З.З.Техника графического моделирования учебной информации

Одной из центральных дидактических задач в процессе обучения выступает развитие интеллекта будущего специалиста. Вербальный интеллект характеризуется эрудицией, концентрирован-ностью внимания, обобщенностью мышления, развитой памятью и обширным словарным запасом обучаемого. Невербальный интеллект выражается в адаптивности и наблюдательности, логичности и эвристичности мыслительных процессов. Развитие вербальных и невербальных интеллектуальных умений и навыков стимулирует метод свернутых информационных структур. Суть его заключается в том, что рациональная и эффективная переработка учебного материала выполняется за счет вычленения в его содержании смысловых единиц, свертывании их и переводе на образный язык в символической или графической форме. Процесс свертки/развертки получаемой учебной информации происходит на основе моделирования, которое следует рассматривать как особую деятельность по построению моделей.

Модель (от франц. тоае1е, от лат. тоаи1ш — мера, образец) — в широком смысле — любой образ, аналог (мысленный или условный: изображение, описание, схема, чертеж, график, план, карта и т.п.) какого-либо объекта, процесса или явления (оригинала данной модели), используемый в качестве его «заместителя», «представителя».

Все модели традиционно делятся на два класса: материальные, т.е. вещественные, реальные, и идеальные.

К материальным моделям относят такие, которые построены из каких-либо вещественных предметов: металла, дерева, стекла и других материалов. К ним также относят и живые существа, используемые для изучения некоторых явлений или процессов. Все эти модели могут быть непосредственно чувственно познаны, ибо они существуют реально, объективно. Они представляют собой вещественный продукт человеческой деятельности.

К динамическим (действующим) моделям относят такие, которые воспроизводят какие-то процессы, явления. Они могут быть физически подобны оригиналам и воспроизводить моделируемые явления в определенном масштабе. Например, модель будущей плотины или корабля.

К образным моделям относят разного рода рисунки, чертежи, схемы, передающие в образной форме структуру или другие особенности моделируемых предметов или явлений.

Знаково-символические модели представляют собой запись структуры или некоторых особенностей моделируемых объектов с помощью знаков-символов какого-либо искусственного языка. Например, математические уравнения, химические формулы.

Мысленные, или умственные, воображаемые модели — наши представления о каком-либо явлении, процессе или предмете, выражающие теоретическую схему моделируемого объекта.

Разнообразные модели, используемые в науке, технике, обыденной жизни и обучении, базируются на принципе наглядности.

Объекты познания являются наглядными, т. е. очевидно выразительными, если они непосредственно наблюдаемы, достаточно просты и привычны, или же если и не наблюдаемы, но на основе изучения их существенных свойств можно построить чувственно воспринимаемую модель или создать о них ясное, понятное представление. Выделяют три вида образов: восприятия, представления, воображения.

Образы восприятия объектов окружающего мира возникают у человека при непосредственном воздействии в данный момент этих объектов на органы чувств. Однако в создании образа восприятия участвуют не только ощущения предмета, но и память, прошлый опыт, элементы мышления. Создание образа восприятия — это решение человеком определенной познавательной задачи. В процессе создания образа человек выдвигает гипотезы, проверяет их, осмысливает, понимает создаваемый образ предмета. При этом человек не просто созерцает, а активно действует. Чтобы создать образ восприятия, человек должен выполнить ряд особых действий по активному отражению познаваемого предмета.

Образы представления — это образы нашей памяти. Они различаются по отчетливости, яркости, устойчивости.

Образы воображения — это образы таких объектов, которые человек никогда непосредственно не наблюдал, не воспринимал, но несмотря на это они сконструированы из знакомых и понятных ему элементов образов восприятия и представления. Образы воображения бывают непроизвольными и произвольными. Последние бывают воссоздающими, когда возникают на основе реально существующих объектов по их описанию или изображению при чтении книг или решении задач. Также выделяют творческие образы — образы таких объектов, которых еще реально нет, но которые предполагается создать, изготовить, построить.

Построение наглядной модели, как уже отмечалось выше, происходит путем ее моделирования.

Моделирование — это метод исследования объектов различной природы на их аналогах для определения или уточнения характеристик существующих или вновь конструируемых объектов. Моделирование выполняется несколькими вариантами. Простое моделирование не требует больших специальных разработок, а про^ водится путем сравнения тех или иных предметов, явлений с их наглядными аналогами — схемами, макетами, таблицами. Сложное моделирование требует специального построения на основе всестороннего изучения объекта и выделения признаков. Схематическое моделирование ограничивается рассмотрением внешних общих признаков объекта изучения, их связей и отношений. Детальное моделирование носит глубокий содержательный характер. Модели такого рода рассматривают все связи и отношения строения и функционирования выделяемых сторон объекта изучения.

Виды графического моделирования учебной информации: граф-схемы, опорные конспекты, опорные схемы-модели.

Граф-схема — это графическое изображение логических связей между основными текстовыми субъектами учебного материала. Средствами графического изображения служат геометрические фигуры: прямоугольники, треугольники и их соединения (линии, стрелки), а также символические изображения и рисунки предметов. На граф-схеме нет ни определения, ни формул, а представлены только текстовые субъекты и наглядно показаны логические связи между ними: часть—целое, род—вид.

Граф-схемы бывают формализованной, свободной, абстрактной, образной формы. Основу схем составляют логические операции деления понятий, классификаций, т. е. деления целого на части. Деление — это логическое действие, в основе которого лежат операции по распределению множества на ряд подмножеств. Так, например, пойятия делятся по месту расположения, по форме, по функциям, а классификации представляют собой развернутую систему, где каждый вид делится в свою очередь на подвиды. В представленном варианте граф-схемы чаще всего используются преподавателем во время изложения нового материала для структурирования учебной информации. Они предлагаются студентам как рисунок на доске или демонстрируются с помощью графо-проектора, иногда — как раздаточный материал для работы каждого студента при закреплении материала учебного занятия.

Разновидностью граф-схемы выступает учебная таблица, которая представляет собой материальное средство обучения, содержащее в наглядной и лаконичной форме адаптированную научную информацию об изучаемых объектах и явлениях, их строении, свойствах, приемах и способах выполнения различных действий и операций, необходимых при формировании определенных понятий, умений, навыков.

Существует несколько видов таблиц. По временному фактору они выделяются как демонстрационные, которые разделяются на

таблицы постоянного и временного пользования, т.е. эпизодически предъявляемые. По способам отображения информации они разделяются на объектно-композиционные, в которых изображение объектов осуществляется с помощью рисунков, фотографий в определенной композиции; графические, данные в виде чертежей, графиков, диаграмм; знаковые, т.е. символические, в виде формул. По информационно-содержательному признаку выделяют таблицы для формирования основных понятий, способов деятельности, общеучебных и специальных умений.

Кроме этого на учебном занятии используется прием составления сводной таблицы. Такие таблицы создаются по отдельным темам и представляют собой выписки наиболее существенных утверждений. Здесь логические связи сочетаются с кратким определением.

Более сложную конструкцию представляет собой опорный конспект — система опорных сигналов в виде краткого условного конспекта — наглядной формы, замещающей систему фактов, понятий, идей как взаимосвязанных элементов целой части учебного материала.

Опорный конспект можно представить в виде системы опорных сигналов, т. е. системы ассоциативных символов: знаков, слов, схем, рисунков. В этой наглядной схеме закодировано основное содержание подлежащего изучению учебного материала в его существенных связях и взаимоотношениях. Это компактная графическая схема, относительно быстро воспроизводимая, легко запечатлеваемая и одномоментно обозримая.

Основные задачи опорного конспекта:

- представление основного содержания учебного материала в ходе его изучения как целостного, логически завершенного образа;

- активизация познавательной деятельности обучаемых путем создания благоприятных условий для эффективного протекания процессов восприятия, запоминания и мышления;

- создание условий, способствующих удержанию в сознании человека в нужный момент большого по объему и целостного по своему характеру учебного материала.

Рассмотрим основные моменты в технологии сверстки учебной информации в виде опорных схем-моделей.

Прежде всего обозначим общие теоретические положения.

Технологическую основу составляют процедуры свертывания знаний и формирования рациональных познавательных действий: генерализация знаний, объединение объектов, процессов, схем, рассуждений в целостную мыслительную конструкцию.

Опорные схемы-модели представляют собой элемент информационной системы, отражающей структуру учебного предмета и внутреннюю логику научного содержания каждой его смысловой части.

В них кодируется достаточно большой объем учебного материала: содержание темы, раздела, части курса или учебной дисциплины в целом.

В основу составления блока иерархически построенных опорных схем по учебной дисциплине положен принцип тематизма. Создаются опорные схемы по теме, разделу, всей учебной дисциплине в целом, в которых по мере увеличения объема охватываемого учебного материала осуществляется его укрупнение и обобщение.

Опорные схемы составляются с помощью опорных сигналов, представляющих собой ассоциативный символ, заменяющий некое смысловое значение, способный мгновенно восстановить в памяти известную ранее и понятную информацию.

Содержание учебного предмета раскрывается в учебнике, учебном пособии или конспекте лекций, поэтому опорные сигналы могут даваться в виде линейной последовательности, которая определяется, как правило, логикой излагаемого в них материала (В.Ф.Шаталов).

Система опор представлена ключевыми словами и фразами, разнообразной аббревиатурой, рисунками, графиками, чертежами, формулами, условными знаками и другими способами кодирования.

В связи с психологическими особенностями восприятия наглядного материала количество содержащихся в опорных сигналах знаков должно отвечать определенным требованиям: доступности усвоения, оригинальности оформления, эмоциональной насыщенности.

Опорные сигналы позволяют наилучшим образом реализовать в обучении принцип крупноблочного введения теоретических знаний.

Опорные схемы должны соответствовать также принципу компактности, предполагающему графическое отображение изучаемой темы при значительно небольшом числе опорных сигналов, и принципу системности, предполагающему упорядочение знаний учащихся на основе материальных (т. е. предметных) и формальных (т.е. логических) систем. Материально-предметные системы существуют независимо от познающего их человека. Это весь объем предметов и явлений, их составные части, а также отношения и связи между ними, причем любой фрагмент этой действительности может быть рассмотрен как система. Логические же системы рассматриваются в абстрактной плоскости. Связи между элементами, которые здесь имеют место, касаются взаимных логических зависимостей, проявляющихся между отдельными частями предложения, законами и научными теориями.

Поэтому алгоритм структурирования учебного материала для построения опорной схемы-модели предполагает следующие процедуры:

- выделение ведущих знаний дисциплины вместе с их логическими взаимосвязями;

- моделирование ведущих знаний в символьной, графической или другой форме;

- преобразование модели с целью выявления общих системных понятий и взаимосвязей;

- формирование общих способов познавательной деятельности, характерных для данной области научных знаний;

- построение системы частных задач, решаемых общими способами;

- оценивание усвоения обучающимся общего способа решения данного класса познавательных задач.

Рассмотрим процедуру проектирования учебных таблиц.

Отбор и объем содержания таблицы определяются учебной целью.

Устанавливаются информационно-содержательные параметры, заложенные в таблицу: объем, глубина, адекватность отображаемому объекту, явлению, способу деятельности.

В таблице реализуется принцип «табличное™ материала», т.е. все содержание должно отвечать именно этому носителю информации.

Необходимо продумать оптимальные средства визуализации информации, доступные восприятию и пониманию обучаемых.

Визуализация содержания реализуется через форму, пространство и протекает в три этапа: определение визуальной идеи, т. е. замысла; конструирование содержания в виде наброска, образа, эскиза; художественное исполнение рисунка с помощью выбранных средств.

Следует разработать структуру таблицы: расположение объектов, построение зрительного ряда. Здесь учитываются следующие закономерности восприятия:

- наиболее видимым полем таблицы является левое верхнее, а наименее — правое нижнее;

- остальные поля слабого восприятия усиливаются за счет использования цветовой рамки, увеличения размера объекта, заключения контрастного поля в черную рамку;

- эффективность использования таблицы снижают так называемые «белые поля».

При построении таблицы используется прием символического, абстрактного изображения.

Таблица может быть представлена на бумажных, картонажных, пластиковых, пленочных, компьютерных носителях.

Рассмотрим особенности составления опорных конспектов (ОК.). Основное требование к ОК — это отражение в содержании учебного материала системы связей. Должна быть осуществлена связь между общей конечной целью и совокупностью частных взаимосвязанных целей, ведущих к ее достижению.

Должна быть определена внутренняя логика отражаемого содержания через его формально-логические и дидактические связи и отношения, которые, в свою очередь, представляют собой выявление и анализ противоречий, формулирование и разрешение проблем.

Этапы создания ОК целесообразно осуществлять в такой последовательности:

- определить дидактическую задачу и тот учебный материал, который будет подлежать изучению с помощью опорного конспекта. Затем выделить последовательность изучения материала и его структуру. Содержанием конспекта могут стать отдельный вопрос темы, тема, раздел, часть курса или материал учебной дисциплины в целом. Логика построения ОК основана на реализации следующей формулы: матрица—граф—лист основного содержания (ЛОС) — ОК, где матрица — это система внутрипредметных и межпредметных связей, граф учитывает в обобщенном виде целевую, логико-гносеологическую, процессуальную стороны обучения, ЛОС отражает структуру учебного материала учебной дисциплины;

-выделить смысловые блоки. Их отличительная характеристика — логическая завершенность теоретического материала или полнота алгоритма, на основании которого могут быть выполнены операция, действие или деятельность. Смысловые блоки темы строятся на основе вопросов плана изложения учебного материала. Смысловые блоки раздела предполагают объединение двух, а иногда и большего числа тем. Схема выстраивания смысловых блоков — линейная, как наиболее полно отражающая логику изложения учебного материала;

- установить систему связей между выделенными смысловыми блоками. Первоочередное внимание здесь следует уделить смысловым связям. Для этого в ЛОС с достаточной полнотой должна быть отражена структура графа. Сам же граф построен на основе тщательной обработки учебного материала: определены цели его изучения, система требований к знаниям, умениям и навыкам студентов; вьщелены главные идеи дисциплины и всех ее структурных составляющих; показана система проблем, которые подлежат решению с помощью содержания данного учебного курса; четко представлен понятийный аппарат дисциплины; вскрыта взаимозависимость учебных элементов и более крупных единиц информации: раздел—тема—подтема—вопрос конкретного пункта плана. Такая взаимосвязь должна отражать общую логику развития учебного материала в направлении достижения заявленной конечной цели. Если перечисленные выше требования реализованы, то смысловые бло-

ки должны совпасть со структурными элементами графа. Формальная перестройка графа в смысловую сеть осуществляется следующим образом: в узлах сети помещаются смысловые блоки, а связи между ними указываются прямыми линиями;

- провести анализ кадров ЛОС, относящихся к каждому смысловому блоку в отдельности, и выявить внутри блоков кадры, отражающие их главное содержание. Для смыслового блока, входящего в состав ОК по отдельной теме курса, ими будут все или большая часть соответствующих ему кадров. В состав же кадров смысловых блоков ОК, отражающих главное содержание более крупных единиц учебной информации (раздел или разделы дисциплины), надо включать лишь кадры ЛОС, относящиеся к этим единицам информации, которые позволяют в обобщенном виде выразить главные цели, противоречия, идеи, методы, средства и, в свою очередь, в каждом из кадров, отражающем основное содержание смысловых блоков, выделить центральные положения и продумать возможные способы их кодирования. Это могут быть ключевые слова и фразы, условные знаки и символы, благозвучные аббревиатуры, упрощенные рисунки, графики, чертежи, таблицы, отдельные формулы и обозначения, а также легко воспроизводимые графические формы;

- построить эскиз ОК и изготовить на этой основе оригинал, пригодный для использования и тиражирования. При этом отрабатываются следующие требования:

а) эскиз ОК отражает полный охват выделенных смысловых блоков и закодированных в них положений;

б) в нем представлена система основных связей между отобранными смысловыми единицами учебной информации;

в) следует сочетать компактность расположения материала с его высокой зрительной наглядностью — обозримостью и доступностью для восприятия, обеспечить соединение простоты графических форм кодирования информации с возможностью вызова через них адекватных ассоциаций;

г) в своем композиционном построении эскиз должен быть составлен так, чтобы у преподавателя была возможность относительно быстрого технического его воспроизведения. Поэтому эскиз ОК следует изготовлять, как правило, на одном листе бумаги определенного формата, позволяющего сделать копировальные работы.

Оригинал ОК может быть использован для предъявления в виде транспоранта, раздаточного печатного материала, обычного плаката, рисунка на меловой доске, диапозитива на графпроекторе, медиатекста.

Правильно составленный ОК будет отвечать принципу многоцелевого применения, когда ОК используются в разнообразных педагогических ситуациях для интенсивности обучения.

ИНФОРМАЦИЯ

ЧР Факты

Связи

Оболочка

Единицы информации

\

ЗЦ^ Опорный сигнал

Рис. 2. Опорный конспект (по Г. К. Селевко)

Условно опорный конспект представлен на рисунке 2. Рассмотрим варианты работы с опорными схемами-моделями на учебном занятии.

Для работы с опорными схемами преподаватель должен иметь:

- серию опорных схем по основным темам курса, которые используются как для опроса, так и в процессе изложения нового материала;

- все блоки схемы по каждой теме, написанные на отдельных листах;

- схемы с пояснениями для каждого студента (желательно).

Существует несколько методик работы со студентами над опорными схемами. Предлагается следующий алгоритм. Схема, состоящая из нескольких блоков, приводится обычно на первом занятии по теме. Усвоение содержания блоков схемы происходит по-разному. Самый распространенный вариант — это проговарива-ние преподавателем содержания, обычно — дважды. Другой вариант — расшифровка учащимися содержания, закодированного в блоках схемы. Он применяется в том случае, когда в схеме много уже известных учащимся обозначений, а также тогда, когда материал изложен кратко и ясно, в той же последовательности, что и в учебнике или хрестоматии по педагогике. Еще один вариант: в схеме остаются «белые пятна», т.е. она составлена не до конца, учащимся предстоит ее закончить, используя учебник. Полностью самостоятельное составление учащимися схем представляется целесообразным применять редко, не более двух раз за учебный год.

На последующих занятиях учащимся предлагается проговаривать содержание блоков как у доски, так и за партой — друг другу. Попутно проводится работа над первоисточниками. Содержание

схемы углубляется, закрепляется в памяти учащихся. Конечный этап работы над схемой — запись ее по памяти в специальных тетрадях, которые хранятся у преподавателя. На это уходит от пяти до десяти минут в зависимости от сложности схем. Во время написания учащимися опорной схемы для устного ответа на отметку к преподавателю поочередно вызываются четверо-пятеро учащихся и столько же учащихся поочередно наговаривают свои ответы на магнитофон.

Иногда практикуется дополнительное задание: раскрыть письменно содержание одного из блоков. Если преподаватель считает, что знания учащихся по данной теме недостаточно прочны или недостаточно глубоки и требуют повторения, закрепления, то после написания схемы проводится самостоятельная работа по карточкам с целью раскрытия содержания темы. Практика показывает, что переписать схему у товарища практически невозможно: мешает контроль педагога, а также то, что не готовый к ответу учащийся, не понимая схему, делает много ошибок при откровенном списывании.

Работу по формированию навыков графического моделирования можно осуществлять на основе сверток учебной информации через систему вербально-графического взаимодействия.

Эта система обучения представлена следующими блоками. Первый — операциональный. Здесь происходит аналитическое структурирование учебной информации в виде ключевой идеи и тезисов изучаемой темы.

Второй блок — знаково-символический. Здесь осуществляется преобразование структуры учебного материала в процессе совместной теоретической работы преподавателя со студентами во время лекции. Свертывание вербального содержания структуры происходит за счет выделения ключевой идеи и ее тезисов в форме ядра, информационных орбит.

Третий блок — вербально-графическое преобразование информации, осуществляемое студентами самостоятельно.

Четвертый блок — управление учебной деятельностью, выполняемое с помощью алгоритмов функционирования. Формой организации учебной деятельности студентов служат творческие микрогруппы. Возможные варианты заданий студентам: создание собственных моделей или заполнение недостающих блоков и защита своих моделей на практическом занятии.

Кроме опорных схем, используемых как средство обучения, конспект учебного занятия тоже можно представить как схему. Он получил авторское название «Тематически акцентированный конспект»¹ (рис. 3).

' Латышев Ю.В. Размышление об уроке. — Ульяновск, 1990. — С. 19.

БЛОК № 1

БЛОК № 2

Входящий

сигнал

НАЗВАНИЕ ТЕМЫ

Выходящий^ сигнал

БЛОК № 3 Рис. 3. ^Тематически акцентированный конспект

Рассмотрим составные части такого конспекта.

1. Необходимо сформулировать тему, которая фиксируется в центре страницы.

2. Записать тезис, раскрывающий основную идею предполагаемой учебной информации. Эту центральную мысль нужно будет доказывать на протяжении всего учебного занятия.

3. Выбрать метод доказательства: индуктивный (от частного к общему) — если тема сложная, и дедуктивный (от общего к частному) — если у обучаемых есть определенный запас знаний или представлений, позволяющих им осознать выдвинутый тезис.

4. Найти ответ на вопросы: на каких вопросах, раскрывающих тему, акцентировать внимание студентов? Какие причинно-следственные связи нужно выделить при подаче учебной информации? Какая форма записи наиболее лаконична при имеющемся максимуме фактов?

5. Весь имеющийся фактический материал разделить на блоки.

6. Запись материала в каждом блоке осуществляется словами, общепринятыми символами, аббревиатурами.

7. При составлении конспекта обратить внимание на цветовое оформление. Цвет отражает узловые понятия, противоречия, им очерчивается отдельный блок и сигнал.

8. Каждый новый сигнал, написанный слева направо, пишется на новой строчке.

9. Связи сигнала с блоком или темой могут быть простыми в виде черточки или остронаправленными в виде стрелки. Таким образом, обозначенные связи отражают логику рассказа, заданную в одном направлении «причина—следствие».

10. Для актуализации знаний студентов, установления причины или противоречия проблемы, обозначенной в названии темы, используется «входящий сигнал», который фиксируется слева от темы, связь устанавливается с помощью стрелки. Это могут быть факты, результаты диагностирования, статистические данные и т.д. Для показа перспективы развития отдельных тенденций, вытекающих из темы, предназначен «выходящий сигнал», он располагается справа со стрелкой.

Подводя итог вышесказанному, следует подчеркнуть роль графических моделей в учебном процессе. Для студентов построение схемы излагаемого учебного материала помогает выделить те смысловые ядра в его содержании, которые облегчают понимание этого материала; способствует усвоению большого объема теоретических знаний; позволяет охватить единым взором совокупность отдельных звеньев новой информации, установить связи между ними, сопоставить их; логически обработать материал и перевести его в долговременную память. Для преподавателя польза также очевидна: некоторая экономия времени, возможность систематически и в полном объеме всей темы проверять знания учащихся, значительное накопление оценок.

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Каковы функции учебной литературы?

2. Перечислите все известные вам способы чтения учебной литературы.

3. С помощью каких приемов происходит «изучающее чтение»?

4. Выделите правила заучивания наизусть при усваивающем чтении.

5. Каков алгоритм работы над аннотацией?

6. Назовите советы, рекомендуемые преподавателю для работы с высказываниями. Дополните их собственными советами.

7. На чем основан прием «комментирования»?

8. Перечислите принципы использования учебной видеозаписи.

9. Дайте краткую характеристику каждому из этапов использования видеозаписи на учебном занятии.

10. Какой прием составляет основу работы с учебной звукозаписью?

11. Что представляет собой метод свернутых информационных структур?

12. В каких видах осуществляется графическое моделирование учебной информации?

13. В чем суть учебной таблицы?

14. Назовите алгоритм структурирования учебной информации для графического моделирования.

15. Определите основное требование к опорному конспекту.

16. Проанализируйте приведенную на рис. 4 опорную схему. Выделите особенности ее чтения. Сформулируйте задание для студентов по ее использованию. Предложите свой вариант структурирования учебной информации, содержащейся в данной схеме.

17. Выполните тестовые задания

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 1