Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Теоретико-методологические проблемы формирования системного мышления у учащихся старших классов общеобразовательных учреждений .
1.1. Философско-методологическое основание формирования системного мышления стр.14.
1.2. Понятийный аппарат формирования системного мышления старшеклассников стр.19
1.3. Научно-педагогические принципы формирования системного мышления у учащихся старших классов... ...стр.48.
ГЛАВА II. Экспериментально-практическая направленность исследования по формированию системного мышления старшеклассников .
2.1. Этапы формирования системного мышления у учащихся старших классов общеобразовательных учреждений стр. 62.
2.2. Условия и методы эффективного формирования системного мышления старшеклассников ... стр. 70.
2.3. Методы контроля и критерии оценки результатов стр. 88.
2.4. Статистическая обработка результатов эксперимента. стр. 114.
Заключение стр. 136.
Литература... ...стр. 139.
Приложения стр. 148.
- Философско-методологическое основание формирования системного мышления
- Понятийный аппарат формирования системного мышления старшеклассников
- Этапы формирования системного мышления у учащихся старших классов общеобразовательных учреждений
- Условия и методы эффективного формирования системного мышления старшеклассников
Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ. Важнейшей образовательной за-дачей средней школы сегодня является подготовка личности, адекватно отвечающей требованиям эпохи новых информационных технологий (далее НИТ), под которыми мы понимаем совокупность современных компьютерных систем, аппаратных и программных средств, обеспечивающих поиск, хранение, передачу и обработку информации. В новой информационной и социально-экономической среде выпускникам средней школы предстоит адаптироваться к стремительному изменению количества и качества жизненно необходимой информации, психологически быть готовыми к любой смене профессиональной деятельности, к изменениям содержания и условий труда , которые будут динамично изменяться с внедрением новых технологий, в том числе информационных.
Но непрерывно нарастающий информационный поток углубляет дифференциацию получаемых знаний, порождая все новые школьные дисциплины. Приобретая "предметную" сумму знаний выпускники школы испытывают трудности в целостном восприятии окружающего мира, в решении многофункциональных задач, с которыми им приходится сталкиваться в жизни, в моделировании процессов и систем окружающей действительности. Зго создает трудности послешколь-ной адаптации как в получении профессионального образования, так и в дальнейшей профессиональной деятельности. И эту проблему не удается снять через межпредметные связи, бинарные уроку, интегрированные курсы и другие средства.
Принципиально новый подход в решении этой проблемы открывают современные информационные технологии, которые, проникая в систему образования становятся активными компонентами процесса обучения, и, трансформируя традиционные принципы дидактики, изменяют структуру, организацию, формы и методы обучения ( 94, 95). Проводником идей и образовательных возможностей информационных технологий в средней школе должен стать курс ОИВТ (основы информатики и вычислительной техники), интегративные, общенаучные идеи, понятия, подходы, методы, которого могли бы качественно изменить основу мышления выпускников средней школы, ориентированную на научно обоснованную интеграцию необходимой информации. Но, как показала практика внедрения ОИВТ в средней школе, изначальный крен в сторону Computer Science (наука о
4 компьютерах), безусловно сужает мировоззренческие и интегративные возможности этой метапредметной дисциплины, идеи которой рождены в недрах кибернетики, теории информации, теории систем, логики и других наук..
Сформировалось противоречие образовательного процесса, состоящее в том, что, с одной стороны, нарастающая дифференциация школьных дисциплин порождает трудности послешкольной адаптации выпускников средней школы, а с другой стороны, в процессе обучения практически не используется интегративный потенциал курса информатики, отсутствует практический опыт всестороннего использования его метапредметности. Каким путем в практической педагогике можно эффективно использовать мировоззренческий потенциал курса ОИВТ, интегративные, общенаучные (далее "интернаучные" /114. С.14) идей, понятий, подходов, доминирующих в эпоху НИТ в процессе формирования личности современного выпускника средней школы?
С точки зрения ряда ученых (М. В. Швецкий, В. М. Шепель и другие), которую разделяет автор, решением указанного противоречия может стать идея формирования инновационного мышления учащихся при обработке потока предметной информации. Поиск практических путей формирования нового мышления заставил нас обратить внимание на понятие "интегративный стиль мышления". Интегративный стиль мышления, в основе которого лежат системные, информационные, кибернетические и другие интернаучные подходы, идеи, понятия, методы исследования явлений природы и общественной жизни, доминирующие в науке в эпоху НИТ в философских работах получил обобщенное название - системный стиль мышления.(80)
Анализ научной литературы в смежньк областях знаний, основных характеристик системного стиля мышления выявили возможности практической реализации ряда основных его идей, понятий, подходов, в старших классах средней школы, а пробные эксперименты показали его высокую эффективность в решении ряда проблем обучения старшеклассников в процессе формирования у них системного мышления (далее СМ).
Однако, изучение педагогической литературы показало, что не смотря на то, что в ряде работ подчеркивается необходимость внедрения в процесс обучения старшеклассников интернаучных понятий, подходов, методов, доминирующих в эпоху НИТ, сегодня пока эти вопросы теоретически не достаточно разработаны, нет методологических схем, методических рекомендаций по сформированию у учащихся старших классов общеобразовательных учреждений основ системного мышления (далее СМ).
Данная работа посвящена исследованию этой актуальной педагогической проблемы.
НАУЧНАЯ РАЗРАБОТАННОСТЬ ПРОБЛЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Проблема становления системного мышления в науке впервые целостно обозначена в философских работах. Однако, задолго до этого многие известные исследователи в педагогической науке и практике использовали интернаучные идеи, подходы, методы, создавая тем самым почву для "прорастания" феномена системного мышления в педагогике,
В1978гм говоря о внедрении в процесс обучения системных, информационных и других общенаучных подходов И.Я.. Лернер, в частности, отмечает: Важно, чтобы учащиеся... осознали общество, как систему, связи между элементами этой системы...и.т-Д- Необходимо однако заметить, что в целом этот вопрос не разработан ни в самих гуманитарных науках, ни в педагогике, и его еще предстоит исследовать".(60. С..9)
Использованию интернаучных подходов в процессе обучения посвящены ряд работ Ю.К. Бабанского (проблемы оптимизации в учебном процессе) (10), А.В. Брушпинского (проблемное обучение и информационно-кибернетические идеи) ( 21), Л.С. Выготского (26), СЛ. Рубинштейна (99), В.В. Давыдова (проблемы системности в педагогической психологии) (36). Аспекты исследуемой проблемы отражены в работах К. Я, Вазиной (модульный подход в обучении)(22), Н.Ф. Талызиной (классификация понятий) (112), А.М. Новикова, Л.Я. Гришиной (деятельностный подход к отбору содержания профессионального образования) (35). Идеи системного подхода широко используются в работах В.П. Веспалько ( 17) и других исследователей.
Значительные усилия ученых и школьных педагогов направлены на практическое внедрение отдельных интернаучных идей, конкретно, системного, информационного, кибернетического подходов, метода моделирования, в процесс преподавания некоторых дисциплин школьного курса и решения узкопредметных задач. (Например, Н. А. Солодухин рассматривает проблему моделирования в курсе физики (106), Н. Е. Кузнецова развивает идеи системности в курсе химии (56), С. П. Новиков рассматривает возможность внедрения интернаучных идей кибернетики в курс средней школы.(79).
В последние годы в педагогической печати активно обсуждается необходимость целенаправленного, систематизированного внедрения в процесс школьного обучения новых интернаучных идей, понятий, подходов, методов, рожденных эпохой НИТ. Активное развитие мировоззренческой составляющей курса ОИВТ обосновывают А. А. Кузнецов и В. П. Долматов.(52). М. В. Швецкий считает, что у учителей информатики нового поколения необходимо формировать новый уровень мышления, в основе которого должны лежать фундаментальные знания в области системного анализа, теории информации, моделирования, теории управления и.т.д., (129) Эту точку зрения разделяет И. В. Румянцев Н, Н. Леонов подчеркивает острую необходимость внедрения в процесс обучения в средних учебных заведениях интегративных идей и подходов, усиления мотивации при формирования мировоззренческих представлений о роли информации в управлении, нового типа мышления, направленного на поиск оптимальных решений(82). Внедрение интернаучных понятий в процесс обучения обосновывает в своих работах А. С. Лесневский , который отводит ведущую роль курсу информатики, одной из мировоззренческих задач которого должно стать формирование целостного представления о мире, об общности информационных основ процессов управления в живой природе, обществе, технике. (67). Ввести в школьные дисциплины идеи информации, системного анализа и управления предлагает М.А. Ппаксин(В сб. 62.С.11). Необходимость поиска новых путей синтеза знаний различных наук , ^ трудности этого процесса отмечает в своих работах Б.С. Гершунский.(30) Каче- ; ственно новый подход к решению проблемы интеграции знаний о Мире и Человеке ; Г. Н. Филонов видит в формировании интегративного мышления в процессе обу- ; чения. (122). Пути формирования интегративного мышления изыскивают зару-: бежные исследователи, в частности, в США, что отмечает Т.С. Георгиева (29) . Проблему интеграции естественнонаучной и гуманитарной областей знаний через | новое мышление, в частности, поднимает в своей работе "Две культуры" англича- I нин Чарльз Сноу (127). ^
Активное использование интегративных идей курса информатики в процессе формирования нового мышления учеников средней школы предлагают участники общероссийского семинара "Перспективы обучения информатике в средней школе" (А. А. Кузнецов, Я. А. Ваграменко, С. А. Бешенков и др.) (28-29.10.1997 г. г. Москва).
Сложность и трудоемкость проблемы исследования привели автора к необ- ходимости расширения информационного поля и обратиться к литературным источникам по теории и методологии разработок интегративных идей, подходов, методов в ряде смежных областей знаний, в частности, в кибернетике (Н. Винер <24), У. Р.Эшби(137), В. М. Глушков(32), а также П. К. Анохин(3,4), Н. М. Амосов (5,6) и др.), теории систем (А. Богданов(13), Л. фон Берталанфи ( 14), И. Приго-жин(ЗО), а также И. В. Блауберг, Э. М. Мирский (19), В, Н. Садовский (100), и др.), теории информации (К. Шеннон(130) , А. Д. Урсул(119), К. С. Тринчер (115) и др.), теории оптимальных процессов (Л. С. Понтрягин, В. Г. Болтянский, Р. В. Гамкрелидзе(87) и др.), в вопросах управления (М. Питтнер (86), В. М. Ше-пель(131-133), А.Д. Кузнецов (53, 54.) и др.), в философских проблемах моделирования ( А. В. Кацура, В.В. Келле, И.Б. Новик (50)), в системньк проблемах экологии Е. К. Федоров (27), Г. И. Царегородцев (126) и др.), философским проблемам надежности (В .Н. Пушкин(92)), адаптации и оптимизации систем разной сложности ( А. В. Медведев (73), Э. С. Маркарян (70), Я. К. Ребане (98) и др.). Аналитика названной литературы позволила вычленить ряд диагностируемых интернаучных понятий, составляющих активную основу системного мышления,. которые сегодня целесообразно вводить в процесс обучения старшеклассников, глубже осмыслить сущность этих понятий. Анализируя и обобщая состояние научной разработанности проблемы можно констатировать:
1.Современные интернаучные понятия, подходы, методы широко исполь- . зуются в различных областях знаний, области их применения достаточно полно освещены в разнообразной фундаментальной и "отраслевой" научной литературе и их основополагающие теоретические положения можно эффективно использовать в педагогической науке и практике.
Системное мышление, в отличие от одностороннего толкования отдельных интернаучных понятий, подходов, методов, позволяет устанавливать более объективные имманентные связи между различными областями знаний, очерчивая общие закономерности их моделирования, обработки информации и другие.
В педагогическом процессе, идеи системного мышления разработаны^ лишь на уровне узкопредметных практических приложений или теоретических предпосылок (например, идея моделирования).
Практика обучения в школе, результаты исследования обученности выпускников показывают, что внедрение идей системного мышления в процессе обучения старшеклассников средней школы может существенно повлиять на повыше-
8 ниє качества обучения.
Таким образом имеющиеся противоречия: а) между возможностью использования в процессе обучения старшеклассников современных знаний в целях раз-вития системного мышления, и сложившаяся педагогическая практика предметно-дифференцированного формирования их мышления; б) между практической потребностью формирования у старшеклассников системного мышления и недостаточной разработанностью этой проблемы в педагогической теории и практике и определили тему диссертационного исследования.
ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ: процесс обучения учащихся старших классов общеобразовательного учреждения на уроках физики, информатики, экологии и других дисциплин.
ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ: приоритетные педагогические условия формирования системного мышления у старшеклассников.
ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ: теоретически обосновать и практически подтвердить эффективность конкретных условий формирования системного мышления у старшеклассников средней школы (на примере преподавания физики и информатики).
ГИПОТЕЗА ИССЛЕДОВАНИЯ: В результативности обучения учащихся современной школы важную роль играет уровень развития их системного мышления, адекватно отражающий требования эпохи НИТ, Овладение им в значительной мере призвано способствовать выпускнику средней школы самостоятельно ориентироваться в нарастающем информационном потоке, находить и обрабатывать нужную информацию, быстро адаптироваться к новой социально-экономической среде.
Можно предположить, что если в содержание таких общеобразовательных дисциплин, как информатика и физика ввести систему интернаучных понятий, подходов, методов, составляющих основу СМ, разработать условия их эффективного поэтапного внедрения и практического использования, обосновать научно-педагогические принципы формирования системного мышления и обобщить наиболее эффективные методы контроля и критерии сформированности, то общеобразовательная подготовка старшеклассников средней школы будет более адекватно соответствовать требованиям современной науки и практики, социальному заказу информационного общества.
Можно так же предположить, что формирование системного мышления у
9 старшеклассников в процессе преподавания физики , информатики и других технически ориентированных курсов, позволит им осмысленно подходить к решению сложной проблемы выбора своей будущей профессии и будет способствовать мобильной адаптации к быстро изменяющемуся содержанию разнообразных видов профессиональной деятельности, активнее включаться в социальную жизнь общества. Сформулированные цель и гипотеза исследования, актуальная потребность практической педагогики определили следующие ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ: выявить и систематизировать понятия, подходы, методы, составляющие , основу системного мышления; обосновать научно-педагогические принципы формирования системного мышления старшеклассников; разработать содержание трех основных этапов формирования системного \ мышления с учетом возрастных особенностей школьников, критерии и методы | контроля, адекватные содержанию обучения учащихся на каждом этапе. \ определить методы эффективности процесса формирования системного мышления у старшеклассников средней школы.
МЕТОДОЛОГИЧЕСКУЮ ОСНОВУ ИССЛЕДОВАНИЯ составили концепции, позиции, идеи отечественных и зарубежных ученых: философов, педагогов, психологов, специалистов в области новых информационных технологий: - философские идеи всеединства мира (N. Бердяев, В. Соловьев, П. Флорен ский, В. И. Вернадский.). идеи системности (А. А. Богданов, Л. фон Берталанфи, И. Пригожий, а также И. В. Блауберг, Э. Г. Юдин, В. Н. Садовский); - информационно-кибернетические концепции (Н. Винер, К. Шеннон, Л. Бриллюэн); -теория математического моделирования и оптимизации (Л. С. Понтрягин, А. Д. Кузнецов, А. В. Кацура); - мировоззренческие понятия и дидактические разработки по курсу ОИВТ (А. А. Кузнецов, И. В. Роберт, В. А. Каймин, А. Г. Гейн); -идеи приложения интернаучных понятий, подходов и методов в формировании информационного банка управленческой гуманитарологии (В.М, Шепель), - работы по диагностике, контролю и критериям оценок в процессе обучения / (Я. С, Турбовской, В. П. Беспалы», В. С. Аванесов, М. И. Грабарь ); концепции возрастной психологии (Л. С. Выготский, Л, С, Рубинштейн.); педагогическая концепция мышления и проблемного обучения(А. В. Бруш-линский, И. Я. Лернер, М. Н. Скаткин и др.); работы по проблемам непрерывности образования (А, М. Новиков, В. Д. Путилин, Б. С. ГершунскиЙ) J,.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ: контент-анализ научной литературы по философии, социальным, педагогическим проблемам, связанным с информатизацией общества; изучение и обобщение отечественного и зарубежного опыта информатизации; анализ научных исследований и практики внедрения инноваций в системе общего среднего образования; \ педагогический експеримент; / -целенаправленное наблюдение за процессом обучения старшеклассников; { -интервьюирование; \ анализ контрольных, тестовых, практических заданий старшеклассников; статистическая обработка результатов эксперимента.
Выбор экспериментальной базы был основан на необходимости привлече ния к участию в эксперименте учителей различных дисциплин. Опытно- экспериментальная работа проводилась; на базе школы N 24, N 12 г. Мытищи Мо{ сковской области, на курсах при ИПК и ПРНО МО. В эксперименте принимали уча- стие учителя школы N 24. {
ЭТАПЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Исследования проводились с 1986 г. по 1997 г. и включало три этапа.
Первый этап (1986-1990 гг.): изучалось состояние проблемы в литературе и на практике; место интернаучных подходов, методов в различных смежных областях знаний {кибернетике, теории систем, теории управления, теории инфор? мации, информатике и др.).; место их в педагогической литературе; философские; проблемы системного мышления в науке; проблема системного мышления в теоретической и практической педагогике; проблемы мышления и психики на разных ; этапах школьного возраста; Результатом работы на первом этапе явилось опре-5 деление объекта и предмета исследования.
Второй этап (1990-1994 гг.) : формулировалась цель, задачи и гипотеза исследования; определялись возрастные возможности учеников в плане решения поставленных задач, разрабатывалось стратегическое и тактическое планирование решения задач исследования, формировалась группа основных и дополнительных понятий, подходов, методов, составляющих активную основу СМ, определялись методы решения поставленных в исследовании задач, уточнялись этапы решения задач исследования, определялись принципы формирования системного мышления у старшеклассников. В ходе данного этапа исследования были решены ряд конкретных \ методических проблем; разработаны дидактические материалы по компьютерно- ' му моделированию, тесты, контрольные задания, формы и методы использова~ | ния НИТ в процессе формирования системного мышления у старшеклассников.
Третий этап (1994-1997 гг.): экспериментально отработаны ряд авторских \ тестов, контрольных заданий, формы и методы использования НИТ в качестве \ формализованных критериев контроля выполнения поставленных задач (в про- \ цессе компьютерного моделирования систем разного уровня сложности); обработка и обобщение теоретических материалов; опытно-экспериментальная работа по проверке положений, выдвинутой гипотезы, опытно-экспериментальная проверка решения поставленных в исследовании задач; аналитика качественных и количественных результатов эксперимента; формулирование окончательных выводов по результатам исследования,
ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ.
1. Совокупность основных и дополнительных понятий, составляющих осно ву системного мышления, формируемого у старшеклассников средней школы, К основным отнесены понятия; "система", "управление", "цепь", "информация", "модель", "прогноз", "обучение", "адаптация", "оптимизация", "каналы ввода-вывода информации". К дополнительным отнесены понятия; "язык", "алгоритм", "память", "формализация", "структура", "подсистема", "среда".
2. Дополнительные педагогические принципы формирования системного мышления у старшеклассников средней школы, обусловленные внедрением но вых информационных технологий и особенности их реализации в педагогической практике. В качестве таковых принципов представлены: "принцип единства и взаи мообусловленности мира", "принцип приоритета реальности над модельностью" в процессе познания, "принцип алгоритмичности процесса обучения", "принцип оп тимальности информационных модулей процесса обучения", "принцип диагности-
12 руемости информационных модулей процесса обучения".
З.Этапы и методы формирования системного мышления учащихся, их особенности, цели и задачи каждого этапа, методы и средства используемые учите-лем в практической работе на конкретном этапе.
4. Фактологические данные по апробации парадигмы исследования в процессе лабораторных и естественных экспериментов.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА и ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ 1
ИССЛЕДОВАНИЯ. \
Научная новизна состоит в теоретическом обосновании педагогических уело- J вий формирования системного мышления в целях реализации современной пара- \ і дигмы образования, предполагающей подготовку человека, способного самостоя- / тельнс ориентироваться в возрастающем потоке новой информации, оперативної находить нужную информацию и ее использовать с помощью инновационных ин-1 формационных технологий, адаптироваться к реальной информационной среде,/ используя интернаучные понятия, подходы, методы.
В этом контексте: - обоснована классификация основных, дополнительных и производных по нятий, составляющих основу СМ, - систематизированы педагогические принципы и условия эффективного \ формирования системного мышления у старшеклассников с учетом непрерывно- \ст и преемственности школьного образования, - разработано содержание основных этапов формирования системного мышления у старшеклассников с учетом их возрастных особенностей, наиболее эффективные методы контроля и критерии оценок данной работы < например, предлагается методика создания компьютерных моделей систем высокой сложности и критерии оценки этой работы).
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ состоит в том, что в процессе исследования: - разработаны поэтапные методики практического использования основных и дополнительных понятий, составляющих активную основу системного мышления, которые можно эффективно применять в старших классах на уроках физики, ин форматики и других дисциплин при формировании системного мышления; -разработаны образцы контрольных работ, тестов, тренинг-семинара, схема/ анализа систем различных уровней сложности; 1'
13 -сделаны методические разработки ряда компьютерных моделей, которые могут использоваться учителем-практиком как метод контроля уровня сформированное СМ на разных этапах работы; - разработаны критерии оценок качества компьютерных моделей, контрольных работ, тестов, групповых проектов учеников.
Результаты исследования дают учителю-практику новые возможности для более эффективного решения таких трудных задач процесса обучения как: -модельный подход к решению ряда задач естественнонаучной сферы (физика, астрономия, экология и др.), методы решения которых могут быть успешно использованы и при решении ряда задач гуманитарной сферы; -постановка задачи анализа сложных процессов и явлений, принципы и методы отбора информации для построения модели процесса или явления; -объяснение принципов управления системами и процессами разной сложности, которые можно перенести на другие дисциплины.
ОБОСНОВАННОСТЬ И ДОСТОВЕРНОСТЬ полученных результатов исследования достигнута за счет значительного числа разнообразных, продолжительных экспериментов в условиях реальной педагогической работы средней школе. Теоретические выводы опираются на результаты экспериментальной работы в учебном процессе, а так же на материалы анализа выборочного опроса бывших выпускников школы N 24, а ныне специалистов в различных областях знаний, принимавших участие в начале эксперимента.
АПРОБАЦИЯ И ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ осуществлялись в процессе практической работы в школе автором и коллегами по работе, через публикацию статей, методических материалов, выступлений на научных конференциях, семинарах и курсах при ИПК и ПРНО МО Основные положения диссертации и результатов исследований обсуждались на заседаниях кафедры человековедческих технологий, кафедры профессионального образования, кафедры информатизации образования ИПК и ПРНО МО, на IV Международной конференции-выставке "Информационные технологии в образовании" (ноябрь 1995 г.-г. Москва), на VII Международном научно-практическом семинаре "Язык, общение, бизнес"(январь -февраль 1996 г. -г. Москва.), на VII Международной конференции "Применение новых технологий в образовании" (июнь-июль 1996 г .-г. Троицк.), на V Международной конференции-выставке "Информационные технологии в образовании"(ноябрь 1996 г .-г. Москва), на VI Международной конференции-
14 выставке "Информационные технологии в образовании" (февраль 1997г .-г. Москва)» на Vlil Международной конференции "Применение информационных технологий в образовании" (июнь-июль 1997 г .-г. Троицк.), на VII Международной конфе-ренции-выставке "Информатизация непрерывного образования** (ноябрь 1997 г.- г. Москва).
Философско-методологическое основание формирования системного мышления
В основе данного исследования лежат законы и категории диалектики. В своем исследовании мы опирались на идеи всеединства нашего Мира В. Соловьева, П. Флоренского (58), Н. Бердяева (12), В.И. Вернадского (23). Исходной точкой нашего исследования является положение теории познания о диалектике движения понятий ( и категорий) в науке. Суть данного положения диалектики состоит в том, что в процессе развития общества и накопления новой информации об окружающем мире идет изменение содержания старых понятий и возникновение новых понятий, в том числе и межнаучных , которые меняют строй и метод мышления человека. Мышление опирается на систему понятий, а понятия не существуют вне своего определения.
Исходя из важнейшего положения теории познания, отмеченного В.И. Лениным ( "Кто берется за частные вопросы без предварительного решения общих, тот неминуемо будет на каждом шагу бессознательно для себя "натыкаться" на эти общие вопросы." (65, С.ЗЄ8), мы расширили наши исследования с тем, чтобы через призму общесистемных закономерностей с одной стороны, и специфических особенностей систем разного уровня сложности с другой стороны, глубже понять сущность и специфику процесса обучения человека, как феномена эволюции Космоса, уникальной по сложности информационной системы, и через призму этих знаний глубже понять сущность обучения современного старшеклассника. Это позволяет оптимизировать процесс послешкольной адаптации выпускников школы. Главная мысль работы заключается в том, что аналитическая доминанта исследования является лишь средством, которое призвано способствовать не само-цельному развитию личности, а личности как высокоадаптивной, так и высокогуманной, гармоничной. Восхождение от общих законов систем разных уровней к гуманистическому началу человека, к его тонкому психическому и социальному миру, является одной из главных задач процесса формирования системного мышления у старшеклассников.
В формировании мышления учеников, основой которого должно стать понимание всеединства и целостности мира мы исходим из диалектики системного подхода, суть которой состоит в том, что "разделение" окружающей действительности на системы, в конечном итоге позволяет глубже понять сущность целостности,
Мы также исходили из того , что введение новых понятий опирается на исторический и логический метод познания процессов, предметов и явлений окружающей действительности, и предполагает всесторонний охват предмета и рассмотрения его а развитии, что так же отмечается в работе В.И. Ленина:" Чтобы действительно знать предмет, надо охватить, изучить стороны , все его связи и "опосредствования". Мы никогда не достигнем этого полностью, но требование всесторонности предостережет нас от ошибок и омертвения." (66, с. 490).
Эти положения диалектики инвариантны в любой области знаний, к системе образования и в любой изучаемой дисциплине.
Таким образом, проникновение новых понятий , подходов, методов познания окружающей действительности в систему образования, трансформация имеющихся- это нормальный диалектический процесс, объективная реальность. На данном этапе развития общества этот процесс обусловлен развитием новых информационных технологий. Отражением этого процесса и является формирование мышления, адекватно отражающего требования эпохи НИТ- системного. Взяв за основу определение мышления, понимание системного подхода и анализа в Ф.Э.С. (121), понимание системного стиля мышления И.Б. Новиком (SO) и другие источники, мы определили системное мышление.
Под системным мышлением мы понимаем отражение объективной реальности, состоящее в целенаправленном познании субъектом существенных связей и отношений, имеющих место а определенном явлении, обуславливающих единство его формы и содержания, его устойчивое функционирование во внешней среде, а также состоящее в творческом созидании новых идей, в прогнозировании событий и действий через идеи системного подхода, системного анализа. Системное мышление предполагает умение за совокупностью логически взаимосвязанных элементов увидеть системную целостность , ее структуру, взаимосвязь системы и Среды. Это предполагает построение обобщенной модели, отображающей все факторы и взаимосвязи реальной ситуации, которые могут появиться в процессе осуществления решения. Процесс принятия решения должен начинаться с выявления и четкого формирования конечных целей. Проблема рассматривается как целое, как единая система, выявляются все последствия и взаимосвязи каждого частного решения. При этом необходимо выявление и анализ альтернативных путей достижения цели. Цели отдельных элементов не должны вступать в конфликт с целями всей системы.Системное мышление предполагает умение оперировать такими понятиями как "система", "подсистема", " среда", "информация", "модель", и каналы ввода- вывода информации" и др. Такое определение системного мышления, по нашему мнению, достаточно хорошо отражает его сущность
В понимании "внутренней" сущности самого процесса мышления, принимая точку зрения С Л. Рубинштейна, состоящую о том, что мышление есть неразрывный психический процесс (99), мы не отвергаем точку зрения Н.М.Амосова о дискретности основы процесса мышления- нейронных процессах в мозге. (5)
В своем исследовании мы учитывали психическую основу мышления, лежащую в основе теории познания- движение от чувственно-конкретного через абстрактное к конкретному. Мы также исходили из того, что всякое теоретическое знание опирается на эмпирику, полученную из опыта (наблюдений и экспериментов), подвергшегося некоторой рациональной обработке, т.е. выраженного определенным языком.
Понятийный аппарат формирования системного мышления старшеклассников
Основу системного мышления, составляют доминантные понятия, подходы, методы, идеи системного стиля мышления . И чтобы успешно формировать системное мышление в средней школе, по нашему мнению необходимо выделить те диагностируемые понятия, подходы методы, которые целесообразно внедрять І \j в средней школе, учитывая возрастные особенности учеников (психологические и \ физиологические). Однако, для эффективного выполнения этой работы целесо- і образно определить рейтинг и место каждого элемента в решении данной проблемы, определить конкретное место их внедрения в учебном процессе, разработать методы и критерии оценки их эффективности в решении данной проблемы.. Сегодня в педагогической литературе методология такой квалификации пока не разработана.
Какие понятия должны : составлять необходимую и_ достаточную основу \ Щг СМ, которую мы хотим формировать у старшеклассников средней школы? Задача ; эта чрезвычайно сложная, ибо можно до бесконечности включать в этот список новые понятия. По каким принципам они отбираются? Являются ли эти понятия новыми для учеников, или использовались ранее? В каких дисциплинах и на каком этапе обучения наиболее эффективно вводить эти понятия? Все эти вопросы возникают в процессе формирования понятийной базы СМ.
Исходной точкой отсчета в этой работе мы взяли практическую потребность выпускников средней школы успешно адаптироваться в новой информационной среде эпохи НИТ, в системах разных уровней сложности, представляющих для них новый мир взрослых ("семья"," объект будущей учебы, работы, службы", " государство" и др.) Все эти понятия объединены общим основанием- это сложные управляемые информационные системы. Понимание законов функционирования широкого класса систем разного уровня сложности, творческое применение этих знаний в выборе их будущей профессии и явились ориентирами при отборе ограниченной группы понятий подходов .методов, составляющих активную основу системного мышления старшеклассников.
В процессе длительного отбора, была очерчена небольшая группа основных и дополнительных интернаучных понятий.
Исходя из этого к основным понятиям мы отнесли следующие: 1. Система, 2, Управление, 3. Цель, 4. Информация, 5. Модель, в. Прогноз, 7. Обучение, 8. Адаптация, 9. Оптимизация, 10. Каналы ввода-вывода информации. К дополнительным понятиям мы отнесли понятия: "структура", "формализация", "память", "язык", "алгоритм", "подсистема", "среда". Понятие "схема", мы идентифицируем с понятием "модели" определенного типа, которые достаточно широко используется в учебной практике. Не является ли изначальная посылка, а значит и следующее за ней логическое построение -ложным? Мы очертили ряд дополнительных посылок, поддерживающих нашу логику.
Отбирая группу доминантных понятий мы исходили из того, что послешко-льная адаптация выпускников школы к возникшей социально-экономической среде обеспечивается: а) наличием фундаментальных знаний, б) наличием знаний современных технологий. Мы также учитывали: -практическую потребность этого понятия в процессе обучения , в дальнейшей практической жизни;. -эффективность использования этого понятия в решении конкретных педагогических задач обучения и воспитания личности; -педагогические возможности сформирования данного понятия в дисциплинах школьного курса;
Этапы формирования системного мышления у учащихся старших классов общеобразовательных учреждений
Опытная работа по формированию системного мышления у старшеклассников средней школы включала несколько модулей. К таким модулям относятся: -определение этапов формирования СМ, -определение поэтапных целей и задач, -отбор и оптимизацию поэтапных форм, методов и средств работы, -разработку содержания проверочных, практических, контрольных работ, -разработку критериев оценок работ. - оптимизацию поурочного планирования по курсу физики, информатики, целью которой было внесение в учебный процесс элементов системного мышления в преподавании данных дисциплин, которые, как предполагалось в гипотезе исследования, должны дать больший эффект в решении ряда образовательных и воспитательных задач, Опытная работа предшествовала экспериментальной и была его подготовительным этапом Целью эксперимента являлась проверка наших гипотетических предположений о том, при каких условиях можно наиболее эффективно формировать основы системного мышления у старшеклассников средней школы, чтобы их общая подготовка большее соответствовала требованиям науки и практики эпохи НИТ. Наибольшее затруднение в процессе эксперимента у нас вызвала проблема калибровки шкалы уровня усваивания (что взять за начало отсчета, что считать предельным уровнем, какими методами подсчитать приращение уровня усваивания, с чем сравнивать?), и как следствие этой проблемы -определение уровня сформированное системного мышления у выпускников школы, Автором был&г яроведош-ряд экспериментов (которые позволяют условия реальной школы), в ходе которых были опробованы разнообразные формы и методы реализации поставленных задач с тем, чтобы среди них отобрать те, кото- рые дают наибольший эффект и могут быть воспроизведены в городских и сельских общеобразовательных учреждениях. Опытно-экспериментальная работа проводилась на базе общеобразовательной средней школы 24 г. Мытищи Московской области. Основная работа проводилась автором в процессе преподавания физики, информатики, астрономии. К экспериментальной работе были привлечены коллеги-учителя физики, биологии, математики, а так же учителя других школ города. Экспериментальная группа учеников школы 24 г Мытищи представляла 148 человек 7-9 классов, 57 человек в 10 классах, и 47 человек в 11 классах. Контрольная группа представляла 75 человек 7-8 классов, 26 человек в 10 классах, и 24 человека в 11 классах. Группа, принимавшая участие в эксперименте со второго этапа составила 52. Отдельные элементы работы, в частности, методика компьютерного моделирования апробировалась с группой учителей информатики на курсах при ИПК и ПРНО МО с группой в 25 человек. В сравнительно м эксперименте принимали участие старшеклассники средней школы 12 г; Мытищи. Кроме того в эксперименте принимали участие большая группа (до 80 человек) бывших выпускников средней школы , а ныне студентов и специалистов в разных областях знаний. Общее количество уча-стников эксперимента 304+125+25+80=534 человека, что обеспечивает хорошую репрезентативность исследования (менее пяти процентов ошибки по шкале ВИ. Паниотто). Кроме того указанная величина ошибки не обязательно должна приближаться к пяти процентам, в зависимости от конкретной цели и генеральной совокупности выборки от 5 тысяч и более, что удовлетворяет условию нашего эксперимента. Фактически репрезентативность улучшается и за счет 1. однородности изучаемых объектов; 2. многолетней цикличности эксперимента. Эксперименты можно отнести к классу естественного, так как они проводились в русле учебно-воспитательного процесса, не нарушая его естественного хода. Экспериментальная работа проводилась в несколько этапов. 1. Пилотное обследование с целью выяснения исходного (эмпирического) уровня представления содержания и применения ряда интегра- тивных понятий, составляющих основу системного мышления, а также отработ ка способов и критериев оценки такого рода работы (констатирующий экс перимент.) 2. Ряд обучающих и контролирующих экспериментов,, в процессе которых, исследуется динамика роста уровня усвоения и использования интегративных понятий, подходов, методов, составляющих основу системного мышления, а так же результативность и эффективность используемых форм, методов и средств обучения и критерии оценок полученных результатов. 3. Сравнительный эксперимент, по результатам которого делаются выводы об эффективности данной методологической схемы при разных начальных условиях эксперимента (одна группа участвует в эксперименте с первого этапа, а вторая группа -со второго этапа}.. 4. Контролирующий (итоговый) эксперимент, целью которого была проверка уровня творческого использования идей, понятий, подходов, методов, составляющих основу системного мышления, на практике (в частности, в системном анализе или при создании компьютерных моделей процессов и систем большой сложности). В процессе плановой учебной работы, в процессе экспериментальной работы для сравнения учитывались три. возможные схемы оценки уровня сфор-мированности системного мышления. 1. Трехуровневая схема усваивания полученных знаний, которую использует Лернер (60 ). а) Простое запоминание. 6) усвоение способов применения информации, в) готовность использовать усвоенную информацию -в новой,: незнакомой ситуации. В своей работе мы исходили из трехуровневой психолого-педагогической схемы развития мышления детей и подростков (по Дубровиной И.В./38/): а), младший шкальный возраст от 6-7 до 9-Юлет, 6) отрочество от 10-11 до1344яет, в) ранняя юность -до 15-17 лет 2. Четырехуровневая схема В.П. Беспалько( 16), суть которой состоит в том, что усвоение знаний условно представляет собою четыре уровня: -уровень узнавания полученной информации, - уровень копии и репродуктивного воспроизводства, - уровень продуктивного использования информации, - уровень творческого использования информации.
Условия и методы эффективного формирования системного мышления старшеклассников
Эффективность выполнения задач по формированию системного мышления определяется рядом факторов: методическое обеспечение процесса обучения, морально-психологические, материально -гигиенические, эстетические. Важными условиями эффективного формирования СМ так же являются: 1. Сочетание различных форм обучения в процессе формирования ССМ. 2. Сочетание различных методов и средств обучения. 3. Сочетание различных методов контроля и критериев оценки выполненной работы.
Какпоказала педагогическая практика формирования СМ, учитывая психологию учеников и объем их знаний, на каждом этапа обучения целесообразно использовать те о ормы , методы обучения и контроля результатов, которые являются наиболее эффективными на данном этапе. Эти методы обуславливаются как целями и задачами данного этапа, так и опытом самого учителя, а также материально-техническими возможностями конкретной школы.
Какие педагогические формы, методы, средства обучения и при каких условиях целесообразно использовать на подготовительном этапе введения некоторых интернаучных понятий для более оффективного решения поставленных задач? Каше педагогические условия являются приоритетными в процессе формирования системного мышления старшеклассников?
В условиях общеобразовательной средней школы основной формой организации учебного процесса сегодня является урок (в школах иного статуса могут быть и другие основные формы.) Урок является основной формой организации на первом этапе формирования СМ -подготовительном, который включает обучение с 7-по 9 класс
На данном этапе, учитывая возраст учеников, особенности их умозаключений от частного к общиму { индукция), в процессе формирования СМ целесообразно как можно шире использовать наглядные методы: демонстрация функционирования различных приборов, физических систем, иллюстраций, схем, графи-ков( курс физики дает такие возможности). В русле формирования СМ на этом-этапе целесообразно шире использовать элементы практического метода: лабора-торно-практические работы, практические задачи и др. Однако, следует учитывать требования педагогической психологии: при рассмотрении новой темы целесообразно вводить не более семи новых элементов обучения (+2) (понятие, знак:, соотношение, график, схема и др.), при рассмотрении ранее известных- не более 11+2. Если учесть, что процесс формирования основ системного мышления сего-дня-это сверх задача учебного процесса, то проблема оптимизации содержания урока становится чрезвычайно актуальной.
На этом этапе в простейшем виде целесообразно использовать и элементы проблемно-поискового метода. Однако, в целом преобладает репродуктивный метод. Приступая к формированию таких интернаучных понятий, как "система", "подсистема", "среда", "модель", "математическая модель", как показывает практика, учитель исходит из того, что эти понятия хотя и употребляются в различных школьных дисциплинах, но не воспринимаются учениками как междисциплинарные, интернаучные. Формирование интернаучного статуса этих понятий эср-фективнее начинать с опорой на известные ученикам закономерности и примеры из их жизни, руководствуясь принципами дидактики: от известного -к неизвестному, от простого -к сложному и другие Как это делать на практике Проиллюстрируем это на примере.
Ученики знают, что систематизировать информацию человека учат с самого раннего возраста, в детском саду и дома, например, приучая класть каждую вещь на свое строго определенное место, чтобы ее было легко найти. Уже в младшей школе дети пользуются дневником, где в определенную графу записывают определенное задание, учатся составлять план своего рассказа, изложения, сочинения, план лабораторной работы, семинара, реферата, большинство учеников пользуются школьной библиотекой и представляют принцип хранения и поиска книг в библиотеке. Опираясь на эти знания и понятия из жизни учеников, уже в 7 классе на уроках физики целесообразно ввести такое важное понятие, как упорядоченность и систематизация информации, которая становится все более актуальной с ростом информационных потоков. И хотя систематизация и каталогизация -разные по сути понятия, однако, оттолкнувшись от понятия систематизации, появляется возможность доступно пояснить ученикам идею хранения и поиска информации в компьютере, идею компьютерного каталога, и далее перейти к понятию "системы". В этом возрасте, мышлению ребят присущ больше метод индукции, (от "частного" к "общему", чем дедукции (от "общего к "частному"), что необходимо учитывать в процессе выполнения поставленной задачи. Очень эо -фективен на этом этапе метод "игры". Так, например, формируя понятие "системы" учитель как бы случайно называет системой авторучку, часы, плеер, калькулятор, стереосистему или другие приборы, которые сегодня многие ребята имеют у себя дома. Можно обратить внимание на "систему звонков" в школе, "систему сигналов светофора", и пр. Большинство из названых "систем" учитель может "онаглядить", показать в работе, что очень важно для формирования данного понятия. Изучая устройство простейших приборов?- барометр, насос, гидроподъемник, тормозная система и пр., целесообразно обратить внимание учеников на то, что все эти приборы состоят из определенного количества элементов, каждый из которых выполняет свою особую функцию. Но собранные вместе они выполняют совершенно другую задачу, которую каждый из отдельно взятых элементов выполнять не может.
