взаимодействий тел и частиц, самоорганизации термодинамических систем, электромагнитных излучений или ядерных взаимопревращений.
Как следует из вышесказанного, при изучении программного материала мир логики, точного естественнонаучного мышления должен органически уживаться с миром образного восприятия и воображения. В итоге учащиеся приобретают устойчивую потребность и навыки смотреть на природу глазами поэта, натуралиста и физика, что, несомненно, будет содействовать формированию открытой собственным интересам, потребностям и способностям личности.
Постижению мира физической реальности в социокультурном контексте будет содействовать, разумеется, и искусство. Для учащихся оно становится посредником между научным мышлением и их здравым смыслом, между языком науки и повседневной речью. Интеграция физики и искусства может осуществляться в следующих направлениях:
1) знакомство с примерами отражения в художественной литературе выдающихся свершений в физике, жизни ученых, стилей мышления, присущих физикам;
2) раскрытие на конкретных примерах роли поэтического начала в творчестве классиков науки, запечатленного в их работах научного, философского, учебного и популярного характера;
3) выявление в творчестве ученого и художника общего и различного с целью убеждения учащихся в существовании взаимовлияния и взаимодействия двух видов человеческой деятельности.
Задача первого направления заключается в том, чтобы в ходе применения художественного слова учащиеся смогли осознать для себя: если гуманитарий (в лице известных писателей) считает своим долгом отобразить в собственных произведениях науку и научное творчество, значит, изучать физику действительно стоит. Для решения этой важной в социокультурном отношении задачи полезно обращаться к научно-художественной литературе — своеобразному синтезу научного, популярного и художественного отображения реальности [6].
Широко известная в советское время литература ("Пути в незнаемое. Писатели рассказывают о науке", "Жизнь замечательных идей" и др.) возрождается сегодня вновь (например, под рубрикой "Наука для всех"). Для уроков физики она хороша тем, что объективна, поскольку в ее создании участвуют ученые либо писатели с научным опытом и образованием. В художественной форме она раскрывает драму идей и людей науки, формирует эмоционально-ценностное отношение к научному познанию и к человеку, познающему мир, раскрывает гармонию двух сторон мировой культуры — естественнонаучной и гуманитарной — и, в конечном итоге, гуманизирует процесс обучения в целом.
В силу очевидной привлекательности и многообещающей для обучения и особенно воспитания полезности научно-художественной литературы ее фрагменты целесообразно вводить в учебно-познавательный процесс на уроке. Это может служить пробуждению познавательного интереса к новой теме; подведению к пониманию физической сути изучаемого явления; сопоставлению художественного образа явления с ним самим; преодоления трудностей восприятия радикально нового взгляда на давно известное; мировоззренческому осмыслению фундаментального свершения; объяснению психологических мотивов поведения ученого; созданию культурного контекста крупнейших научных открытий и т.д. Образное объяснение посредством художественного слова и рациональное, формируемое и формулируемое точным языком науки, — эти две составляющие сознания учащегося "работают" на познание. Ведя свой разговор: одна — с воображением, другая — с разумом, они побуждают и втягивают в свою беседу обе сферы восприятия физического мира, в итоге обогащая и углубляя его понимание.
Второе направление в формировании эмоционально-образного мышления связано с раскрытием поэтической стороны научного творчества, поэзии науки в целом. Для этого на уроках следует подчеркивать, что поэзия применяется ученым, когда он раскрывает мировоззренческое значение научных достижений или когда информация не поддается обработке логическими средствами, но ее можно выразить языком образов [7].
На конкретных примерах надо показывать учащимся, что научные работы выдающихся исследователей (начиная от И. Кеплера и Г. Галилея и заканчивая Р. Фейнманом и С. Вайнбергом) подчас содержат в себе их размышления о своем мировоззрении, ценностных установках, а подчас и эмоциональные переживания, владевшие ими в ходе уже проведенных исследований и со временем проявившие себя на страницах их статей, монографий или учебных пособий. Образцом эмоционального откровения ученого о трудностях восприятия научного явления (в данном случае, свойств магнита) служит фрагмент из труда В. Гильберта: "Знаю, как трудно придать старому новый вид, потускневшему — блеск, темному — ясность, надоевшему — прелесть, сомнительному — достоверность, но гораздо труднее закрепить и утвердить, вопреки общему мнению, авторитет за тем, что является новым и неслыханным" [8, с. 31].
Проведенное нами исследование подтверждает, что материал об отражении мира науки научно-художественной литературой, а также образные высказывания самих ученых являются одним из результативных методических средств приобщения к занятиям физикой тех учащихся, которые до того были равнодушны к ней: признавая необходимость изучения основ физики, они не принимали ее душой.
Третье направление по интеграции науки и искусства — это сопоставление творчества ученого и художника. Оно позволяет персонифицировать и таким образом расширить возможности восприятия существа научного и гуманитарного проявлений физической реальности и понимания учащимися специфики обоих видов творческой деятельности. Такое сопоставление можно начать с того, что если ученый, познавая мир физических явлений, своим творчеством помогает осознать, что значит обоснованная истина, и почувствовать, какова цена научным знаниям, то художник, рассматривая этот мир через "зеркало" человеческой души, через чувства и переживания самой личности, формирует у учащегося нравственные отношения и ценности. В исследовании ученого главную роль играет рациональное, в расчет берутся эксперимент и логика рассуждений. Причем «логика действует как совесть ученого, а ощущение логического провала в рассуждениях воспринимается им как "угрызения совести"» [9, с. 81]. В творчестве же художника предпочтение отдается интуиции, хотя свои правила и законы непременно учитываются и в искусстве.
Впрочем, и в научном исследовании интуиция занимает существенное место, в чем учащиеся могут убедиться на отдельных примерах при отыскании ответа задачи, угадывании существа проводимого опыта и математических преобразований. Они полезны тем из них, кого наука отталкивает от себя наиболее характерным своим свойством — рациональностью мышления и языком научных терминов. Вместе с тем, и это следует подчеркивать на уроках: в науке и искусстве в применении рационального и интуитивного должно соблюдаться чувство меры. Так, если ученый своим интуитивным догадкам будет придавать чересчур большую роль и пренебрегать при этом опытом и расчетами, то это может обернуться для него неудачей или даже драмой — получением ошибочных результатов.
Применение в процессе обучения художественного, образного мышления содействует формированию "человеческого измерения" физического материала, гуманизации уроков физики, что в итоге помогает усвоению основ физики, пониманию ее существа. Вместе с тем, весь процесс обучения основам физики должен убедить учащихся в том, что физическая наука всегда была занята поисками такой системы законов, в которой отражается то общее и простое, что присуще самой физической реальности и в свернутом виде фиксируется в картине мира своего времени.