CC BY
44
Вестн. Моск. ун-та. Сер. 20. Педагогическое образование. 2016. №2
когнитивныЕ барьеры и работа с категорией сложности в обучении в свете различных исторических типов научной рациональности
Д. Н. Кожевников
(Центр средств обучения ФГБНУ Институт стратегии развития образования РАО; e-mail: rao721@ya.ru)
В статье рассмотрены некоторые следствия процессов глобализации и информатизации (появления цивилизации информации), которые характеризуются изменением способов и сферы взаимодействия человека с внешним миром; показано формирование когнитивных барьеров, связанных с категорией сложности и с появлением когнитивных технологий; сделаны выводы о необходимости учиться преодолевать существующие когнитивные барьеры с помощью создания когнитивных инструментов для работы с категорией сложности в свете доминирующего типа научной рациональности - постнеклассического этапа развития научного знания.
Ключевые слова: когнитивные технологии, когнитивные барьеры, категория сложности, полисемия, междисциплинарные коммуникации, трансдисциплинарный метаязык, мультидисциплинарные дидактические комплексы средств обучения, постнеклассический этап развития знания, сфера взаимодействия, полимодельные интерпретации, информационная насыщенность, интерактивность.
Появление когнитивных технологий (КТ) - закономерное следствие процессов глобализации и информатизации (появления цивилизации информации), которое характеризуется изменением способов и сферы взаимодействия человека с внешним миром . Это своеобразный ответ на вызов современности, на запрос создания мыслящего в открытых системах человека - на запрос широкого сознания . Стратегически система, развивающая мышление, должна отвечать на государственный запрос. Ранее запрос был более узкий: создание ячейки общества, элемента или кирпичика в деле социального или государственного устроения . Сейчас этот запрос меняется . В современном бурно изменяющемся мире неясны цели и неизвестны угрозы, в связи с этим запрос расширился Реализация такого нового широкого запроса возможна только в условиях открытой системы
В более узком утилитарном смысле когнитивные технологии можно считать следствием появления задачи выживания и безопасности жизнедеятельности . Должны быть созданы защитные фильтры на пути информационных потоков, определены критерии выбора, отвечающие на вопросы управления: "Что, как, где, для чего?" . Когнитивные
технологии используют высокие гуманитарные технологии: работа с ценностями, идеологиями, мотивацией, мотивационной устойчивостью, использование нейро-лингвистического программирования (в том числе и защита от него), интерактивные компьютерные программы и тесты, использование новых понятий . Освоение и использование когнитивных технологий является одной из доминирующих тенденций и требованием современности .
Из показанной на рис . 1 схемы следует, что когнитивные технологии (или их словесные и образные прототипы) использовались и ранее, объединяя в сознании индивидуума содержание, среду и средства обучения . Сейчас настало время выделить КТ в отдельную категорию и далее рассматривать их в качестве самостоятельного обучающего компонента . Когнитивная педагогическая технология - технология, основной задачей которой является организация и реализация в образовательном процессе воспроизводимой и гарантирующей результат когнитивной деятельности школьников, сопряженной с преодолением естественного когнитивного барьера темы или вопроса учебной программы
На пути освоения КТ возникают препятствия или когнитивные барьеры . В существующей философской психолого-педагогической литературе нет общепринятой трактовки понятия "когнитивный барьер", а также классификации когнитивных барьеров . В психолого-педагогических науках в широком смысле когнитивный барьер понимается как отраженное в сознании внутреннее препятствие В данном случае понятие "когнитивный барьер" следует трактовать как интегральное препятствие в реализации когнитивной деятельности обучающегося в виде совокупности трудностей, предстающих в ощущении сложности
интегрального препятствия Когнитивный барьер может возникнуть из мысленного, эмоционального или психологического затруднения, возникающего в процессе обучения или освоения нового знания, умения или навыка, отражающегося в сознании учащегося в виде препятствия установлению смыслового соответствия сознания и объективных условий или способов деятельности
В норме учащиеся осваивают знания и учебную деятельность, адекватно реагируя на возникающие в ее процессе когнитивные барьеры, выбирая конструктивную стратегию их преодоления Само собой так происходит не всегда, в большинстве случаев такому способу реагирования необходимо учить Существуют различные способы и приемы, систематизация которых и проверка их работоспособности может представлять собой систему "прикладных когнитивных технологий" Сформировать ее у каждого ученика, с учетом его индивидуальных особенностей - это задача учителя В этом смысле когнитивные барьеры являются уже не помехой обучения, а рабочим инструментом В частности, когнитивные барьеры могут быть инструментом тестирования состояния ученика . Например Л . А . Ларченковой построена "барьерная" модель обучения физике, в описании которой она утверждает, что: "возникновение психолого-познавательных барьеров неизбежно, это реальность, с которой необходимо считаться . Поэтому не затруднения нужно устранять ради решения задач, а использовать задачи для диагностики, профилактики, преодоления психолого-познавательных барьеров" [1]. Выбор учебных действий и операций также является когнитивным барьером . Формирование у обучаемого саморефлексии, при наличии которой он способен критически рассматривать особенности своих мыслительных действий, способствует преодолению когнитивного барьера
Одно из следствий процессов глобализации в обучении - появление медиапосредника между учителем и обучаемым . Этот посредник ускоряет и облегчает общение, открывает новые возможности (в том числе и дистанционные) для одновременной коллективной работы в медиа-сообществах Но он же создает барьер для общения Появляются затруднения в создании образа (и даже ощущения) реальности происходящего и изучаемого Обучаемый общается с большим количеством абонентов, но через посредника, т е реальным контактом для него является только медиасреда Сам учитель в таких условиях теряет влияние и становится консультантом или организатором (если не сказать администратором) процесса обучения
Отмена границ и стремление к открытости при изучении раздельных исторически дисциплин натыкается на когнитивные барьеры Помимо субъективных или индивидуальных, определяемых психологическими особенностями учащихся, существуют и объективные когнитивные
барьеры, связанные с разницей аксиом, приемов и общих подходов к изучению различных учебных дисциплин . Например, полисемия (многозначность) понятий и терминов . Этот барьер обнаруживает себя при создании междисциплинарных и мультидисциплинарных комплексов средств обучения . Преодолеть его можно тем же средством, с помощью которого создаются мультидисциплинарные комплексы, а именно коммуникациями . Такими коммуникациями, которыми создается общий тезаурус и метаязык . По мнению Е . Н . Князевой: "Трансдисциплинарные когнитивные стратегии становятся возможными и действенными только тогда, когда вырабатывается общий трансдисциплинарный язык - метаязык" [2: 376]. Также когнитивным барьером является сама категория сложности . Сложность - понятие многогранное, неоднозначное и противоречивое . Работа со сложностью проблематична тем, что видов сложности много, они взаимосвязаны и не имеют четкой границы . Кроме того, сложность может быть как объективной, так и субъективной, так как в центре современной парадигмы развития поставлен субъект с его особенностями, предпочтениями и качествами
Понятие "категория" определяется как наиболее общие, фундаментальные понятия, являющиеся формами и устойчивыми организующими принципами мышления . Сложность все чаще используется в качестве фундаментального понятия, она становится организующим принципом мышления . Значит ли это, что сложность становится категорией?
Сложность не только становится новым многогранным понятием, в ее развитии, превращениях и трансформации выявлены закономерности (проявление действий законов) Например, процесс изменения качества или трансформирование сложности заключается в том что, устраняя сложность в одном месте, мы добавляем ее где-то в другом . Если нам кажется, что этого не происходит, то, скорее всего, мы просто пока чего-то не видим и не осознаем. Сложность никогда не уходит без следа, она трансформируется и сохраняется в виде других видов сложности . Условно это можно считать законом сохранения сложности .
Также сложность имеет свойство накапливаться Как всякое явление сложность подвержена действию диалектических законов (законов философии), в частности "переходу количества в качество" . Чрезмерное накопление сложности приводит к хаосу и регулируется при наличии жестких внешних или внутренних ограничений процессами, которые мы называем самоорганизацией
Самая сложная вещь в мире - это простота . И самый сложный путь -к простоте! Как в известном афоризме: "Усложнять - просто, а упрощать - сложно" . Сложность порождает проблемы . Для решения сложных задач необходимы сложные методы! С помощью примитивных
и устаревших средств задачу тоже можно решить, но решение может оказаться куда более сложным для восприятия и понимания
Существует еще и проблема измерения сложности Непонятно, как количественно измерять сложность . Мы даже не знаем, насколько это возможно Но, вероятно, уже необходимо, имея в виду проблему сложности обучения Как правильно обучать людей, перекладывая сложность из одной головы в их головы, а также и в используемые ими когнитивные инструменты? Это важно, так как "примитивными мозгами сложные задачи просто не решаются" . Иначе говоря, мыслить категориями сложности надо учиться!
Сложность - это неизбежный атрибут современного знания и ее освоение - необходимое средство для формирования современного открытого сознания, являющимся характерным для современного "пост-неклассического" периода развития знания . Рассмотрим изменение отношения к сложности в различных периодах развития знания (или в условиях доминирования различных исторических типов научной рациональности)
Разделение на различные исторические типы научной рациональности и их взаимоотношения со сложностью замечательно представлены В .С . Степиным [3: 37-41]. В соответствии с принятым разделением постнеклассическая эволюционная парадигма развития характеризуется активным использованием различных ментальных схем и структур конструкций знания А это связано с изменением способов и сфер взаимодействия человека с внешним миром Символически особенности взаимодействия человека с миром на различных этапах развития знания можно изобразить в виде последовательности сфер, неравномерно расположенных не только вокруг человека, но и интегрированных в него (см . рис . 2).
Внешняя сфера взаимодействия, охватывающая всего человека (и выделенная на рис 2 светло-серым цветом), обозначает наследие классического этапа развития человеческого знания, характеризующегося отделенностью человека от природы, приводящая его к задаче завоевания власти над природой, ее покорения и эксплуатации, что ставит приоритетом техногенный облик цивилизации и приводит к экологическим проблемам
Вторая сфера (выделенная серым цветом на рис . 2) охватывает человека на уровне коленей и локтей . Она имеет меньший размер, чем отражает неклассический период развития, характеризующийся не только управлением природой, но и осознанием собственного влияния на якобы "бесконечные кладовые природы", выяснением ее хрупкости, динамической природы гомеостаза, в который сам человек оказывается включен! За пределы этой сферы простираются ноги и руки человека, показывая этим включенность самого человека и "дела его рук"
в бывший ранее для него "внешним" мир и его закономерности . В экспериментальной физике это находит свое отражение в виде влияния экспериментатора на результаты эксперимента
Рис. 2. Сферы взаимодействия человека с миром на разных этапах развития знания
Третья сфера взаимодействия, имеющая еще меньший размер (выделенная на схеме 2 темно-серым цветом), обозначает, что граница включения человека в мир в постнеклассическом периоде развития знания продвигается уже внутрь человека . Граница включения человека в мир в третьем, или постнеклассическом периоде развития знания, показывает то, насколько человек более интегрирован в мир, чем это было принято считать ранее . Мысль человека вплотную соприкасается с внешним миром и влияет на него, подчас неосознанно, что требует самоконтроля не только в действиях (что считалось достаточным еще
в неклассическом периоде развития), но и в мышлении, и в эмоциях! На рисунке это показано тем, что в малую сферу "взаимодействия с миром" попадает только голова и сердце образа человека . Личным у человека (вне сферы взаимодействия с миром) остается только голова и сердце, остальное все растворено в мире или является внешним, относительно внутреннего мира человека Именно эта сфера (мыслей и эмоций субъекта) сегодня становится полем взаимодействия с внешним миром Именно это является полем действия когнитивных технологий
Сложность знания из субъективной характеристики превращается в системное свойство . Необходимо учиться оперировать со сложность и преодолевать когнитивные барьеры, связанные со сложностью . Не следует ее бояться или обходить стороной, тем более, что "...мозг растет в основном тогда, когда с задачей справляются неправильно, а не правильно" [4].
Когнитивные технологии (КТ) облегчают работу и оперирование со сложностью И конечно, КТ (когнитивные технологии) влияют на процесс обучения и активно в нем участвуют Преодоление когнитивных барьеров происходит проще и быстрее с использованием КТ Особенно это заметно при формализации действий учителя При пара-дигмальных изменениях в сфере обучения (передачи и создания условий для усвоения учебного материала) меняется не только алгоритм действий учителя, но объем и качество учебного материала Изменения качества учебного материала можно показать в условиях различных (исторических) типов научной рациональности на примере фрагмента учебной темы "Строение вещества", использующей различные модели элементарной частицы - электрона . Представления времен классической физики: элементарная частица - это корпускула (частица), очень малого размера, имеющая массу и размер (очень малые, но отличные от нуля). С точки зрения неклассической физики элементарная частица имеет и корпускулярные (как частица), и волновые свойства Масса и заряд определены, размер и координаты неопределенные . Частица подчиняется принципу неопределенности Гейзенберга (либо координаты, либо импульс неопределимы до определенной величины, описываемой с помощью постоянной Планка) Это так называемый вероятностный подход . С позиции постнеклассики физики акт наблюдения за частицей изменяет ее параметры
Описывать частицу с помощью простых моделей (типа маленького шарика, ведущего себя вероятностным образом) сложно! Сложно рассчитывать поведение такого объекта и его взаимодействия с другими объектами Необходимо ввести сложность на уровень модели Модель станет содержать в себе сложность, но при этом существенно упростятся алгоритмы ее расчетов и прогнозирования поведения, т е ее
использование Примером могут служить кольцегранные модели атомов и молекул, дидактические возможности которых могут решить существующую проблему неполноценности содержания обучения, порожденную либо малой информационной емкостью, либо сложностью и избыточной противоречивостью традиционно используемых моделей О кольцегранных моделях и фрагментарных изменениях содержания обучения, связанных с их использованием рассказано в [5: 21-34].
Содержание частично изменяется, что связано как с введением в обучение новых моделей, так и новых методик работы со сложными системами Наряду с удобствами использования моделей, сложность обучения тем не менее повысится Компенсировать сложность можно использованием интерактивного (и частично игрового) аспекта модели Например, можно использовать двойное цветовое кодирования колец, обозначающих электроны Используются кольца, окрашенные в красный или синий цвета (или в разные цвета с разных сторон как кольцевой магнит), что подразумевает наличие магнитных свойств и позволяет провести модельный эксперимент по проверке устойчивости некоторых электронных оболочек атома А это имеет большое значение при моделировании сложных электронных оболочек, как это показано на рисунках (см рис 3, 4)
Рис. 3. Обозначение свойства спин или магнитных свойств электронов в кольцегранной модели электронной оболочки из 18-ти электронов
Рис. 4. Обозначение свойства спин или магнитных свойств электронов в кольцегранной модели завершенной электронной оболочки из 32-х электронов
В таком упрощенном виде (каждый электрон представлен в виде кольца, простой формы обозначения тора) обеспечивает возможность ее использования даже в ранних пропедевтических вводных курсах естествознания Важным является не только наглядность модели, но и возможность ее использования в любом из различных
исторических типов научной рациональности, что позволяет преодолевать когнитивные барьеры, связанные со сложностью изучаемого материала Выводы:
1 . В свете появления когнитивных технологий (КТ) как следствия процессов глобализации и информатизации назрела необходимость учиться преодолевать существующие когнитивные барьеры
2. Оформление сложности как категории требует создания когнитивных инструментов для преодоления когнитивных барьеров
3 . Работа со сложностью возможна и даже необходима в свете доминирующего типа научной рациональности - постнеклассики
Список литературы
1 . Ларченкова Л. А. Построение "барьерной" модели обучения физике // Письма в Эмиссия . Оффлайн (The Emissia . Offline Letters). (URL: http://www. emissia . org/offline/2013/2088. htm 20. 03.2016).
2. Князева Е. Н. Пробуждающее образование // Синергетическая парадигма. Синергетика образования . М . : Прогресс-традиция, 2007. 592 с.
3 . Степин В. С. Исторические типы научной рациональности и их отношение к проблеме сложности // Синергетическая парадигма . Синергетика инновационной сложности . М. : Прогресс-традиция, 2011. 496 с.
4. Катчлоу Т. Как научить детей не сдаваться? Перевод: Tracy Cutchlow. Why Some Kids Try Harder and Some Kids Give Up. (URL: http://www . huffingtonpost . com/tracy-cutchlow/why-some-kids-try-harder-and-some-kids-give-up_b_5826816. html 20. 03. 2016).
5. Кожевников Д. Н. Использование моделирования в обучении в контексте понимания и усвоения категории сложности // Вестник Московского университета. Серия 20. Педагогическое образование. № 3, М . : МГУ, 2015. С. 21-34.
Cognitive barriers and work with category of complexity in training in the light of various historical types of scientific rationality
D. N. Kozhevnikov
In article some consequences of processes of globalization and informatization or emergence of a civilization of information which are characterized by change of ways and spheres of interaction of the person with the outside world are considered; formation of the cognitive barriers connected with category of complexity and with the advent of cognitive technologies is shown; conclusions are drawn on need to learn to break the existing cognitive barriers by means of creation of cognitive tools to work
with complexity in the light of dominating like scientific rationality -postneklassik.
Key words: cognitive technologies, cognitive barriers, category of complexity, polysemantism, interdisciplinary communications, transdisciplinary meta language, multidisciplinary didactic complexes of tutorials, post-nonclassical stage of development of knowledge, sphere of interaction, polymodel interpretations, information saturation, interactivity.
Сведения об авторе
Кожевников Дмитрий Николаевич - кандидат педагогических наук, старший научный сотрудник центра средств обучения ФГБНУ ИСРО (Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Институт стратегии развития образования Российской академии образования"). Тел. +7 (495) 625-28-90, +7 903 710-11-85. E-mail: rao721@ya.ru.
