Содержание к диссертации
Введение
I. Информационная картина мира как философско-методологическая основа для определения содержания современного образования 13
1.1. Трансформация информационных потоков как предпосылка формирования инновационной образовательной парадигмы 13
1.2. Проблема системно-информационной картины мира 18
1.3. Системно-информационная, естественнонаучная и естественнонаучная информационная картины мира 23
1.4. Понятие и структура естественнонаучной картины мира 27
1.5. Содержательное наполнение
естественнонаучной информационной картины мира 31
II. Межпредметные связи информатики как средство формирования мировоззрения на основе естественно научной информационной картины мира 48
II. 1. Понятие межпредметных связей 48
II.2. Диалог с обучающей программой как пример реализации МС информатики на адаптивном и прогрессивном уровнях 51
II.З. Проблема классификации межпредметных связей 57
II.4. Методические межпредметные связи информатики 60
II.5. Ключевые понятия естественнонаучной информационной картины мира и содержательные межпредметные связи информатики с предметами естественно-математического цикла 66
III. Примеры проектирования системы межпредметных связей на базе естественнонаучной информационной картины мира 70
III. 1. Интеграция представлений естественнонаучной информационной картины мира в дисциплину «Концепции современного естествознания» 70
Ш.2. Разработка междисциплинарного курса «Нелинейная динамика» с использованием представлений естественнонаучной информационной картины мира 75
III.3. Ретроспективный анализ опыта формирования современного научного мировоззрения на основе естественнонаучной информационной картины мира 82
IV. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 88
V. ПУБЛИКАЦИИ СОИСКАТЕЛЯ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 91
VI. ЛИТЕРАТУРА 93
VII. ПРИЛОЖЕНИЕ 106
VII. 1. Программа курса «Нелинейная динамика в физике, химии, биологии» 106
VII.2. Из методических указаний к лабораторным работам по курсу «Нелинейная динамика в физике, химии, биологии» 108
- Трансформация информационных потоков как предпосылка формирования инновационной образовательной парадигмы
- Диалог с обучающей программой как пример реализации МС информатики на адаптивном и прогрессивном уровнях
- Интеграция представлений естественнонаучной информационной картины мира в дисциплину «Концепции современного естествознания»
Введение к работе
Актуальность исследования. В последние годы в свете идеи гуманизации образования все более утверждается личностно-ориентированныи подход к содержанию образования, противоположный традиционному «знаниевому» подходу. Одно из принципиальных положений личностно-ориентированного подхода, нашедшее отражение в работах И.Я. Лернера, М.Н. Скаткина, B.C. Леднева, Б.М. Бим-Бада и А.В. Петровского, гласит, что основная задача общего образования заключается не в механической передаче учащимся суммы знаний, а в освоении ими целостного мировоззрения, соответствующего достигнутому уровню знаний о мире и человеке и принятой в данном обществе системе ценностей. Ю.К. Бабанский отмечал [1, 2], что при оптимизации содержания обучения в первую очередь внимание должно уделяться соответствию разрабатываемых программ и учебников ряду критериев, среди которых на первом месте стоит критерий целостности содержания образования, «предполагающий достаточно полное отражение в нем: требований современного общества к всестороннему, гармоничному развитию личности... и охват всех основных направлений современной науки, производства, общественной жизни и культуры» [1, С. 70]. Аналогичные положения выдвигает К. Колин [3], рассматривая новейшие приоритеты развития не только общего, но и высшего образования:
«1. Направить внимание преподавателей и учащихся на проблемы развития общей культуры..., формирование научных форм системного мышления.
2. Изменить содержание и методологию учебного процесса таким образом, чтобы... значительная часть времени уделялась выработке современных представлений о целостном содержании системы наук».
Современная целостная научная картина мира немыслима без включения в нее общих представлений об информационных процессах. С одной стороны, для современного школьника или студента положение об опреде ляющей роли информационных процессов в обществе является аксиомой, основанной на опыте всей их жизни. С другой стороны, формирование современной, эволюционно-синергетической картины мира потребовало признать понятие информации столь же фундаментальным, сколь понятия вещества и энергии.
К сожалению, эти актуальные элементы действительно современного миропонимания еще не нашли должного места в содержании школьных и вузовских образовательных программ. Среди учителей и преподавателей преобладает мнение о том, что рассмотрение информационных процессов — это специальная задача информатики, которая сейчас еще остается дисциплиной преимущественно прикладной, технологической. Однако ряд исследователей в последнее время разрабатывает концептуальные положения о такой трансформации содержания информатики, которая позволила бы в полной мере задействовать потенциал информационной картины мира в формировании современного целостного научного мировоззрения у школьников и студентов. Этой проблеме посвящены работы С.А. Бешенкова, Я.А. Вагра-менко, А.П. Ершова, К.К. Колина, А.А. Кузнецова, B.C. Леднева, А.В. Могилева, И.В. Роберт и др. Особая роль при этом отводится информатике и ее взаимодействию с другими учебными дисциплинами.
На этом пути возникают две трудности принципиального характера.
Во-первых, между исследователями достигнуто согласие, что основой для целостного подхода к информационным и вообще мировым процессам должна служить системно-информационная картина мира [4, 5, 6, 7]. Однако сущность, структура и содержание системно-информационной картины мира остаются пока нераскрытыми.
Во-вторых, поскольку новые элементы научного мировоззрения, делающие его современным и целостным, локализованы в предметной области информатики [8], то встает вопрос о средствах распространения этих уни версальных элементов формируемой в сознании учащихся картины мира на предметные области всех дисциплин учебного плана. Одним из основных таких средств должны выступать межпредметные связи [9, 10, 11, 12]. Проблема заключается в том, что межпредметные связи достаточно хорошо отработаны внутри традиционных циклов учебных дисциплин — особенно естественных [13, 14, 15, 16, 17], но гораздо хуже — между традиционными и новыми дисциплинами. Для информатики проблема стоит особенно остро, поскольку:
— во-первых, она оказывает очевидное влияние на другие дисциплины не только (и, может быть, не столько) своим содержанием, но и своими образовательными технологиями и методическими подходами;
— во-вторых, информатика представляет новый тип организации научных знаний, являясь, наряду с экологией и синергетикой, метадисциплиной;
— в-третьих, она быстро развивается, что делает проблему межпредметных связей динамической, тем самым обостряя ее;
— в-четвертых, информатика обладает повышенным общественным статусом и привлекает к себе особый интерес учащихся, поскольку отражает проникновение информационных технологий во все сферы жизни.
В свете сказанного, целенаправленное проектирование системы межпредметных связей, обеспечивающих формирование современного научного мировоззрения учащихся, неотъемлемой частью которого являлись бы фундаментальные представления об информационных процессах в природе и обществе, представляется задачей актуальной, насущной и своевременной.
Проблема исследования состоит в том, что при острой потребности в системной интеграции представлений об информационных процессах в содержании образования, имеющиеся в этой области достижения остаются разрозненными ввиду объективной трудности определения для них единой методологической основы.
Цель исследования заключалась в том, чтобы найти возможности достаточно четкого и полного описания информационной картины мира и на этой методологической основе определить предпосылки создания системы межпредметных связей, проектирующих процесс формирования у учащихся целостного научного мировоззрения.
Объект исследования — принципы оптимизации содержания образования.
Предмет исследования — отражение в содержании современного образования системы отношений между научными представлениями об информационных процессах с одной стороны и природных процессах, изучаемых естественными науками, с другой стороны.
Гипотеза исследования состоит в том, что планомерное выстраивание системы межпредметных связей, проектирующих формирование у учащихся современного целостного научного мировоззрения, возможно на основе такой информационной картины мира, которая допускает четкое и полное описание. В качестве таковой предлагается рассматривать естественнонаучную информационную картину мира.
В соответствии с целью, объектом, предметом и гипотезой исследования были поставлены следующие задачи:
— проанализировать особенности происходящей в настоящее время смены образовательной парадигмы, обусловленные изменением информационной среды, и выяснить потребность включения представлений о закономерностях информационных процессов в интегральную картину мира, формируемую в сознании учащихся;
— выявить информационную картину мира, которая может быть полно и последовательно описана в настоящее время; установить ее структуру и содержательное наполнение;
— проанализировать фактически сложившиеся межпредметные связи информатики и динамику их развития;
— предложить пути проектирования системы межпредметных связей, опирающейся на выявленную информационную картину мира и направленную на поддержку формирования современного научного мировоззрения.
Теоретико-методологической основой исследования являются теоретические положения о сущности педагогического процесса (Ю.А. Бабанский, В.П. Беспалько, Б.Т. Лихачев, Э.И. Моносзон и др.), о принципиальных основах формирования содержания образования (В.В. Краевский, B.C. Леднев, И.Я. Лернер, М.И. Махмутов, М.Н. Скаткин), о новой парадигме образования (А.П. Ершов, В.А. Извозчиков, В.Г. Кинелев, К.К. Колин и др.), о сущности и видах межпредметных связей (И.Д. Зверев, В.Р. Ильченко, В.Н. Максимова, А.В. Усова, Г.Ф. Федорец, В.Н. Федорова и др.), о развитии концепций информации в контексте естественных наук (Л. Бриллюэн, М.В. Волькенштейн, Р.П. Поплавский, А.Е. Седов, Р.Л. Стратонович и др.), об информатизации образования (С.А. Бешенков, ЯЛ. Ваграменко, Б.С. Гершунский, В.В. Лаптев, И.В. Роберт, А.В. Могилев), о сущности, функциях и структуре научных картин мира (Б.Г. Кузнецов, А.А. Мостепаненко, В.В. Свиридов, В.П. Филатов и др.).
В диссертации использовались, в основном, теоретические методы исследования: анализ философской, психолого-педагогической и научно-технической литературы; анализ существующих программ и методических разработок курсов информатики и дисциплин естественно-математического цикла; сравнение, абстрагирование, синтез, а также ретроспективный анализ опыта преподавания.
Этапы исследования:
— Первый этап — 1996-1997 гг. Участие в проектировании нового интегрированного курса «Нелинейная динамика в физике, химии, биологии».
Выяснение необходимости фундаментальной основы для системного формирования межпредметных связей информатики с естественнонаучными дисциплинами.
— Второй этап — 1998-1999 гг. Освоение новых представлений о фундамен-тализации содержания информатики как необходимой предпосылке формирования целостного современного мировоззрения учащихся. Изучение проблемы межпредметных связей и накопление материалов по межпредметным связям информатики с естественнонаучными дисциплинами.
— Третий этап — 2000-2002 гг. Формирование основной теоретической концепции о естественнонаучной информационной картине мира. Систематизация, на ее основе, межпредметных связей информатики и проектирование новых учебных курсов, системно реализующих межпредметные связи информатики с естественнонаучными дисциплинами. Ретроспективный анализ первого опыта преподавания этих курсов.
Научная новизна исследования определяется тем, что в нем:
— предложено в качестве основы для формирования у учащихся современного научного мировоззрения использовать естественнонаучную информационную картину мира;
— определено соотношение системно-информационной и естественнонаучной информационной картин мира и дано развернутое описание последней;
— разработаны формы реализации межпредметных связей, опирающиеся на естественнонаучную информационную картину мира.
Теоретическая значимость исследования заключается в систематизации современных представлений об информационных процессах в природе в рамках естественнонаучной информационной картины мира, а также в систематизации существующих и возникающих межпредметных связей информатики с естественно-математическими дисциплинами.
Практическая значимость исследования состоит в том, что в диссертации предложены конкретные направления и методы проектирования системы межпредметных связей, опирающейся на естественнонаучную информационную картину мира и направленную на поддержку формирования современного научного мировоззрения:
— разработка раздела «Информационная картина мира» курса «Концепции современного естествознания» и создание одноименного раздела для учебного пособия по данному курсу;
— подбор и методическая разработка современных тем учебно-исследовательской работы студентов, подкрепляющих межпредметные связи информатики с дисциплиной «Концепции современного естествознания»;
— разработка интегрированного курса «Нелинейная динамика в физике, химии, биологии» и создание цикла лабораторных работ к нему.
Достоверность полученных выводов и результатов обеспечивается соблюдением методологических требований к научно-теоретическому исследованию: полнота совокупности источников, явное и четкое формулирование используемых понятий и категорий, взаимодополняющие методы исследования, соответствующие его целям и задачам, а также специфике объекта и предмета исследования.
Основные положения, выносимые на защиту: 1. Средством для формирования современного целостного мировоззрения на основе информационной картины мира выступает система межпредметных связей информатики (понимаемой как фундаментальная дисциплина, изучающая информационные процессы различной природы) с дисциплинами естественно-математического цикла. Среди них можно выделить связи адаптивного уровня, которые облегчают решение традиционных образовательных задач, и связи прогрессивного уровня, которые позволяют ставить новые задачи образовательного процесса и потому оказываются наиболее важными.
2. В качестве основы для проектирования процесса формирования современного научного мировоззрения можно использовать естественнонаучную информационную картину мира, структура и содержание которой определяются пересечением системно-информационной и современной естественнонаучной картин мира.
3. Система межпредметных связей, опирающихся на естественнонаучную информационную картину мира, эффективна при проектировании новых курсов интегративного характера, содержание которых определяется задачами отражения научной картины мира и формирования целостного современного мировоззрения.
Апробация и внедрение результатов исследования. Основные положения диссертации, ее теоретические и практические результаты обсуждались на профильных конференциях «Образовательные технологии, Черноземье-98» (Воронеж, 1998), V Международной конференции «Физика в системе современного образования» (Санкт-Петербург, 1999), VI Международной конференции «Физика в системе современного образования» (Ярославль, 2001), Второй региональной научно-методической конференции «Информатика как педагогическая задача» (Воронеж, 2002), Региональной конференции «Информатика: проблемы, методология, технологии» (Воронеж, 2003). Результаты исследования внедрены в учебный процесс Воронежского государственного педагогического университета и Института менеджмента, маркетинга и финансов (Воронеж).
По материалам диссертационного исследования опубликовано 10 работ, включая раздел рукописи учебного пособия, признанного лауреатом конкурса Минобразования РФ.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, перечня публикаций соискателя по теме диссертации, списка использованной литературы из 136 наименований и приложения.
Трансформация информационных потоков как предпосылка формирования инновационной образовательной парадигмы
В «Концепции содержания образовательной области „Информатика"» 2000 г. (далее — «Концепция информатики 2000») [4] отмечается, что планы соратников и последователей А.П. Ершова [18] глобально перестроить всю систему школьного образования, сделав информатику ее ядром, оказались — в то время (вторая половина 80-х гг.) — утопическими. Однако за прошедшие двадцать лет мир и страна изменились очень сильно. Теперь перестраивать систему образования заставляет не группа энтузиастов, а насущные и очевидные проблемы общества. Фактически в настоящее время классическая образовательная парадигма переживает кризис, и этот кризис связан прежде всего с кардинальным изменением характера информационных потоков в обществе.
Естественно, что в те времена, когда происходило формирование классической образовательной парадигмы, информатик не существовало ни как науки, ни как учебного предмета. Однако более важен тот момент, что в упомянутые времена сама информация в социуме, ее источники, содержание, структура, объем и динамика существенно отличались от современных.
Во-первых, информация (сверх обыденного обмена) имела четко локализованные, немногочисленные, безусловно авторитетные источники. В качестве этих источников выступали: власть в лице ее верховного носителя, иерархи церкви, профессора немногочисленных университетов, учителя немногочисленных школ.
Во-вторых, как содержание, так и структура информации, распространяемой в обществе, с течением времени изменялась крайне медленно. Сформировались понятия тривиума и квадривиума — строго определенных и ограниченных наборов знаний, подлежащих усвоению на низшей и высшей ступенях образования.
В-третьих, направление потоков информации сверх обыденного обмена было по преимуществу вертикальным, сверху вниз.
И, наконец, в-четвертых, считалось, что информация подлежит дозированию: каждый должен владеть лишь тем объемом знаний, который положен ему свыше.
Классно-урочная система Яна Амоса Коменского прекрасно соответствовала указанным особенностям информационных потоков тогдашнего общества. В ее рамках учитель выступал как полномочный представитель авторитетов, являющихся источниками знания, в значительной мере олицетворяя исходящую от них гражданскую и духовную власть. Образование представало как овладение определенной суммой знаний, то есть приобретение тезауруса. Знания выдавались порциями, в качестве которых выступали — и выступают до сих пор — уроки, семестры и триместры, предметы и курсы. Единственным источником получения этой дозированной информации выступал учитель, тем самым занимавший высшее положение по отношению к обучаемым. В свою очередь, что и как учитель должен передать ученикам, определялось вышестоящими инстанциями.
В настоящее время структура информационных потоков, как в обществе, так и в образовании претерпела значительные изменения.
Во-первых, технический прогресс привел к существенному увеличению числа источников информации, доступных каждому: книг, газет, радио, телевидения и, наконец, компьютерных сетей.
Во-вторых, изменение объема, структуры и содержания актуальной — на текущий момент — информации происходит чрезвычайно быстро.
В-третьих, преобладающее направление потоков информации изменилось с вертикального (сверху вниз) на горизонтальное. Началом этого процесса можно считать появление дешевых и потому доступных для массового пользователя книг. В последние два десятилетия развитие компьютерных и сетевых технологий сделало потоки информации в мире абсолютно горизонтальными. Каждый сейчас имеет реальную возможность сообщить неопределенно широкому кругу лиц любую информацию практически без посредников (точнее, он может выбирать посредников из конкурентной среды, что сильно ограничивает возможности манипулирования транслируемой информацией). Пожалуй, предельным выражением указанной тенденции можно считать появление пиринговых (peer-to-peer) систем обмена информацией, типа Gnutella или Kazaa, в архитектуре которых в принципе не предусмотрен центральный узел, регулирующий информационные потоки.
И, наконец, в-четвертых, логическим следствием преобладания горизонтального движения информации в современном обществе является невозможность или крайняя затрудненность (как техническая, так и экономическая) цензурирования или иного жесткого управления информационными потоками.
В таких условиях классическая образовательная парадигма начинает давать сбои. Учитель уже не может выступать как полномочный представитель авторитетных источников знания, по той простой причине, что в условиях множественности источников авторитетность того или иного из них уже не является аксиомой, но требует проверки и доказательства. Кроме того, «средний авторитет» каждого из многочисленных источников информации, естественно, ниже, чем авторитет источника единственного. Соответственно, учителю не приходится рассчитывать на ореол непогрешимости, который окружал его ранее автоматически, в силу одного лишь статуса. Учителю теперь самому приходиться непрерывно учиться, чтобы, по крайней мере, ориентироваться в современных информационных потоках и успешно конкурировать в глазах учеников с альтернативными источниками удовлетворения их информационных потребностей. Метафора учителя как поставленного свыше распорядителя интеллектуальных богатств, накопленных предками, сменилась метафорой учителя как опытного пловца, который умеет выгрести против сильного встречного течения — и показать другим, как это делается.
Динамический характер актуальной информации в современном мире делает бессмысленным отношение к информации как к некоему сокровищу, которое надо беречь, стеречь и выдавать отмеренными порциями. Если ранее было принято говорить о «сумме знаний», то теперь первичным, более фундаментальным понятием становится «информационный поток». Поэтому в пресловутом понятии «знаний, умений и навыков» акценты смещаются в сторону более динамичных компонентов. Сами компоненты этой триады также изменяются, приобретая все более рефлексивный характер метазнаний (знаний о том, где и как можно найти знания, необходимые во вновь возникшей ситуации) и метаумений (умений приобретать умения).
Дозирование информации в образовательном процессе, составление всевозможных «требований к минимуму содержания образовательных программ», рекомендательных списков литературы и т.п. в условиях преобладания горизонтальных информационных потоков оказывается весьма неэффективным занятием. По классической схеме то, что должны знать и уметь первоклассники, должно жестко согласовываться с тем, чему их будут учить в выпускном классе. Но средств жесткого контроля за информацией, доступной ученику и усваиваемой им, отныне не существует. Да и пресловутый «минимум содержания образовательных программ» за годы обучения успеет измениться не раз. А не изменится — тем хуже для общества, образовательная система которого не успевает за изменениями информационных потоков.
Из всего сказанного выше следует, что сложившийся в настоящее время характер информационных потоков требует изменения образовательной парадигмы. Учитель уже не может выступать, как единственный источник информации. Но он может и должен помочь ученику ориентироваться в современных информационных потоках, помочь организовать информационную микросреду ученика. Жесткий авторитарный стиль обучения должен заменить стиль сотрудничества в решении общей проблемы.
В современных условиях учитель должен не столько сообщать знания, сколько подсказывать, где их можно найти, как их оценить, как переработать в иную форму. В условиях избыточности информационных потоков особое значение приобретает не прямая передача информации от учителя к ученику, а опосредованная: учитель учит оценивать различные источники информации по их качеству, достоверности, полноте и др. критериям. Но если мы с вами читали одни и те же книги, посещали одни и те же сайты и у нас сложились похожие предпочтения, то это означает, что мы с вами примерно одинаково представляем себе мир — а что это как не обучение, воспроизводство знаний в следующем поколении?
Диалог с обучающей программой как пример реализации МС информатики на адаптивном и прогрессивном уровнях
Другая очевидная проблема связана с неравнозначностью разных межпредметных связей. Да, формирование системы МС информатики играет принципиально важную роль на современном этапе развития системы образования, но некоторые из этих связей открывают принципиально новые, абсолютно недоступные ранее возможности развития образования, а другие просто повышают эффективность, ускоряют уже наметившиеся и оформившиеся направления развития. Здесь уместна аналогия с понятиями алломорфоза и аро-морфоза, используемыми в теории биологической эволюции [87]. Алломорфоз (идиоадаптация) — усовершенствование частного характера, повышающее приспособленность группы организмов к конкретным условиям обитания. Ароморфоз же — это крупное, принципиальное усовершенствование (напри- мер, возникновение оперенного крыла), выводящее на новый эволюционный уровень и открывающее новые задачи, которые могут решаться уже путем ал-логенеза. Аналогичным образом, среди МС информатики можно выделить связи адаптивного уровня, которые облегчают решение традиционных образовательных задач, и связи прогрессивного уровня, которые позволяют ставить новые задачи образовательного процесса.
Проиллюстрируем различие между адаптивными и прогрессивными МС информатики на примере проблемы общения с обучающей программой [86].
Одной из основных особенностей, отличающей компьютер от других технических средств обучения, является его способность к диалогу, то есть к достаточно сложной и разнообразной реакции на действия обучаемого, зависящей, среди прочего, от актуальных в данный момент образовательных целей и предыстории взаимодействия сторон диалога.
Весьма распространена точка зрения, согласно которой диалог учащийся — компьютер будет эффективным только если он построен на базе законов человеческого и, в частности педагогического общения. Например, по мнению Е.И. Машбица, В.В. Андриевской, и Е.Ю. Комиссаровой [88, с. 132], «диалог учащийся — компьютер призван моделировать общение учителя с учащимся или учебный диалог». Конечно, при этом делаются оговорки о том, что «в диалоговом взаимодействии с компьютером не следует стремиться полностью копировать чисто человеческие средства общения» [88, С. 5]. Однако акцент в приведенной цитате и аналогичных ей падает на слово «полностью». Основные отличия компьютерного общения от естественного считаются непринципиальными, имеющими технический характер. Идея, которая, явно или неявно, лежит в фундаменте такой позиции, заключается в том, что диалог учащегося с компьютером есть на самом деле диалог с создателем обучающей программы, лишь опосредованный вычислительной техникой (коммуникационным медиатором). В качестве основных способностей медиатора называются способности: «ускорять движение сообщений, увеличивать его дальность, повышать помехоустойчивость, размножать сообщение в ходе передачи, контролировать процесс общения при помощи управления каналом связи и т.д.» [88, с. 15]. При таком подходе компьютер в качестве средства обучения мало чем отличается от телефона или телевизора, а основная проблема общения заключается в том, что второй его участник — разработчик программы — отчужден от своего продукта и находится настолько далеко от разворачивающегося взаимодействия, что им можно пренебречь. Очевидно, организация общения с компьютером в рамках такого подхода — это пример реализации МС информатики на адаптивном уровне.
Для оценки изложенных выше представлений рассмотрим положения, определяющие суть классического понимания педагогического общения.
Согласно А.А. Леонтьеву [89], педагогическое общение — это многоплановый процесс организации, установления и развития контактов, взаимопонимания и взаимодействия между педагогом и учащимися, порождаемый целями и содержанием их совместной деятельности. Оптимальным педагогическим общением является такое общение учителя (и шире, педагогического коллектива) со школьниками в процессе обучения, которое создает наилучшие условия для развития мотивации учащихся и творческого характера учебной деятельности, для правильного формирования личности школьника, обеспечивает благоприятный эмоциональный климат обучения, обеспечивает управление социально-психологическими процессами в детском коллективе и позволяет максимально использовать в учебном процессе личностные особенности учителя.
Курсивом в предыдущем абзаце выделены фрагменты, опирающиеся на аксиому о том, что одной из сторон в обучающем диалоге выступает непосредственно человек (учитель). Видно, что эта аксиома играет ключевую роль не только в раскрытии особенностей педагогического общения, но и в определении самой его сути. Это дает нам основания предположить, что общение с компьютером — совершенно специфический вид взаимодействия, новая сфера учебной деятельности. Поэтому вполне актуален вопрос, не отличается ли диалог с компьютером от диалога с учителем настолько существенно, что может и должен выстраиваться принципиально по-иному?
Укажем две особенности общения с компьютером (не зависящие от того, видим мы за ним человека — разработчика обучающей программы, операционной системы, администратора системы, — или нет), которые отличаются от соответствующих обстоятельств общения с человеком настолько сильно, что заставляют считать эти два типа диалога различными не только внешне, но и качественно, по сути своей.
Во-первых, в передаче информации ученику от учителя преобладает слуховой канал восприятия, хотя, конечно, важное значение имеют жесты, мимика, надписи на доске, наглядные пособия и т.д. И все-таки школьник на обычном уроке часто смотрит в окно. В передаче информации от компьютера главный канал — визуальный, пропускная способность которого составляет 90% от всех сенсорных способностей человека. Наиболее бурно в настоящее время развиваются как раз технологии, направленные на повышение эффективности и реалистичности представления пользователю компьютера визуальной информации (трехмерная графика, виртуальные миры и населяющие их персонажи, и т.д.)
Слуховой канал передачи информации преобладает и в обратной связи «ученик > учитель». Между тем, и это особенно справедливо по отношению к детям, эффективность учебного диалога низка, если он оказывается диалогом в узком смысле, «разговорами», если из него исключены (или ограничены) возможности показать, сделать, повертеть, нарисовать. Известно, что младшие школьники вообще предпочитают «думать руками». Да и студенты, осваивающие любой программный продукт, обязательно переживают период бессистемного щелканья по кнопкам, предшествующий периоду осмысленной работы. Компьютер предоставляет им такую возможность, поскольку даже в самом примитивном варианте он снабжен механическим манипулятором (мышь). А ведь существуют еще джойстики, пространственные мыши, дигитайзеры (графические планшеты), сенсорные перчатки и другие устройства виртуальной реальности, в том числе с обратной связью, позволяющей буквально пощупать виртуальный объект.
Таким образом, общение с компьютером, по крайней мере, в потенции, позволяет многократно расширить канал общения, до степени, недостижимой при контакте с учителем.
Во-вторых, особенностью компьютера, принципиально отличающей его от любого учителя, является отсутствие личности. В ряде случаев это способно повысить эффективность учебного диалога, условием которого, как известно, является его психологически щадящий режим. В обычной ситуации учащийся в классе постоянно ожидает оценки, зачастую нагруженной негативными эмоциями, и потому страх ошибиться, усиленный самоконтроль превращает для ученика диалог с учителем в напряженную деятельность. Этого можно избежать при общении с компьютером, когда последний выступает не в роли ментора и наставника, а помощника или даже инструмента для достижения поставленной цели.
Интеграция представлений естественнонаучной информационной картины мира в дисциплину «Концепции современного естествознания»
При переходе от теоретических построений предыдущих глав к практическому вопросу о путях использования мировоззренческого и методологического потенциала естественнонаучной информационной картины мира через систему теоретических и философских содержательных межпредметных связей информатики с дисциплинами естественно-математического цикла, педагог-исследователь неизбежно сталкивается с вечной проблемой «сопротивления материала»: для реализации межпредметных связей необходимо, как минимум, расширение, а чаще — перестройка существующих естественнонаучных и математических дисциплин. В конечном итоге, как правило, перевешивают соображения в пользу сохранения сложившейся структуры и внутренней логики традиционного курса — по крайней мере, в массовой практике школ и вузов. Поэтому эффективным механизмом реализации межпредметных связей оказываются новые курсы интегративного характера, которые появляются в учебных планах на правах факультатива, элективного, специального или даже регулярного курса [15, 62, 72, 77, 100, 113, 114].
В начале 90-х годов в учебных планах почти всех гуманитарно-экономических специальностей и направлений высшего образования появился предмет «Концепции современного естествознания» (далее — КСЕ). Преподаватели новой дисциплины столкнулись с рядом нелегких вопросов принципиального характера [115]. Какое содержание должно вкладываться в курс КСЕ? В какой взаимосвязи и последовательности в нем должны находиться основные научные достижения? Каковы методические особенности преподавания естествознания в гуманитарной аудитории?
Согласно подходу В.В. Свиридова [24], основным содержанием курса «Концепции современного естествознания» должна быть естественнонаучная картина мира. Принятие этого положения позволяет дать убедительные и практически эффективные ответы на принципиальные вопросы о содержании и методике преподавания КСЕ [63, 116]. Но, поскольку естественнонаучная информационная картина мира— подсистема общенаучной картины мира (а равно подсистема системно-информационной картины мира, см. рис. 1 на с. 26), отсюда вытекает, что представления естественнонаучной информационной картины мира могут и должны излагаться в курсе КСЕ.
Этот вывод реализован нами на практике. Именно, нами написан раздел «Естественнонаучная информационная картина мира» для учебного пособия «Концепции современного естествознания» [53]. Раздел органично вписался в структуру и методические принципы пособия, рукопись которого, после авторитетного рецензирования, признана одним из победителей конкурса Минобразования РФ.
С 2001 г. курс КСЕ с включенным в него разделом «Информационная картина мира» читается студентам Института менеджмента, маркетинга и финансов (Воронеж). Содержание раздела близко следует п. 1.5 настоящей работы и не требует дополнительных комментариев. Сверх того, в качестве дидактического материала к курсу КСЕ нами разработаны задания для учебно-исследовательской работы студентов, нацеленные на углубление представлений, общих для естественнонаучной информационной картины мира и современной научной картины мира. Ниже приводится краткое описание этих заданий.
Обязательный элемент обсуждения эволюционных представлений в курсе КСЕ — второе начало термодинамики и понятие энтропии в ее основных ипостасях [49]. С формированием современной эволюционно-синерге-тической парадигмы естествознания второе начало термодинамики приобрело особое значение, ибо оно — единственный из фундаментальных физических законов, который указывает на существование общей направленности событий в мире. Для целей настоящего исследования важна также тесная связь энтропии с информацией, понимаемой атрибутивно (п. 1.5.1).
Изучение понятия и свойств энтропии в курсе КСЕ должно хотя бы в минимальной степени компенсировать отсутствие упоминания о ней в школьных курсах физики и химии. При этом, в соответствии с обсуждавшимся пониманием задач курса КСЕ [24, 116], излагаемый теоретический материал следует использовать для обсуждения вопросов, представляющих общекультурный интерес. Таковым для темы «Энтропия и закон ее возрастания» может быть, например, энтропийный анализ текстов.
При выполнении учебно-исследовательской работы «Энтропийный анализ текстов» студенту предлагается:
1. Ознакомиться с методами расчета энтропийной меры символьных последовательностей.
2. Под руководством преподавателя составить и отладить компьютерную программу, рассчитывающую для заданного текста частоты встречаемости одно- и двухсимвольных сочетаний.
3. Рассчитать (в одно- и двухсимвольном приближении) по формуле Шеннона S = -^ р, log pi энтропию прозаического фрагмента, поэтического фрагмента, аминокислотной последовательности в одном из белков.
4. Сравнить полученные результаты с энтропией случайной последовательности символов, последовательности десятичных знаков числа к, последовательности символов в десятичной записи рационального и иррационального чисел. Сформулировать выводы.
Эволюционная концепция, ядро современной научной картины мира и важнейший элемент естественнонаучной информационной картины мира, находит свое обоснование не только в теоретических рассуждениях, но и в практике конструкторской и даже производственной деятельности. Например, ряд эффективных фармацевтических препаратов получен путем направленной химической эволюция, впервые реализованной в конце 60-х годов при изучении ?/?-фага, заражающего кишечную палочку [117]. Не так давно начались попытки применить метод «генетического программирования» для решения сложных задач оптимизации и управления. По этому методу, вначале создается случайная популяция решений некоторой задачи оптимизации (например, с какого завода на какие склады везти продукцию). Затем в запись решений случайным образом вносятся «мутации». Полученные мутанты тестируются, среди них отбираются лучшие, скрещиваются между собой, в них снова вносятся случайные изменения, и так далее [118]. В 1996 году состоялась первая конференция по генетическому программированию, где демонстрировались результаты эволюции программ, управляющих клеточными автоматами, простейший пример которых — игра в «крестики-нолики».
