CC BY
72
УДК 378.02:372.8
Н.Б. Попова, докторант ГАГУ, г. Горно-Алтайск, E-mail: mnko@mail.ru
ТЕОРЕТИКО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОДЕРЖАТЕЛЬНО-ЗНАКОВЫХ СРЕДСТВ НАГЛЯДНОСТИ
В статье рассмотрены теоретико-методологические основы содержательно-знаковых средств наглядности, используемых в условиях развивающего обучения общей физике студентов педагогического вуза. Представлен теоретико-графовый подход к содержательно-знаковой наглядности.
Ключевые слова: методология, наглядность, содержательно-знаковые средства наглядности, графы, эмпирические знания, теоретические знания, познавательная деятельность, самостоятельность.
В 1936 г. психолог Левин [1] высказал предположение, что «жизненное пространство» индивидуума можно представить с помощью плоской карты. Фактически он имел дело с созданием первых графов. Затем этот подход привел психологов Научно-исследовательского центра групповой динамики к несколько иной, психологической интерпретации графа, в которой люди представлялись вершинами, а их отношения -ребрами. Такими отношениями прдставлялись, например, любовь, ненависть, общение, подчинение.
Физики-теоретики для «внутренних» нужд своей науки «открывали» теорию графов не один раз. Занимаясь статистической механикой, Уленбек [2, с. 17-27] обозначал точками (вершинами) молекулы, а смежность вершин толковал как взаимодействие наибольшей близости (соседства) некоторого физического типа, например магнитное притяжение или отталкивание. В подобной интерпретации, предложенной Ли и Янгом [3, с. 1165-1177], вершинами служат малые кубы, лежащие в евклидовом пространстве, каждый куб может быть занят или нет молекулой. Две вершины считаются смежными, если оба соответствующих куба заняты молекулами. Другой аспект использования теории графов в физике - как изобразительное средство - использовал Фейнманн [4, с. 769-789], который предложил диаграмму, в которой вершины представляют физические частицы, а ребра - пути частиц после столкновений. Широко использовал теорию графов Кирхгоф, изучая электрические цепи.
Мы считаем, что теория графов представляет собой пример чистого обобщения, при котором не имеют значения ни размеры, ни положение объекта. В ней используются геометрические линии, точки, но они не относятся к делу по своему существу. Они выполняют лишь роль символов, которые могут быть и иными. Каждый автор в этом смысле слова достаточно свободен в выборе таких символов и поэтому разнообразие графов мало чем ограничено. При этом считаем, что «жизненное пространство» познавательных процессов индивидуума также можно представлять с помощью плоской карты, на которой соответствующие области представляют собой различные типы познавательной деятельности учащихся, студентов. А это значит, что мы фактически имеем дело с графами. Примером таких графов являются структурно-логические схемы (СЛС) или граф-схемы, например, структуры и содержания молекулярно-кинетической теории строения вещества, или предлагаемые нами содержательно-знаковые средства наглядности (СЗН), использующие внутреннюю методологическую программу познавательной деятельности, примером которых может служить представленная ниже Схема [5, с. 82]. Рассмотрим ее с точки зрения теории графов.
Проведем определение графовых характеристик познавательного процесса для эмпирического и теоретического познания. Структура эмпирического познания представлена в виде множества (семи) элементов структуры (установка для эмпирических исследований; таблица измерений, определяющая характер эмпирических исследований; условия для осуществления эксперимента; научные методы экспериментального исследования; закон, получаемый экспериментально; физический смысл (сущность) полученного экспериментально закона; достоверность полученного закона).
Структура теоретического познания представлена в виде множества (девяти) элементов структуры (образ мыслите-
ля, побуждающего к мышлению; принцип, модель строения вещества, являющиеся посылкой для начала познавательного процесса; содержательная идеализация - рабочая модель, положенная в основание для математической обработки; методы, используемые при теоретических расчетах; содержательное обобщение - основное уравнение МКТ, полученное теоретически; метод дедукции, необходимый для вывода различных газовых законов; условия для вывода конкретного закона; газовый закон, полученный теоретически; достоверность закона; физический смысл (сущность) закона, полученного теоретически).
Кроме того, граф-схема имеет две словесные связи, объединяющие исследуемые множества, позволяющие делать сравнение этих множеств, а, следовательно, возвращаться к ним с позиции анализа их специфики и достоинств.
Под объектами связи в структуре познавательной деятельности мы понимаем такие элементы знаний, как принципы, модели, теории, законы и понятия, а также знания, необходимые в курсе общей физики при изучении молекулярной физики.
Естественно, что для подобных графов, к которым относятся содержательно-знаковые средства наглядности, можно использовать математический формализм, наиболее адекватный сути познавательного процесса.
Рассмотрим более детально СЗН с позиции их актуальности, содержательности и математического формализма.
В последнее время стали предметом исследования и обсуждения на Международных научно-практических конференциях и в научных трудах этих конференций [6; 7; 8; 9]. Это мы связываем с тем, что в обучении физике в педвузе давно ощущается отсутствие некоторого звена для эффективного управления самостоятельной познавательной деятельностью и этим звеном, как мы полагаем, может быть, организация работы студентов со специально разработанными содержательнознаковыми средствами наглядности.
Применительно к обучению школьной физике содержательно знаковая наглядность в методической литературе определяется как «изображение в трех возможных формах (вербальной, знаковой и графической) основного содержания (идеализированной нами предметности физических процессов и объектов) вместе с обнаруженными связями между ними (или их частями) и дополнительными, имеющими психологопедагогическую направленность, сведениями, призванными усилить степень эмоционального воздействия изучаемого на личность школьника (или его поведение)» [10, с. 3].
В.Н. Анискин содержательно-знаковую наглядность трактует, опираясь на работы В.А. Бетева, как «возможное изображение в знаковой, вербальной или графической формах основного содержания рассматриваемого учебного материала вместе с дополнительными сведениями, призванными усилить степень эмоционального воздействия обсуждаемых элементов физического знания на развитие личности обучаемого» [11, с. 7].
Бесспорно, что «процесс создания графов логической структуры, теорий, разделов, обобщающих схем по конкретной теме с использованием знаковой символики способствует повышению эффективности образовательного процесса и составляет основу креативного обучения» [12, с. 48]. Однако, на наш взгляд, используемее а настоящее время в учебном процессе графы все-таки представляет собой статическую струк-
туру, которая имеет в основном информационный характер и в ней отсутствует внутренняя методологическая программа самостоятельной познавательной деятельности учащихся. Поэтому для системы развивающего обучения необходимы иные содержательно-знаковые средства наглядности, которые позволяют включать учащихся в самостоятельную познавательную деятельность. Именно разработкой таких средств наглядности мы и занимаемся. Следует при этом заметить, что
в своей работе мы не ставили перед собой специальной исследовательской цели по формализации предлагаемых СЗН, так как для методики обучения важное значение имеет простота в использовании подобных граф-схем и возможность их применения в школьных условиях. Для нас более важной задачей было выявление теоретико-методологических основ предлагаемых нами СЗН.
Схема
Содержательно-знаковая наглядность по изучению газовых законов в молекулярной физике
ЭМПИРИЧЕСКИЕ ЗНАНИЯ
№ п/п V*, м3 У,-*,,?
( •? ?
?
ї ?
4 ?
?
ш -- , Т -Сош
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ЗНАНИЯ
И ЛУЧ МЫ Iі: мКтоды, И<:'1№ШУЕМ!>11'.Л.'1Я (ІШУЧОІІІЯІЛКОІІА ■)
—
N Р V = Ссіпчї [7
ФіНЙ'ІЇХкНГі СМЫСЛ ДіКТІЖЕРНОСП,
(<:У1ЦН0СГЬ)'МК0НЛ Г- ^ 1ЛКОИЛ
•>
Пні ним її, модель ГГРОН1ИЯ вшгстнл г "
Г-
ОЛЕГіНІТЛЬШ»: оєшшніїіі (оптішог. УРАЮЩМИК МКТ)
1-
Закон Ьойли-Марпоттл
сг
Р V ■ Сол$*
СоЛМ'ЖЛШІЬНІИ
ИДІЛЛІГШДОЯ (ГАЬОЧАЯ МОДЕЛЬ)
ппгтт/Ч^
Методы кт,и:г нчкгкчж и
СІЛІИСІИЧІ'ГКОЙ
фи їм к 11
.Мш'ддаукции
Условий, ори КОТОРЫЕ ВМШИКЯ ЧАКОН
БОЙЛЯ-МлРИО'П’Л
ДоСПЖРШХ'ТЬ
ІАІіОИА
9
Физический глшо
(СУЩНОСТЬ) ЗАКОНА
1, Дать сравнительный анализ особенностей эмпирического и теоретического типов познания.
2. Представить преимущество теоретических знаний по отношению к эмпирическим.
В своей работе мы подходим к определению СЗН с двух позиций. Учебные содержательно-знаковые средства наглядности с позиции их структуры представляют собой такие средства, которые передают изучаемые объекты с помощью знака в условной абстрагированной форме, а их содержание закодировано в структуре методологической программы познавательной деятельности. Или, с точки зрения познавательной деятельности, мы определяем их как такую символическую наглядность, посредством которой можно отразить наиболее общие, внутренние, существенные связи между явлениями, направления этих связей, раскрыть структуру явлений и понятий, их характерные особенности, развитие и взаимозависимость понятий, причин и следствий, законов.
Подобные средства наглядности не только позволяют формировать предметные знания, но и обучать методам и приемам получения знаний, а, следовательно, обучать методу мышления. С этих позиций становится особенно ясным то, что способности учащихся проявляются не в самих знаниях, умениях и навыках, а в динамике их приобретения и применения, в том, насколько быстро и легко человек осваивает пути к самостоятельной продуктивной и творческой познавательной деятельности. От этих способностей зависит качественный уровень самостоятельности учащихся, что и составляет главный результат развивающего обучения.
Применение содержательно-знаковых средств наглядности подобного рода предполагает не только систематизацию информации, но и толкование ее на более высоком научном и
философском уровне. Поэтому для конструирования содержательно-знаковой наглядности нового типа необходимо осознание ее на теоретико-методологическом уровне, а это требует выхода на философский уровень. Поскольку эта проблема еще не решена в системе образования, то соответствующая наглядность не занимает должного места в обучении, а, значит, дидактические возможности наглядности используются недостаточно полно.
Мы считаем, что теоретико-методологической основой СЗН являются категории «содержание» и «форма», которые, как видно из самого названия наглядности, определяют структурные элементы самого термина «содержательно-знаковая наглядность». Кроме того, для конструирования подобных учебных средств наглядности необходимо осознавать и использовать в своем арсенале такие философские понятия, как развитие, системность, целостность, единичное, особенное и общее, целое и часть, структура и элемент, система и среда, сущность и явление и др.
Для философского осмысления СЗН важно, что «Под содержанием понимают совокупность различных элементов и их взаимодействий, определяющих основной тип, характер того или иного предмета, явления, процесса. Форма - принцип упорядоченности, способ существования того или иного содержания» [13, с. 119].
«Содержание» и «форма» - понятия диалектические. Они выражают разные, но неразрывно связанные аспекты одного и того же предмета: содержание оформлено, а форма содержательна (Г егель).
Единство формы и содержания в средствах познавательной деятельности проявляется в том, что форма должна соответствовать содержанию. Исключительное значение в обучении имеет мастерское владение формой. Форма через свою структуру должна позволять учащемуся включаться в познавательный процесс и приводить его к содержанию познаваемого объекта, явления.
Форму вообще нельзя недооценивать. Она очень важна. Форма организует то или иное содержание, закрепляет определенную ступень развития, нормализует ее. И от правильно выбранного сочетания содержания и формы это единство может представлять для исследователя либо просто статическую информацию, либо динамическую, содержащую внутри себя методологическую программу развертывания содержания изучаемого объекта.
Реально форма неотделима от предмета, она есть более или менее устойчивая его организация. В то же время она имеет относительную самостоятельность. И это позволяет находить методически целесообразную форму, позволяющую более эффективно решать проблемы формирования методов и приемов познавательной деятельности в учебном процессе.
Так, в практике преподавания тех или иных учебных дисциплин можно временно сосредоточить внимание (для целей анализа, изучения, совершенствования и т.п.) исключительно на формальной стороне предметов, действий, процессов. Это, например, предлагают те методисты, которые считают целесообразным широко использовать в учебном процессе различные знаки из семиотики. Такая концентрация усилий на формах, приемах, средствах деятельности - важное условие совершенствования мастерства в системе обучения, но, естественно, это не должно быть абсолютизировано.
При изучении естественных наук, например, физики, успешно применяется метод формализации знания, когда используется различные виды знаков: буквы, слова, графические изображения, знаковая символика и закономерности их сочетания. Данный метод представляет собой перевод содержательных фрагментов знания на искусственный символический или формульный язык, подчиненный четким правилам построения формул и их преобразований. Этот метод, как мы убедились, уже весьма широко используется при обучении физике. Краткость, обозримость символических выражений, оперативность преобразований, возможность подчинить их четким математическим и логическим правилам обеспечива-
ют успешное решение познавательных задач на формальном уровне.
Вместе с тем формализация - перевод на искусственный язык содержательных разделов знания - необходимо дополнять и обратным процессом, интерпретацией, содержательным истолкованием используемого «формализма». Но самым главным аспектом формализации, на наш взгляд, должен быть выход на содержание и сущность изучаемого объекта или явления, а, следовательно, необходимо иметь не только статическую информацию о структуре того или иного раздела курса физики, но и методологическую программу познавательной деятельности в найденной структуре, позволяющей включать учащихся в самостоятельную продуктивную познавательную деятельность. Рассматривая проблему формы и содержания, В. Гейзенберг, например, писал: «Математика - это форма, в которой мы выражаем наше понимание природы, но не содержание. Когда в современной науке переоценивают формальный элемент, совершают ошибку и притом очень важную» [14, с. 262].
Следовательно, чтобы не впасть в ту или иную крайность при выборе средств обучения, необходимо владеть диалектикой.
В результате этого анализа можно сформулировать центральную идею наших исследований: содержательно-
знаковая наглядность должна быть построена таким образом, чтобы диалектическое взаимодействие содержания и формы приводило к раскрытию сущности исследуемого объекта или явления, а сам процесс раскрытия этого взаимодействия позволял учащимся самостоятельно осуществлять продуктивную и творческую познавательную деятельность.
Такая идея является, на наш взгляд, вполне осуществимой, так как к содержанию относится все, из чего состоит система (элементы, их связи, т.е. структура) и все, что происходит в ней, а под формой понимается то, что объединяет элементы содержания в единое целое и что придает системе определенную внешнюю форму. Все это позволяет закладывать в такую систему методологическую программу познавательной деятельности и через нее включать учащихся в этот процесс.
Анализ теоретико-методологических основ содержательно-знаковых средств наглядности показывает, что они имеют достаточно глубокие причины для своего существования и внимание к ним со стороны методистов вполне обосновано. Необходимы лишь исследовать их дидактические возможности.
Важнейшая дидактическая ценность средств содержательно-знаковой наглядности, по нашему мнению, состоит в том, что они:
1. Повышают эффективность восприятия информации.
2. В ходе разрешения учебных проблем, позволяют включать студентов в познавательный процесс для получения новых для них знаний.
3. Являются компактным структурным средством фиксирования учебных знаний по предмету.
4. Служат базой для организации самостоятельной продуктивной и творческой работы студентов при обучении общей физике.
5. Обеспечивают раскрытие сущности наиболее важного в познавательном и мировоззренческом отношении материала.
6. Отражают не только результаты выполненной деятельности и выступают как средство познавательной деятельности, но и как критерий сформированности того или иного типа мышления (эмпирического, теоретического и практического).
7. Переводят процесс обучения от воспроизводящей, репродуктивной деятельности в сферу продуктивных и творческих умственных операций, актуализируют дидактические функции принципа самостоятельности и наглядности в системе развивающего обучения.
8. Позволяют выделять и фиксировать в сознании студентов: а) основные научные элементы физического знания, б) логическую структуру (последовательность) их соединения в это знание, в)диалектику познавательного процесса, г) мето-
дологические знания в виде приемов и методов познавательной деятельности, а также: а) выходить за пределы внутренней структуры СЗН в область более фундаментальных знаний, б) формировать научную картину мира и материалистическое мировоззрение, в) формировать диалектическое мышление, г) добиваться не только более осознанного восприятия учебного материала студентами, но и последующего применения и развития креативности, и) вырабатывать самостоятельность как базовый конечный продукт развивающего обучения.
9. Уменьшают нагрузку на память студентов, сокращают число возможных ошибок при овладении учебной информацией, так как структура СЗН позволяет самостоятельно оценивать результаты познавательной деятельности.
10. Приводят к необходимости конструирования различных типов содержательно-знаковых средств наглядности, облегчающих активную и результативную работу памяти, логического мышления и интуиции обучаемых и носящих явно продуктивный и творческий характер.
Резюмируя обобщения о дидактических ценностях содержательно-знаковой наглядности в обучении, можно утверждать, что она носит многопараметрический, полифункцио-нальный характер и обеспечивает достижение следующих целей:
- поддерживается интерес и внимание к излагаемому материалу, повышается познавательная и академическая активность студентов;
Bibliography
1. Lewin, K. Principles of topological. - New York, 1939.
2. Uhlenbek, G.E. Successive approximation methods in classical statistical mechanics, 1960. - 26. Physica.
3. Lee, T.D. Many-body problems in quantum statistical mechanics / T.D. Lee, S.N. Yang, 1959. - 113. Phys Rev.
4. Feynmann, R.P. Space-time approaches to quantum electrodynamic, 1949. - 76. Rhysical Reciew.
5.Popova, N.B. The technique of using content-coded means of visibility in terms of developmental education students in general physics of Pedagogical Universities: Thesis. ... Candidate. Ped. Science. - Gorno-Altaisk, 2007.
6. Content-sign visibility in the creative teaching physics: Reports on the International Scientific and Practical Conference. 28-29 November 2003, Samara. - Samara: Izd SamGPU, 2003.
7. Topical Problems of Education: Selected pedagogical works / ed. A.V. Petrov. - Gorno-Altaisk: PANI, 2006.
8. The development of cognitive independence of students in the modern system of education: the international collection of scientific papers / ed. A.V. Petrov. - Gorno-Altaisk: PANI, 2006.
9. Ways to address the quality of education in the XXI Century: Proceedings of the International Scientific Conference / ed. A.V. Petrov. - Gorno-Altaisk: PANI, 2005.
10. Abramov, D.N. Content-sign visibility as part of the organization of creative activity of students / / content-sign visibility in the creative teaching physics: Reports of the International Scientific Conference 28-29 November 2003, Samara. - Samara: Izd SamGPU, 2003.
11. Aniskin, V.N. Computer graphics as a promising way to implement content-sign visibility and formation of technological culture of physics teacher / content-sign visibility in the creative teaching physics: Reports of the International Scientific Conference 28-29 November 2003, Samara. -Samara: Izd SamGPU, 2003.
12. Potapova, M.V. Count of logical structure - content-iconic image of the fundamental physical theory and physics section of the course / content-sign visibility in the creative teaching physics: Reports of the International Scientific Conference 28-29 November 2003, Samara. - Samara: Izd SamGPU, 2003.
13. Introduction to Philosophy: Textbook for Universities / Frolov, I.T., Arab-Ogly E.A., Aref’eva G.S. [And others] - M.: Politizdat, 1989.
14. Heisenberg, W. Steps for horizon. - M., 1987.
Article Submitted 09.12.10
- повышается уровень эмоционально-чувственного восприятия сообщаемой информации, и она запоминается более прочно;
- снижается психическая напряженность студентов при решении ими самостоятельно учебных проблем, на занятиях создается благоприятная и наиболее комфортная обстановка;
- достигается лучшее понимание изучаемых явлений, в результате чего повышается качество обучения;
- у субъектов образовательного процесса формируется творческое мышление;
- повышается качество предметных, методологических и профессиональных знаний.
Рассматривая наглядный образ как средство формирования теоретического мышления можно видеть, что наглядный образ - это не только мысленное представление предмета, чувственно нам данного ранее. В наглядном образе, прежде всего, отражаются главные и важные стороны изучаемого предмета, составляющие его собственную сущность, без которых предмет не может существовать. Поэтому нельзя сводить наглядность только к иллюстрации самого предмета, так как часто чувственные сигналы могут скрывать существенные стороны изучаемого предмета, которые находятся вне сферы органов чувств. В связи с этим абстрактная модель может быть в определенном смысле более наглядной, чем сам реальный предмет изучения.
УДК 378.02:372.8
Г.Б. Рупасова, канд. пед. наук, доц. ГАГУ, г. Горно-Алтайск, E-mail: mnko@mail.ru
РОЛЬ НАУЧНЫХ МЕТОДОВ И ПРИЕМОВ ПОЗНАВАТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В УСЛОВИЯХ КОМПЕТЕНТНОСТНОГО ПОДХОДА К ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКЕ УЧИТЕЛЯ ФИЗИКИ В ПЕДВУЗЕ
В статье дан анализ роли научных приемов и методов познавательной деятельности в условиях компетентностного подхода к профессиональной подготовке учителя физики в педвузе.
Ключевые слова: научные методы и приемы познавательной деятельности, знаниевый подход, компетентностный подход, профессиональная подготовка, развивающее обучение, модульная технология.
В настоящее время стратегической задачей образования фессиональной подготовки учителя в педвузе. Высшая школа
становится формирование у учащихся не столько знаний уме- должна переориентировать образование на формирование
ний и навыков, сколько формирование компетенций. В Рос- компетентного специалиста. Это должен быть целенаправлен-
сийскую систему образования внедряется компетентностный ный и систематический процесс, связанный с модернизацией
подход. При этом необходима коренная переориентация про- образования в стране. При этом необходимо привести качест-
