В исследованиях, посвященных методологическим вопросам школьного естествознания, в наибольшей мере разработаны вопросы формирования физической картины мира (Ефименко, 1975; Мултановский, 1977; Голин, 1986; Гончаренко, 1989). Эти исследования способствовали систематизации физических знаний школьников, повышению теоретического уровня усвоения ими основ физики, а значит, всего естествознания. Многие философы (Дышлевый, 1973, 1983; Микешина, 1983 и др.) считают, что имеющие хождение в культуре мировоззренческие образования, именуемые физической, химической, биологической, астрономической и другими картинами мира, в действительности не являются отображениями мира. Они фиксируют лишь какой-то аспект реальности и не могут быть признаны «картинами» в гносеологическом смысле слова. По нашему мнению, в педагогическом аспекте целесообразна единая картина мира природы, поскольку, с точки зрения психологии, невозможно разделение мышления и мировоззрения личности. При формировании необъединяемых локальных картин мира изучение естествознания мало способствует развитию целостно мыслящей личности. «Мышление распределяется по отдельным дисциплинам. Арифметика, техника, история и т. п. имеет каждая свое отдельное мышление. Не имеет своего мышления только сам человек, мышление которого охватывает и арифметику, и технику, и историю, и другие специальные области» (Рубинштейн, 1935. С.370).

В традиционном процессе обучения различают классификацию изучаемых объектов, систематизацию и обобщение знаний учащихся. Классификация объектов, изучаемых естественнонаучными дисциплинами, осуществляется на основе какого-либо существенного признака (системы признаков), что позволяет выделить существенное общее, что объединяет объекты в систему. К систематизации приводит установление причинно-следственных связей и отношений между изучаемыми явлениями, выделение основных единиц материала, закономерностей и подчиняющихся им явлений, процессов.

Классификация и систематизация сопровождаются процессом формирования обобщений. Он состоит в том, что учащийся посредством сравнений выделяет некоторые повторяющиеся свойства группы предметов. При этом происходит, с одной стороны, поиск и обозначение словом некоторого инварианта в многообразии свойств предметов, с другой – опознание предметов данного многообразия с помощью выделенного инварианта. Если в процессе обобщения учащийся оперирует непосредственно воспринимаемыми признаками изучаемых предметов, то он получает эмпирические обобщения[2]. На этой логической основе построены многочисленные определители в естественных науках. При формировании содержательных обобщений очень важно открыть некоторую закономерность, необходимую взаимосвязь особенных и единичных явлений с общей основой некоторого целого.

В дидактике физики процессу систематизации знаний на протяжении многих лет, благодаря усилиям выдающихся методистов, уделялось достаточно большое внимание, а в этом контексте и формированию естественнонаучного миропонимания школьников. «Операция выявления сходства, систематизация представлений, образование упорядоченных звеньев знаний – самопроизвольный процесс, аналогичный процессу образования упорядоченных структур в окружающей природе (образования атомов, кристаллов, органических молекул и т. д.). Если сознание оперирует разобщенными представлениями и понятиями, то новое, усвоенное им знание будет воспринято на уровне памяти, не оказав влияния на развитие целостности знаний. Если же сознанию свойственна систематичность спонтанных понятий, развиты отношения общности между ними, то полученное знание включается в систему и все знания, хранящиеся им, становятся более систематичными и емкими» (Ильченко, 1993. С.16).