Следующий компонент системы — модельность, построение модели и ее усвоение

Долгое время в нашей школе преобладал объяснительно-созерцательный тип обучения, развивалось воспроизводящее мышление на основе воспроизводящей познавательной деятельности ученика. Принцип наглядности выступал в том понимании, которое мы находим у К. Д. Ушинского, и этого было тогда достаточно. Главной целью обучение было как можно более полное воспроизведение объяснений учителя. Чтобы учащиеся более прочно и достаточно подробно запомнили изучаемый материал, учитель старался излагать его «наглядно «, создавая яркие и живые образы изучаемого, демонстрируя конкретно-чувственную модель, стараясь полнее воздействовать на чувства ученика. От учащегося требовалось только воспроизведение услышанного или увиденного, умение следовать данному образцу или алгоритму. Инициатива и творчество обучаемого, его самостоятельная деятельность не предполагались, не поощрялись и в основном не развивались [7].

В связи с постановкой перед школой новых, более сложных задач, с ростом объема информации, объема необходимых для человека знаний, изменились требования, предъявляемые к процессу обучения, к учащемуся. В программе по информатике для средней школы (9−11 классы) говорится, что одной из основных задач школы является обеспечение учащихся глубокими и прочными знаниями, умение осознано и рационально применять их в своей трудовой деятельности, в повседневной жизни. Простого запоминания и воспроизведения излагаемого материала уже стало недостаточно, важно активное участие самих школьников в процессе приобретения знаний, умение самостоятельно пополнять свои знания и ориентироваться в быстро растущем потоке научной и технической информации. Л. С. Выготский отмечал, что обучение должно ориентироваться не на вчерашний, а на завтрашний день развития ребенка. Учитель должен научить учащихся овладевать общими методами познания, общими способами учебной деятельности, самостоятельно добывать знания и самообучаться. Простого рассказы здесь недостаточно, так как у ученика нет чувственного образа этих методов познания, нет опоры для мышления. Наглядность как ее понимал К. Д. Ушинский, здесь неуместна, она не дает ответа, как представить общие способы и методы познания, которых нет в окружающем предметном мире. Эта задача не может быть разрешима только использованием чувственных образов. Отсюда вытекает необходимость обеспечения учащихся моделями методов и способов познавательной деятельности в виде наглядных и легко воспринимаемых схем, таблиц, графиков или в каком — либо другом виде. Непосредственным предметом изучения становятся эти чувственно воспринимаемые модели, а через них, опосредованно, и сами методы и способы.

В различных отраслях науки сложились разные подходы к понятию модели, моделирования, приводятся различные классификации моделей.

А.И.Уемов дает следующее определение модели: «Это система, исследование которой служит для получения информации о другой системе «. Философ В. А. Штофф утверждает, что «под моделью понимается такая мысленно представляемая или материально реализованная система, которая, отображая или воспроизводя объект исследования, способна замещать его так, что ее изучение дает нам новую информацию об этом объекте «. Слово «модель «очень часто встречается в научном тексте, в психолого-педагогической, учебно-методической литературе, в разговорной речи. В обыденной речи моделью называют:

• 1) искусственно созданный человеком предмет или устройство, имеющее определенное сходство с объектом изучения;
• 2) образец или пробный экземпляр, эталон, с которым сравнивают другие предметы данного рода;
• 3) определенный тип серийной продукции. Во всех этих случаях модель выступает в понятии сходства отражения и воспроизведения.

На интересует понятие модели, моделирования, информатической модели и взаимосвязь наглядного обучения с моделированием.

Разные подходы к понятиям модели и моделирования широко обсуждается в разных отраслях науки. Этим вопросам посвящено много работ. Во всех этих работах отмечается большое значение моделей в научном познании. Рассматривая понятие модели с научной точки зрения, мы придерживаемся определения В. А. Штоффа: «Научное понятие модели имеет в виду такой способ познания действительности, который состоит в отражении или воспроизведении изучаемого явления (его свойств, структуры, динамики и т. д.) при помощи какой-нибудь системы, построенной искусственно человеком «.

К понятиям информатической модели, моделированию разные исследователи подходят по равному. Н. Н. Моисеев указывает, что информатическая модель — это способ описания, который позволяет использовать для анализа формально-логический аппарат информатики. Л. Г. Петерсон останавливается на следующем определении: «Информатической моделью называют приближенное описание какого-либо класса явлений внешнего мира, выраженное с помощью информатической символики. Построение и исследование информатической модели называют — информатическим моделированием «.

Информатические модели играют исключительно большую роль при изучении дисциплин естественного цикла. Это такие модели, которые построены специальным образом, с помощью информатического языка и подчиняющиеся законам этого языка.

Все эти подходы и определения, как отмечают В. В. Давыдов и академик В. Г. Афанасьев, объединяют общие положения, качества, раскрывающие сущность понятия модели: модель выступает средством научного познания; - это схематизированный заменитель объекта или явления изучения, адекватно отражающий те свойства, отношения, которые существенны в данной обстановке, соответствуют поставленной целевой установке; - это однозначное соответствие оригиналу.

Модель — это форма абстракции особого рода, в которой существенные свойства объекта представлены в наглядо-воспринимаемых связях и отношениях знаковых элементов.

Методом научного познания, когда вместо самого объекта или явления изучается их заменитель, является моделирование. Моделирование предполагает построение и применение модели в научном познании.

Наглядность и моделирование тесно взаимосвязаны, переплетаются. И. Б. Новик отмечает, что в настоящее время в связи с развитием науки, в частности в теории элементарных частиц, научное познание становится все менее наглядным, сталкиваясь с массой «диковинных «особенностей реальных объектов. Выход из этой проблемы — поиск опосредованных и абстрактных логических средств и приемов, где особо важную роль играют абстрактные модели. По Штофу любая модель должна быть наглядной, но это особая наглядность. Он выделяет вещественные (допускающие предметное образование) и мысленные (допускающие мысленное преобразование) типы моделей. Наглядность модели первого рода (вещественной) заключается в ее восприятии, которое в свою очередь связано с пониманием ее строения. » … во первых, наглядны сами модели, которые состоят из элементов чувственно представляемых, и, во-вторых, … модели наглядны и в том смысле, что они являются наглядными образами, хотя и несколько видоизмененными в мере принятых аналогий самих объектов. Моделями второго рода являются знаковые системы. В отличие от моделей первого рода, указывает В. А. Штоф, знаковые модели «не обладают наглядностью в смысле пространственного подобия, физической аналогии или вообще какого бы то ни было сходства ее элементов с элементами объекта «. Однако, по его мнению, знаковые системы не лишены наглядности. Они «наглядны в том смысле, в каком всякий знак … как таковой, как некоторое материальное явление, непосредственно доступен чувственному восприятию.

Н.А. Солодухин утверждает, что «уровень наглядности зависит от тех моделей, которые выступают в роли чувственных образов реальных предметов «.

Мы видим что понятия моделирования, модели, наглядности взаимосвязаны, но с наглядностью при этом связывают только чувственный компонент. «При наглядности всегда содержится некоторая предметность: ребенок наблюдает соответствующие наглядные пособия, но его действия с ними имеют форму манипулирования, а не воспроизведения в пособии общих и существенных средств предметов, как это имеет место при моделировании «. Поэтому дальше в этом исследовании делается вывод: наглядность позволяет воспринимать только чувственную конкретность предметов, а модель — единство общего и отдельного, логического и чувственного в предметах. Принцип наглядности оправдывает себя там, где содержанием обучения выступают внешние свойства вещей. Если следует изучить связи и отношения предметов, то, по мнению В. В, Давыдова, одной наглядности недостаточно, необходимо подключить моделирование. Основным содержанием в информатике являются различные связи и отношения, поэтому, делает далее вывод В. В. Давыдов, основой при изучении этой дисциплины является принцип моделирования, а не наглядности.

Мы считаем, что наглядное обучение и моделирование не могут противопоставляться друг другу, не могут существовать одно без другого, и нельзя их резко разграничивать.

Установление характера взаимосвязи наглядности и моделирования нашло отражение в исследованиях Н. Г. Салминой. Она рассматривает вопрос наглядности с точки зрения поэтапного формирования умственных действий и приходит к выводу, что «чувственное «является источником знаний, но не всякая «чувственность «наглядна. Наглядным является тот материал, который способствует выделению существенного в плане перцепции. Моделирование связано с этапом материализации, позволяет выделить существенное в действии. Эффективность обучения возрастает при самостоятельном построении школьниками модели, в процессе чего происходит воспроизведение признаков объекта и его структуры. Деятельность учащихся при работе с моделью должна быть сформирована заранее.

Наглядное обучение, по нашему мнению — это процесс создания «хорошо усваиваемых моделей «с опорой на психологический механизм восприятия [8].

Принцип наглядности не противопоставляется принципу моделирования, а тесно с ним связан. Моделирование — один из составных компонентов наглядного обучения. В процессе обучения мы формируем модель существенных признаков, адекватных поставленной цели. Наглядное обучение включает в себя как построение модели, так и формирование адекватного результата. «Модель представляет как бы своеобразный «сплав «наглядности и понятия. Построение модели (особенно учебной) происходит с учетом структуры моделируемого предмета или явления, процесса, целевого компонента, особенностей восприятия, т. е. составных частей наглядного обучения. Но наглядное обучения и моделирование нельзя отождествлять. В школьной практике часто одно подменяется или оба процесса рассматриваются слишком узко. Наглядное обучение понимается лишь как процесс, связанный с демонстрацией наглядных пособий и использованием технических средств обучения. Моделирование заключается в построении информатических моделей, конструировании предметных, динамических моделей. Отсутствие разграничений указанных понятий, подмена одного другим приводят к недооценке исследовательской деятельности при усвоении понятий, к формальному их усвоению.

В процессе выделения основных компонентов наглядного обучения мы пришли к следующему выводу: в процессе обучения важно, до предъявления объекта предварительно провести подготовку ученика к восприятию, четко поставить цель, при этом не только предъявить объект изучения, но и организовать деятельность ученика при работе с объектом, построить модель организованного набора знаний. Все компоненты системы взаимосвязаны. Установление характера взаимосвязей является одним из важных моментов проблемы наглядного обучения информатике.

Обучение — сложный педагогический процесс, совместная деятельность обучающего и обучаемого, учителя и ученика. Обучение не должно сводится к передаче и усвоению сформулированных учителем правил, формул, теорем. Это активный творческий поиск со стороны учителя и со стороны учителя и со стороны ученика. Задача учителя состоит в том, чтобы в процессе передачи знаний научить учеников активным формам учения, приводящим к самостоятельному добыванию знаний. Задача ученика — освоить осознанно систему знаний, умение решать самостоятельно творческие задачи. Проблема научности и доступности, сознательности и активности ставит перед учителем вопрос об отыскании на практике активных методов формирования и организации учебной познавательной деятельности. Один из путей решения этой проблемы — сделать обучение наглядным. Исследуя структуру взаимодействия выделенных выше компонентов наглядного обучения (целевая установка, активное действие как внешнее так и внутреннее, непосредственное восприятие, моделирование знания), мы подошли к следующему определению наглядного обучения информатике.

Определение. Наглядное обучение информатике — это процесс формирования адекватной категории цели устойчивого результата внутренних действий обучаемых при непосредственном восприятии приемов деятельности, отражающих моделирование отдельного знания или организованного набора знаний.

По мнению А. Н. Леонтьева «наглядность, если речь идет о преподавании информатики, как правило, ничего общего не имеет с представлением учащимися натуральных объектов, и психологические функции наглядности здесь совсем иные «. Наглядность, как считает А. Н. Леонтьев и его последователи, должна служить внешней опорой внутренних действий, совершаемых ребенком под руководством учителя в процессе овладевания знаниями.

Итак, процесс обучения будем считать наглядным, если внутренние действия, совершаемые ребенком, соотносятся с поставленной целевой установкой. А. Н. Леонтьев в исследовании проблемы наглядности в обучении пришел к выводу, что место и роль наглядного материала в процессе обучения определяются отношением деятельности учащихся с наглядным материалом к той деятельности, которая составляет суть процесса обучения. Выбор эффективных средств наглядности зависит от того, способствует ли деятельность с наглядным материалом другой деятельности, составляющей суть процесса обучения, ради которой и используются средства наглядности. Если нет связи между этими двумя деятельностями, то процесс обучения не является наглядным, а сам наглядный материал может оказаться бесполезным или отвлекающим и играть отрицательную роль. Например, демонстрируя самодельное наглядное пособие при изучении темы «Поворот «, не следует в качестве фигур F и F | брать смешные картинки или фигурки людей, животных со множеством мелких деталей, так как именно разглядывание этих «мелочей «, множества ярких цветов вызовет посторонние внутренние действия со стороны ученика, не отвечающие поставленной цели.

Как уже отмечалось, в исследованиях А. Н. Леонтьева, обосновывается, что при использовании средств наглядности нужно исходить из психологической роли, которую они должны выполнять в усвоении материала. Он выделил две функции наглядности: — первая направлена на расширение чувственного опыта, — вторая — на развитие сущности изучаемых процессов и явлений. В соответствии с этим, внешние действия, в зависимости от ориентации на чувственный или рациональный элемент восприятия, будем подразделять на структурные или опорные.

К опорным внешним действиям отнесем: запись формулы, таблицы, показ модели, диапозитива, кинофильма, оформление чертежа, графика, схемы, формулировка теоремы, научно-исследовательской задачи, предложения, использования печатных пособий. Опорность внешнего действия не связана временным интервалом. Опорное действие может длиться, например, две-четыре минуты и несколько раз появляться в течении урока, а может осуществляться пергаментно. Однако задание опорного внешнего действия предполагает продуманность временных интервалов как по числу, так и по длительности [9].

К структурным внешним действиям отнесем доказательство теорем, предложений, отбор материала, его дозировку, отбор упражнений и задач для урока, отбор и дозировку исторического материала, пропедевтику основных понятий и методов доказательства, программированное обучение, осуществление межпредметных связей. Каждое структурное внешнее действие представляет собой упорядоченный набор опорных внешних действий, связанных единым началом, единой целью. Если опорные внешние действия в большей степени опираются на долговременную память, ассоциации, возможности механизма восприятия, т. е. на рациональное восприятие, то психолого-педагогической основой для выделения структурных вешних действий является принцип определяющего отражения. Основным здесь является способность обучаемого к сохранению следов рационально-чувственного восприятия в нейрофизическом механизме памяти. Так в процессе обучения между следами рационально-чувственного восприятия и внешними действиями, возникают временные связи. Чем больше необходимых связей будет ассоциировано в процессе обучения, тем глубже и качественнее усвоение учебного материала, прочнее чувственно-рациональная основа дальнейшего обучения.

Нас интересует не то, как глубоко усвоено понятие, а как оно отражено в мышлении, при этом мы пользуемся термином «непосредственное восприятие «.

Восприятие нельзя рассматривать как непосредственное и пассивное отражение действующих на органы чувств и сигналов. Это активный процесс, включающий в свой состав наряду с сенсорными и моторные звенья (для зрения, например, это движение глаз).

Восприятие — это отражение в сознании человека предметов и явлений при их непосредственном воздействии на органы чувств. В ходе восприятия происходит упорядочение и объединение отдельных ощущений в целостные образы вещей, процессов и явлений. Восприятие является сложной познавательной деятельностью, включающей целую систему перцептивных действий (возможность чувственно отражать мир в его целости с учетом природных свойств человека). Вся информация так или иначе попадает к нам в голову через органы чувств: вкусовых, кожных ощущений, обоняния, слуха и зрения. Большую часть сведений о внешнем мире человек получает с помощью зрения, оно большую часть информации из окружающего нас мира поставляет в мозг. Именно поэтому в школе чаще всего в процессе обучения обращаются к зрительному восприятию. Все органы чувств функционируют неразрывно, в тесном контакте и единстве с мозгом. Перед учителем в процессе обучения стоит задача стимулирования, обострения восприятия для того, чтобы обучаемый мог воспринимать наибольшее количество важной для его деятельности информации и при этом не устал, не переутомился.

Важной характеристикой восприятия является его мотивационная сторона. В зависимости от наличия или отсутствия потребности воспринимать то, о чем говорится или демонстрируется на уроке, от согласования внутренних действий ученика с поставленной учителем целевой установкой, от желания и интереса к предмету будут различны и результаты восприятия. Осознание воспринимаемого материала учеником является необходимым условием обучения. Воспринимаемое и сознаваемое содержание обычно не совпадают. А. Н. Леонтьев по этому поводу приводит следующий пример: «Сознаю ли я неровности тротуара, по которому иду, движущихся мне на встречу людей, предметы, выставленные в витринах магазинов, на которые я бросаю свой взгляд и т. д., в то время, когда я поглощен беседой со своим спутником? Нет. Предметом моего сознания является в данном случае лишь содержание того, что мне рассказывает мой собеседник. Значит ли это однако, что я не воспринимаю окружающего? Мои движения, все мое поведение на улице находятся в точном соответствии с происходящим вокруг меня, и, следовательно, я воспринимаю его. Не все, что воспринимается человеком, им осознается. Сознается то содержание действительности, которое занимает определенное место в деятельности человека, а именно то, которое является предметом его действия — внешнего или внутреннего. Так и в учебной деятельности далеко не все, что воспринимается учеником, осознается им. Отвлечение внимания ученика на уроке от предмета изучения, объясняется наличием другого явления, на которое направлены внешние или внутренние действия учащегося. Это обстоятельство ставит перед учителем задачу так организовать процесс обучения, чтобы содержание занимало надлежащее место в деятельности ученика, чтобы учебный материал стал сознаваемым. Нейрофизиолог профессор К. В. Судаков отмечает, что инициативным моментом целенаправленной деятельности всех без исключения живых существ, является формирование соответствующей внутренней потребности и на ее основе — мотивации. Благодаря мотивации организм все время исследует окружающие его предметы и постоянно получает обратную информацию об их параметрах. Параметры раздражения окружающими объектами органов чувств постоянно сравниваются с аппаратом акцептора результатов действия, который формируется при возникновении всякой мотивации. Таким образом, при наличии соответствующей мотивации центральная нервная система все время программирует конечный результат.

Итак, осмысление и активное восприятие материала происходит отчасти в результате подготовительной работы, подводящей к восприятию нового материала (целевой установки) в определенной системе, отчасти в результате такой подачи, которая выделяя в нем существенное, узловые моменты и выявляя связи с предыдущими, создает установки на надлежащее восприятие материала, т. е. когда процесс обучения является наглядным.

Непременным условием, обеспечивающим успешность обучения, является постоянное получение информации о том, насколько точными были внутренние действия, совершенные обучаемым, т. е. наличие постоянной обратной связи. С помощь обратной связи можно судить, насколько прочно прошло усвоение и запоминание материала, которые в свою очередь закладываются в процессе первичной подачи изучаемого, поэтому учителю важно знать, на какие признаки опирается ученик при восприятии тех или иных объектов, каковы закономерности восприятия. При восприятии всегда задействованы другие психические процессы (например, память). При восприятии предмета достаточно выделить его характерные особенности, с помощью которых и имеющихся в памяти данных об этом предмете или подобном ему, возникает образ представленного предмета в целом.

Восприятие — сложный процесс познания предмета или явления со всех сторон, это предпосылка мышления. Для «перехода «восприятия в мышление необходимо активизировать мысль ученика, осуществить реализацию дидактической схемы.

Качество восприятия зависит от установки воспринимающего человека на восприятие, от его прошлого опыта, от значимости воспринимаемого материала, явления или предмета, от интересов и психологических особенностей человека.

Наглядность преемственности характеризуется опорностью ассоциативных связей внутри раздела, предмета, межпредметных. Этот вид наглядности представляет собой построение гомеоморфной модели посредством ассоциативно-рефлекторной функции восприятия. Сюда отнесем: структуру взаимосвязей, методы изложения, пропедевтику, опорные мотивационные исторические задачи, систематическое введение функциональной глобальной природы вещей, циклы задач исследовательского характера. С этим видом наглядности связано введение понятия окрестности бесконечно удаленной точки, дифференциала, интеграла, построение информатического пространства.