А.А. Колесніков
«Замість стійкості і гармонії ми бачимо всюди, куди не звертаємо свій погляд, еволюційні процеси, що призводять до все більшого розмаїттям і все зростаючої складності».
І. Пригожин
«Дивлячись на світ, не можна не дивуватися!»
Козьма Прутков
В даний час дедалі помітнішою стає криза технічного (інженерного) і певною мірою природничо-наукової освіти, який пов'язаний не тільки з соціально-економічними процесами в Росії і світовими тенденціями у вищій освіті. Значною мірою ця криза має внутрінаучние причини, пов'язані з фундаментальними основами такої освіти.
Синергетика і науково-фундаментальні знання
Як відомо, в основі науково-фундаментальних знань студента та спеціаліста лежить та наукова картина світу, яка формується в процесі вивчення прийнятої в даний час базової парадигми природознавства. Очевидно, що зараз надзвичайно актуальна проблема цілісного бачення і розуміння навколишнього світу - природи, техніки, людини і суспільства - як єдиного еволюційного процесу. Саме синтез гуманітарних і природничих наук, повернення до спочатку єдиної культуру людини і є той шлях до нового розуміння природи, людини, техніки і суспільства як до єдиного еволюційного процесу, який повинен бути сформований у майбутнього випускника університету. До цих пір багато вузів випускали, по більшій мірі, «широких фахівців» в дуже вузьких областях, а частіше - «вузьких фахівців» для вертикального буріння «колодязів спеціалізації». У науці вже давно побутує метафора про шахтному способі видобутку різних спеціальних знань. Ця метафора фактично існує з моменту зародження класичної науки. Великий Ньютон писав: «Той, хто копирсається в глибоких шахтах знання, повинен, як і будь-землекоп, час від часу підніматися на поверхню подихати свіжим повітрям». Очевидно, Ньютон тоді, на зорі класичної науки, не припускав, що саме такий, який здавався дуже ефективним, спосіб отримання знань, призведе через 300 років до своєї протилежності, тобто стане фактично перепоною на шляху розвитку науки. Зараз всім ясно, що саме вузька спеціалізація призводить до перевиробництва інформації, тобто веде до несподіваного парадоксу: надмірно велику кількість приватних результатів призводить до інформаційного голоду в різних галузях знання.
І, як це не здасться дивним, саме комп'ютер - великий винахід людини - неабиякою мірою сприяє інформаційного голоду. Справа в тому, що сучасний комп'ютер, оперуючи з величезною кількістю даних, створює в недосвідченого студента ілюзію всеосяжність досліджуваної проблеми. У дійсності ж комп'ютер сприяє розмноженню деталей і подробиць даного явища, надаючи важливу роль «дико приватним» випадків. Знаменитий кібернетик С. Бір ще в 1970 р. писав: «Дані - це злоякісна пухлина, новітня різновид забруднення навколишнього середовища». На жаль, ситуація з тих пір тільки посилилося. Сучасна повальна шизофренічна захопленість комп'ютерами веде студента від якісного мислення і цілісного сприйняття навколишнього світу. Наївні любителі комп'ютерних забав, серед яких чимало тих, хто жодного разу в своєму житті не зустрічався з реальними явищами, «пудрять мізки» студентам про всесильність комп'ютерів, транслюючи свою наукову інфантильність на нове покоління. Цим «вченим» варто було б знати і правдиво повідомити студенту, що ніякого комп'ютерного інтелектуального прориву, на превеликий жаль, зовсім не сталося. Людство продовжує топтатися біля старих принципово важких завдань. Сучасні суперкомп'ютери так і не вирішили багато хто з «вічних» і широко відомих задач, наприклад, завдання повного дослідження динаміки трьох (усього лише!) Тіл або завдання середньострокового (кілька місяців!) Прогнозу погоди і т.д. Інтелектуальна «міць» людства вперлася в динамічну задачу третього порядку. У цьому сенсі людство все ще залишається «темним» - у міфологіях багатьох народів з приводу розмірності проблем говориться: «Один, два, а далі - тьма!». Так, що комп'ютери поки ще не вивели нас з багатовікової інтелектуальної темряви і, схоже, в найближчому майбутньому вони цього не зроблять. Але ж нас оточують суцільно високоразмерние нелінійні проблеми, не вирішивши які ми залишимося в положенні «інтелектуального дикуна» з комп'ютером. Звідси зрозуміло, що будь-яка метушня з інформатизацією вищої освіти в Росії, як нової панацеї від усього і вся, - це, щонайменше, безглуздість і некомпетентність її лукавих прихильників. Росія вже проходила етапи загальної електрифікації, хімізації, АСУ-шізаціі і т.д.
У основі інформатизації лежать так звані «нові інформаційні технології» (НІТ), тобто щось хитке, безперервно змінюється і, отже, приватний. Проте, як відомо, базовими постулатами вищої освіти є універсальність і фундаментальність, тобто те, що не піддається метушливості і щохвилинному модному пошесть. Це означає, що НІТ не можуть в принципі з'явитися базисом або концепцією сучасної освіти. Комп'ютер і НІТ - це, звичайно, чудовий і вельми зручний технологічний інструмент, який, однак, не може бути «героєм» вищої освіти за своєю сутністю. Для формування концепції університетської вищої освіти, очевидно, слід спиратися на щось більш фундаментальне, а саме на нові універсальні закономірності сучасного природознавства. «Ми успадкували, - говорив великий фізик Е. Шредінгер, - від наших предків гостре прагнення до об'єднуючого, всеохоплюючому знання. Сама назва, дане найвищим інститутом пізнання - університетом, нагадує нам, що з давніх-давен і в продовження багатьох століть універсальний характер знань був єдиним, до чого могло бути повна довіра ».
Отже, сучасна концепція вищої російської освіти полягає зовсім не в найпростішої інформатизації. Основоположник синергетики і відомий фізик Г. Хакен говорив: «Інформацію, перевантажену величезною кількістю деталей, затемнюють суть справи, необхідно стиснути, перетворивши на невелике число законів, концепцій та ідей». І в цьому зв'язку виникає питання: з огляду на непомірну спеціалізацію прикладних і технічних наук, на яку єдину науковій базі формувати у студента вказаний цілісний погляд на оточуючий нас світ? Виявилося, що в останні роки в силу самої логіки розвитку науки в ній почалися і зараз значно прискорилися інтеграційні процеси, пов'язані з кооперативними явищами. Зазначене узагальнююче напрямок про складних процесах різної природи - синергетика - базується на сучасних фізико-математичних підходах, що істотно відрізняються від класичних методів, на яких грунтується сучасна освіта, властивістю самоорганізації у нелінійних системах [1-5]. В даний час формується нова інтегральна наука - синергетика, яка вивчає колективні питання самоорганізації, що охоплюють практично всі сучасні галузі знань про відсталої і живій природі, технічні та економічні науки. Ця узагальнена наука заснована на нелінійній динаміці та теорії самоорганізації, як базових наукових дисциплінах. Враховуючи узагальнений характер синергетики як єдиної теорії самоорганізації систем будь-якої природи, вона неодмінно повинна вивчатися усіма студентами та аспірантами сучасного університету.
Буквально на очах, протягом короткого часу синергетика - теорія самоорганізації - перетворюється у загальну теорію розвитку, має досить широкі світоглядні наслідки. Сенс і зміст цієї нової інтегральної науки полягає в тому, що у відкритих системах, що обмінюються із зовнішнім середовищем енергією, речовиною та інформацією, виникають процеси самоорганізації, тобто процеси народження з фізичного (біологічного, економічного, соціального) хаосу деяких стійких упорядкованих структур з новими властивостями систем. Це загальне визначення справедливо для систем будь-якої природи. Підкреслимо два фундаментальні властивості високоефективних синергетичних систем будь-якої природи - це, по-перше, обов'язковий обмін із зовнішнім середовищем енергією, речовиною та інформацією і, по-друге, неодмінна взаімосодействія, тобто когерентність поведінки між компонентами системи. Про ці кардинальних властивості синергетичних систем слід знати як сучасному керівнику колективу, так і фахівця в конкретній галузі діяльності.
Синергетика, по суті, є тим еволюційним природознавством, яке дозволяє тепер вже говорити про виникнення єдиного метамови інженера, природничників і гуманітарія і, отже, здійснити повернення до цілісного розуміння природи на основі єдиної наукової концепції. Ця концепція сучасного природознавства, що стала загальновизнаною і в нас, і за кордоном, повинна бути включена до структури науково-фундаментальної освіти випускника технічного університету. На основі даної концепції можна побудувати нове ставлення до процесу інтегрального пізнання і самої науки; зруйнувати бар'єри, встановлені між окремими галузями вищої освіти, науки і техніки у вигляді спеціальних термінів і вузького професіоналізму. В даний час загальною ознакою, характерним для багатьох галузей знання, є виявлення і формування самоорганізованих стійких структур, що відображають фундаментальні принципи сучасної науки.
Синергетика і навчальний процес
Очевидно, що недостатньо вказати лише на ті чи інші особливості синергетичної парадигми сучасної постнекласичної науки. Суттєво більш важливим для проблеми освіти є засвоєння студентами нелінійного способу мислення, позбавлення від повсюдного домінування лінійного мислення. А. Ейнштейн вказував, що «... істинні закони не можуть бути лінійними ».
Кардинальним в синергетичному пізнанні процесів самоорганізації природних систем є розуміння невіддільності «порядку і хаосу», їх парної додатковості один одному. Криза сучасної освіти є складовою частиною загальної кризи науки і суспільства кінця ХХ століття. Він багато в чому обумовлений відчуженням природничо-наукової, технічної та гуманітарної складових вищої освіти. Неминучим наслідком цього є фрагментарність у розумінні навколишнього світу, неадекватність реакції на руйнівні тенденції в сучасному світі. Сучасний погляд на проблему освіти полягає в глибокому розумінні цілісності фундаментального природно-наукового, технічного та гуманітарного освіти. Саме синергетичний вимір світу відображає єдність і цілісність освіти, тому що воно спрямоване на виявлення сутності процесів самоорганізації систем довільної природи.
Перехід у навчанні на цілісну - синергетичну концепцію вимагає внесення принципових змін в існуючі програми фундаментальних дисциплін - фізики і математики, а також в програми всіх базових дисциплін відповідних напрямків. Так, наприклад, в існуючі програми з математики, фактично відображають її рівень XIX століття, необхідно ввести розділ «Основи нелінійної математики» (біфуркації та катастрофи, фрактали, дивні атрактори, солітони, стійкість і т.д.); до програм з фізики потрібно , зокрема, ввести теми: «Час і еволюція», «Порядок з хаосу» і т.д. З математики, фізики та основних дисциплін всіх навчальних напрямів освітніх стандартів необхідно негайно підготувати принципово нові навчальні посібники, які спираються на мову атракторів (інваріантів). Цей базовий мова визначає системну бік постнекласичної науки і встановлює її глибокий зв'язок з фундаментальними принципами самоорганізації сучасного природознавства у відповідних предметних областях.
Викладена вище синергетична концепція фактично вперше в історії традиційного вищої освіти дає чудовий шанс сучасному університету (класичного і технічного) зробити ривок саме в навчальному процесі і тим самим висунутися в число дійсно елітарних вузів міжнародного рівня. Необхідно особливо підкреслити, що сутність цього шансу полягає в докорінній зміні змісту навчального процесу на основі нової синергетичної концепції, а не в технологічній перебудові старого навчального процесу, наприклад, у вигляді відомої системи РИТМ, більшою мірою схожою на статут вартової служби.
Вельми цікавим наслідком введення викладеної концепції буде принципово підвищення щільності отримуваних студентами знань за одну годину навчального часу. Це пов'язано з тим, що навчальний процес у результаті переходу на нову концепцію буде значною мірою звільнений від порожньої витрати часу на те розгляд величезного числа «дико окремих випадків» різних прикладних наук, яке зараз здійснюється відповідно до прийнятої в більшості університетів системою проведення навчального процесу.
Слід також зазначити, що в ряді зарубіжних і російських вузів (Штутгартський університет у ФРН, МДУ, МФТІ та ін) стали розуміти видатну роль синергетичної концепції у формуванні фахівців нової генерації. Ці вузи вже починають вводити синергетичну концепцію в навчальний процес. Нагадаю також, що ця нова концепція природно-наукової освіти рекомендована як єдиної уніфікує наукової основи «Державного освітнього стандарту Росії» по циклу фундаментальних дисциплін з усіх технічних та гуманітарних спеціальностей.
Отже, здавалися багато років безперспективними спроби пошуку уніфікує наукових принципів несподівано отримали ефективне рішення у формі синергетичної парадигми сучасного природознавства. Методи синергетики таять у собі незвично багаті можливості з точки зору сучасного освітнього процесу.
Дисципліни напрямку «Синергетика і системний аналіз»
Основоположник синергетики Г. Хакен визначав її наступним чином: «Я назвав нову дисципліну« синергетикою »не тільки тому, що в ній досліджується спільна дія багатьох елементів систем, але й тому, що для знаходження загальних принципів, які керують самоорганізацією, необхідно кооперування багатьох різних дисциплін ». Звідси випливає, що в рамках нового напрямку повинен бути побудований, з одного боку, процес кооперативного взаімосодействія багатьох навчальних дисциплін, а з іншого - організовано тісну співпрацю вчених і фахівців різних областей знання.
«Синергетика і системний аналіз» - це міждисциплінарний системообразующее напрямок, що включає в себе різноманітні розділи сучасного природознавства, в тому числі: «Нелінійна фізика», «Нерівноважна термодинаміка», «Статистична фізика», «Основи нелінійної динаміки», «Хаотична динаміка», «Теорія стійкості та біфуркацій», «Теорія катастроф», «Теорія ігор», «Синергетика і теорія самоорганізації», «Основи якісної теорії динамічних систем», «Концепції сучасного природознавства», «Теорія інформації та самоорганізації», «Хаос і порядок» , «Теорія складних систем», «Синергетична теорія управління», «Самоорганізація біологічних і екологічних систем», «Синергетика економічних і соціальних процесів», «Філософські проблеми синергетики» та ін
Зрозуміло, що це лише приблизний блок базових дисциплін сучасних наук, які мають вивчатися в рамках зазначеного напрямку. У залежності від сформованих традицій і особливостей відповідного університету зазначений перелік дисциплін може змінюватися і конкретизуватися. Важливо підкреслити взаімосодействія, синергетичний характер навчального процесу в рамках цієї фундаментальної концепції. Отже, цілком очевидно, що в даний час назріла нагальна потреба переходу на синергетичну концепцію вищої освіти.
Список літератури
Хакен Г. Синергетика. - М.: Світ, 1980.
Пригожин І., Стенгерс І. Порядок з хаосу. - М.: Наука, 1986.
Клімонтовіч Н.М. Без формул про синергетики. - Мінськ: Вишейшая школа, 1986.
Мойсеєв М.М. Алгоритми розвитку. - М.: Наука, 1987.
Колесніков О.О. Синергетична теорія управління. - М.: Вища школа, 1994.