Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИКО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ КОНЦЕПЦИИ АДАПТИВНО-РАЗВИВАЮЩЕГО ОБУЧЕНИЯ 20
1.1. Анализ проблем когнитивного развития в процессе обучения 20
1.2. Концепции развивающего обучения и высшая школа 32
1.3. Структура интеллекта, когнитивное развитие и успешность обучения 45
1.4. Познавательная активность как важнейшее психологическое условие успешности обучения 57
1.5. Обучение как управление развитием 65
ГЛАВА 2. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СЕМАНТИЧЕСКИХ И ИНФОРМАЦИОННО-КОММУНИКАТИВНЫХ АСПЕКТОВ РАЗВИВАЮЩЕГО ОБУЧЕНИЯ 16
2.1 Диалогический характер педагогического общения 76
2.2. Процесс приобретения знания как активная познавательная деятельность в информационной среде 90
2.3. Проблема значения в процессе обучения как единицы коммуникации и единицы мышления и обобщения 108
2.4. Логико-психологические аспекты формирования понятия в процессе обучения как обобщенной модели значения 120
ГЛАВА 3. РАЗВИВАЮЩЕЕ ОБУЧЕНИЕ КАК ФОРМИРОВАНИЕ КОМПЕТЕНТНОСТИ 142
3.1. Смысловое моделирование ситуации в процессе обучения 142
3.2. Образное моделирование знания в процессе обучения и использование образов как формальных систем 160
3.3. Совершенствование функционального аспекта знаний в процессе обучения 181
3.4. Обобщение и повышение универсальности знания в процессе развивающего обучения 204
3.5. Информационные технологии обучения 226
ГЛАВА 4. ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНАЯ ПОДГОТОВКА В ВУЗЕ КАК ОДИН ИЗ ЭТАПОВ СТАНОВЛЕНИЯ САМОРАЗВИВАЮЩЕЙСЯ ЛИЧНОСТИ 240
4.1. Синергетический подход как возможная парадигма познавательного развития личности в образовательной системе 240
4.2. Анализ проблем учебной деятельности студента в адаптационном периоде 256
4.3. Развитие творческой познавательной активности студента в процессе обучения как условие становления саморазвивающейся личности 268
ГЛАВА 5. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ И РЕЗУЛЬТАТЫ ОПЫТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ РАБОТЫ 288
5.1. Методика проведения исследований 290
5.2. Результаты экспериментального исследования эффективности обучения и их многомерный статистический анализ 296
5.3. Анализ усвоения и развития обобщенных приемов обучения, обучаемости и самооценки студентов и школьников в процессе развивающего обучения 329
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 356
ЛИТЕРАТУРА 361
ПРИЛОЖЕНИЯ 386
- Анализ проблем когнитивного развития в процессе обучения
- Процесс приобретения знания как активная познавательная деятельность в информационной среде
- Образное моделирование знания в процессе обучения и использование образов как формальных систем
Введение к работе
Актуальность исследования. Изучение естественнонаучных дисциплин признано современной концепцией высшего образования в России необходимой частью образовательной подготовки практически для всех направлений высшего образования. Роль естественнонаучных знаний состоит не только в формировании естественнонаучной картины мира; не менее важен их гуманитарный аспект, их развивающая функция. Естественнонаучные дисциплины обладают широкими возможностями развития мышления, творческих способностей человека. Общепризнанно, что естественнонаучные знания являются основой будущей профессии; качества будущего профессионального мышления специалиста определяются прежде всего его фундаментальной подготовкой (Сенашенко В., Сенаторова Н., 1999).
В то же время, признается, что научные знания, успешно реализуя в высшей школе информативную функцию, далеко не всегда выполняют функцию развивающую (Кагерманьянц В. С, Гарунов М. Г., Семушина Л. Г., НИИВО, 1997). Традиционная образовательная система ориентирована, в основном, на усвоение аналитических знаний, она не стимулирует интереса к синтезу знаний, полученные знания часто фрагментарны, не готовы к актуализации и использованию для решения задач в различных предметных ситуациях.
В динамических условиях современного общества экстенсивный характер образовательной системы, информационно-репродуктивный подход к процессу обучения является неприемлемым. Приоритетными задачами являются фундаментализация предметных знаний, интеллектуализация и интенсификация подготовки студентов. Новые требования к системе образования, выявляющие неадекватность традиционных форм обучения, предъявляет информатизация общества (Кузнецова Ю. М., 2000).
Символами нового взгляда на образование становятся компетентность, эрудиция, индивидуальное творчество, самостоятельный поиск знания (Жуков В. И., 1999). В связи с этим требованием времени является гумани стическая ориентация образования. Современное образование характеризуется противоречием между ориентацией на личность, адаптацией к ней и сложившимся «образовательным» стереотипом общественного сознания. В качестве важнейшего индикатора адаптированности содержания образования к личности рассматривается степень влияния обучения на формирование интеллектуально-креативных способностей студентов.
Известные исследования проблемы развивающего обучения показали, что не всякое обучение имеет подлинно развивающее значение. Условием подлинно развивающего обучения является целенаправленное формирование учебной деятельности студента. В настоящее время признается, что учебная деятельность студентов по разным причинам недостаточно сформирована и изучена, и распространение теории учебной деятельности на вузовское образование является актуальным и своевременным (Зимняя И. А., 1999).
Инновационные процессы в высшей школе отражают поиск способов оптимизации образовательного процесса и требуют развитого теоретического психолого-педагогического и научно-методического обоснования.
Таким образом, актуальность исследования обусловлена тенденциями развития высшего образования и необходимостью усиления развивающей функции естественнонаучной подготовки студентов, ее фундаментализации, интенсификации и интеллектуализации в условиях гуманистической, личностной ориентации образовательной системы.
Проблема диссертационного исследования связана с совершенствованием развивающего обучения естественнонаучным дисциплинам в техническом университете. Методологические ориентиры работы заданы теоретико-методологическими положениями педагогики и психологии развития, широко известными исследованиями проблем влияния обучения и воспитания на психическое развитие человека научной школы Л. С. Выготского (А. Р. Лу-рия, А. Н. Леонтьев, Д. Б. Эльконин, П. Я. Гальперин и другие), С.Л. Рубинштейна и его последователей, в которых воспитание и обучение рассматриваются как всеобщие формы развития психики ребенка, а также положения ми психологии общих способностей, психологии мышления, положениями когнитивной психологии, теории образов, структурной лингвистики и психосемантики.
Усиление развивающей функции образования является одной из актуальных проблем педагогики высшей школы, без решения которой невозможна реализация указанных выше приоритетных задач совершенствования образования.
В то же время, практически ни одна из теорий развивающего обучения не затрагивает проблемы обучения взрослых (В. А. Якунин, 1998), существующие глубоко разработанные теоретические концепции развивающего обучения (В. В. Давыдов, П. Я. Гальперин, Н. Ф. Талызина, Л. В. Занков, 3. И. Калмыкова и другие) обращены, в основном, к школьному возрасту, и применительно к вузовским условия обучения они имеют определенные ограничения (С. Д. Смирнов, Ю. Н. Кулюткин, В. И. Загвязинский и др.).
Педагогика высшей школы имеет существенные отличия от педагогики общеобразовательной школы, наиболее важные из которых лежат в области целей, содержания образования, психофизиологических особенностей обучаемых (А. А. Вербицкий, 1991); проблема обучения взрослых является предметом пока еще немногочисленных исследований (В. А. Якунин, Ю. Н. Кулюткин, С. Д. Смирнов, В. А. Петровский, А. А. Вербицкий, И. А. Зимняя и другие).
В результате этих исследований студенчество выделяется как особая социально-психологическая и возрастная категория, а студент - с социально-психологических и психолого-педагогических позиций - характеризуется как особый субъект учебной деятельности. В условиях недостаточно сформированной и изученной учебной деятельности студента перед преподавателем вуза, особенно в адаптационном периоде обучения студента, стоит ответственная психолого-педагогическая задача формирования студента как субъекта учебной деятельности (И. А. Зимняя, 1999). Ряд проблем общенаучного этапа образования связан и с возрастными особенностями интеллектуального обучаемых, трудностями адаптации начинающих студентов к условиям обучения, развития устойчивой мотивации к учебно-познавательной деятельности.
Обучение взрослых связывается прежде всего с концептуальным развитием (Ю. Н. Кулюткин, 1985), однако, известно, что концептуальное развитие не происходит самопроизвольно, вне целенаправленной и правильно организованной учебной деятельности, и теоретическое мышление нередко остается несформированным даже у студентов, что имеет тяжелые последствия для вузовского образования (С. Д. Смирнов, 1995). Обучение естественнонаучным дисциплинам в вузе на должном научном уровне требует развитого теоретического мышления, которое у начинающих студентов еще недостаточно сформировано (П. И. Пидкасистый, Л. М. Фридман, М. Г. Гарунов, Н. М. Пейсахов).
В современных общественных условиях необходима разработка системы образования, направленной на развитие природных способностей к самостоятельному познанию и собственной деятельности по саморазвитию интеллектуальных способностей (Пидкасистый П. И., Фридман Л. М., Гарунов М. Г., 1999). В традиционной системе обучения, ориентированной в основном на контроль результата обучения, а не на диагностику и коррекцию его процесса, характер используемых средств познания недостаточно рефлекси-руется обучающимся.
Современная образовательная система должна основываться на формирующейся сегодня постклассической системе мира, синтезирующей опыт естественных, гуманитарных и технических наук (Жураковский В., Приходь-ко В., Федоров И., 1999). При разработке подхода к развивающему обучению в вузе в современных условиях не могут не учитываться и его особенности, связанные с растущей опорой обучения на компьютерные технологии.
В число наиболее актуальных общих проблем повышения уровня содержания высшего образования входят интеллектуальное развитие, обогащение мышления методологией научного познания, развитие интеллектуально творческой направленности личности, составляющие суть интеллектуализации содержания образования Задача фундаментализации знания требует разработки способов обучения, обеспечивающих усвоение и долговременное хранение обобщенного знания, обладающего высокой степенью универсальности.
Разработанные в настоящее время направления обучения (контекстный подход, имитационное моделирование условий будущей профессиональной деятельности и другие) ориентированы, в основном, на преодоление противоречий между условиями обучения и будущей профессиональной деятельности выпускника. Проективный подход, направленный на преодоление междисциплинарной разобщенности знания, больше соответствует условиям послевузовского образования и элитарной подготовки (Ильин Г. Л., 1995).
Реализация обобщающей, интегрирующей, синтезирующей роли фундаментального знания в процессе естественнонаучной подготовки в техническом университете, развитие способности студентов к активному самостоятельному поиску знания, обеспечение преемственности естественнонаучной и профессиональной подготовки специалиста требуют теоретически обоснованного подхода, направленного, прежде всего, на усиление развивающей функции обучения в реальных условиях лишь формирующегося у студентов научного «образа мира» и с учетом психолого-дидактических особенностей учебной деятельности на данном этапе обучения.
Таким образом, проблему диссертации можно определить как проблему совершенствования научных основ развивающего обучения естественнонаучным дисциплинам в техническом университете в условиях гуманистической ориентации образования, разработки дидактических теоретических представлений, реализующих единство психологических и дидактических подходов к процессу обучения и позволяющих построить научно обоснованную методическую концепцию развивающего обучения.
Цель исследования заключается в исследовании закономерностей развивающего обучения естественнонаучным дисциплинам как части обще научной подготовки в техническом университете, разработке теоретических представлений адаптивного подхода к развивающему обучению и построении на их основе научно обоснованной методической концепции обучения.
Объектом исследования является процесс обучения студентов естественнонаучным дисциплинам в техническом университете как составная часть фундаментальной подготовки студентов к будущей профессиональной деятельности.
Предмет исследования -развивающая функция процесса обучения студентов естественнонаучным дисциплинам в техническом университете и возможные пути ее наиболее полной реализации в условиях адаптивного подхода к развивающему обучению.
Гипотезу исследования составляет совокупность следующих предположений:
одной из причин дискретности знаний обучающихся и трудности их использования при решении конкретных задач, закрепления стереотипных свойств и представлений, отсутствия целостного восприятия предмета и явления, неумения оперировать имеющимися понятиями может служить, наряду с абсолютизацией логико-понятийных аспектов передачи и усвоения знания, недооценка в дидактике семантических проблем, которые возникают в процессе диалогического педагогического общения на уровне значений и смыслов, что является отражением недостаточной разработанности проблемы семантических преобразований информации в психологии;
трудности в реализации развивающей функции обучения в массовой педагогической практике могут быть связаны с несоответствием используемых методов обучения наличному уровню сформированности у обучаемых репрезентативных структур когнитивного опыта; в этом случае повышение эффективности обучения возможно за счет формирования недостающего звена интеллектуальной деятельности обучающегося с опорой на имеющийся у него когнитивный опыт;
при формировании в процессе обучения связной системы активного знания в качестве методологического обоснования может использоваться философская и психосемантическая трактовка понятия как обобщенной, упорядоченной и иерархизированной модели значения, а его семантических признаков - как свернутых отношений и свернутых действий, в связи с чем задача усвоения значения в процессе обучения представляется как задача раскрытия и реализации этих свернутых отношений и свернутых действий, что должно являться прямым продуктом обучения;
формированию сложной структуры значения и передаче семантической стороны информации в процессе диалогического педагогического взаимодействия могут способствовать формы и методы обучения, обеспечивающие возможность поддерживать в процессе обучения максимально возможный уровень эксплицитности значения, что соответствует и требованиям, вытекающим из растущей опоры обучения на компьютерные технологии;
поскольку объектами познавательной активности человека являются предмет и ситуация, к тому же, усвоение понятий связано с выявлением их признаков в контекстах разнообразных ситуаций, а условием успешности интеллектуальных действий в ситуации является сформированность ее целостного умственного образа, то познавательная деятельность обучающегося должна включать умственные действия, направленные на формирование обобщенных целостных мысленных образов не только понятий, но и предметных ситуаций, отражающих естественнонаучные явления и события, и оперирование этими мысленными образами; таким образом, обучение должно быть направлено не только на развитие способности к понятийной абстракции и развитие понятийной системы мышления, но и на развитие способности к абстрактно-обобщенной репрезентации событий (предметных ситуаций);
в качестве психологически обоснованных эвристик при конструировании в процессе обучения абстрактно-обобщенной репрезентации событий могут быть использованы представления об уровневой обработке информа ции и структурно-лингвистический подход; абстрактно-обобщенные репрезентации событий на глубинном смысловом уровне в виде системных структурно-функциональных схем могут служить в процессе обучения ориентировочной основой умственных действий высокого уровня при решении проблемных ситуативных задач, а в качестве материализованной опоры умственных действий и способа формализации знания при формировании понятий и целостных структур знания, отражающих естественнонаучные события и явления на глубинном смысловом уровне, могут быть использованы вербальные и невербальные смысловые метамодели (регулярные структуры).
Задачи исследования.
1.Выявить психолого-педагогические, семантические, информационные и коммуникативные проблемы учебной деятельности и интеллектуального развития студентов в процессе естественнонаучной подготовки в техническом университете.
2. Исследовать закономерности и принципы развивающего обучения естественнонаучным дисциплинам в техническом университете с позиций личностно-деятельностного подхода как формирования компетентности обучающегося.
3. Теоретически обосновать с позиций адаптивного подхода пути совершенствования развивающего обучения естественнонаучным дисциплинам в техническом университете, направленные на развитие самостоятельности студента в познавательной деятельности, его способности оперирования знаниями и их применения в различных ситуациях.
4. Исследовать объяснительную, прогностическую и предписывающую функции концепции адаптивно-развивающего обучения естественнонаучным дисциплинам в техническом университете как педагогического инструмента, позволяющего раскрыть трудности и проблемы развивающего обучения и способствующего их преодолению.
5. Разработать способы, средства и методы развивающего обучения естественнонаучным дисциплинам в техническом университете, способст вующие реализации его развивающей функции и приобретению компетентности обучающимся как субъектом учебной деятельности
Методы исследования.
Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования: анализ философской, педагогической, психологической, математической, естественнонаучной литературы по теме исследования; моделирование представления знаний с использованием положений философии, информатики, психосемантики, теории образов, теории графов и структурно-лингвистического подхода; надпредметный общедидактический метод оценки показателей обученности; методы статистического, корреляционного и многомерного статистического анализа (кластерного анализа методом ближайших соседей) полученных экспериментальных данных; методы наблюдения, беседы и письменного интервьюирования студентов. При проведении исследований применялся метод диагностического эксперимента, который проводился как с использованием заданий критериально-ориентированного характера с целью диагностики усвоенных знаний и обобщенных приемов обучения, так и методами вербального и невербального моделирования ситуативных задач, вопросным методом с целью диагностики понимания учебно-научных текстов и методом исследования «чувствительности» к подсказке в абстрактной форме при установлении связей и отношений в конкретном предметном материале. Метод естественного обучающего эксперимента использовался при проведении исследований по двум различным планам: а) сравнение экспериментальных и контрольных групп испытуемых, б) по схеме предшествующий контроль - обучение - последующий контроль.
План эксперимента включал проведение предварительного диагностического этапа, осуществлявшегося с 1981 года (в том числе, в рамках Координационного плана Минвуза РФ) с участием 1500 студентов, а также городских и сельских школьников выпускных классов, углубленного диагностического этапа ( 1996-1999 г.г.) по описанным выше схемам с использованием критериально-ориентированных заданий (250 человек), с использовани ем вопросного метода (25 человек), с использованием метода подсказки (18 человек); этап обучающего эксперимента (по указанным выше схемам) с участием студентов и старших школьников, включающий статистическую обработку и интерпретацию результатов (232 человека).
Научная новизна и теоретическая значимость исследования. Разработаны теоретические представления о путях совершенствования интерпретационных характеристик диалогического педагогического взаимодействия за счет раскрытия значения как иерархической системы признаков, включающих свернутые отношения и свернутые действия, оперирования глубинными смысловыми вербальными и невербальными моделями предметных ситуаций (метамоделями) как целостными структурами знания, сжатия учебной информации и повышения ее уровня.
Разработаны теоретические представления о поэтапном формировании понятия в процессе обучения, включающем логический, генетический и функциональный этапы и позволяющем обучающемуся усвоить значение понятия, расширяющее его логические пределы, путем его использования в качестве элемента разнообразных предметных ситуаций.
Разработаны теоретические представления о развитии в процессе обучения способности обучаемых к абстрагированию и обобщению за счет оперирования моделями знания на глубинном смысловом уровне (метамоделями) и использования свойств предложенных моделей - комбинаторных, рекурсивных и свойств подстановки, в результате чего исследуемая предметная ситуация идентифицируется обучающимся с определенным классом эквивалентности, соответствующим данной модели, что определяет выбор действий обучающегося в данной ситуации, то есть служит для него ориентировочной основой действий высокого уровня. Выявлены актуальные понятия, составляющие понятийный аппарат разработанной концепции.
Разработаны теоретические представления о роли в процессе развивающего обучения естественнонаучным дисциплинам в техническом университете освоения и самостоятельного использования обобщенных приемов обу чения, направленных на формирование репрезентативных когнитивных структур, отображающих понятия и ситуации естественнонаучной действительности.
Разработан единый формализованный язык вербального смыслового описания модели предметной ситуации как инструмент уровневой обработки информации и абстрагирования ее смысловой стороны и сформулированы соответствующие ему правила, основанные на семантических свойствах модели.
Разработан невербальный формализованный язык моделирования предметных ситуаций, включающий единый графический код, состоящий из ограниченного числа непроизводных составляющих, и соответствующие ему правила, и позволяющий обучаемому самостоятельно конструировать невербальные модели предметных ситуаций на глубинном смысловом уровне. Практическая значимость диссертационной работы. Разработанные теоретические положения могут использоваться при создании способов обучения, учебников, учебных пособий и обучающих программных средств, ориентированных на совершенствование развивающего обучения естественнонаучным дисциплинам в техническом вузе; на их основе разработаны методические указания к самостоятельной работе студентов, новые способы обучения, направленные на развитие понятийного мышления, способы системного вербального и невербального (на основе предложенного графического кода) обобщенного моделирования знания в процессе решения ситуативных задач, способы компьютерного интерактивного обучения и обучающие программы, в том числе, зарегистрированные Роспатентом и представленные в Международном Интернет-каталоге, которые могут использоваться в различных формах обучения, включая дистанционную форму.
Разработанные теоретические представления могут использоваться также в научно-исследовательской работе по методике преподавания естественнонаучных дисциплин в техническом вузе, они показали свою эффектив 15 ность при использовании в техническом университете, в школе, в системе подготовки абитуриентов, в системе последипломного образования (переподготовке учителей и преподавателей средних специальных учебных заведений).
Часть работы выполнялась в рамках Координационного плана Минвуза Российской федерации в 1981- 85 г.г.
На защиту выносятся следующие основные положения.
1. Основой адаптивного подхода к совершенствованию развивающего обучения естественнонаучным дисциплинам в техническом университете является приближение средств, форм и методов обучения к природе присущих человеку в процессе познавательной деятельности способов репрезентации, осмысления, обобщения и оперирования знаниями, связанных с использованием различных знаково-символических систем. Указанный подход является адаптивным как по отношению к природным механизмам познавательных процессов, так и по отношению к психологически обусловленным последними методам научного познания, а также особенностям и требованиям современных компьютерных когнитивных технологий.
2. Необходимость оптимизации информационно-интерпретационных и коммуникативных характеристик диалогического педагогического общения, формирования целостной структуры активного знания и учет требований современных компьютерных технологий к мышлению пользователя приводит к формулированию дидактических принципов эксплицитности значения и релевантности. Первый из них соответствует требованию поддерживать в процессе обучения максимально возможный уровень эксплицитности значения за счет четкого выделения и различения его признаков как качеств, свойств и отношений и выявления среди них признаков, актуализирующихся в данном контексте, что способствует усвоению значения и образованию смысловых связей в структуре знания; второй требует целенаправленного формирования системы таких связей, соответствующей каждому этапу обучения, с помощью специально разработанных обобщенных приемов обучения. 3. Развитию мыслительных процессов (анализа, синтеза, обобщения, абстрагирования) способствуют как усвоение обучающимся значений («образующих» сознания) на основе разработанных теоретических представлений, так и освоение им способов вербального и невербального моделирования целостных реальных предметных ситуаций (проблемных ситуативных задач) на уровне глубинных смысловых регулярных структур (метамоделей), позволяющих рассматривать определенное множество ситуаций как конкретные варианты одной и той же модели.
4. На основе теоретических представлений об уровневой обработке информации, структурно-лингвистического подхода и методологических представлений теории образов разработаны обобщенные приемы обучения, которые используются в качестве эвристик, позволяющих формализовать конструирование смысловой метамодели ситуации на основе ее «поверхностного» описания или наблюдения, имеющихся знаний и когнитивного опыта. Использование в процессе обучения образных моделей как формальных систем также служит эвристическим и обобщающим приемом и обеспечивает смысловую «добавку».
5. Разработанные модели и образы служат не только средством организации значительного объема знаний, но и для того, чтобы поставить им в соответствие определенные действия; отличие последних от обычных алгоритмизированных действий состоит в том, что в их основе лежит смысловая интерпретация ситуации, которая представляет собой необходимый этап формулирования задачи и позволяет выделить общие свойства внешне различных ситуаций. В этом смысле можно считать, что модель (и соответствующий ей образ) используется в качестве распознающего алгоритма; ее назначение - распознать смысл ситуации и выбрать надлежащие действия.
Активное самостоятельное конструирование метамоделей предметных ситуаций обучающимся на основании формализованных языков их описания и соответствующих правил с опорой на понятийную систему соответ 17 ствующей предметной области рассматривается как самостоятельное конструирование ориентировочной основы действий высокого уровня.
6. Разработанная стратегия формирования понятия в процессе обучения позволяет реализовать поэтапное усвоение его значения от логического этапа, формирующего дискретные понятия, ограниченные своими логическими пределами, через генетический этап, обеспечивающий встраивание понятия в существующую систему знаний, к функциональному (продукционному) этапу, связанному с изучением функционирования понятия в разнообразных целостных ситуациях действия, описываемых с помощью предложенных моделей. Понятие усваивается как иерархическая система признаков с «открытыми» выходными связями, содержащая сущностное ядро и подвижную семантическую оболочку, обеспечивающую образование функциональных (инструментальных) связей в структуре знания и возможность перецентрирования понятия.
7. Реализация связей между обучением и развитием осуществляется посредством соответствующих разработанным теоретическим положениям обобщенных приемов обучения, сознательное усвоение и активное самостоятельное использование которых обучающимися способствует развитию операционных механизмов интеллектуальных способностей, познавательной диалогической активности, рефлексии и творческого мышления; преодолению отчуждения теоретического знания от реальной действительности, позволяет рассматривать усвоение методов научного познания как прямой результат обучения, то есть органично объединить их усвоение с предметной тканью содержания естественнонаучных дисциплин.
8. Результаты проведенной опытно-экспериментальной работы с обработкой полученных данных методами многомерного статистического анализа, а также данные по академической успеваемости, сохранности знаний, самооценке студентов, показывают, что разработанная теоретические представления и обобщенные методы обучения способствует повышению доступности обучения, снижению статистической сложности учебных заданий, повышению успешности и качества обучения, развитию познавательной активности студентов.
Концепция диссертационной работы состоит в следующем. Адаптивно- развивающее обучение естественнонаучным дисциплинам в техническом университете рассматривается как психологически ориентированное обучение, направленное на интеллектуальное развитие обучающегося как субъекта учебной деятельности, осуществляемое посредством форм, средств и методов обучения, опирающихся на имеющийся ментальный (умственный) опыт обучающегося и психологические механизмы познавательного отражения и обучения.
Достоверность результатов диссертационного исследования обеспечена достоверностью использованных теоретических положений философии, педагогики, методологии познания, педагогической психологии, логики, информатики, психолингвистики и психосемантики, теории образов; достоверностью данных использованных научных и научно-методических работ в указанных областях и в области методики преподавания естественнонаучных дисциплин в вузе; результатами многолетней опытно-экспериментальной проверки разработанных теоретических представлений, способов и средств обучения, проведенной в техническом университете, а также в институте переподготовки педагогических кадров, лицее, школе, результатами оценки эффективности разработанной концепции с использованием адекватных математических методов обработки полученных экспериментальных данных методами статистического и многомерного статистического анализа.
Апробация. Результаты исследования апробировались при обучении курсам теоретических основ химии и неорганической химии в техническом университете (ЮТУ), подготовке абитуриентов на курсах «Интеграл» при КГТУ, в сельской школе-лицее Курской области, чтении лекций по методике преподавания химии в Институте повышения квалификации и переподготовки педагогических кадров (г. Курск). Теоретические и экспериментальные положения диссертационной работы докладывались на Международных и республиканских конференциях в Москве, Санкт-Петербурге, Курске, Пензе, Брянске, Липецке и др., научных семинарах в БГПУ, КГТУ, МАМИ, в Санкт-Петербургском Центре Российского мониторингового комитета Международного инженерно-педагогического общества (IGIP).
Анализ проблем когнитивного развития в процессе обучения
Сущность проблем психического развития в процессе обучения состоит в том, определяет ли обучение и воспитание человека процессы его психического развития; каков характер этой связи ; можно ли посредством обучения и воспитания сформировать у человека те или иные психические способности или качества, которых до этого у него не было (Давыдов В. В., 1986 ; Шадриков В. Д., 1996) .
Эти вопросы тесно связаны с общими проблемами детерминации развития психики и соотношения внешних и внутренних факторов развития. В истории педагогики и педагогической психологии решение этих проблем не было однозначным. Одни из теоретических концепций отрицают ведущую роль обучения и воспитания в психическом развитии человека, другие признают их определяющее влияние , изучая его закономерности и занимаясь поиском и исследованием психолого-педагогических средств, с помощью которых можно оказать такое влияние. Эти концепции обращены, в основном, к школьному (и дошкольному) возрасту. Некоторые их положения имеют общий характер и применимы вследствие этого к процессу обучения в высшей школе, использование других с этой целью связано с определенными ограничениями, которые будут рассмотрены далее . Анализ указанных теорий полезен и с точки зрения преемственности общего базового и высшего образования.
Концепции, отрицающие ведущую роль обучения и воспитания в психическом развитии человека, рассматривают последнее как самостоятельный процесс с собственными внутренними закономерностями. Воспитание и обучение должны использовать те возможности, которые возникают в процессе развития, а принцип доступности с позиций данного подхода означает, что на каждом этапе обучения ребенку нужно предлагать только такие знания, для овладения которыми у него к данному моменту уже развит соответствующий уровень мышления. Согласно известной теории Ж. Пиаже (1960, 1997, 1997а), в процессе интеллектуального развития ребенка происходит организация адаптирующихся мысленных структур - от самого простого уровня организации (сенсорно-моторных схем) до стадии формальных операций (от 11 лет и подростковый период), системе которых соответствуют операторные структуры, или фундаментальные логические формы. В соответствии с этой теорией постулируется интуитивное использование подростками и взрослыми формально-логических операций, а методом исследования умственного развития считается исследование мыслительных операций, максимально не зависящих от содержания конкретных задач.
Однако, известно, что изменение формы репрезентации проблемной ситуации в сознании ребенка приводит к радикальным изменениям в операциональном составе его интеллектуальной деятельности; без ответа в теории Пиаже остался вопрос о том, что же происходит с интеллектом за порогом формальных операций (Холодная М. А., 1997). Подобные факты позволили автору высказать обоснованное предположение, что сформированность операторных структур не является единственным показателем интеллектуальной зрелости .
Согласно другому подходу, отождествляющему процессы обучения и развития ( У. Джеймс, Дж. Уотсон, К. Коффка), любое обучение приводит к развитию. Решение какой-то задачи не только определяет способность решить снова такую же задачу, но способность решать и другие задачи, с которыми раньше человек не мог справиться . Однако, теоретические и экспериментальные исследования показывают, что развивающий эффект обучения вовсе не однозначен и зависит от характера обучения.
В отечественной психологии воспитание и обучение рассматривается как всеобщая форма развития психики ребенка, а положение об определяющей роли обучения в развитии является одним из основных ее методологиче 22 ских положений (Л. С. Выготский, П. Я. Гальперин, А. Н. Леонтьев, А. Р. Лу рия, Н. А. Менчинская, Д. Б. Эльконин и др.).
В отличие от генетической теории Пиаже , в теории Л. С. Выготского «развитие психологической основы обучения... не предшествует началу обучения, а совершается в неразрывной внутренней связи с ним, в ходе его поступательного движения» (Выготский Л.С., 1982, т.2, с. 243). Л. С. Выготский выражает смысл своих взглядов известным афоризмом: «Совершая шаг в обучении, ребенок продвигается в развитии на два шага» (Выготский Л. С, 1991, с. 378). Он подчеркивает неоднозначность второго шага развития: обучение вызывает у ребенка к жизни, пробуждает и приводит в движение ряд внутренних процессов развития, поэтому оно не есть развитие, но, правильно организованное, оно ведет за собой детское умственное развитие, вызывает к жизни ряд таких процессов, которые вне обучения вообще сделались бы невозможными (там же, с. 388). Одним из основных положений известной культурно-исторической теории Выготского является положение о роли обучения, осуществляемого в символической форме через многообразные знаковые системы, в том числе , язык, что делает возможным обучение в абстрактной форме. В качестве критерия развития интеллекта у Выготского выступает мера общности понятия и наличие системы понятий. Отметим, что Выготский впервые в отечественной психологии ввел положение о внутреннем субстрате умственного развития, некой «структуре мысли» и сформулировал задачу «установления внутренней структуры учебных предметов с точки зрения развития ребенка и изменения этой структуры вместе с методами школьного обучения» (Выготский Л. С, 1991, с. 390). Однако, вопрос о природе этого внутреннего субстрата умственного развития, важный с педагогической точки зрения, остался открытым.
С позиций деятельностного подхода психическое развитие выражается в тех закономерных качественных сдвигах, которые происходят внутри воспроизводящей деятельности и в составе усваиваемых способностей только в процессе общения ребенка со взрослыми и под их руководством, а также в совместной деятельности с другими детьми ( А. Н. Леонтьев ). Единство обучения, воспитания и развития подчеркивается и С. Л. Рубинштейном («ребенок развивается, воспитываясь и обучаясь, а не развивается, и воспитывается, и обучается» (С. Л. Рубинштейн, 1973, с. 184). По Рубинштейну, способности человека, являясь внутренними условиями его развития, сами развиваются в процессе освоения знаний и способов действий, то есть под воздействием внешних условий. Рубинштейн выступал как против одностороннего подхода к обучению, целью которого считается лишь освоение определенной суммы знаний, так и против постановки задачи образования как развития у учащегося определенных способностей, необходимых для того, чтобы их добывать. В реальном ходе обучения и развития происходит и освоение определенной системы знаний, и, вместе с тем, развитие способностей ребенка (С. Л. Рубинштейн, 1999, с. 499). Одна из задач педагогического процесса, по Рубинштейну, - научить мыслить учащихся уже в ходе школьного обучения.
В гуманистической концепции обучения определяющая роль в развитии мышления отводится учебной деятельности. Цель учебной деятельности рассматривается в двух аспектах - по отношению к задачам образования и по отношению к конкретной учебной задаче (Шадриков В. Д., 1996, с. 148). Первый аспект связан с целью реализовать потенции человека, «обеспечить развитие человека в соответствии с его природой и на основе его конституции» (там же). В процессе систематического освоения школьниками учебной деятельности особую роль играет усвоение теоретических знаний. Полагая, что общий тип мышления человека характеризуют особенности обобщения в единстве с процессами абстрагирования и образования понятий, В. В. Давыдов считал, что «всестороннее рассмотрение логического, теоретико-познавательного смысла основных процессов и форм сознания и мышления ( и прежде всего абстракции, обобщения и понятия) является существенной предпосылкой изучения ряда психолого-дидактических проблем, от чего, в свою очередь, во многом зависит построение учебных предметов» (Давыдов В. В., 1986, с. 84). Однако, необходимо подчеркнуть, что распространение теории учебной деятельности на процесс обучения в высшей школе остается пока лишь одной из задач вузовской педагогики. Особое значение развитию категориального строя мышления придает и Н. Н. Поддьяков, который подчеркивает тесную связь развития общих способностей с формированием категориальной структуры мышления , считая, что развитие последней ни в коей мере не сводится к формированию отдельных знаний и умений. Категориальный строй мышления тесно связан с общей структурой и функционированием когнитивной сферы. Категории не только отражают наиболее общие свойства и отношения реального мира, они упорядочивают, организуют познавательный опыт; развиваясь на протяжении всей жизни человека, именно они создают преемственность умственного развития в различные периоды жизни (Поддьяков Н. Н., 1985).
В связи с вышесказанным особенно важен вопрос о характере того второго шага развития, которым сопровождается правильно организованное обучение, вопрос о том, каково направление этого шага и что, собственно, с этой точки зрения представляет собой правильно организованное обучение?
Общеизвестно отличие правильно организованного обучения от «натаскивания». Следовательно, развитие не задается только материалом обучения. Второй шаг развития должен вести за пределы усваиваемого материала, что объясняет и ту ситуацию «недостаточности оснований», которая возникает при обучении (например, безусловно недостаточный опыт языкового общения при овладении ребенком языковыми структурами или слишком короткое время освоения приемов решения математических задач) (Кричевец А. Н., 1999).
Процесс приобретения знания как активная познавательная деятельность в информационной среде
В качестве одного из главных результатов учебной деятельности в педагогике рассматривается формирование у учащегося теоретического сознания и мышления, поскольку именно от сформированности теоретического мышления, приходящего на смену мышлению эмпирическому, зависит характер всех приобретаемых в ходе дальнейшего обучения знаний. Формирование теоретического мышления требует специальных педагогических приемов и способов построения учебной деятельности, в противном случае, «оно может оказаться (и часто оказывается) не сформированным даже у студентов, что влечет за собой тяжелые последствия для вузовского обучения» (Смирнов С. Д., 1995). Поэтому для преподавателей высшей школы, как считает автор, представляет интерес не столько анализ строения учебной деятельности, сколько проблема ее адекватного формирования у студентов (прежде всего, на младших курсах). Фактически речь идет о том, чтобы научить студентов учиться, и это чаще важнее, чем вооружение их конкретными предметными знаниями (там же). Названная проблема активно обсуждается в вузовской педагогике. При этом речь идет о самостоятельном отборе содержательного материала, подлежащего усвоению (И. И. Ильясов, 1986), неумении студентов дифференцировать компоненты учебной деятельности от конкретного содержания учебного материала (Мальская О. Е.) (там же), преодолении познавательных барьеров в обучении (А. И. Пилипенко, 1997), недостаточном владении умениями выполнять все виды и формы учебной деятельности (слушать и записывать лекции, конспектировать литературу, выделять главное и наиболее существенное в учебном материале и т.д.) (Пейсахов Н. М., 1981; Зимняя И. А., 1999).
В соответствии с представлениями теории обучения (П. Я. Гальперин, Н. Ф. Талызина), психолого-педагогический анализ знаний с точки зрения их обязательного и первоочередного усвоения предполагает выделение (Смирнов С. Д., 1995) предметных, логических и психологических инвариант и, соответственно, трех относительно независимых компонентов каждого знания или умения (раздел 1.2). Психологический компонент знания рассматривается здесь с информационной точки зрения - как умение искать информацию, запоминать ее, вовремя актуализировать, сличать поступающую информацию с хранящейся в памяти и т.п..
Однако, процесс обучения является двухсубъектным и предполагает единство учебной и педагогической деятельности. Поэтому вопросы информационного обеспечения учебной деятельности должны рассматриваться с позиций диалогической природы педагогического общения, предполагающей наличие двусторонней коммуникации в процессе обучения. Функции обучаемого по отношению к информации описываются как (Основы педагогики и психологии высшей школы, 1986, с. 172): 1) пассивное восприятие и освоение преподносимой извне информации; 2) активный самостоятельный поиск, обнаружение и использование информации; 3) организуемый извне направленный поиск, обнаружение и использование информации.
Вместе с тем, согласно концепции уровневой структуры коммуникации (Яноушек Я., 1981), процессы передачи и принятия информации, кодирования и декодирования соответствуют ее низшему уровню. Если же коммуникация непосредственно связана с совместной деятельностью участников по решению общей задачи, то такая коммуникация развертывается на уровне взаимной передачи и принятия значений. Семантические проблемы коммуникации как таковой связаны с точностью передачи (выражения отправителем и восприятия получателем, в нашем случае - обучаемым) смысла сообщений (Якунин В. А., 1998).
Модель переработки информации представляет процесс познания как совокупность этапов и входящих в них операций - восприятие, кодирование информации, воспроизведение информации из памяти, формирование понятий, суждений и формирование высказываний (Солсо Р. Л., 1996).
Однако, эта модель приобретает различный смысл в рамках разных психологических подходов. Уже начало этой последовательности может представляться по-разному. В рамках так называемой стимульной парадигмы процесс восприятия информации начинается с поступления внешних стимулов. В то же время, большее признание находит другой подход, согласно которому вся эта последовательность преобразования начинается со знаний субъекта о мире, которые позволяют ему избирательно направлять внимание на отдельные аспекты стимулов и игнорировать другие аспекты; таким образом, уже при восприятии происходит формирование перцептивных гипотез, в котором участвуют, кроме системы восприятия, и системы распознавания образов, внимания и памяти. При этом стимулы внешней среды не воспринимаются обычно как единичные сенсорные сигналы, чаще всего они воспринимаются как часть более сложного образа {паттерна), состоящего из сенсорных стимулов (Coward А., 1990).
Указанный подход, соответствующий для процесса восприятия представлениям о формировании перцептивных гипотез, в общем, философском плане соответствует отождествлению понятия «сознание» с имплицитной картиной мира субъекта, с его образом мира. Понятие «образ мира», введенное А. Н. Леонтьевым, рассматривается как «целостная многоуровневая система представлений человека о мире, о других людях, о себе и о своей деятельности» (Краткий психологический словарь, 1985). В ходе познавательного процесса образ мира, включающий индивидуальный опыт и синтезирующий мотивационные, ценностные и смысловые новообразования личности, постоянно изменяется, обогащаясь новыми элементами.
Образ мира субъекта определяет генерирование им различного уровня гипотез - от перцептивного уровня до глубинного уровня значений и личностных смыслов. Таким образом, восприятие субъектом мира происходит через призму индивидуальной системы значений.
Информационный подход к исследованию познавательных процессов предполагает непрерывность информационных преобразований от входа до выхода системы (Зинченко В. П., Назаров А. И., 1996). В действительности же, как подчеркивают авторы, преобразования информации происходят в процессе познания у человека не путем непосредственного перехода от одного вида информации к другому (то есть собственно перекодирования), а путем опосредствованного многообразными действиями перехода от информации к значениям и смыслам, а от них - снова к информации, но уже в ином виде. Иначе говоря, в информационном потоке имеет место разрыв, «зазор», заполненный значениями и смыслами, которые выступают в роли медиаторов информационных переходов. Таким образом, самой главной является проблема семантических преобразований, то есть процесс оперирования значениями и смыслами.
Подобные представления находят все большее признание и в образовательной системе. Так, обсуждая конкурентоспособность как национальную кадровую проблему и связанную с ней проблему применения эффективных методов обучения, Р. Фатхутдинов (1999) подчеркивает, что главным в образовательном процессе является не получение информации, а понимание принципа, понятия, закона, закономерности и т.д., и образовательный процесс следует делить на три этапа:
- получение информации;
- анализ, результатом которого является знание;
- синтез, результатом которого является понимание.
В статье министра образования РФ В. Филиппова приводится и соотношение примерных трудозатрат (в единицах информации), необходимых для осуществления этих процессов: информация - 1; знание - 13,3; понимание - 173 единицы информации (Филиппов В., 1998).
Понимание - одна из важнейших категорий дидактики. В дидактике признается, что понимание учеником учебного материала основано на уже сформированных знаниях (опорные, или фоновые знания). Понимание представляется как процесс, оно происходит одномоментно лишь в простейших случаях. П. Н. Блонским (Блонский П. Н., Избранные педагогические и психологические сочинения, М., 1979. Цит. по: Кулюткин Ю. Н., 1985) выделены следующие стадии развития понимания: 1) элементарная стадия - процесс узнавания объекта по некоторым его признакам и отнесение к широкой категории;
2) образование видового понятия (на основе знания главных и второстепенных признаков объекта);
3) рассмотрение учеником генезиса (причин происхождения) изучаемого явления, постижение законов, лежащих в основе явления, предвидение различных следствий, вытекающих из данных законов.
Понимание рассматривается как « не просто осведомленность о факте, но постижение его смысла и значения, его связи с другими фактами и явлениями, раскрытие причин его возникновения, прогнозирование следствий, которые потенциально он в себе несет» (Кулюткин Ю. Н. 1985, с.81). При этом автор подчеркивает, что работа с учебным текстом - это прежде всего анализ его логического содержания; перечисляя основные методы работы над текстом (беглый просмотр, выборочное чтение, чтение с проработкой материала) автор заключает, что «по существу все эти приемы направлены на смысловой (логико-понятийный) анализ текста» и создание «условий для лучшего логического запоминания его». Процесс формирования научных знаний рассматривается автором как развитие рационально-логического мышления, в отличие от развития эмоционально-образного мышления, которое соотносится им с восприятием художественного текста.
Проблема семантических преобразований информации в психологии, по мнению В. П. Зинченко и А. И. Назарова, является недостаточно разработанной, поэтому включение в когнитивные модели операторов значений и смыслов, в том числе означения смыслов и осмысления значений, они считают делом будущего. «Дело в том - пишут авторы, - что триада познания, состоящая из взаимодействия трех составляющих - приобретения, структурирования и оперирования знаниями, - исследована в психологии только частично. Мы много знаем о формировании отдельных понятий и умственных действий, о формировании зрительных образов, о психологической структуре деятельности и действия, но почти ничего не знаем о структуре и оперирова 95 ний знаниями в когнитивных полях, в полях значений, смыслов, метафор, не редуцируемых к понятиям». Этот вакуум заполняется когнитивными моделями, повторяющими, по существу, старые формально-логические категории, что не решает традиционных проблем соотношения логического и психологического в мышлении человека (Зинченко В. П., Назаров А. И., 1996).
Очевидно, и в традиционных дидактических представлениях о процессах получения и переработки учебной информации проявляется недооценка тех семантических проблем, которые возникают в процессе педагогической коммуникации на уровне значений и смыслов, и абсолютизация логико-понятийного анализа учебного материала (текста), определяющего понимание последнего.
Достигнутые в настоящее время значительные успехи исследования мышления человека в психологических науках и психофизиологии открывают возможности более широкого их использования для обогащения теоретических основ педагогики, что реализуется, по нашему мнению, в настоящее время не в полной мере. С психологической точки зрения, именно смысловое значение лежит в основе понимания речи, или текста. По Выготскому, значение - это одновременно и единица речи, коммуникации, общения, и единица мышления, единица обобщения. Понимание является коммуникативным процессом и имеет диалогическую природу - это понимание содержания, которое передается нам «другим» (или самим собой в качестве «другого»). Понять - значит раскрыть значение и смысл тех языковых (в широком смысле слова) знаков, которые передаются. В соответствии с коммуникативной, диалогической природой процесса, понимание некоторого элемента сообщения всегда осуществляется в системе, в которую включен данный элемент (по М. М. Бахтину, единицей диалогического общения является целостное высказывание). Значение раскрывается только в системе значений. Глубокий анализ природы процесса понимания текста (ситуации) заложен в словах С. Л Рубинштейна о том, что текст часто не понимается просто потому, что его компоненты выступают для читателя в свойствах, не адекватных связям, в которые их включает контекст. Понимание осуществляется путем анализа, который, исходя из этих связей, выявляет вещи в других аспектах и свойствах, как бы поворачивает их той стороной, которой они входят в данный контекст (Рубинштейн С. Л., 1999, с. 379). Отсюда же открывается путь к пониманию метафор (в том числе, и в научных текстах), являющихся своего рода «образным переносом».
Л. С. Выготский понимал знаковую систему как смысловую (то есть выстроенную из значений и смыслов), а «поле», в свою очередь, как коммуникативно-смысловое, образуемое общением индивидов, оперирующих знаками, преломленными в драме развития этих индивидов. В психологической теории мышления (С. Л. Рубинштейн, А. В. Брушлинский) в качестве основного механизма мыслительного процесса при формировании значения рассматривается «анализ через синтез», то есть включение познаваемого объекта во все новые связи и отношения, благодаря чему происходит «вычерпывание» значения, объект выступает в соответственно новых качествах.
Представление о формирования знания связано с проблемой репрезентации знания в долговременной памяти, главным свойством которой также считается ее стремление создавать связи и взаимоотношения между отдельными элементами. Предполагается, что это свойство заложено в самой природе механизмов нашей памяти. В нейрофизиологии формирование и функционирование системы знания описывается с помощью теории информационного синтеза, в основе которой лежат представления об образовании нейронных ансамблей и их кооперативном функционировании. Исследования последних лет, проведенные с помощью современных физических методов исследования, непосредственно подтверждают, что обучение вызывает изменения в нейронной сети (Jensen Е., 1998). Формирование значения имеет биологические корреляты, зависящие от того, каков характер значения и каким способом оно получает содержание.
Полагают, что важнейшими факторами при формировании значения являются релевантность, эмоции, участие контекста и паттерна. Биология ре 97 левантности наиболее проста. При рассмотрении ее на клеточном уровне обнаруживается образование нейронной связи. Релевантные соединения производятся наиболее часто, и это усиливает их. Таким образом, фактор релевантности является чрезвычайно важным при формировании значения. С нашей точки зрения, последовательное применение представлений о релевантности в дидактике при формировании значения требует разработки и использования системы приемов обучения, направленных на:
а) целенаправленную подготовку и актуализацию имеющихся когнитивных структур, сопровождающую введение новой информации,
б) ассимиляцию новой информации и образование необходимых связей,
в) усиление и упрочнение вновь образованных связей и их совокупности.
Очень важно обратить внимание еще на один аспект формирования значения, связанный с научно обоснованным выбором упражнений при обучении. Непосредственное исследование процесса образования нейронных связей при обучении человека показало, что, с одной стороны, вновь образовавшаяся связь становится более эффективной при повторяющемся возбуждении за счет миелинизации нервных волокон, но подлинным ключом к развитию является решение новых проблем, вызывающее ветвление дендритов и рост числа нервных связей. Используемые упражнения должны способствовать установлению и закреплению возможно большего числа смысловых связей формируемого значения с имеющимся знанием, чему в практике обучения и в методической литературе не всегда уделяется должное внимание.
Учитывая важность описанных выше процессов в формировании знаний, мы считаем необходимым формулирование и последовательное применение принципа релевантности в дидактике в ходе формирования знания как принципа, фиксирующего необходимость установления и закрепления возможно большего числа смысловых связей между единицами знания в его структуре, например, при введении нового понятия (раздел 2.4), формировании смыслового образа предметной ситуации и решении ситуативных задач (глава 3). Различные зоны локации, соответствующие актуализации значения, показывают, что значение комплексно, поэтому чрезвычайно важным при формировании значения в учебном процессе является вопрос об участии контекста и паттерна (модели). Последнее признается и в информационном подходе (Норман Д., 1985). В модели семантических сетей, рассматриваемых как способ описания репрезентации знания в системе памяти, предусматривается способ модифицирования такой сети для представления более крупных единиц знания - схем (пакетов), представляющих собой организованный комплекс знания. Предполагается, что подобный комплекс знания может служить прототипной моделью, и понимание любого конкретного случая будет определяться его соответствием прототипу. «Плохо построенные» прототипы могут привести к ошибочным интерпретациям и предположениям, поскольку свойства прототипа наследуются частными случаями и подклассами. Нейро-биологи считают, что создание паттернов может обнаруживаться на микроуровне и соответствовать участию групп нейронов, нейронных «облаков» или сетей, представляющих модели перцепции и обучения (Brace, V., Green, P., 1990). Утверждается (Coward, А., 1990), что создание таких паттернов (моделей) является врожденной способностью, они дают контекст к информации, которая иным образом могла бы быть отклонена. Важность такой врожденной способности к формированию паттернов как моделей знания трудно переоценить. Можно предположить, что она связана с известной проблемой врожденного и приобретенного в человеческом знании, с использованием неосознаваемых механизмов в обучении и, вероятно, возможностью так называемого «герменевтического» построения значения.
Психофизиологические исследования механизмов мышления, проведенные в последние годы (Основы психофизиологии, 1997) подтверждают гипотезу об информационном синтезе, смысл которой заключается в представлении о возврате возбуждения в места первичных проекций и синтезе имевшейся ранее и вновь поступившей информации. При решении различных мыслительных задач в разных областях коры обнаруживаются нейронные группы, работающие в одном ритме и, следовательно, функционально связанные друг с другом. Важным признаком организации корковых связей при мышлении является их конвергенция к определенным центрам - фокусам взаимодействия, основную функцию которых и составляет информационный синтез: в фокусе оперативная информация сопоставляется с информацией, извлекаемой из долговременной памяти, и сигналами, приходящими из моти-вационных центров; на основе происходящего в фокусе сопоставления и достигается конечная цель мыслительного процесса в виде нахождения решения. Субъективно все это переживается как процесс думания и нахождения ответа. Установлено, что активация системы внимания (лобных отделов) усиливается при увеличении трудности задачи и наличии конфликтной информации и уменьшается по мере усвоения и автоматизации навыка (там же, с. 215)
Образное моделирование знания в процессе обучения и использование образов как формальных систем
Длительное время в психологии познавательных процессов преобладало отношение к сенсорно-перцептивным процессам как к генетически ранней ступени, психологическому феномену низшего порядка. Затем опасность принижения проблематики сенсорно-перцептивного развития была осознана, особенно в связи с бурным развитием инженерной психологии и психологии операторской деятельности. В настоящее время можно считать доказанным, что возможности наглядно-образного и наглядно-действенного интеллекта в своем развитии приобретают черты опосредствованного интеллектуального приема, позволяющего выявить скрытые, внутренние существенные свойства явлений и процессов (Тарасов Г. С, 1980). Эти выводы соответствуют положениям, высказанным С. Л. Рубинштейном и Б М. Тепловым о взаимосвязи и взаимном обогащении различных уровней психической деятельности в процессе мышления. Перцептивные образы способны взять на себя обобщенно-образную, символическую и знаковую функцию.
В теории обучения также традиционно рассматривались ранее такие виды мышления, как наглядно-действенное, наглядно-образное, дискурсивное, основой выделения которых являлась форма отражения предметной ситуации. В. В. Давыдов, исследуя различные формы обобщения, противопоставляет виды мышления не по характеру материала, которым они оперируют, а по системной организации этого материала, различая научное (теоретическое) и эмпирическое мышление. В. В. Давыдов подчеркивает, что наглядно-образное выражение существенных отношений действительности в модели не является актом их элементарного и первичного чувственного усмотрения (Давыдов В. В., 1972, с. 286). Модели и связанные с ними представления являются продуктами сложной познавательной деятельности, включающей прежде всего мысленную переработку исходного чувственного материала, его «очищения» от случайных моментов и т.д. Модели выступают одновременно как продукты и как средства этой деятельности.
Ориентация школьного обучения на развитие теоретического мышления приводит к тому, что, как отмечалось в педагогической литературе, конкретный предмет уступает место моделям, схемам, символам (Н. Г. Милора-дова, 1980); в процессе обучения образ, в котором наглядно выражены основные действия, составляющие обобщенный прием, может выступать и в функции носителя этого приема (Л. Г. Иванова, 1980).
С психологической точки зрения, эффективность использования наглядного материала зависит от того, что фактически осознается обучаемыми в наглядном материале и что должно ими осознаваться в связи с определенной педагогической задачей. Избыток наглядности, и особенно построение ее без учета механизмов восприятия ее обучаемыми, может не облегчить, а затруднить учебный процесс (Пидкасистый П. И., Фридман Л. М., Гарунов М. Г., 1999). В этой связи авторы считают различные абстрактные схемы и знаковые модели более однозначно воспринимаемыми и более удобными : они лучше усваиваются и приносят наибольший развивающий эффект при самостоятельном построении студентами. Рассматривая указанные проблемы в контексте психологии методов и средств обучения в вузе, авторы подчеркивают вывод о том, что «назрела явная необходимость явного включения моделирования в содержание учебного процесса» (там же, с. 97).
В психологических исследованиях неоднократно указывалось на наличие двух основных кодов мышления: вербального и образного. Графические изображения считают одним из главных средств познания окружающего мира, инструментом мышления и творческого поиска (Берлянт А. М., 1999), предполагается, что механизм творческого научного мышления основан на развитии зрительных образов (Юревич А. В., 1998). Свертывание научной информации также может осуществляться за счет перевода содержания в иную знаковую систему при применении символики (Блюменау Д. И., 1982).
В наших исследованиях при разработке концепции адаптивного развивающего обучения мы исходили из психологической трактовки как самой категории образа, так и характера соотношения между сигналом-кодом и сигналом-образом.
Разграничим прежде всего различные уровни организации - чувственный и умственный образы. Согласно современным представлениям теоретической психологии (Петровский А. В., Ярошевский М. Г., 1998, с. 155), умственные образы как психическая реалия (они обозначаются терминами понятие (в логике), значение слова - в филологии и психосемантике), являются важнейшим компонентом всего строя психической жизни, а тем самым и системы научно -психологического знания. Решающая роль среди производящих его факторов принадлежит знаковым системам, прежде всего, языку. Слова как знаки - носители значений служат орудиями преобразования чувственных образов в умственные.
Важнейшим свойством умственного образа в теоретической психологии считают его целостность, которая определяет происходящее с ее компонентами. Исходя из концепции образа, очевидно, что детерминантой поведенческого акта является не раздражитель сам по себе, а представленный в сигнале объект - источник информации. Таким образом, информация может рассматриваться с психологической точки зрения как сигнал- образ (там же).
Роль образных представлений подчеркивает в своей книге «Культура образования» ("The culture of education") Дж. Брунер (Bruner J., 1996, p. 155-156). Выделяя три способа, с помощью которых человек репрезентирует мир (рутинные действия, представление (в образах) и конструирование символических систем) автор рассматривает эти различия как различия в способах репрезентации, а не с точки зрения развития от низших форм к высшим, считая, что способность представлять мир в терминах типических представлений и сходства обеспечивает нам род преконцептуальной структуры, с помощью которой мы можем оперировать в мире.
В соответствии с этими теоретическими представлениями, образная информация, используемая в процессе обучения, должна стимулировать создание умственного образа объекта, являться его чувственной опорой, способ 163 ствуя целостному отражению объекта. Такая же задача стоит в процессе формирования значения (понятия) как целостного умственного образа, а также формирования целостных структур знания, моделирующих предметные ситуации.
Образы как модели объектов реальной действительности исследуются теорией образов, одной из основных категорий которой является понятие о регулярной структуре. В истории естественнонаучного познания поиск регулярности рассматривается как одна из доминирующих тем в попытках человека понять окружающий его мир (Гренандер У., 1983). Примерами регулярных структур в естествознании являются модель Солнечной системы, атомно-молекулярная теория строения веществ Дальтона, классификация кристаллических структур, ботаническая систематика, т.д. Все эти образы имеют общие особенности (там же): все они построены из элементарных объектов, то есть они атомистичны по своей природе; все эти структуры являются комбинаторными структурами; комбинациям объектов, построенным в соответствии с определенными правилами, придается некоторая интерпретация путем введения идеального наблюдателя.
Наблюдая объекты (в том числе, и события), наблюдатель «обычно может видеть лишь их «поверхность», но не их внутреннюю структуру. Формализм теории образов должен, следовательно, определить, как из регулярных конфигураций возникают наблюдаемые объекты» (Гренандер У., 1983, с.20).
Таким образом, вербальные и невербальные модели, которые мы используем в процессе развивающего обучения, преследуют одну и ту же цель: облегчить обучаемому возможность осмыслить сущность изучаемых им явлений, проникнуть за их «поверхность», отражаемую в синтаксической структуре текста их описания, или за их наблюдаемую «поверхность» в реальных предметных ситуациях; а также способствовать формированию целостных структур знания и активному отношению обучающегося к познаваемым объектам.
164 Как известно, формулирование общих принципов в науке приводит к
появлению формальных систем. Попытки формализовать понятия семантики проявились особенно в двух областях: лингвистике и компьютерных науках. Таким образом возникли формальные конструкции, отражающие смысл лингвистических высказываний - деревья, семантические сети. Эти формализмы мы использовали в разработанной концепции обучения для отображения структуры глубинной смысловой модели (раздел 3.1), при разработке информационной компьютерной технологии формирования понятий на основе модели семантической сети (раздел 3.5.) и при разработке образных моделей знания, описываемых в данном разделе и в разделе 5.3.
В психосемантике высказывается гипотеза, что, по аналогии с вербальными значениями, где психологической структурой значения признается система соотношения и противопоставления слов в речевой деятельности, образы -символы могут быть организованы в устойчивую систему отношений, которая функционирует как категориальная система, дублирующая или замещающая в некоторых ситуациях категориальную систему естественного языка (Петренко В. Ф., 1997).
Аналогичная идея содержится и в концептуальном аспекте теории образов. Так же, как в структуре высказывания, состоящего из имен, где отдельные элементы связаны друг с другом некоторыми отношениями, так и в структуре изображения, которое является моделью мира, отдельные элементы, соответствующие объектам, группируются в структуры (Гренандер У., 1983; Фу К. С, 1980).
Согласно этим взглядам, в процессе познания (а значит, и в процессе обучения) может осуществляться оперирование на трех уровнях: «истинный мир», лингвистические описания картины, которую видит наблюдатель, формальное описание этой картины.
Мощным средством формализации, которое, по нашему мнению, необходимо шире использовать в процессе обучения, является формализация с помощью образов как регулярных структур. Мы полагаем, что использование в процессе обучения образов как формальных систем открывает широкие возможности для развития мыслительных процессов абстрагирования и обобщения, анализа и синтеза.
В этом смысле символическая образная (невербальная) система может приближаться по мощности к системе языка. В соответствии с «законом оперирования», сформулированным М. Полани, «язык может содействовать мысли только в той мере, в какой его символы могут воспроизводиться, храниться, перемещаться, перестраиваться, и тем самым являться более легко осваиваемыми, чем вещи, которые они обозначают. Оперирование увеличивает интеллектуальные возможности человека... Принцип оперирования заключается в том, что, изобретая способ презентации опыта, мы открываем и его новые аспекты» (Полани М., 1985, с. 120).
Нами разработан и используется в процессе развивающего обучения естественнонаучным дисциплинам способ невербального моделирования ситуативных мыслительных задач. Целью такой формализации является обеспечение возможности распознавания ситуаций и выбора адекватных им действий. Для разработки формальной невербальной системы, пригодной для данных целей, мы использовали основные представления теории образов и структурно-лингвистический подход к распознаванию образов.
