CC BY
109
КОГНИТИВНЫЕ ФАКТОРЫ УЧЕБНОГО ПРОЦЕССА
В. С. Идиатулин, зав. кафедрой физики Ижевской государственной сельскохозяйственной академии, доцент
Рассматриваются закономерности когнитивных процессов восприятия, хранения, воспроизведения и использования учебного знания, познавательные возможности учебного эксперимента и продуктивного теоретического мышления. Показано, что пропозициональная концепция репрезентации знаний требует адекватного представления вербальной формы учебного материала, а многомерность когнитивной сферы находит отражение в структуре обученности, которая проявляется в диагностируемых видах учебной деятельности.
Для эффективного обучения необходим учет психологических закономерностей когнитивных процессов восприятия, хранения в памяти,переработки, воспроизведения и применения учебного знания. Как часть научного оно представляет собой осмысленное отражение в сознании обучаемых системы усвоенных элементов человеческого опыта, достоверных и объективных, подтвержденных практикой употребления. В педагогике учебное знание рассматривается как понимание, сохранение в памяти и умение воспроизвести и использовать основные факты науки и вытекающие из них теоретические обобщения и построения — понятия, правила, законы, выводы и т. д. Научное знание — это всегда результат деятельности по его получению и усвоению. Кроме того, выделяется еще знание паранаучное, эзотерическое, — это и мистика, не подтверждаемая признанными способами верификации, и, возможно, в какой-то мере интуитивное обобщение множества неосознанных наблюдений, подсознательных заключений. Интуиция и в науке является важнейшим способом получения нового знания. Чтобы информация, т. е. сведения любого характера, стала знанием, осознанным и осмысленным отражением опыта человечества в личном сознании индивида, необходима развитая практика ее употребления и использования.
Всякое познание начинается с восприятия, причем предшествующий опыт и знания влияют на обнаружение стимулов. Объем восприятия ограничен сенсорной памятью: она хранит до 9 и воспроизводит около 5—7 элементов в течение со-
тен миллисекунд (иконическая) или около секунды (эхоническая). Несмотря на огромную пропускающую способность зрительного и довольно большую — слухового канала, скорость восприятия информации мозгом не превосходит 30— 40 бит в секунду, а усвоить и запомнить удается еще меньше. Так, человек перестает понимать речь при произнесении более 2,5 слов в секунду1. В долговременную память из кратковременной обычно переходит 5—6 последних единиц информации. Воспроизводится в кратковременной памяти десятая доля, и повторения без обдумывания на это не влияют, т. е. для запоминания необходимо осмысленное повторение. Информация выпадает из памяти, если не повторяется или не используется. Она переходит в долговременную память, объем которой практически неограничен, если сопоставляется и сравнивается с изученным ранее, если общие положения разъясняются конкретными примерами, а также если происходит систематизация материала по какому-либо признаку.
Больше, чем затухание, на забывание влияет интерференция, т. е. наложение вновь поступающей информации на еще не переработанную. Воспроизведение слов с конкретной связью втрое, а с логической — вчетверо выше, чем без связи. Осмысленный материал помнится гораздо лучше. Скорость забывания зависит от объема материала, трудности его усвоения. Быстрее забывается неинтересное, непонятное. Усвоению легкого материала мешает последующая сложная деятельность (ретроактивное торможение); участие нескольких анали-
© В. С. Идиатулин, 2005
заторов способствует лучшему запоминанию, к этому же ведут упорядочение, планирование, рационализация умственной работы. Повторение более продуктивно, если проводится не сразу, а через некоторое время. Воспроизведение происходит вне восприятия, оно основано на произвольном или волевом припоминании. Узнавание и распознавание тоже используют механизмы памяти при восприятии. Эмоции усиливают, но и искажают запомненное.
Существуют две основные формы долговременной памяти: эпизодическая и семантическая. Первая сохраняет датированные эпизоды и события в их взаимосвязи, подвержена интерференции, изменяется после поступления новой информации. Вторая необходима, чтобы пользоваться языком, это память на слова, понятия, правила, абстрактные идеи, на весь умственный тезаурус человека, который организует его знания о вербальных символах, их значениях и связях между ними, правилах, формулах и алгоритмах оперирования ими. Семантическая память регистрирует не свойства входных сигналов, а их когнитивные референты, т. е. вызванные ими в нервной ткани процессы. Она достаточно стабильна во времени, почти не подвержена интерференции.
Пропозициональная репрезентация знаний
Фундаментальная проблема заключается в том, чтобы установить, что представляют собой элементы знания, как они связаны между собой, как строятся из них более крупные структуры, как они используются, как обеспечивается доступ к ним в памяти и как ведется поиск. В предисловии к книге Р. Сол-со «Когнитивная психология» В. П. Зинченко как одно из достижений когнитивной психологии отмечает установление того, что объем воспроизведения, по которому обычно оценивают обученность, в 3—4 раза меньше объема хранения2. Поэтому для диагностики состояния по-
следнего больше подходят задания закрытого типа, т. е. на узнавание, распознавание, различение.
В настоящее время получила признание пропозициональная концепция репрезентации знаний. Под пропозицией в когнитивной психологии понимается наименьшая из значимых единица знания, которая может быть выделена в отдельное высказывание. Это абстракция, которая похожа на фразу, предложение; отдельная структура, связывающая идеи и понятия. Современная психолингвистика подтверждает пропозициональный характер доречевых когнитивных структур, причем чем ближе к ним строение фраз и предложений, тем легче ими оперировать3.
Воспринимаются в единстве обычно 3—5 пропозиций. Это подтверждается эмпирическими фактами: половина взрослых не улавливает смысла фразы, если она содержит более 13 слов, а половина детей — если фраза состоит более чем из 7—8 слов4. Любое утверждение является системой пропозиций, объединенных в семантическую сеть, причем при его восприятии семантические связи преобладают над формально грамматическими. При восприятии вербальной информации ее начальная обработка происходит в кратковременной памяти ограниченного объема, которая удерживает только часть пропозиций, имеющих отношение к предыдущему высказыванию. Если нет соответствия пропозиций, идет его поиск в долговременной памяти, что затрудняет понимание и восприятие информации. Легко читается и слушается материал, который можно удерживать в кратковременной памяти без обращения к долговременной, при этом отмечается константная закономерность: время чтения текста в секундах на шесть больше числа пропозиций в нем5.
Пропозициональная репрезентация знания требует адекватного представления учебного материала в вербальной форме как основной в обучении. Для закрепления в памяти нужны краткие фор-
мулировки, выводы, опорные конспекты, к которым время от времени можно обращаться.
На индивидуальное восприятие влияют ранее приобретенные знания, их недостаток ограничивает понимание, которое заключается в подтверждении представлений, а не в усвоении нового. Понимание текста — это процесс перевода его смысла в любую другую форму закрепления: в минитекст, реферат, набор ключевых слов6. Понятно всегда то, что может быть выражено уже знакомым образом. Новая информация усваивается тогда, когда есть в сознании другая, уже упорядоченная в когнитивных структурах. По У. Кинчу, понимание также основано на пропозициях7.
С течением времени детали и отдельные слова забываются, а суть остается — каждый не раз переживал ситуацию, когда приходилось мучительно подбирать слова, чтобы высказать давно запомненное, то, что «крутится на языке». Это связано и с тем, что в самом богатом языке слов всегда меньше, чем существует объектов и явлений. Преодоление этой ограниченности достигается в понятии, которое дает опосредованное и обобщенное знание об объекте, фиксирующее и раскрывающее в нем все существенное, отличающее от других, даже выходящее за рамки чувственно воспринимаемого. Понимание происходит, когда новое знание включается в систему прежних понятий.
Многомерность когнитивной сферы и структура обученности
До прошлого века все попытки анализа знаний в основном ориентировались на его одномерность. Энциклопедическая точка зрения предполагает лишь одну меру знания — его количество, и задачей контент-анализа ставится выделение некоторого набора элементов знания, достаточно постоянных, очевидных и однородных, чтобы можно было составить их перечень. Каждому элементу может быть приписан индекс значимос-
ти, определяемый, например, частотой употребления, чтобы разместить его в какой-либо упорядоченной системе, сделав, хотя бы в принципе, доступным для наблюдения8. Такое структурирование знаний довольно бессодержательно и ограничено возможностями механической памяти.
Каждое понятие языка представляется точкой в многомерном семантическом пространстве с ограниченным числом измерений, из которых по крайней мере три являются главными и всегда присутствуют. Им соответствуют оценочная шкала, шкала деятельности и шкала интенсивности. Этот метод оценки эмоционального аспекта речи в психологической литературе получил название семантического дифференциала Осгуда. Формы представления информации оказываются в разной степени предпочтительными людьми. В среднем по трети из них отдают предпочтение символическим, иконическим или кинематическим представлениям с последующими взаимотрансформациями. Если навыки трансформации не выработаны, то большая часть материала не усваивается обучаемыми. Глубина мыслительной структуры также имеет несколько слоев: воздействие на подсознание, действие на сознательные субъективные интересы и мировоззрение; действие на явные объективные интересы, на материальную жизнь индивида. В таком трехмерном пространстве может быть описан любой элемент информации. Структура ценностей выступает как эталонное семантическое пространство индивида9.
Обученностью принято называть результат обучения, выраженный в действиях обучаемого. В структуре обученности традиционно выделялись знания, умения и навыки (ЗУН). Эпистемология также всегда различала декларативное знание «что?» и процедурное знание «как?». По способу использования знаний различают два связанных вида деятельности: репродуктивную и продуктивную. При первой усвоенная информация только воспроизводится в различных со-
четаниях и комбинациях путем применения в типовых ситуациях, однозначно детерминированных обучением, копируя уже освоенную деятельность. Продуктивная деятельность не повторяет освоенное, она либо использует уже известный алгоритм в новой ситуации, применяя его к другим учебным элементам, либо создает новый алгоритм, обеспечивающий иную, не содержащуюся в учебном предмете ориентировочную основу Эвристическая деятельность часто основана на индукции и аналогии, она позволяет переносить усвоенное на новые объекты, трансформировать знания и умения. Творческое начало имеет не деятельностную, а личностную природу, ему нельзя научить, но можно и нужно способствовать. Эрудиция даже подавляет творчество — оно во многом бессознательно. С творческим мышлением конкурирует критическое, которое ищет недостатки в своих и чужих суждениях. Креативность не связана и с интеллектом, информатизация даже угнетает их. Для обучаемых одинаково ценно получение как объективно, так и субъективно нового знания, а последнее имеет эталон сравнения. Творчество высоко ценится, но редко проявляется при педагогическом контроле.
В структуре обученности могут быть выделены три иерархических уровня владения знаниями: фактуальный, определяющий знание фактов, понятий, терминов, определений, положений, формулировок, формул и всего того, что можно усвоить и выучить; операционно-алгоритмичес-кий, который характеризует умения выполнять стандартные операции и действия по освоенному образцу, правилу, алгоритму, т. е. все то, чему можно научиться; эвристический, требующий помимо указанного еще и способностей к анализу и построению процедур операций, интуиции и рассуждения, нахождения нетривиальных решений. Эти уровни несводимы друг к другу, они ориентированы на разные виды учебной деятельности, каждый из которых объективно может быть измерен независимо от дру-
гих, и все вместе определяют трехмерное состояние обученности, доступное измерению.
Переход от эмпирического
мышления к теоретическому
Предметом эмпирического мышления является внешняя сторона действительности. Эмпирическое знание накопило так много фактического материалаг что простое его перечисление, а не только изучение может отнять все отведенное на это учебное время. Но в самом факте можно увидеть разное: по Ф. Энгельсу, односторонняя эмпирия не в состоянии даже верно следовать за фактами или хотя бы верно их излагать, она только воображает, что оперирует бесспорными фактами, а сама не может правильно изображать их, поскольку в это всегда вкладывается какое-то традиционное мнение10. Бесспорно и то, что наблюдения и эксперименты являются фундаментом всех наук, более надежной опорой, чем умозрительные рассуждения. Лабораторный эксперимент в учебном процессе, по сути, единственный устанавливает связи моделей с реальностью, означаемого с денотатом; его сущность должна быть наглядна и доступна исследованию. Познавательные возможности учебного эксперимента раскрываются при демонстрации общих связей явлений на лекциях или их конкретных деталей в лабораторном практикуме. Его наглядность должна обеспечиваться доступностью основных узлов установки, а не скрываться за черным ящиком аппаратуры.
Безусловный исследовательский рефлекс обучаемых редко удается использовать при постановке работы, предпочтительнее включать в нее проблемные ситуации, возникающие в ходе выполнения заданий в осознаваемом виде и придающие работе исследовательский характер при обеспечении условий и средств их разрешения. Считается, что эмпирическое мышление превалирует в общеобразовательной школе и это созда-
ет трудности по его преодолению в вузе. Такой тип мышления не может подняться выше индуктивного обобщения и феноменологического описания.
Теоретическое мышление включает в себя содержательное обобщение и абстрагирование, оно проникает в сущность объекта изучения и выявляет его значимые внутренние связи. Практичность теоретического знания обусловлена тем, что только оно решает задачу приведения в правильную связь отдельных областей знания, где бессильны эмпирические методы. Без теоретического мышления невозможно связать факты природы, установить и уразуметь само наличие и саму суть любого факта. Основной формой движения теоретического знания является понятие. Это форма мышления, которая связывает общие свойства и признаки класса стимулов и соединяющих их законов и правил. Слово становится понятием в составе суждения, а само по себе обладает лишь значением. Понятие отличается устойчивым содержанием, т. е. совокупностью свойств, которые отличают все охватываемые им объекты от других, вместе с тем оно сохраняет известную гибкость, в противном случае превращается уже в термин.
Эмпирическое понятие также опирается на определенную совокупность суждений. Опосредованное единство противоположных эмпирических понятий отражается в теоретическом понятии, в то время как эмпирическое знание прямо связывается с объектом познания. Эмпирическое познание ведет к знанию от объекта, а теоретическое — от одного знания к другому, противоположному, потому оно не выводится непосредственно из опыта, не всегда следует логически из предшествующих построений, а продуцируется скачком мысли, интуитивным озарением. Известен парадокс математики, утверждения которой выводятся на основе формальной логики, тем не менее она не превратилась в тавтологию, а полна открытий и находок, многие из которых потом доказываются логическим способом.
Когнитивный диссонанс
как источник познавательной активности
Мышление в целом, а теоретическое мышление в особенности, характеризуется тем, что оно всегда обеспечивает выход за пределы непосредственно данной информации. По этой причине решение проблемы путем повторения ранее усвоенного нельзя относить к мышлению, Это — акт припоминания. Точно так же решение задачи путем проб и ошибок есть процесс деятельности научения, мышление же предполагает, что субъект активно оперирует данными с целью получения нового результата.
Мышление — это познавательный высший процесс (после восприятия, распознавания, памяти), порождающий новое знание, которого не было ни у субъекта, ни у действительности в ее воспринимаемых проявлениях. Оно выходит за пределы чувственно данного и почти всегда связано с наличием проблемной ситуации, определяет связи, которые в восприятии не даны, его итог — не образ, а идея, мысль, понятие. Сознание проблемной ситуации не всякому дано, а именно оно является начальным этапом любого мышления, поскольку проблемная ситуация содержит в себе противоречие и не имеет однозначного решения. В ситуации с высокой неопределенностью, когда исходные данные не поддаются точному анализу, помогает воображение того, что никогда не воспринималось чувственно. Воображение является атрибутом любой учебной деятельности11.
Из видов учебной деятельности более всего способствуют познавательной активности те, что приводят субъекта учения в состояние когнитивного диссонанса, которое характеризуется противоречием в знаниях, порождающим переживания и побуждающим к его устранению. Без преодоления препятствий развития мышления почти не происходит, ему способствуют обучение на высоком уровне трудности, выполнение заданий.
которые вызывают потребность в новом, подлежащем усвоению знании. При этом разрешение противоречий формирует личностные качества обучаемых, развивает мышление, которое, по сути, только и включается в проблемной ситуации. Обучение перестает быть развивающим, если оно не обращается к познавательным противоречиям как к единственному источнику развития мышления.
Ощущение когнитивного диссонанса возможно в ситуации любого затруднения, которое заставляет задуматься. Причина этого в процессе учения часто кроется в ошибках обучаемых. Многие из них обусловлены неосведомленностью, незнанием или заблуждениями, гораздо больше (до 40 %) погрешностей запоминания и забывания, вдвое меньше ошибок происходит в результате нарушения когнитивных процессов, последовательности действий, контроля дея-тельности1г.
Обучение является особым процессом познания и отражения действительности, и его можно строить и понимать как возникновение и разрешение противоречий, которые и есть основное средство реализации принципа проблемности. Проигрывая информационному методу в передаче знаний, проблемное обучение решает в корне недоступные тому задачи. Реальные противоречия содержит любая научная проблема, противоречив сам процесс познания, имеются противоречия и в знаниях обучаемых. Эти и другие источники объективно предназначены для практической реализации принципа проблемности обучения, а измерение структуры обученности позволяет применять его там, где информационное обучение не справляется. Такая технология связывает познание, преподавание и учение, дидактически адаптирует концепции инженерии знаний. Наиболее ценны в учебном процессе проблемные ситуации, которые раскрывают логику развития важнейших теорий и идей, свободную от исторических случайностей, но опирающуюся на историческую необхо-
димость. Дидактическая реконструкция индуктивного этапа познания развивает систему представлений обучаемых, способствует трансформации описания в объяснение и понимание. Побуждающий к устранению противоречия в знаниях когнитивный диссонанс является основой развивающего обучения, познавательной активности и внутренней мотивации учебной деятельности.
Не уподобляя когнитивные процессы операциям в компьютере, который одинаково помнит все в нем заложенное, когнитивная психология количественно подтверждает концепцию, согласно которой более всего усваивается результат продуктивной деятельности, получение нового знания, порожденного проблемной ситуацией. Непреходящее значение дидактического принципа проблемности проявляется и в том, что регулярно возрождается интерес к нему. Проблемность обучения является мощным внутренним мотиватором, активным средством воздействия на развитие обучаемых. Построенная на ее основе продуктивная учебная деятельность становится той школой мышления, которая так необходима и современной высшей школе13.
ПРИМЕЧАНИЯ
1 См.: РоговЕ. И. Общая психология / Е. И. Рогов. М., 1995.
2 См.: Солсо Р. Когнитивная психология / Р. Солсо. М.. 1996.
3 См,: Леонтьев А. А. Основы психолингвистики / А. А. Леонтьев. М., 1997.
4 См.: Малая энциклопедия современных знаний. Харьков, 1998.
5 См.: Солсо Р. Указ. соч.
6 См.: Леонтьев А. А. Указ. соч.
7 См.: Kintsch W. The Representation of Meaning in Memory / W. Kintsch. Hillsdale, N. Y., 1974.
8 См.: Моль А. Социодинамика культуры / А. Моль. М., 1973.
9 Там же.
10 См.: Энгельс Ф. Диалектика природы / Ф. Энгельс. М., 1969.
11 См.: Рогов Е. И. Указ. соч.
п См.: Reason J. Human Error / J. Reason. Cambridge, 1990.
13 См.: Андронов В. П. Духовность профессионала ,/ В. П. Андронов ti ПО. 2002. С. 160—165.
Поступила 17.12.04.
