CC BY
198
ПРОБЛЕМЫ АДАПТАЦИИ И РАЗВИТИЯ В УСЛОВИЯХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА
УДК 159.9:37.015.3
Л. В. Ахметова
ФОРМИРОВАНИЕ ПОНЯТИЙНОГО АППАРАТА УЧАЩИХСЯ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНЫХ ДИСЦИПЛИН
Понятийный аппарат учебных естественно-научных дисциплин является интегрированным по сути своего предмета изучения, обеспечивает возможность переработки информации одновременно в системе различных когнитивных уровней, позволяет осуществлять межпредметные взаимосвязи, формировать целостную систему естественно-научного мировоззрения. Основополагающими факторами, влияющими на формирование системы понятийного аппарата, являются учебники, по которым учащиеся изучают дисциплины, организационные условия учебной деятельности, окружающая естественная и социально-культурная среда, в которой развивается ученик.
Ключевые слова: понятийный аппарат, понятийно-терминологическая осведомленность, когнитивное развитие.
Формализованным признаком какой-либо сферы научного знания является совокупность понятий, представляющая собой систему взаимосвязанных и соподчиненных в различных отношениях друг к другу смыслов, когнитивное ядро которых и отражает принадлежность к определенному знанию. Вместе с этим, будучи фиксированы в терминах, понятия под влиянием различных факторов непрерывно развиваются в поле своего значения.
Процессы современной социально-экономической глобализации порождают новые задачи в сфере науки и образования, вызывают к жизни другие стратегии мышления. Как бы в предвосхищении этой мысли, известный французский философ Эдгар Морен, размышляя в конце XX в. над процессами мировой глобализации в своем труде «Семь познаний, необходимых образованию в будущем», призывал к реформе мышления, которая, по его мнению, заключалась в интеграции научных дисциплин. Исследователь утверждал, что разъединенные, раздробленные, распределенные по разным дисциплинарным областям знания глубоко, даже чудовищно неадекватны и не отвечают требованиям образования. Они не соответствуют постижению современных реальностей, «которые становятся все более глобальными, полидисциплинарными» [1]. О неадекватности знаний современным требованиям писали также специалисты и эксперты ООН. При обследовании ими 173 стран мира в 2003 г. было отмечено, что, в частности в России, состояние уровня интеллектуального развития учащейся молодежи средних и высших учебных заведений не вызывает прогностического оптимизма [2].
Мы рассмотрим проблему качества образования учащихся 7-11-х классов средней общеобразовательной школы с точки зрения освоения ими понятийного аппарата учебных дисциплин: физики, химии, биологии, географии, фундаментальные идеи и содержание которых предопределяют направленность мировоззрения, специфику естественно-научного мышления. Следует подчеркнуть, что естественно-научные дисциплины заключают в себе не только мировоззренческий потенциал, но и фундаментальные основы формирования когнитивных способностей, среди которых центральное место занимает понятийное мышление.
Большое количество работ в области психологии, педагогики, лингвистики посвящено проблеме понятийного мышления, роли понятийного аппарата в социально-культурном, интеллектуальном развитии человека. Однако многолетний опыт научно-исследовательской деятельности и психоло-го-педагогической практики, анализ собственно самого понятийного аппарата, представленного в различных учебниках по естественно-научным дисциплинам и соотнесенного с требованиями к уровню освоения учебных дисциплин [3], анализ уровня терминологической осведомленности учащихся при изучении естественно-научных дисциплин позволяют констатировать, что формирование понятийного аппарата учащихся в процессе обучения - психолого-педагогическая проблема. В ее контексте педагогическая задача состоит не в развитии способности учащегося оперировать множеством выученных понятий, которые являются «пустыми оболочками слов» (по образному вы-
ражению более ста лет тому назад выдающегося австрийского мыслителя Ф. Маутнера), а научить пониманию и изъяснению смыслов многочисленных связей и отношений различных аспектов многогранного мира [4].
Как же организовать учебную деятельность учащихся таким образом, чтобы законы, принципы сосуществования и гармонии, безграничные в своем проявлении признаки естественного окружающего мира воспроизвести в доступных для человека словесных знаках мысли? Как будет представлена в сознании естественно-научная картина мира в контексте понятий, которыми оперирует человек с учетом особенностей понимания их значений ?
Репрезентация научно-дисциплинарной информации, особенно в процессе обучения, зависит от многих факторов, среди которых существенную роль играет «сформированность системы понятийных структур», которые «отвечают за специфический тип организации знаний» (К. Бюлер, Л. М. Веккер, Л. С. Выготский, М. А. Холодная,
Н. И. Чуприкова и др.).
Необходимо подчеркнуть, что представления о понятии как некотором интегрированном образовании, в котором закреплены наиболее существенные признаки отдельных предметов и свойств многогранного в своих проявлениях Мира, существенно изменились. Это обусловлено в первую очередь непрерывно нарастающим объемом информации и процессами транспонятийной (лат. trans - сквозь, через - перенос слов из одной культурно-информационной среды в другую) и интерпонятийной (лат. inter - между - слова, порожденные на стыке наук, культур) модификаций. Во-вторых, следует обратить внимание, что в словосочетании «сформиро-ванность системы понятийных структур» отражается научный подход к пониманию этой проблемы, возникший в конце двадцатого столетия в рамках мощного и перспективного научного направления - когнитивной психологии. Когнитивный подход к языку открыл широкие перспективы для исследователей, сформировал новый взгляд на человека Homo mentus, обладающего уникальной способностью - оперированием знаково-семиотическими средствами как на элементарном, так и на сложном, концептуальном уровнях.
Способность человека (учащегося) применять понятия в сфере субъективной реальности является показателем не только и не столько его осведомленности, сколько качеством интеллектуальной мысле-деятельности, обусловленной аналитико-синтети-ческой обработкой информации на всех возможных уровнях репрезентативных систем [3]. И уже совершенно очевидно, что качество мыследеятельности (при условии понимания под этим продуктивности
мыслительной деятельности) определяет успешность в учебных, профессиональных, социальнокультурных и многих других видах работы человека. Понятийный аппарат в этом отношении, его структура и динамика развития представляют собой область серьезных исследований. В-третьих, содержание словосочетания «сформированность системы понятийных структур» в целом и в отдельности, как то: «система понятийных структур», «система понятий», «понятийные структуры», «сформированность» целого и частей, составляющих некоторое целое, ставит перед научным и практикующим психолого-педагогическими сообществами широкий спектр до сих пор нерешенных образовательных задач.
В контексте рассматриваемой проблемы мы пришли: к убеждению в необходимости изучения факторов, влияющих на формирование понятийной системы при изучении естественно-научных дисциплин учащимися общеобразовательной школы; к пониманию, что основополагающими факторами влияния на сформированность системы понятийного аппарата (далее - ПА) являются учебники, по которым учащиеся изучают естественно-научные дисциплины, организационные условия учебной деятельности и окружающая социально-культурная среда, в которой развивается учащийся.
С целью изучения содержания и структуры понятийной системы учащихся на примере естественно-научных знаний и исходя из представлений об основополагающих факторах влияния на сфор-мированность системы ПА нами была проведена следующая серия последовательных исследований: 1. Сравнительное исследование ПА учебных текстов для дисциплин естественно-научного цикла и выявление специфики понятийной системы естественно-научного знания, формируемой учебными текстами по физике, химии, биологии, географии. 2. Изучение особенностей формирования ПА естественно-научного знания школьников, обучающихся в профильных классах. 3. Исследование особенностей языка естественно-научного мышления учащихся, проживающих в различных социокультурных средах (на примере Томского и Ханты-Мансийского регионов).
Критерием исследования ПА дисциплин естественно-научного цикла основной школы, включенного в научно-дисциплинарные тексты учебников географии, биологии, физики, химии, являлся Государственный образовательный стандарт и государственные программы по дисциплинам естественно-научного цикла для основной общеобразовательной школы.
Следуя утверждениям К. Бюлера и Л. М. Векке-ра о том, что частота встречаемости понятия непосредственно связана с формированием когнитивных
схем, которые являются ключом ко всем процессам развития [5-7], мы поставили задачу выявить и рассчитать значения частот терминов в современных естественно-научных учебных текстах, предназначенных для обучения учащихся в средних общеобразовательных школах. На основании расследования содержания государственных программ дисциплин естественно-научного цикла, в частности требований к усвоению дисциплинарного ПА школьниками, нами были выявлены базовые естественно-научные понятия. Затем методом частотного анализа мы исследовали тексты 24-х учебников географии, биологии, физики, химии, предназначенных для обучения в общеобразовательной школе. Метод частотного анализа позволил нам выявить, каким образом рекомендованные нормативами ГОСТ дисциплинарные понятия представлены в учебных текстах.
Вне всякого сомнения учебники воплощают в себе гарантированный образовательный минимум и обеспечивают общую организацию образова-
тельного процесса, становятся главным инструментом формирования ПА и понятийной системы мышления в целом. Данной точки зрения придерживаются не только современные эксперты в области психолого-педагогических исследований ПА [8], но и практикующие педагоги и психологи. Таким образом, следует заключить, что система предметно-дисциплинарных понятий, представленных в содержании учебных текстов, является стержневой в формировании понятийного мышления учащихся, надежным справочным источником формирования научных знаний.
Результаты и их обсуждение. В таблице 1 приведены полученные нами данные средних значений частоты (!) употребления терминов естественно-научных дисциплин в текстах учебников физики, химии, биологии, которые должен знать учащийся в соответствии с нормативами ГОСТ. Коэффициент частоты употребления терминов рассчитывался как среднее значение от общего количества слов в учебнике.
Таблица 1
Показатели средних значений частот терминов дисциплинарных понятий, используемых в текстах учебников химии, физики, биологии основной школы
Химия Физика Биология
термин | (Л термин | термин |
Термины, имеющие высокий коэффициент частоты встречаемости в учебных текстах
атом 327.0 вода* 285.4 вещество* 176.8
вещество* 348.8 масса* 195.2 вода* 341.5
вода* 494.1 работа 166.3 животное 292.0
ион 171.3 сила 563.7 клетка 206.0
масса* 135.0 система* 152.5 организм 156.0
молекула 138.5 скорость 242.7 развитие 156.3
реакция 390.1 ток 218.3 растение 389.8
химический 292.5 электрический 157.7 система* 129.8
элемент 258.0 энергия* 254.7
Термины, имеющие низкий коэффициент частоты встречаемости в учебных текстах
восстановитель 9.5 вещество* 19.5 изменчивость 3.25
восстановление 13.8 влажность 5.3 круговорот 0.75
классификация 9.8 излучение 22.0 масса* 33.0
молярный 16.3 импульс 26.5 наследственность 4.0
неэлектролит 1.8 коэффициент 10.8 обмен 18.0
окислитель 11.3 линза 21.0 превращение 9.75
система* 24.5 теплоемкость 8.8 хромосома 5.25
электролитический 15.3 удельный 28.2 царство 1.5
энергия* 23.6 физический 27.7 энергия* 21.5
Примечание. * - термины, которые встречаются в текстах всех исследуемых учебников естественно-научного цикла; ! - частота встречаемости.
Принимая во внимание, что среднее количество слов в учебниках основной школы (6-9 кл.) приблизительно одинаковое и равно: химия - 51 240 слов; физика - 53 696; биология - 51 320, мы могли осуществить сравнительный анализ частот употребления терминов в учебниках естественно-научного цикла и сделать вывод об их терминологической взаимосвязи. Как видно из приведенных в таблице 1 данных, естественно-научные понятия, несмотря на их транспонятийную природу, лока-
лизованы в пределах той или иной дисциплины. Исключение составляет единственный термин «вода», имеющий высокие средние значения показателя частоты встречаемости в учебных текстах всех 24-х исследуемых учебников физики (£= 285.4), химии (£= 494.1), биологии (£= 341.5). Вместе с этим были установлены значительные количественные различия в употреблении дисциплинарных терминов в учебниках, написанных разными авторами. К примеру, в учебнике химии для
8-го класса О. С. Габриеляна термин «ион» встречается в пять раз чаще, чем в учебнике неорганической химии для того же класса Ю. В. Ходакова (сравните £ = 204 и £ = 49). Существенные частотные различия имеют термины «вещество» £= 536 и £= 176) и «система» £ = 22 и £ = 60), составляющие фундаментальную основу естественно-научного мышления.
Таким образом, мы установили, что для каждого отдельно взятого класса учебники химии, физики и биологии существенно различаются друг от друга по частоте употребления в них дисциплинарных понятий, рекомендованных нормативными документами ГОСТ к обязательному изучению. А это значит (если принять, что учебник является основополагающим фактором влияния на формирование системы ПА), что формирование системы ПА учащегося в определенной мере будет происходить в зависимости от терминологической насыщенности того или иного учебного текста. Анализ терминов естественно-научных понятий, рекомендованных к обязательному изучению в перечне образовательных программ ГОСТ, обнаруживает, что между ними достаточно сложно выстроить взаимосвязь, необходимую для формирования целостного естественно-научного мышления.
Изучение особенностей формирования ПА школьников, обучающихся в профильных классах (фактор организационных условий учебной деятельности), осуществлялось в процессе исследования естественно-научного ПА учащихся 7-11-х классов, представляющих собой две группы профильного обучения: естественно-научный профиль (ЕНП) и лингвистический профиль (ЛП). Общая выборка участников исследования составила 205 человек, из них девочек - 115, мальчиков - 190 в возрасте от 13 до 16 лет. Исследуемые профильные группы учащихся имели в среднем схожий уровень учебных достижений.
В контексте фактора «организационные условия учебной деятельности» необходимо было установить, какие понятия известны учащимся, начинающим изучать естественно-научные дисциплины -биологию, географию, физику, химию. К группе испытуемых «на входе» мы отнесли учащихся 7-х классов, поскольку только с этого класса можно «по горизонтали» одновременно сопоставить понятийный аппарат учащихся по исследуемым четырем дисциплинам; выявить, в какой мере оценивают сами школьники понимание слов-понятий, которыми они оперируют в своей мыслительной деятельности; оценить, как представлен естественнонаучный понятийный аппарат у учащихся 11-х классов профильного обучения на «выходе», т. е. при завершении учебы в средней общеобразовательной школе.
С этой целью нами были разработаны предметные анкеты, в которых учащимся 7-11-х классов ЕНП и ЛП предлагалось перечислить понятия по естественно-научным дисциплинам: географии,
биологии, физики, химии, которые они запомнили в процессе обучения. Затем отметить, какие из перечисленных понятий ученики могут объяснить и в объяснении каких понятий затрудняются. Для проведения сравнительного анализа и выявления наиболее точных количественных характеристик относительно ПА учащихся сумма понятийных единиц (лексем), выявленная для каждой исследуемой группы, переводилась в коэффициенты. Изучение ПА учащихся в профильных группах, а также его состояние на «входе» и «выходе» осуществлялось посредством сравнительного математического анализа (%2-критерий Пирсона) списка высокочастотных понятийных единиц, полученных методом триад. Методом двумерного визуального анализа значимо отличающихся списков понятийных единиц (р < 0.05) выявлялись когнитивные слои (базовый когнитивный слой (ядро), промежуточный и периферийный), образующие структуру семантического пространства значений терминов.
При обработке данных предметных анкет были получены весьма впечатляющие результаты. Термины, значение которых учащиеся понимают и могут объяснить, составили в среднем две третьих части (71.2 %) по отношению к общему массиву слов, написанных ими в предметных анкетах. Термины, значение которых не понимают и затрудняются объяснить, но, важно подчеркнуть, помнят, составили в среднем 28.8 %.
При анализе полученных данных обнаружилось, что терминологическая плотность ПА естественно-научных знаний учащихся не имеет устойчивой тенденции к росту. Более того, соотношение показателей лексемо-семантических и лексических характеристик терминов для учащихся 7-11-х классов развивается в направлении роста различия между количеством запомненных и понимаемых терминов (если в 7-х классах разница составляла 1.1, то в 11-х возросла до значения 2.73) (см. рисунок, таблицу 2).
Сравнительное изучение особенностей ПА, формирующего естественно-научное мышление учащихся средних школ Ханты-Мансийского автономного округа и Томской области, позволило выявить меру влияния социокультурной среды на формирование ПА учащихся при изучении естественно-научных дисциплин. Исследование проводилось в соответствии с описанной выше моделью при участии 142 учеников 7-х классов средних общеобразовательных школ г. Нефтеюганска и г. Томска.
Несмотря на региональные различия, в двух группах учащихся установлена достаточно высокая
Таблица 2
Распределение суммарных показателей терминологических единиц
в классах естественно-научного и лингвистического профилей
Класс/ профиль Количество терминов (всего) Терминологическая плотность Количество терминов (разных) Нормативная частота при f=1
N Х (хда... п) /N Р Х (хда... п) при f=1 адм
7Б (ЕНП) 2834 0.198 Р<0.02-10'3 560 264 3.53 -10-4
11Б (ЕНП) 1664 0.338 563 320 6.01 -10-4
7В (ЛП) 2210 0.262 нет 580 273 4.52 -10-4
11В (ЛП) 1809 0.254 460 230 5.53 -10-4
Примечание. N - общее количество выявленных в анкетах словоформ (терминов); х - употребляемость одной лексической единицы (одного термина); f - частота лексической единицы (х); Дх)^ - нормативная частота; X (х,у,г... п) - сумма разных лексических единиц (терминов), выявленных в исследуемом тексте.
Соотношение лексемо-семантических характеристик, терминов естественно-научных дисциплин, используемых учащимися 7-11-х классов
класс
-+- количество понятий, которые учащиеся могут назвать -А- количество понятий, которые учащиеся могутобъяснить
лексематическая схожесть содержания понятий (см. таблицу 3). Например ассоциативный ряд в отношении понятия «материк» представлен учащимися двух регионов следующими словами: «земля», «горы», «география», «люди», «Африка», «Евразия», «Австралия», имеет высокий уровень лексе-матической схожести (53.8%). Однако он дает общее, поверхностное представление о репрезентации научного термина. Семантический анализ понятия, в том числе преобладающая частота лексической единицы в семантическом поле того или иного понятия, более точно отражают его когнитивное ядро. Возьмем, к примеру, понятие «атмосфера» (см. таблицу 3). Лексематическая схожесть в его определении учащимися двух регионов составляет 46.2 %, но при семантическом анализе этого понятия убедительно прослеживаются социальнокогнитивные стереотипы, сформированные географическими и социокультурными особенностями изучаемых регионов.
Выводы. На основании исследований, целью которых явилось изучение содержания и структуры понятийной системы учащихся, на примере дисциплин естественно-научного знания и исходя из
Таблица 3
Показатели (%) ассимилированности естественно-научных понятий в структуре мышления учащихся 7-х классов, проживающих в различных социокультурных средах
Понятие Лексематическая схожесть Концептуальная ассимиляция
г. Нефтеюганск г. Томск
Атмосфера 6 58.0 74.0
Биология 5 67.9 53.9
География 5 39.7 42.2
Карта 4 24.8 16.5
Клетка 5 28.2 25.4
Материк 7 46.1 33.0
Масса 6 49.6 55.3
Население 4 36.8 40.2
Сила 2 13.9 19.7
Скорость 6 45.8 35.1
Тело 4 21.5 22.1
Физика 3 23.4 20.5
Ядро 3 32.0 24.8
представлений об основополагающих факторах влияния на сформированность системы понятийного аппарата, установлено, что:
1. Фундаментальной основой понятийного аппарата естественно-научных дисциплин являются транспонятийные термины, интегрирующие семантику естественно-научного знания.
2. Понятийно-терминологическая осведомленность учащихся имеет два уровня. Первый - мне-мический, включающий весь массив фиксированных (запомненных) естественно-научных терминов. Второй уровень - семантический.
3. На семантическом уровне основное пространство занимают термины с низким уровнем семантической абстракции. К ним относятся: «вода», «биология», «вулкан», «карта», «клетка» и т. д. В воспроизводимых учащимися высокочастотных терминах практически отсутствуют лексические единицы с высоким уровнем семантической абстракции, например: «теплоемкость», «диссоциация», «наследственность», «изменчивость», «излучение» и пр.
4. Семантическое пространство терминов (выявленное методом триад), значение которых уча-
щиеся понимают и могут объяснить, различается на достоверно значимом уровне (р<0,05) в группах с высокой и низкой продуктивностью мыслительной деятельности.
Исследование понятийного аппарата на примере дисциплин естественно-научного цикла приве-
ли нас к убеждению в том, что терминологическая специфика языка личности учащихся, качественные и количественные характеристики речевой деятельности свидетельствуют о специфике дисциплинарной дифференцированности, опосредующей особенности когнитивного развития.
Список литературы
1. Морен Э. Принципы познания сложного в науке XXI века // Вызов познанию: стратегии развития науки в современном мире / отв. ред. Н. К. Удумян, М.: Наука, 2004. С. 7-26.
2. Доклад о развитии человеческого потенциала в Российской Федерации за 2004 год / под ред. проф. С. Н. Бобылева. М.: Весь Мир, 2004. С. 102-110.
3. Ахметова Л. В., Стрижова С. М. К вопросу о культуре естественно-научного мышления учащихся // «Деятельностное понимание культуры как вида человеческого бытия». Мат-лы III Междунар. науч.-практ. конф. 8-9 декабря 2005 г. Ч. III. Нижневартовск, филиал ЮжноУральского гос. ун-та, Полиграф. Инвест-сервис. С. 184-187.
4. Mauthner F. Sprache und Leben. Salzburg, Wien,1986. S. 52.
5. Бюлер К. Теория языка. М.: «Прогресс», 2001. 504 с.
6. Веккер Л. М. Психические процессы. Т. 3. Л. 1981. 326 с.
7. Ахметова Л. В. Когнитивная сфера личности - психологическая основа обучения // Вестн. Томского гос. пед. ун-та. 2009. № 9. С. 108-
115.
8. Холодная М. А. Интегральные структуры понятийного мышления. Томск: Изд-во ТГУ, 1983. 189 с.
Ахметова Л. В., кандидат психологических наук, доцент кафедры.
Томский государственный педагогический университет.
Ул. Киевская, 60, г. Томск, Томская область, Россия, 634061.
E-mail: axmetova@tspu.edu.ru
Материал поступил в редакцию 07.02.2011.
L. V Akhmetova
STUDENTS’ CONCEPTUAL MECHANISM FORMATION IN NATURAL SCIENCE STUDY
Natural-science disciplines (physics, chemistry, biology, geography) conceptual mechanism appears to be integral in its origin, and provides possibility to process information in different connected cognitive levels system, fulfils inter-subjects correlations, forms entire natural-science world-view system. A complex of students’ text-books, learning activity organization conditions, social and cultural environment of a student are general factors influencing conceptual mechanism system formation.
Key words: conceptual mechanism, concepts and terms awareness, natural-science terms conceptual assimilation, cognitive development.
Tomsk State Pedagogical University.
Ul. Kiyevskaya, 60, Tomsk, Tomsk region, Russia, 634061. E-mail: axmetova@tspu.edu.ru
