Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы
1.1. Психофизиологические аспекты проблемы принятия решения 8
1.2. Психофизиологические особенности школьников 12-17 лет 18
1.3. Теоретические основы взаимосвязи особенностей психического и психофизиологического развития школьника и успешности обучения 25
Глава 2. Материал и методы исследования 38
Глава 3. Результаты собственных исследований 45
3.1. Возрастные и половые особенности принятия решения у школьников средних и старших классов
3.1.1. Реакции управляемого выбора 45
3.1.2. Реакции вероятностного выбора 53
3.1.3. Реакции свободного выбора 58
3.2. Взаимосвязь особенностей принятия решения и успешности обучения школьников 62
3.3 Характеристика психофизиологических механизмов принятия решения у школьников средних и старших классов 89
3.4 Взаимосвязь психофизиологических механизмов принятия решения и успешности обучения школьников 92
Выводы 122
Библиографический список 124
- Психофизиологические особенности школьников 12-17 лет
- Теоретические основы взаимосвязи особенностей психического и психофизиологического развития школьника и успешности обучения
- Взаимосвязь особенностей принятия решения и успешности обучения школьников
- Характеристика психофизиологических механизмов принятия решения у школьников средних и старших классов
Введение к работе
Актуальность. Принятие решения — ключевой акт в деятельности любой достаточно сложной биологической системы, функционирующей в реальных условиях внешней среды. П.К. Анохин [7], К.В. Судаков [145], В.Б. Швырков [168] считают этот процесс узловым моментом любой формы целенаправленного поведения.
Адаптивное поведение в постоянно меняющейся среде требует выработки способностей к вероятностному прогнозированию [92, 157, 189, 199] и активизации соответствующих пластических мозговых систем [187, 188, 204]. Выбор в ситуациях неопределенности связан с усиленным вовлечением когнитивных процессов [225]. Стратегии поведенческого реагирования представляют собой сложные, многокомпонентные образования, опирающиеся на подвижную в локализационном отношении церебральную систему [160, 183]. Рассмотрение психофизиологических механизмов принятия решения позволяет охарактеризовать стратегии психической деятельности школьников в разные возрастные периоды.
Интенсивность формирования основных компонентов психики, значительные морфофункциональные преобразования, происходящие в организме подростка, в частности, в его нервной системе делает этот период объектом особого внимания [18, 24, 50, 153, 180].
За годы обучения в школе у учащихся происходят интенсивные изменения эффективности и оперативности принятия решения, адаптивности поведенческих реакций. Умение проанализировать ситуацию, оценить ее и принять адекватное решение является одним из важнейших составляющих успешного обучения. Психофизиологические механизмы, обеспечивающие успешность усвоения знаний разнообразны, как по особенностям протекания физиологических процессов [24, 67], так и вовлекаемым структурам головного мозга.
Значительное количество работ посвящено изучению особенностей принятия решения и выделению информационных механизмов работы мозга
5 [109, 135]. Однако взаимосвязь особенностей принятия решения и успешности обучения школьников изучена недостаточно.
Цель настоящего исследования — выявление соотношений психофизиологических характеристик принятия решения и академической успешности у учащихся среднего и старшего школьного возраста.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
Определить возрастные и половые особенности принятия решения у школьников средних и старших классов.
Исследовать взаимосвязь особенностей принятия решения и успешности обучения школьников средних и старших классов.
Изучить соотношения психофизиологических механизмов принятия решения и успешности обучения школьников средних и старших классов.
Научная новизна работы.
Впервые на многоэлементных моделях с использованием кластеринга установлены соотношения 109 показателей принятия решения и успешности усвоения знаний по 10 ведущим учебным дисциплинам у школьников общеобразовательной школы.
Составлен психофизиологический профиль принятия решения высокоуспешных, среднеуспешных и низкоуспешных в усвоении знаний учащихся.
По результатам факторного анализа выделены сложные по составу входящих элементов и изменяющиеся с возрастом психофизиологические механизмы принятия решения.
Исследованы взаимосвязи между психофизиологическими механизмами принятия решения и успешностью обучения школьников, определяемую по традиционной и экспертной системам оценивания.
Проведен анализ возрастных и половых различий параметров принятия решения у учащихся 7-х, 9-х и 11-х классов.
Положения, выносимые на защиту:
1. Гетерохронность созревания функциональных систем в изучаемом возрастном диапазоне проявляется в неравномерном увеличении оперативности принятия решения при осуществлении выбора из двух альтернатив в ситуациях различной сложности и степени неопределенности.
Соотношения психофизиологических особенностей принятия решения и академической успешности у учащихся средних и старших классов различны для отдельных учебных дисциплин и изменяются с возрастом. При этом сохраняется постоянство суммарного влияния всей совокупности психофизиологических особенностей принятия решения на общую успешность обучения.
В школьном возрасте процессы принятия решения обеспечиваются функционированием независимых и обособленных систем, определяющих оперативность, точность и стратегию выбора. Наиболее выраженное влияние на успешность обучения оказывают психофизиологические механизмы, обусловливающие оперативность принятия решения.
Научно-практическая значимость.
Полученные данные расширяют представления о психофизиологических механизмах, лежащих в основе операции выбора из двух альтернатив у учащихся среднего и старшего школьного возраста. Результаты исследования дополняют сведения о факторах, влияющих на успешность обучения школьников средних и старших классов.
Показана специфика психофизиологического обеспечения успешности обучения при использовании двух принципиально различных подходов к оценке академической успешности: традиционных школьных отметок и метода парных сравнений. Применение в школе альтернативных систем оценивания может способствовать более эффективному использованию ресурса образования в обучении и воспитании современных подростков.
Материалы исследования используются в учебном процессе на кафедре психологии и психофизиологии Северодвинского филиала Поморского государственного университета имени М.В. Ломоносова в преподавании учебной дисциплины «Педагогическая психология», спецкурса
7 «Психофизиологические основы учебной деятельности» (акт внедрения от 05.11.09).
Диссертационное исследование проводилось в соответствии с планом работ в рамках приоритетного направления научных исследований Поморского государственного университета им. М.В. Ломоносова «Системные психолого-психофизиологические исследования человека в восходящем онтогенезе» (научный руководитель - д.б.н., профессор А.В. Пятков). Исследование по теме диссертации выполнялось в рамках грантов РГНФ: проект 04-06-18006е (2006 г.), проект 08-06-00548а (2008 г.). Работа поддержана АВЦП "Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010гг.)" проект №2.2.3.3/4704.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры психологии и психофизиологии Северодвинского филиала Поморского государственного университета (Северодвинск, 2005 -2009), на заседании проблемной комиссии по медико-биологическим наукам Поморского государственного университета (Архангельск, 2007, 2009). Основные положения диссертационного исследования были представлены в форме докладов и сообщений на третьей и четвертой международных конференциях «Экология образования: актуальные проблемы» (Северодвинск, 2005, 2009), на Общероссийской научно-практической конференции «Современные исследования социальных проблем» (Красноярск, 2009), на II Всероссийской научно-практической конференции «Естественные науки и современность: проблемы и перспективы исследований» (Москва, 2009).
По теме диссертации опубликовано 8 статей, в том числе 1 статья в издании, рекомендованном ВАК и 3 статьи в сборнике научных статей по материалам международных конференций.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 146 страницах машинописного текста, состоит из введения, трех глав, обсуждения и выводов, содержит 30 таблиц и 5 рисунков. Список литературы включает 232 источника, из них 61 на иностранных языках.
Психофизиологические особенности школьников 12-17 лет
На каждом возрастном этапе своей жизни ребенок предстает в особом морфологическом, физиологическом и психологическом качестве. В возрастной периодизации предусматривается 7 периодов возрастного развития на этапе созревания. Согласно принятой классификации, подростками считаются девочки в возрасте 12-15 лет и мальчики 13-16 лет, а юношеский период включает девушек 16-20 лет и юношей в возрасте 17-21 года [48, 156].
Подростковый возраст согласно определению, представленному в психологическом словаре является стадией онтогенетического развития между детством и взрослостью (от 11-12 до 16-17 лет), которая характеризуется качественными изменениями, связанными с половым созреванием и вхождением во взрослую жизнь [140].
Структурно-функциональное созревание высших корковых формаций продолжается в течение длительного периода онтогенеза. В подростковом и юношеском возрасте выявляются существенные морфологические преобразования нейронного аппарата коры. Они выражаются в усложнении фиброархитектоники и, соответственно, в перестройке межцентральных отношений, в тонкой дифференцировке пирамидных нейронов и звездчатых клеток. Процентное содержание последних, играющих существенную роль в обеспечении интегративной деятельности мозга, наиболее значительно увеличивается в переднеассоциативных отделах. Отмеченные преобразования в структуре коры являются важным фактором совершенствования ее функциональной организации [152, 156].
На организацию деятельности мозга подростков оказывают влияние эндокринные изменения, связанные с половым созреванием. Повышение активности гипоталамуса в этом возрасте изменяет баланс корково-подкоркового взаимодействия [56].
По ряду нейрофизиологических показателей выявляются отрицательные отклонения в функциональной организации мозга.
Отмечается снижение частоты а-ритма, его гиперсинхрония, увеличение представленности медленноволновых комплексов, отражающих повышенную активность диэнцефальных структур. Напряженность гомеостатических механизмов регуляции, связанных с эндокринными перестройками, определяет дестабилизацию параметров ЭЭГ в течение учебного года, отражающую снижение адаптационных возможностей подростка.
В подростковом возрасте продолжают созревать структуры нервной системы, определяющие восприятие, переработку и хранение поступающей информации. Это касается как периферической, так и центральной нервной системы. В результате усиливаются гармоничные возбудительно - тормозные взаимоотношения коры и подкорковых стволовых отделов. Вместе с тем созревание гибких (ассоциативных) структур лобных отделов коры больших полушарий, обеспечивающих формирование сложных эмоций, сознания и самосознания, достигает высокого уровня, но окончательно не завершается [138].
Неравномерность психического развития, как отмечает Б.Г. Ананьев, свойство внутренне присущее развитию. Во внешнем плане неравномерность развития проявляется в чередовании периодов ускорения и замедления темпов развития, а во внутреннем - в асинхронности развития отдельных функциональных систем или различных подсистем внутри одной системы [129].
Одним из важнейших принципов постнатального развития является гетерохрония, которая может быть как внутрисистемной (неравномерность созревания отдельных структур одной и той же функциональной системы), так и межсистемной (разновременность созревания разных структурных образований) [6].
Помимо принципа гетерохронности выделяют не менее важный принцип развития - принцип эпигенеза, который заключается в формировании с возрастом более сложных систем с включением в их состав модифицированных предыдущих [128]. Согласно данному принципу развитие каждой высшей психической функции характеризуется усложнением структуры и увеличением связей между отдельными компонентами.
Теоретические основы взаимосвязи особенностей психического и психофизиологического развития школьника и успешности обучения
Проблема оценки успешности обучения детей является многогранной. Ее решение возможно лишь при многоаспектном анализе с точки зрения физиологии, психологии, медицины и педагогики.
Педагогический компонент успешности обучения состоит в продуктивности усвоения ребенком учебного материала, т. е. в формировании у него системы знаний, умений, навыков в процессе обучения, Л.С. Выготский [34], А.К. Маркова [96], Н.П. Локалова [87] и др.
К психологическим критериям учебной успешности относят показатели психического развития ребенка: уровень сформированности учебно-познавательной деятельности, общее развитие интеллектуальной сферы, эмоциональная зрелость, личностные качества, формирующиеся в процессе обучения человека, Л.И. Божович [27]; Б.Г. Ананьев [5], М.М. Безруких [19] и др.
В теории и практике образования наиболее спорной является проблема объективности школьных балльных отметок. До сих пор остается неразрешенным вопрос об адекватности отражения школьными отметками уровня знаний и умений детей [57].
Многие исследователи подчеркивают несовершенство 5-балльной шкалы школьных отметок, которая снижает объективность отметок. В качестве основных причин необъективности называют малую степень формализованное критериев оценки, их неструктурированность, а также неравенство интервалов в балльной шкале, В.В. Усанов, А.А. Кузнецов, Э.А. Красновский [149].
М. Битянова предлагает использовать различные технологии оценивания в зависимости от того, в какой системе осуществляется оценивание [23]. Ряд исследователей указывают на возможность применения метода экспертных оценок. Успешность обучения может быть определена на основании экспертной оценки путем опроса педагогов, работающих в данном классе или с данным ребенком [117].
Не менее актуальной и спорной является проблема типологии успешности обучения [105]. Традиционно по степени успешности учащихся делят на высокоуспешных, среднеу спешных, и слабоуспешных. В этом случае успешность обучения чаще всего определяется по академической успеваемости [53].
Многочисленные исследования свидетельствуют о различиях в уровне развития отдельных познавательных процессов у учащихся с разной успеваемостью и на разных этапах школьного обучения [45, 52, 62, 78, 87, 108, 111, 137,231].
Н.Е. Малков считает, что необходимо дифференцировать различия, которые оказывают влияние на процесс обучения и развития. К первым можно отнести различия в целях, мотивах, установках, а также приемах и способах организации учебной деятельности. Ко вторым - скорость и точность выполнения операций, умственную работоспособность, особенности восприятия, внимания, памяти, аналитико-синтетического мышления [94].
В.И. Екимова проанализировала особенности развития высших психических функций детей 1, 5, 8 классов в зависимости от степени успешности обучения. Обнаружено, что с возрастом «негрубые» нарушения в реализации психических функций усугубляются, что приводит к снижению успеваемости [53]. Таким образом, успешность учебной деятельности детей обусловливается степенью морфологической зрелости отдельных структур мозга.
Многие специалисты доказали в процессе исследований, что существует определенная взаимосвязь между уровнем проявления некоторых особенностей внимания, памяти, мышления и успеваемостью в школе [45, 203].
В исследовании, проведенном Т.А. Ратановой, задачей которого являлось выявление взаимосвязей некоторых когнитивно-личностных показателей со школьной успеваемостью подростков, было доказано, что учащиеся, имеющие высокую успеваемость по учебным предметам, характеризуются высоким уровнем когнитивного развития; силой, подвижностью и уравновешенностью нервной системы, высоким уровнем внимательности, памяти и других психических процессов; самоконтролем и умением регулировать и минимально изменять свои действия по некоторым параметрам движения, а в целом лучшей темпо-временной и силовой различительной чувствительностью [122].
Нарушения внимания отрицательно влияют на все познавательные процессы, снижают эффективность процесса обучения, изменяют поведение [120, 208]. Кроме того, они вызывают трудности в процессе воспитания и социальной адаптации, приводят к повышенной утомляемости и истощаемости ребенка [156].
Взаимосвязь особенностей принятия решения и успешности обучения школьников
Основной целью современной школы является создание условий для самореализации личности, удовлетворения образовательных потребностей каждого ученика в соответствии с его наклонностями, интересами и способностями, подготовка его к творческому интеллектуальному труду. Для этого необходимо предоставить учащемуся право выбирать уровень обучения по каждому предмету, профиль обучения в соответствии с предметной направленностью. Несмотря на постоянный интерес ученых к данной проблеме [33], можно отметить недостаточную разработанность вопроса о природе и закономерностях развития психофизического компонента способностей в конкретных предметных областях деятельности.
Учащиеся общеобразовательной школы достигают далеко не одинаковых результатов в освоении содержания различных предметных областей. Это зависит от многих факторов, в том числе и от психофизиологических возможностей школьника. Успех в конкретном виде познавательной деятельности связан с предрасположенностью и активностью субъекта к работе с материалом определенной предметной специфики, с освоенностью умственных приемов и способов обработки конкретного вида содержания, с умением принимать решения и прогнозировать результаты.
При изучении доступной литературы мы не обнаружили исследований, которые раскрывали бы особенности взаимосвязей учебной успешности и психофизиологических механизмов принятия решения у школьников. Поэтому решили провести исследование по данной проблеме.
Нами установлена связь успешности обучения со всеми параметрами психофизиологии принятия решений.
На долю высокоуспешных учащихся приходится меньшее количество установленных соотношений - 43,9%. Для низкоуспешных учащихся индекс актуализации составил 55,8%, для среднеуспешных - 58,4%. Сопоставление результатов свидетельствует о том, что особенности психофизиологии выбора среднеуспешных учащихся находятся в более тесной взаимосвязи с результатами их учебной деятельности.
Часть нашего исследования посвящена изучению вопроса о соотношении успешности обучения по отдельным учебным дисциплинам со всеми параметрами психофизиологии принятия решений школьниками.
Для анализа взаимосвязей психофизиологических показателей принятия решений с успешностью обучения была использована методика кластеринга (метод окончательных нуклоидов). В качестве факториального признака были взяты отдельные показатели успешности обучения — (среднее арифметическое всех текущих отметок по предмету за год) по 10 учебным предметам: иностранный язык, физика, русский язык, литература, биология, химия, история, геометрия, алгебра, география. Результативными признаками стали психофизиологические параметры принятия решения у школьников.
Следует подчеркнуть, что деление признаков на факториальные и результативные исходит из технологии кластеринга, позволяющего количественно измерить соотношения градаций показателей, абстрагируясь от причинно-следственных связей [118]. В контексте сказанного, термин "влияние" отражает преимущественно направление оси "факториальный признак - результативный признак" и используется для описания объективно существующих (возможно, имеющих общие механизмы формирования) соотношений.
В таблице 18 представлены данные, характеризующие взаимосвязь всей совокупности психофизиологических параметров принятия решения и УО (по относительному вкладу показателей успешности обучения). Данные приведены в %% и баллах по семибалльной шкале.
Представленные результаты свидетельствуют о том, что суммарная взаимосвязь всех показателей успешности обучения и психофизиологических особенностей принятия решений практически не изменяется с возрастом школьника и составляет 60,4, 60,8 и 61,9% в 7-ом, 9-ом и 11-ом классах соответственно.
Мы имеем дело с саморегулирующейся системой, внутри которой обнаруживается динамическое многообразие взаимосвязей показателей принятия решения и успешности обучения по отдельным учебным дисциплинам.
При этом у 7-классников с психофизиологическими особенностями принятия решения больше соотносится успеваемость по геометрии и географии, у 9-классников - по биологии и географии, у 11-классников - по физике.
В таблицах 19-21 приведены данные о соотношении показателей отдельных методик «Бинатеста», отражающих особенности выбора в различных условиях, с результатами академической успеваемости учащихся в разных классах. В данном случае проанализировано влияние факториального признака (УО) на каждый результативный. Влияние определялось по сигмальным отклонениям групповых средних от общей средней. Представленные результаты получены путем подсчета (п) количества существенных отклонений групповых средних от общей средней для всех показателей методик ТМС «Бинатест». Рассчитан ИА межсистемных отношений.
Характеристика психофизиологических механизмов принятия решения у школьников средних и старших классов
Для сжатия информации, полученные нами данные об особенностях принятия решения школьниками, были подвергнуты факторному анализу (метод главных компонент, косоугольное вращение). Это позволило выделить механизмы принятия решения в каждой возрастной группе.
У семиклассников получена 9-факторная структура принятия решения, объясняющая 74% дисперсии исходного набора признаков. В первый фактор (17,84%) с высокими факторными весами вошли показатели: 3.30, 3.31, 3.32, 3.34, 3.36, 3.38, 3.39, 4.31, 4.32, 4.33, 4.35, 4.37, 4.38, 4.39, которые отражают скоростные характеристики вероятностного выбора. Второй фактор (10,25%о) включает показатели: 1.21, 1.22.1, 1.22.2, 1.23.1, 1.23.2, 1.24.1, 1.24.2, 1.30, 1.32 и описывает механизм, отвечающий за точность и скорость простой сенсомоторной реакции. Третий фактор (9,47%) описывает вероятностные показатели выбора в детерминированной среде, обусловленные работой правого полушария: 4.22.1, 4.23.1, 4.24.1, 4.25.1 и точностные показатели сложной сенсомоторной депозитной реакции: 6.22.1, 6.22.2, 6.23.1, 6.23.2. Четвертый фактор (8,87%) включает показатели скорости выполнения сложной сенсомоторной реакции на звуковой стимул: 2.30, 2.31, 2.33, 2.34, 2.37, 2.38 и показатели оперативности принятия решения в ситуации свободного выбора: 5.30, 5.31, 5.32, 5.33, 5.34, 5.35. В состав пятого фактора (7%) входят точностные показатели выбора стимулов звуковой модальности: 2.21, 2.22.1, 2.22.2, 2.23.1, 2.23.2, 2.24.1, 2.24.2. В шестой фактор (6,39%) входит совокупность показателей оперативности принятия решения (депозитные реакции): 6.30, 6.31, 6.32, 6.33, 6.36, 6.37. Седьмой фактор (5,57%) включает вероятностные характеристики принятия решения в ситуации стохастической среды и свободного выбора с левополушарным доминированием: 3.24.2, 5.22.1, 5.22.2, 5.24.2. Восьмой фактор (4,65%) описывает механизмы стереотипии поведения в стохастической и детерминированной средах, в которых доминирует правополушарный выбор: 3.22.1, 3.23.1, 3.24.1, 3.25.1, 3.25.2, 4.21.1, 4.21.2, 4.23.1,4.24.2. Девятый фактор (4,37%) включает показатели скорости выполнения простой сенсомоторной реакции на световой стимул: 1.31, 1.33, 1.36, 1.37. У девятиклассников с помощью факторного анализа получена 7-ми факторная модель принятия решения, объясняющая 66% изменчивости признаков. Первый фактор (19,21%) включает скоростные показатели принятия решения в условиях вероятностного выбора: 3.30, 3.31, 3.32, 3.33, 3.34, 3.36, 3.37, 3.38, 3.39, 4.30, 4.31, 4.33, 4.36, 4.38, 4.39. В состав 2 фактора (12,84%) входят показатели точности и скорости сложной сенсомоторной депозитной реакции: 6.21, 6.22.1, 6.22.2, 6.23.1, 6.23.2, 6.24.1, 6.24.2, 6.30, 6.31, 6.32, 6.33, 6.34, 6.36, 6.38. В третьем факторе (9%) с высокими факторными нагрузками находятся показатели точности выполнения сложной сенсомоторной реакции выбора на звуковой стимул: 2.21, 2.22.1, 2.22.2, 2.23.1, 2.23.2, 2.24.1, 2.24.2. Фактор 4 (7,81%) объединяет все показатели точности простой сенсомоторной реакции: 1.21, 1.22.1, 1.22.2, 1.23.1, 1.23.2 и показатели скорости выполнения сложной сенсомоторной реакции: 2.30, 2.32. В пятый фактор (6,74%) с высокими нагрузками входят показатели выбора в стохастической и детерминированной средах: 3.21.1, 3.21.2, 4.21.1, 4.21.2,4.22.1,4.23.1,4.24.1,4.25.1. В состав 6 фактора (5,12%) - включены скоростные характеристики свободного выбора: 5.30, 5.31, 5.32, 5.33, 5.35. В 7-й (4,78%) фактор с высокими нагрузками входят показатели стереотипии и перестройки стратегии выбора в стохастической среде, обусловленные работой правого полушария (предпочтение ЛК): 3.22.1, 3.24.1,3.25.1,3.26.1. У школьников 11 класса получена 8-факторная структура принятия решения, объясняющая 67,8% дисперсии исходного набора признаков. В первый фактор (16,43%) с высокими факторными весами вошли показатели: 3.30, 3.31, 3.32, 3.33, 3.34, 3.35, 3.38 3.39, 4.31, 4.32, 4.35, 4.37, 4.38, 4.39, которые отражают скоростные характеристики принятия решения в условиях вероятностного выбора. Во второй фактор (11,64%) входит вся совокупность показателей оперативности принятия решения в ситуации выбора депозитных реакций: 6.30, 6.31, 6.32, 6.34, 6.36, 6.37, 6.38, 6.39. Третий фактор (9,1%) описывает показатели вероятности выбора в стохастической и детерминированной средах: 4.21.1, 4.21.2, 4.22.2, 4.23.2, 4.24.2, 3.21.1, 3.21.2, 3.22.1, 3.23.1.
