Методика обучения биофизике в школе

С.А. СТАРЧЕНКО
А.А. СКРЯБИН
МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ 
БИОФИЗИКЕ В ШКОЛЕ
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
Москва
ИНФРА-М
2025

УДК  577(075.8) 
ББК  28.071я73 
	
С77
А в т о р ы:
Старченко С.А., доктор педагогических наук, профессор — введение; гл. 1: 
1.1–1.5; гл. 2: 2.1, 2.3–2.5; гл. 3: 3.1–3.4; гл 4: 4.1–4.8;
Скрябин А.А., аспирант — гл. 2: 2.2
Р е ц е н з е н т ы:
Кузнецов А.И., доктор биологических наук, профессор, профессор кафедры 
морфологии, физиологии и фармакологии Южно-Уральского государственного аграрного университета;
Тулькибаева Н.Н., доктор педагогических наук, профессор, профессор кафедры педагогики Южно-Уральского государственного гуманитарно-педагогического университета
Старченко С.А.
С77	 	
Методика обучения биофизике в  школе  : учебное пособие  / 
С.А. Старченко, А.А. Скрябин. — Москва : ИНФРА-М, 2025. — 260 с. — 
(Практическая педагогика). — DOI 10.12737/2122901.
ISBN 978-5-16-019465-3 (print)
ISBN 978-5-16-112084-2 (online)
В учебном пособии представлен научно-методический опыт обучения 
биофизике в  школе. Авторы, опираясь на  теорию интеграции содержания 
естественно-научного образования, раскрывают дидактический синтез физики и  биологии. Выявлены методологические особенности преподавания 
учебного предмета «Биофизика». Показаны направления реализации синтеза 
физического и  биологического учебного материала на  уровне профильного 
образования в школе. Описаны структура, содержание, учебная программа, тематическое планирование, требования к усвоению знаний учебного материала 
по биофизике в 10—11-х классах. Разработаны модели учебных занятий по различным разделам учебного предмета. Предлагаются методика проведения учебных занятий по решению биофизических задач, лекционных, лабораторных занятий, учебных конференций, реализация индивидуальных образовательных 
траекторий. Представлена технология формирования научно-теоретического 
мышления школьников при изучении предмета.
Соответствует требованиям федеральных государственных образовательных стандартов высшего образования последнего поколения.
Для учителей, студентов, аспирантов, научных работников, проявляющих 
интерес к  проблемам преподавания синтезированных учебных предметов 
в школе.
УДК  577(075.8)
ББК 28.071я73
©  Старченко С.А., Скрябин А.А., 
ISBN 978-5-16-019465-3 (print)
ISBN 978-5-16-112084-2 (online)
2024

Введение
Естественно-научное образование является важнейшей составляющей российского образования, на базе которого формируются 
фундаментальные знания о живой и неживой природе, развиваются 
процессы адекватного отражения реального мира, реализуются механизмы становления профессиональных и  мировоззренческих 
знаний, умений и компетенций личности.
Современная парадигма реализации образования определяет 
актуальность обновления содержания естественно-научного образования, удовлетворяющего профильные интересы учащихся, 
обеспечивающего повышение качества предпрофессиональной 
и профессиональной подготовки. Возникает необходимость разработки социально ориентированных подходов, способствующих повышению целостности содержания образования, максимально отвечающего потребностям рынка и запросам личности, эффективно 
обеспечивающего становление предпрофессиональных качеств 
школьников. Таким методологическим подходом к формированию 
содержания естественно-научного образования выступает интегративно-личностный подход. Суть подхода определяется его целевой 
установкой: формирование содержания естественно-научного образования на основе интегративных процессов, протекающих в науке, 
практике, дидактической системе с учетом возможностей, способностей, предрасположенности и направленности личности, требований рынка труда.
Теория интеграции содержания естественно-научного образования, разработанная нами, предусматривает различные уровни 
представления целостности содержания образования. Так, мы выделяем комплексный, предметный, межпредметный уровни, уровень дидактического синтеза и уровень дидактической целостности 
представления содержания естественно-научного образования 
в  общеобразовательных учреждениях. В  современных условиях 
с учетом системно-деятельностной парадигмы образования эффективным является формирование содержания естественно-научного 
образования на уровне дидактического синтеза и дидактической 
целостности.
С гносеологической точки зрения, дидактический синтез в преподавании естественных наук есть отражение в содержании и методах обучения тенденций интеграции, соединения, упорядочения 
и обобщения естественно-научных курсов, предметов, дисциплин, 
модулей с учетом дидактических целей по удовлетворению образовательных запросов личности в школе.
3

С методологической точки зрения, дидактический синтез выступает как дидактическое условие повышения целостности содержания естественно-научного образования, обеспечивающего 
теоретическое обобщение знаний, становление профильных и профессиональных знаний и способов деятельности, развитие синтезированного и профессионального мышления, формирование профильной направленности личности.
Целостность содержания естественно-научного образования 
может быть представлена на  уровне внутрипредметной целостности знаний и способов деятельности, когда в учебном предмете 
отражается логика научного познания той или иной формы движения материального мира. Предметная целостность представляется учебными модулями, самостоятельными дидактическими 
единицами, раскрывающими логику эмпирического или теоретического познания реального мира.
Другой уровень, характеризующий целостность содержания, 
определяется межпредметной связью отдельных учебных предметных образований. Этот уровень раскрывается через  координацию, кооперацию, взаимосвязь научных знаний посредством 
отдельных понятий, законов, методов познания. Межпредметное 
взаимодействие предметов осуществляется через межпредметные 
связи, которые, в сущности, есть отражение межнаучных связей.
Соединение на уровне контакта или пересечения предметных 
областей естественно-научного познания задает еще один уровень 
целостности научного содержания, которое характеризуется синтезом (соединением) различных модулей предметного познания. 
Пограничные науки раскрывают содержание синтезированного 
взаимодействия знаний о  природе, которое трансформируется 
в образовательный процесс в виде учебного предмета. Такими учебными предметами выступают биофизика, биохимия, физическая 
химия, геофизика, астрофизика и др.
И наконец, соединение и объединение знаний образовательных 
областей, дисциплин, предметов, курсов определяет интегративный 
уровень целостности содержания. Этот высокий уровень целостности содержания образования определяет естественно-научный 
профиль образовательного процесса в школе.
За последние тридцать лет накоплен богатый педагогический 
опыт преподавания биофизического материала в школе. Этот опыт 
требует системного представления и теоретического описания преподавания биофизики как учебного предмета, решающего современные проблемы практики, и как фундаментальной основы жизнедеятельности человечества.
4

Целью данного учебного пособия является теоретическое обоснование методики преподавания учебного предмета «Биофизика» 
в условиях интеграции содержания физики и биологии на уровне 
дидактического синтеза в школе. Под дидактическим синтезом содержания образования мы понимаем соединение структур содержания естественно-научного образования, раскрывающего общие 
закономерности и  логику построения и  реализации в  образовательном процессе школы, с учетом дидактических целей.
Прежде чем рассматривать межнаучный и учебный синтез физики и биологии и его отражение в образовательном процессе, раскроем теоретические основы дидактического синтеза естественнонаучных предметов.
5

Глава 1.  
ОБЩЕПЕДАГОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ 
ДИДАКТИЧЕСКОГО СИНТЕЗА СОДЕРЖАНИЯ 
ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
1.1. ПОНЯТИЕ «ДИДАКТИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ»
Понятие «синтез» трактуется как соединение, сочетание, составление различных элементов, сторон предмета в единое целое 
(систему), которое осуществляется как в практической деятельности, так и в процессе познания.
По мнению Б.М.  Кедрова, содержание современной единой 
научной картины мира строится на основе синтеза конкретно-научных и философских понятий, теорий, концепций.
В научном познании синтез выступает:
•	
в форме взаимосвязи теорий, относящихся к одной предметной области;
•	
как соединение теорий, относящихся к разным предметным 
знаниям (например, синтез клеточной теории и квантовой теории 
строения вещества);
•	
в форме построения дедуктивных (аксиоматических, гипотетико-дедуктивных и т.д.) теорий.
Следует констатировать, что для  современной науки характерны:
•	
во-первых, процессы синтеза внутри отдельных научных 
дисциплин;
•	
во-вторых, синтез между разными дисциплинами;
•	
в-третьих, синтез между знанием научным и знанием техническим;
•	
в-четвертых, синтез знаний различных дисциплин о структуре и свойствах одного объекта.
Исследование процедур синтеза научного знания играет существенную роль при решении проблемы единства науки, в трактовке которой диалектика исходит из многообразия форм научного 
и технического знания, объединяемых на основе синтеза методологических средств, понятий, законов различных областей знания. 
Методологический синтез изменяет структуру науки как системы, 
стремящейся к целостности, выдвигает проблемы интеграции методов, средств, форм и способов познания.
6

В своих работах В.Н. Максимова считает, что анализ особенностей интеграции науки позволяет выделить общие тенденции ее 
синтеза, которые должны найти более яркое и полное отражение 
в образовательном процессе1.
Дидактический синтез знаний и способов деятельности реализован в средних и средне специальных профессиональных учреждениях. Исследуя интеграционные процессы в профессиональной 
школе, М.Н. Берулава определяет понятие дидактического синтеза как соединение общенаучных знаний с профессиональными2. 
По его мнению, синтез знаний учащихся является определенным 
итогом интеграции содержания образования. Синтетическое взаимодействие знаний может развиваться с  учетом дидактических 
целей профессионального учреждения.
В общеобразовательных учреждениях идея синтезированного 
взаимодействия знаний и способов познавательной деятельности 
получила широкое распространение тогда, когда принцип предметности организации содержания образования перестал быть определяющим в его формировании. Сегодня модель содержания образования в учебном плане представлена образовательными блоками, 
образовательными областями, учебными предметами, элективными 
курсами, вариативными модулями и другими структурами, которые 
используются для профильного обучения. Перед многими образовательными учреждениями стоит задача организации профильного 
образования и моделирования содержания образования с учетом 
профильных намерений учащихся.
Теоретические подходы к моделированию целостного образования на основе теории межпредметных связей не дают объяснения 
дидактических закономерностей становления содержания в профильной школе. Попытки построения синтетического взаимодействия естественно-научных знаний на уровне учебного курса предприняты О.А. Яворуком. Интегративные курсы, по его мнению, 
соединяют знания различных областей познания, решают дидактические задачи обобщения и систематизации3.
1	
См.: Максимова В.Н. Межпредметные связи в процессе обучения. М.: Просвещение, 1988.
2	
См.: Берулава М.Н. Интеграция содержания общего и профессионального 
образования в профтехучилище. Томск, 1988.
3	
См.: Яворук О.А. Теоретико-методические основы построения интегративных курсов в школьном естественно-научном образовании: автореф. 
дис. … д-ра пед. наук. Челябинск: ЧГПУ, 2000.
7

Дидактический синтез учебного предмета «Физика» с образовательной областью «Технология» показан С.Н. Бабиной1. Она считает, что интеграция содержания на уровне дидактического синтеза 
способствует систематизации и актуализации физического знания, 
определяет сферу практического применения физического знания, 
формирует познавательную и технологическую культуру, способствует общеобразовательной и начальной профессиональной подготовке учащихся.
Рассматривая синтезированное взаимодействие учебных предметов «Физика», «Химия» и «Биология» в образовательной области «Естествознание», мы определяем дидактический синтез как 
целостность содержания образования в учебном плане, обеспечивающую соединение, сочетание и составление учебных предметов, 
курсов, модулей с учетом дидактических целей.
Дидактический синтез применительно к естественно-научному 
образованию рассматривается нами как целостность содержания 
образования, характеризующаяся соединением образовательных 
компонентов (модулей, курсов, предметов, дисциплин), построением структур образования в соответствии с логикой познания 
и деятельности, сочетанием последовательности изучения компонентов содержания образования, обеспечивающим достижение дидактической цели профильного и профессионального образования.
Рассмотрение основ синтеза содержания естественно-научного 
образования обусловлено развитием ряда тенденций, характерных 
для образовательной системы России. К ним относятся:
•	
индивидуализация и стандартизация образовательного процесса;
•	
профилизация и интеграция обучения;
•	
систематизация и вариативность содержания образования;
•	
социализация и гуманизация образовательного пространства.
Определяя методологические основы дидактического синтеза 
естественно-научного образования, важно выделить источники 
и факторы, обеспечивающие целостность содержания образования 
на данном уровне.
Объективными источниками взаимосвязи, соединения и объединения естественно-научных знаний и способов деятельности в образовательном процессе выступают целостность естественно-научного 
познания, междисциплинарное взаимодействие отраслей познания, 
научно-технический прогресс. Субъективными источниками высту1	
См.: Бабина С.Н. Интеграция технологического и физического образования 
учащихся школ. М.: Прометей, 2002.
8

пают потребности и запросы личности в восприятии того или иного 
содержании и уровня образования, цели государства и социума, 
требования рынка и производства к квалификации специалиста.
Естествознание как самостоятельная отрасль научного познания 
в системе общего образования задает свой профиль. При этом содержание естествознания рассматривается в образовательном процессе через отраслевое представление в виде учебных предметов 
(физики, химии, биологии). Выступая как целостный научный 
феномен, естествознание актуализирует проблему соединения 
учебных предметов. Однако решение данной проблемы только 
на уровне межпредметных связей приносит малую удовлетворенность и эффективность учителям-практикам. Возникает необходимость поиска новых путей взаимодействия естественно-научных 
предметов, повышающих уровень целостности, упорядоченности, 
взаимосвязи, взаимообусловленности содержания образования 
в профильном образовательном учреждении. Таким новым направлением является дидактический синтез.
Целостное представление естествознания как дисциплины, 
имеющей свои предмет и объект исследования, принципы координации и субординации составных частей, математический универсальный язык, историю и логику развития, характерные методы 
и ключевые источники познания, является методологической основой построения содержания естественно-научного образования 
в образовательном учреждении.
Внутрисистемная интеграция и дифференциация в естествознании обеспечивает представление мира как единого целого, 
с  одной стороны, а  с  другой — обеспечивает познание глубины 
и объективности закономерностей природы. В связи с этим возникает необходимость рассматривать диалектическое единство 
процессов интеграции и дифференциации в образовательной области «Естествознание». Однако здесь уместно выделить общую 
тенденцию развития содержания естествознания, проявляющуюся 
в преимуществе интеграции перед дифференциацией. Внутрипредметная интеграция естествознания приводит к возникновению синтезированных отраслей знания.
Синтез естественно-научных знаний как рост целостности 
через соединение различных знаний развивается по двум направлениям: через  всестороннюю взаимосвязь модулей в  предмете 
и гармонизацию соотношения между предметами, дисциплинами 
и курсами. Синтез содержания образования реализуется через внутрипредметный, межпредметный, междисциплинарный, комплексный и деятельностный синтез знаний и умений. В системе 
9

общего и профессионального образования развитие дифференциальных процессов, обусловленных личностным фактором, приводит к интенсификации процессов развития синтеза содержания 
естественно-научного образования, к рассмотрению интегративных 
подходов его формирования.
Следующим фактором, определяющим целостность содержания 
естественно-научного образования, выступает междисциплинарная 
интеграция естественных, общеспециальных и специальных (прикладных) наук. Данное взаимодействия обусловливает проявление 
тенденции социализации естествознания, что приводит к осуществлению гуманистических подходов в формировании содержания 
образования. Характерной особенностью взаимодействия вышеобозначенных наук является то, что происходит смещение акцентов 
лидерства наук. Биология в естествознании становится лидером, 
она раскрывает новые технологические направления производства, 
становится экологически более совершенной, определяет новые 
способы жизнедеятельности.
Усиление процессов соединения естественно-научных и прикладных знаний регулирует отношения между фундаментальными 
и прикладными науками. Это приводит к прикладнизации естественно-научных и фундаментализации прикладных дисциплин.
Научно-технический прогресс — следующий источник соединения содержания естественно-научного образования. Развитие научно-технического прогресса в постиндустриальном обществе требует новых подходов к построению содержания образования. Сегодня наблюдается смещение акцентов использования современных 
технологий автоматизации, модернизации и  компьютеризации 
производства к личностно значимым, гуманистических ценностям. 
Производство становится более наукоемким, менее физически затратным. Взаимосвязь науки и производства в системе естественнонаучного познания не ограничивается только пределами познания 
природы, она органически переплетается с практикой производства, 
все более акцентируя внимание на рациональном использовании 
природных ресурсов, рассмотрении проблемы влияния человеческого фактора на природу, производства на человека.
Возникают новые дисциплины, которые регулируют связь 
науки, производства, человека. Валеологические и экологические 
аспекты естествознания раскрываются на  основе современной 
связи науки, производства, человека. Формирование осознания достижений науки не в ущерб человеку — глобальная задача, которую 
решает образовательная область «Естествознание» на основе синтетических процессов.
10