CC BY
51
УДК 371.315
Блинова Т.Л., Подчиненов И.Е.
Уральский государственный педагогический университет, г. Екатеринбург, Россия КОГНИТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПОДГОТОВКЕ УЧИТЕЛЯ МАТЕМАТИКИ АННОТАЦИЯ
В работе рассмотрен когнитивный подход в формировании модели обучающегося и организации личностно-ориентированного обучения с использованием информационных технологий. Рассмотрен пример реализации этого подхода при изучении темы «симметрия» в курсе геометрии.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
Организация учебного процесса; личностно-ориентированное обучение; когнитивные технологии, когнитивная модель обучаемого.
Blinova T.L., Podchinenov I.E.
Ural State Pedagogical University, Ekaterinburg, Russia COGNITIVE TECHNOLOGY IN TEACHER TRAINING
ABSTRACT
The paper discusses the cognitive approach to create a model of student organizations and student-centered learning using information technology. The example of implementing this approach in the study of the topic "symmetry" in the geometry course.
KEYWORDS
The organization of educational process; student-centered teaching; cognitive technologies, cognitive model of the learner.
Бурное развитие вычислительной техники и почти полувековой опыт информатизации привели к огромному сдвигу в организации учебного процесса, как в школе, так и при подготовке учителя в педагогическом вузе. Электронные учебники, появление видеокурсов, разработанных ведущими педагогами по различным предметам, доступ к различным информационным источникам открыли учителям широкие возможности для самообразования и для подготовки к урокам. Создание электронных журналов, личных портфолио учащихся позволяют родителям контролировать достижения своего ребенка, его прогресс в обучении, материализованные продукты учебно-познавательной деятельности, включая самооценку ученика. Однако при всем этом учебный процесс ни на йоту не отошел от классно-поурочной системы, от обучения всех и всему. То есть a priori подразумевается, что «Химия», «Алгебра и начала анализа», «Биология» и «Физика» с одинаковым интересом изучаются всеми и, уж точно, знания по этим предметам обязательно пригодятся в жизни. То есть, как генералы всегда готовятся к прошедшей войне, так и школа учит прошлому, в то время как следовало бы учить будущему. Или по выражению А.Камю «Школа готовит нас к жизни в мире, которого не существует».
Между тем постиндустриальное общество ждет выпускников школы, готовых к непрерывному совершенствованию и постоянному развитию сильных сторон своей личности, осознано исповедующих принцип «Век живи - век учись». Чтобы удовлетворить этим запросам общества, необходимо изменить саму методологию обучения и, следовательно, подготовку учителя. Новая парадигма обучения может быть сформулирована на основе последних достижений психологии.
В психологии в настоящее время принята так называемая Пятифакторная модель (Norman W.T . -1963; Goldberg Lewis R. - 1981; McCray Robert R., Costa Paul T.,Jr. - 2004). В этой модели общие для большинства людей пять относительно независимых черт характера (экстраверсия, дружелюбие, сознательность, нейротизм, интеллект) встречаются с разными весами и определяют личностные особенности каждого. Более того, исследования генетиков показывают, что от 50 до 80% способностей человека заложены на генетическом уровне. Генетически детерминированными характеристиками являются такие далекие, казалось бы, от чисто биологических, как уровень
интеллекта, самостоятельность и зависимость, активность и пассивность, мнительность и тревожность, экстравертность и интровертность, чувствительность или толерантность к стрессам, альтруизм и эгоизм, агрессивность и сексуальность.
Следовательно, в идеале образовательным стандарт должен основываться на учете генетически заложенных склонностеи и возможностеи каждого ученика. Но школа государственным институт, выдающии при усвоении всех предметов школьнои программы аттестат зрелости, без которого дальнеишее продвижение по карьернои лестнице просто невозможно. Поэтому, хотя государство в своих документах (Закон об образовании, ФГОСы) декларирует личностно-ориентированное образование, в рамках существующеи парадигмы это только благое пожелание. Частично, этот пробел восполняет необычаино развившиися в последнее время институт частных репетиторов, куда перетекает и учительская масса в силу своего незавидного материального положения. Но таким образом всеобщее бесплатное среднее образование для большого числа школьников становится платным и довольно дорогим. Однако прибегнуть к услугам частного репетитора может далеко не каждыи родитель.
Возникает вопрос, как в рамках государственнои школы реализовать личностно-ориентированное обучение? Для этого необходимо использовать новые подходы, базирующиеся на последних достижениях психологии, а именно когнитивном подходе к личности. Теория когнитивизма применительно к образованию разработана в работах S.Downes, G.Siemens, B.Kerr и широко обсуждается в блогах. Общим для когнитивистов является то, что они придают важное значение особенностям характера человека, его предшествующим знаниям и способностям. При когнитивном подходе традиционные познавательные процессы, такие как восприятие, внимание, память, воображение и мышление, рассматриваются как единое целое при информационном обмене человека со средои. Поскольку учащиеся изначально не равны и зачастую по-разному осмысливают одну и ту же информацию, акцент необходимо делать на осмысленное, а не механическое усвоение материала, ставя цель добывания знании собственными усилиями. То есть, научение путем открытия. Эту теорию выдвинул крупнеишии американскии психолог Дж. С. Брунер в 60-х годах прошлого столетия. При этом Брунер выделяет четыре группы условии, способствующих научению путем открытия (цитируется по работе [1]).
1. Настрой, когда человек, настроенный на открытие обычно сам пытается найти взаимосвязи между разрозненными единицами информации.
2. Состояние потребности или уровень возбуждения, взволнованности или готовности обучаемого к решению поставленной задачи.
3. Овладение конкретикой. Это означает то, в какой степени обучаемый уже овладел конкретной, относящейся к предмету информацией. Чем шире спектр информации, которой владеет обучаемый, тем вероятнее, что он сможет выявить отношения внутри этой информации.
4. Многообразие обучения, т.е. когда обучаемый сталкивается многократно с одной и той же проблемой на разном уровне детализации.
В этом смысл когнитивных технологий и это относится не только и даже не столько к образованию. Философия ХХ века помогла понять, что человек, хотя и зависит от естественных, экономических и социальных условий своего существования, сам создает свою личность, систему своих духовных и нравственных ценностей. Поэтому прорывы нынешнего столетия в производстве, в науке, а также все возможные риски будут связаны с отдельной личностью, коллективом, обществом. Вообще говоря, теория когнитивизма - это теория принятия решения на основе восприятия и обработки информации.
Все предстоящее развитие общества в XXI веке так или иначе будет связано с когнитивными технологиями. Группа сотрудников Института прикладной математики имени М.В.Келдыша еще несколько лет назад проанализировала, чем будет вызван когнитивный прорыв, и как он будет отражаться в нашей действительности [2]. Согласно их определению: «Когнитивные технологии -способы и алгоритмы достижения целей субъектов, опирающиеся на данные о процессах познания, обучения, коммуникации, обработки информации человеком и животными, на представление нейронауки, на теорию самоорганизации, компьютерные информационные технологии, математическое моделирование элементов сознания, ряд других научных направлений, ещё недавно относившихся к сфере фундаментальной науки» [2, стр.5]. Это определение включает в себя и когнитивные технологии в процессе обучения.
Задача образования - формировать личность с вполне определенными целевыми установками, с максимально реализованным на практике потенциалом своих способностеи. В этом смысле образование становится экономическои отраслью по производству человеческого капитала. И это отнюдь не то, что преподносится как оказание образовательных услуг. Речь идет о воспитании широко образованного человека, умеющего самостоятельно мыслить и принимать
решения в любой ситуации.
В образовании применение когнитивистского подхода эффективно, если он реализуется в сетевом варианте, т.е. исповедуется идеология открытых сетевых ресурсов в сочетании с сетевой организацией взаимодействия участников.
В работе [1] учебный процесс представлен как функционирование сложной слабоформализуемой многокомпонентной системы. Элементами (или компонентами) такой системы являются субъекты обучения, объединенные в группы, преподаватель и информационно-коммуникационные средства. Система чрезвычайно сложна, поскольку из-за множества не четко определяемых параметров, таких как психологические особенности обучающихся, их способности, мотивированность, коммуникабельность и т.д., ее трудно формализовать. Кроме того, система функционирует в условиях неопределенности, характеризуемой недостатком информации вследствие влияния внешней среды. Данная система является открытой, т.е. она может подвергаться влиянию внешних факторов, влияющих на ее функционирование. Управление такой системой из-за ее многофакторности - задача довольно сложная. Управляющей системой является преподаватель, способный учитывать не более 5-7 параметров, т.е. в принципе не способный обеспечить личностно-ориентированное обучение.
Тем не менее, задача управления может быть решена путем использования сетевои структуры технологии когнетивизма. Удобство сетевои структуры заключается в ее простоте, т.е. имеются узлы (в нашем случае компоненты системы) и связи между ними. При сетевом обучении функции создания учебного контекста, а также оптимальных условии для учения и самообучения, взаимного обучения переносятся в учебное сообщество, т.е. распределяется между элементами нашеи системы. Таким образом, например, задача фасилитации распределена между участниками учебного процесса или же «встроена» в создаваемые совместными усилиями учебные и методические материалы. Иными словами, участники взаимного обучения, опосредованного информационно-коммуникационными технологиями, осуществляют «непрерывное совместное производство общеи учебнои среды» и «создание учебного контекста, необходимого и достаточного для их самообразования» [3].
Поскольку исходнои точкои когнетивизма является личность, то можно сформулировать модель обучаемого, руководствуясь следующими постулатами:
■ Обучение требует разнообразия подходов (создание индивидуальных траектории).
■ Обучение - это процесс формирования сети путем подключения специализированных узлов и источников информации.
■ Новое знание рассматривается как элемент в сети.
■ Обучение и познание происходят в постоянном процессе (учение через всю жизнь).
■ Основнои навык, вырабатываемыи у учащихся - это способность видеть связи между областями знании, концепциями и идеями, распознавать паттерны.
■ Необходимая черта современного обучения - это постоянная обновляемость знании.
■ Обучение с позиции когнитивизма - это принятие обучаемым решении на каждом шаге. Постоянно меняющаяся реальность заставляет делать выбор, чему учиться. Правильныи выбор сегодня может оказаться ложным выбором завтра потому, что изменились условия, в которых принималось решение.
Применение когнитивного подхода на практике можно рассмотреть на примере изучения темы «Симметрия» в курсе геометрии [4]. Эта тема позволяет реализовать межпредметные связи с предметами как естественно-научного цикла, так и с более широким кругом вопросов [5], формируя у учащихся общие компетенции.
Для изучения темы организуется сеть с базовым информационным наполнением. Все субъекты обучения и преподаватель связаны друг с другом. Естественно, что учащиеся и преподаватель должны владеть информационными технологиями на достаточно высоком уровне. Выбор траектории изучения темы каждыи выбирает самостоятельно в соответствии со своими предпочтениями. Кто-то, возможно, захочет узнать о роли симметрии в генетике, другого заинтересует симметрия в природе, третьего привлечет симметрия прекрасного в архитектуре. При этом в онлаиновом режиме может происходить обмен сообщениями между всеми участниками учебного процесса. В качестве отчетного материала учащиеся могут создавать подкасты с аудио- и видионаполнением. Эти материалы доступны всем участникам учебного процесса и могут способствовать расширению их кругозора. Кроме этого, каждыи может формировать свою библиотеку подкастов и использовать ее в дальнеишем.
Таким образом, личное знание, составляющее элемент сети, с однои стороны поддерживает развитие сети и, с другои, через ее развитие создает условия для коллективного обучения.
Когнитивная модель обучения схематически представлена на рис.1. Техническая
реализация проекта может быть осуществлена различными способами на основе принципов коннективизма, но это выходит за рамки данной статьи.
Федеральный государственный образовательный стандарт основного общего образования
Цель: Развитие индивидуальной учебной деятельности на основе когнитивного подхо-
3
о о
41
Я О
п
и
3 1> И 1С
я с X
с*
о
с
- Восприятие
- Внимание ¡2
- Память о О «
- Воображение <
- Мышление
1) зарождение активно-
сти:
| 2) выработка плана
м действий, гипотез, мо-
я о. делей, схем предмет-
1 ных действий;
£ 3) готовность к приня-
тию решения;
4) результат.
Психофизические возможности:
- физические возможности;
- психологическая подготовленность;
- уровень мотивированности: внутренний (желание субъекта)., внешний (побуждение к действию).
§ 4
- имитационно-
1 репродуктивный;
Й
<с
а. - частично-
§ Я репродуктивный ;
о
о.
- потенциально-
творческий.
Задачи на мотивацию
Задачи на моделирование ситуации
Задачи на рефлексию
Результат: обеспечение готовности к коммуникативной деятельности при
изучении математики
Рис.1. Когнитивная модель развития индивидуальной учебной деятельности в процессе обучения
математике
Данный проект выполнен в рамках программы научных исследований Института математики, информатики и информационных технологий Уральского государственного педагогического университета. Научный руководитель: директор института МИ и ИТ, доктор педагогических наук М.В.Лапенок.
Литература
1. Блинова Т.Л., Подчиненов И.Е. Методология обучения в рамках когнитивного подхода с использованием web-2 технологии. Педагогическое образование в России, 2016, № 7. - С. 14-18.
2. Когнитивный вызов и информационные технологии / Г.Г.Малинецкий [и др.] // Препринты ИПМ им. М.В.Келдыша. 2010. № 46. 28 с. URL:http://library.keldysh.ru/preprint.asp?id=2010-46
3. Корнели Дж., Данофф Ч. Парагогика: синергия самостоятельной и организованной учебной деятельности. http://upload.wikimedia.Org/wikiversity/en/6/60/Paragogy-final.pdf.
4. Блинова Т.Л., Унегова Т.А. Межпредметные связи школьного курса математики c предметами естественнонаучного цикла при изучении темы «симметрия». Педагогическое образование в России, 2015, №7. - С.. 165-171.
5. Блинова Т.Л., Унегова Т.А. Модель деятельности учителя математики по формированию представлений учащихся о значимости математики в жизни общества: уч.пособие для учителей. ФБОУ «Уральский государственный педагогический университет», Екатеринбург, 2014. 143 с.
References
1. Blinova T.L., Podchinenov I.E. Metodologiya obucheniya v ramkakh kognitivnogo podkhoda s ispol'zovaniem web-2 tekhnologii. Pedagogicheskoe obrazovanie v Rossii, 2016, № 7. - S. 14-18.
2. Kognitivnyi vyzov i informatsionnye tekhnologii / G.G.Malinetskii [i dr.] // Preprinty IPM im. M.V.Keldysha. 2010. № 46. 28 s. URL:http://library.keldysh.ru/preprint.asp?id=2010-46
3. Korneli Dzh., Danoff Ch. Paragogika: sinergiya samostoyatel'noi i organizovannoi uchebnoi deyatel'nosti. http://upload.wikimedia.org/wikiversity/en/6/60/Paragogy-final.pdf.
4. Blinova T.L., Unegova T.A. Mezhpredmetnye svyazi shkol'nogo kursa matematiki c predmetami estestvenno-nauchnogo tsikla pri izuchenii temy «simmetriya». Pedagogicheskoe obrazovanie v Rossii, 2015, №7. - S.. 165-171.
5. Blinova T.L., Unegova T.A. Model' deyatel'nosti uchitelya matematiki po formirovaniyu predstavlenii uchashchikhsya o znachimosti matematiki v zhizni obshchestva: uch.posobie dlya uchitelei. FBOU «Ural'skii gosudarstvennyi pedagogicheskii universitet», Ekaterinburg, 2014. 143 s.
Поступила: 12.09.2016
Об авторах:
Блинова Татьяна Леонидовна, доцент кафедры теории и методики обучения математике Института математики, информатики и информационных технологии, Уральского государственного педагогического университета, кандидат педагогических наук, e-mail: t.l.blinova@mail.ru;
Подчиненов Игорь Евгеньевич, кандидат физико-математических наук, профессор кафедры информатики, информационых технологии и методики обучения информатике Института математики, информатики и информационных технологии, Уральскии государственныи педагогическии университета, e-mail: igor@uspu.ru.
