Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Основные концепции учения и проблема усвоения знаний 10
1.1. Теоретические и экспериментальные подходы к исследованию учения в психологии 10
1.2. Усвоение знаний и умений в процессе учебной деятельности 25
1.3. Когнитивные репрезентации знаний и умений 37
1.4 Познавательная деятельность младших школьников 56
1.5. Младший школьник как субъект учебной деятельности 70
1.6. Особенности математических знаний и их усвоения 88
Выводы по первой главе 97
Глава 2. Изучение когнитивных репрезентаций математических знаний у младших школьников 100
2.1. Цели, задачи, организация и методы эмпирического исследования 100
2.2. Типология когнитивных репрезентаций знаний о числах, формах и математических действиях у младших школьников 105
2.3. Зависимость когнитивных репрезентаций знаний о числах, формах и математических действиях у младших школьников от развития у них основных мыслительных операций 158
2.4. Влияние типологии когнитивных репрезентаций знаний на развитие субъектной позиции младших школьников в учебной деятельности 172
2.5. Зависимость успешности усвоения математических понятий от развития мыслительных операций, типологии когнитивных репрезентаций и субъектной позиции учащегося 180
Выводы по второй главе 190
Заключение 194
Практические рекомендации 197
Литература 199
Приложение 212
- Теоретические и экспериментальные подходы к исследованию учения в психологии
- Цели, задачи, организация и методы эмпирического исследования
- Типология когнитивных репрезентаций знаний о числах, формах и математических действиях у младших школьников
Введение к работе
Актуальность исследования. В последнее время когнитивный подход в общей и педагогической психологии становится все более популярным в аспекте усвоения учебных знаний. В процессе усвоения знаний происходит переработка и переструктурирование поступающей информации. Эти процессы основаны на особенностях когнитивных репрезентаций знаний, имеющихся у учащихся. Проблема когнитивных репрезентаций знаний активно исследуется, не только в зарубежной (Дж. Андерсон, Р. Хаскелл, А. Пайвио, А. Невелл, Е. Шобен, Дж. Браун), но и в отечественной психологии (В.Н. Дружинин, М.А. Холодная Н.И. Чуприкова, Д.П. Власюк, СИ. Прежесецкая, Г.И. Шевченко).
Важной проблемой педагогической психологии становится изучение репрезентаций знаний учащихся по отдельным учебным предметам. Особая актуальность такого исследования существует в отношении математики, поскольку этот предмет характеризуется высокой степенью абстрактности, а потому часто вызывает трудности понимания у учащихся. Для организации учебного процесса в школе по математике важно изучать предметные понятия, которые складываются у учащихся при усвоении математических знаний, и их понимание, а также изучать, как внутренне представляется понятие. Изучение особенностей когнитивных репрезентаций математических знаний у учащихся позволит корректировать и изменять способы, средства и формы преподавания математики.
Процесс становления и развития когнитивных репрезентаций знаний у учащихся имеет как свои предпосылки, так и свои следствия. Репрезентации знаний возникают в результате осмысленного усвоения знаний, то есть, они являются следствием мыслительной деятельности учащихся. Мыслительная деятельность учащихся в процессе усвоения знаний исследовалась в работах П.П. Блонского, Л.С. Выготского, В.В. Давыдова, Д.Б. Эльконина, М.Н. Шардакова, Н.Ф. Талызиной, П.А. Гальперина, Е.Н. Кабановой-Меллер и др.
Сформировавшиеся дифференцированные, системные и обобщенные репрезентации знаний способствуют проявлению активности учащегося в усвоении новой информации, т.е. выступают основой формирования субъектной позиции учащегося в учебной деятельности. Вопросы проявлений субъектности, становления младшего школьника как субъекта учебной деятельности исследуются в работах Л.Б. Ительсона, В.В. Давыдова, В.Н. Карандашева, А.И. Раева, Л.А. Матвеевой, В.И. Слободчикова, Г.А. Цукерман.
Предмет исследования. Когнитивные репрезентации математических знаний младших школьников и их взаимосвязь с развитием у них мыслительных операций, а также проявлениями субъектности в учебной деятельности.
Объект исследования. Учебная деятельность младших школьников.
Цель исследования. Изучить когнитивные репрезентации знаний, формирующиеся у учащихся начальных классов при изучении чисел, форм и математических действий
Задачи исследования:
1. Теоретический анализ психологических проблем усвоения учащимися младших классов математических знаний.
2. Изучить типологию когнитивных репрезентаций знаний о числах, формах и математических действиях у младших школьников.
3. Изучить зависимость когнитивных репрезентаций знаний о числах, формах и математических действиях у младших школьников от развития у них мыслительных операций.
4. Изучить зависимость проявления субъектных характеристик младшего школьника в учебной деятельности от типологии когнитивных репрезентаций математических знаний.
5. Изучить зависимость успеваемости младших школьников по математике:
- от развития мыслительных операций,
- типологии когнитивных репрезентаций знаний о числах, формах, математических действиях
- субъектных характеристик младших школьников.
Гипотеза исследования - формирование у младших школьников адекватных когнитивных репрезентаций знаний о числах, формах и математических действиях является важной основой усвоения ими математических знаний. Это проявляется в том, что существует тесная взаимосвязь формирования когнитивных репрезентаций и развития мыслительных операций;
- формирование системных, дифференцированных и обобщенных репрезентаций становится основой развития младшего школьника как субъекта учебной деятельности;
- успешность усвоения математических знаний зависит от типа когнитивных репрезентаций, развития мыслительных операций и степени развития младшего школьника как субъекта учебной деятельности.
Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования:
1. Теоретический анализ психолого-педагогической литературы по проблеме исследования.
2. Констатирующий эксперимент.
3. Опрос.
4. Анализ документов.
5. Методы математико-статистической обработки данных эмпирического исследования.
Методы исследования реализовывались в конкретных методиках. Достоверность полученных в исследовании результатов обеспечивается:
1) теоретической обоснованностью методологических позиций;
2) использованием большого количества взаимодополняющих методик исследования;
3) достаточным объемом выборки испытуемых;
4) использованием адекватных методов математической обработки эмпирических данных.
Научная новизна исследования состоит в следующем:
1. Выявлена и описана типология когнитивных репрезентаций математических знаний младших школьников, обусловливающая успешность усвоения этих знаний и проявление субъектной позиции учащихся.
2. Выявлена зависимость типологии когнитивных репрезентаций знаний о числах, формах и математических действиях у младших школьников от развития у них основных мыслительных операций.
3. Выявлена зависимость успешности усвоения математических знаний учащимися начальной школы от развития ряда мыслительных операций.
4. Выявлена зависимость успешности усвоения математических знаний от характеристик развития младших школьников как субъектов учебной деятельности.
Теоретическая значимость работы заключается в следующем:
1. На основе полученных в исследовании результатов расширены теоретические представления о взаимосвязи развития мыслительных операций и когнитивных репрезентаций учебных знаний.
2. Выявлен комплекс мыслительных операций и проявлений субъектности в учебной деятельности младшего школьника, обеспечивающих успешное усвоение ими математических знаний.
3. Показано, что формирование дифференцированных, системных и обобщенных репрезентаций математических знаний является важнейшим показателем успешности усвоения младшими школьниками учебного материала по математике.
Практическая значимость работы состоит в следующем:
1. Содержащиеся в исследовании теоретические положения, эмпирические факты и сделанные на их основе выводы, могут служить основанием для разработки методик, программ, образовательных стандартов для начальных школ, а также систем диагностики и коррекции учебных знаний по математике на принципиально новой основе.
2. Предлагаемые нами методики выявления когнитивных репрезентаций могут быть использованы для построения эффективных программ интеллектуального развития учащихся, для мониторинга формирования когнитивных репрезентаций знаний других предметных областей, а также оценки развивающего потенциала учебных программ.
3. Полученные данные могут использоваться при чтении лекций и проведения практических занятий со студентами педагогических вузов и колледжей в курсах педагогической психологии и методики преподавания математики, а также на курсах повышения квалификации для учителей начальных классов и психологов.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Типология когнитивных репрезентаций математических знаний у младших школьников включает четыре типа и основана на принципе возрастания степени обобщенности, структурированности и дифференцированности репрезентаций от первого к четвертому типу.
2. Степень развития определенных мыслительных операций: «детализация», «конкретизация», «анализ», «синтез», «отождествление», «абстрагирование» у младших школьников обусловливает адекватные когнитивных репрезентаций математических знаний.
3. Обобщенные, структурированные, дифференцированные репрезентации математических знаний способствуют проявлению субъектных характеристик младшего школьника в учебной деятельности.
4. Успешность усвоения математических знаний учащимися начальной школы зависит от развития ряда мыслительных операций, таких как анализ, отождествление, детализация, обобщение и сигнификация, но в наибольшей степени от развития мыслительных операций абстрагирование и конкретизация.
5. Успешность усвоения математических знаний учащимися начальной школы тесно связана с проявлениями субъектной позиции в учебной деятельности, которые способствуют эффективному усвоению младшими школьниками математических знаний.
6. Формирование дифференцированных, системных и обобщенных репрезентаций учебных знаний является важнейшим показателем успешности усвоения младшими школьниками математических знаний.
Апробация результатов исследования.
Результаты исследования обсуждались на заседаниях кафедры общей и педагогической психологии ВГПУ, кафедры практической психологии ЛГУ им. А.С. Пушкина, на научных конференциях «Молодые исследователи -региону» (1999, 2000, 2001), на Северной психологической конференции (2003).
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, двух глав, выводов, заключения, практических рекомендаций, списка литературы и приложения.
Теоретические и экспериментальные подходы к исследованию учения в психологии
В психологической науке понятие «учение» находится в тесных связях с понятием «научение». Научение рассматривается как устойчивое целесообразное изменение физической и психической деятельности (поведения), которое возникает благодаря предшествующей деятельности (или поведению) и не вызывается непосредственно врожденными физиологическими реакциями организма (Ительсон Л.Б., 1970, с.З). По определению С.Л. Рубинштейна, существует два способа научения. Один из них специально направлен на овладение этими знаниями и умениями как на свою прямую цель. Другой приводит к овладению этими знаниями и умениями, осуществляя иные цели. Учение в этом случае — не самостоятельная деятельность, а процесс, осуществляющийся как компонент и результат другой деятельности, в которую он включен (Рубинштейн С.Л. 1958).
Понятием «учение» в психологии обозначается целенаправленный процесс усвоения знаний и умений. По мнению многих авторов (Л.Б. Ительсона 1980, И.И. Ильясова, 1986 и др.) учение представляет собой процесс усвоения новой информации, овладение приемами и действиями для обработки и использования этой информации. Продуктом учения выступают знания, умения и навыки, а в целом оно приводит к интеллектуальному и личностному развитию.
В психологическом словаре «учение» определяется как процесс приобретения и закрепления (или изменения наличных) способов деятельности индивида. Результаты учения - элементы индивидуального опыта (знания, умения, навыки) (Психологический словарь, с.386-388).
В истории европейско-американского образования сложились три подхода к проблеме учения: ассоциативно-рефлекторная теория, теория деятельности и когнитивный подход. В основе первой лежат понятия «ассоциации», «рефлекса», «стимула-реакции». Вторая опирается на понятия «действия» и «задачи». Когнитивный подход основывается на переработке информации посредством построения схем, блоков, карт знания.
Ассоциативно-рефлекторный подход к исследованию учения
Ассоциативно-рефлекторная теория учения стала оформляться в период господства в философии, педагогике и психологии сенсуализма. Так, предполагалось, что организм обладает особой способностью запечатлевать, сохранять и воспроизводить ранее испытанные им воздействия. Эта способность помогает нам устанавливать связи (ассоциации) между отдельными явлениями жизни и событиями, близкими по времени, пространству. Тем самым ассоциации в определенной мере могут считаться основой памяти человека и его обучаемости. (Анцыферова Л.И., Ярошевский М.Г., 1974) Общая схема формирования ассоциаций выглядела следующим образом: начало ассоциативного процесса предполагает наличие сенсорных элементов, следы ощущений (восприятий) этих элементов связываются в единичные представления, сравнение последних приводит к выявлению их общих свойств, связь которых, обозначенная соответствующим словом, дает понятие. Учебная деятельность трактуется ассоцианистами как процесс пассивного образования ассоциаций, при этом не учитываются цели, потребности, мотивы учащегося. Основной единицей анализа деятельности ученика является ассоциация (Брусенцова Т.Н., 1984).
Примером классической ассоциативной теории обучения может служить педагогическая система, предложенная И. Гербартом. Он рассматривал процесс учения как процесс ассоциации представлений, потребностно-мотивационные аспекты деятельности учащегося не рассматривались как необходимые для успешного протекания учебного процесса. На этой основе он высказал ряд ценных положений о принципах отбора материала и методах его преподнесения учащимся, о приемах и методах систематизации знаний, о системе упражнений (цит. по Брусенцова Т.Н., 1984).
В разные периоды истолкование механизма возникновения и функционирования ассоциаций было различным. Так представители естественно - научной школы (И.М. Сеченов, Д. Гартли и др.) ассоциации интерпретировали с учетом нейродинамики и довольно часто отождествляли их с рефлексами. Другие же авторы (И.Ф. Гербарт, Дж. Милль, и др.) ассоциации подчиняли законам «психической причинности» (Анцыферова Л.И., Ярошевский М.Г., 1974).
Цели, задачи, организация и методы эмпирического исследования
В связи с этим в эмпирическом исследовании были поставлены следующие задачи:
1. Изучить типологию когнитивных репрезентаций знаний о числах, формах и математических действиях у младших школьников.
2. Изучить зависимость когнитивных репрезентаций знаний о числах, формах и математических действиях у младших школьников от развития у них мыслительных операций.
3. Изучить зависимость проявления субъектных характеристик младшего школьника в учебной деятельности от типологии когнитивных репрезентаций математических знаний.
4. Изучить зависимость успеваемости младших школьников по математике:
- от развития мыслительных операций,
- типологии когнитивных репрезентаций знаний о числах, формах, математических действиях - субъектности младших школьников.
Гипотеза исследования - формирование у младших школьников адекватных когнитивных репрезентаций знаний о числах, формах и математических действиях являются важной основой усвоения ими математических знаний. Это проявляется в том, что: существует тесная взаимосвязь формирования когнитивных репрезентаций и развития мыслительных операций;
- формирование системных, дифференцированных и обобщенных репрезентаций становится основой развития младшего школьника как субъекта учебной деятельности;
- успешность усвоения математических знаний зависит от типа когнитивных репрезентаций, развития мыслительных операций и степени развития младшего школьника как субъекта учебной деятельности.
В исследовании приняли участие учащиеся 3-х и 4-х классов средней школы №8 г. Вологды. Общий объем выборки составил 174 человека. Исследование проводилось в течение 2002-2004гг. В исследовании использовались следующие методики:
1.Методика исследования мыслительных операций у младших школьников. Данная методика состоит из 9 блоков, каждый из которых представляет собой задания, направленные на исследование определенной мыслительной операции.
(1) Анализ: под анализом мы понимаем мыслительную операцию разделения объекта на составляющие части, выделение необходимых частей, деталей, свойств или связей.
(2) Синтез: под синтезом мы понимаем мыслительную операцию
объединения в единое целое частей предмета или его признаков.
(3) Отождествление: под отождествлением мы понимаем мыслительную операцию сопоставления предметов или явлений с целью поиска сходства в предметах и явлениях.
(4) Различение: под различением мы понимаем мыслительную .! операцию сопоставления предметов или явлений с целью поиска различия в предметах и явлениях.
(5) Абстрагирование: под абстрагированием мы понимаем мыслительную операцию выделения существенных признаков и отвлечение от несущественных.
(6) Детализация: под детализацией мы понимаем мыслительную операцию отражения выделенных абстрактных признаков в определенных предметах, явлениях и связях.
(7) Обобщение: под обобщением мы понимаем мыслительную операцию объединения отдельных предметов по общим, существенным для них признакам.
(8) Конкретизация: под конкретизацией мы понимаем мыслительную операцию применения общих и существенных свойств к конкретным предметам и ситуациям.
(9) Сигнификация: под сигнификацией мы понимаем мыслительную операцию обозначения одних символов другими и оперирования различными системами символов.
Задания предусматривали уровни сложности выполнения. Учащиеся получали индивидуальный итоговый балл по каждому блоку, который в дальнейшем использовался в анализе результатов.
2. Методики изучения когнитивных репрезентаций учебных знаний:
(1) Методика «Пиктограммы»
(2) Методика выявления отношения между понятиями
(3) Методика «Описания геометрической формы»
(4) Методика «Изображение условия задачи»
(5) Методика «Многократная группировка»
(6) Методика «Понятийное картирование»
(7) Методика "Круги Эйлера"
Типология когнитивных репрезентаций знаний о числах, формах и математических действиях у младших школьников
Для изучения когнитивных репрезентаций знаний младших школьников нами использовался комплекс методик. Их состав и содержание определялись в соответствии с выделенными А. Пайвио двумя системами репрезентации внешнего воздействия, а также с особенностями математических знаний в начальной школе, которые представлены в виде числового материала, математических действий и геометрических форм.
Комплекс методик изучения когнитивных репрезентаций математических знаний младших школьников, состоял из семи заданий, каждое из которых было направлено на выявление определенных аспектов репрезентации математических знаний и проводилось на материале чисел, математических действий и форм. Некоторые из этих заданий были заимствованы из арсенала традиционных психологических методик, другие были существенно модифицированы применительно к задачам нашего исследования, третьи были организованы как экспериментальные процедуры. Было использовано 7 основных методик:
(1) Методика «Пиктограммы»
(2) Методика выявления отношения между понятиями
(3) Методика «Описания геометрической формы»
(4) Методика «Изображение условия задачи»
(5) Методика «Многократная группировка»
(6) Методика «Понятийное картирование»
(7) Методика "Круги Эйлера"
В каждом из перечисленных методических приемов были задания на выделенные нами группы математических знаний: - числовой материал,
- математические действия,
- геометрические формы.
Эти методики были проведены на выборке учащихся начальных классов. Объем выборки составил 174 учащихся 3 и 4 классов. Эти классы были взяты для исследования в связи с тем, что к 3-4 классам учащиеся уже изучили основные понятия о числах, математических действиях и формах. В связи с этим, интересно было выявить когнитивные репрезентации данных понятиях, которые сформировались у учащихся.
Рассмотрим детальнее процедуры проведения данных методик и результаты исследования.
1. Методика "Пиктограммы" Как прием экспериментально-психологического исследования пиктограмма была впервые предложена Л.С. Выготским и разработана группой его сотрудников, с целью изучения опосредованного запоминания в рамках культурно-исторической теории психического развития человека. Суть методики заключается в том, что испытуемому предлагают запомнить ряд слов (или словосочетаний). При этом в процессе запоминания необходимо изобразить какой-либо рисунок, который в дальнейшем поможет ему вспомнить заданное слово (или словосочетание).
На наш взгляд, традиционную область применения данной методики можно дополнить, положив ее в основу эмпирического изучения образных репрезентаций знаний. В этом случае учащегося просят нарисовать рисунок, который поможет позже вспомнить определенные учебные понятия. При этом желательно не использовать изображения букв, цифр. Таким образом, полученные рисунки можно, на наш взгляд, рассматривать как образные репрезентации данных понятий.
Методика «Пиктограммы» позволила нам исследовать образные репрезентации математических знаний. В своей работе мы предлагали учащимся следующие математические понятия: промежуток времени, движение, масса, величина, число, длина, цифра, пространство, скорость, размер фигуры, ширина, уравнение, увеличить, уменьшить, вычесть, сложить, умножить, разделить, сумма, разность (примеры некоторых пиктограмм представлены в приложении 1).
Рассмотрим основные типы образных репрезентаций соответствующих понятий, полученных в нашем исследовании.
«Промежуток времени». В изображениях данного понятия мы выделили следующие группы: «часы» (84,5%), «времена года» (5,2%), «изменение времени»(10,3%). В группе «часы» представлены изображения различных часов; в группе «времена года» - сюжеты, природные явления, осадки соответствующие временам года; в группе «изменение времени» -учащихся отразили процесс изменения времени, например, двое часов с различным положением стрелок. Таким образом, 10,3% учащихся отразили в пиктограмме процесс изменения времени, что соответствует отражению сути понятия.
