Восприятие учебного материала как основа информационного обеспечения образовательного процесса Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

ВЕСТН. МОСК. УН-ТА. СЕР. 20. ПЕДАГОГИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ. 2015. №3

ВОСПРИЯТИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА КАК ОСНОВА ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА

В.М. Михайлов, Н.В. Путилина

(Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики (МГТУМИРЭА); e-mail: valery2m@rambler.ru)

Статья посвящена вопросам обеспечения структурного соответствия подачи учебного материала и процесса его восприятия. В качестве показателя соответствия предлагается уровень восприятия анализируемого материала. Рассматривается также необходимость введения многоуровневого представления сложности дидактического материала и пошаговых процедур выполнения практических заданий; введения в явном виде в программы обучения положений о структуре учебного материала; выделение отдельного "обучающего" этапа работы с дидактическим материалом в качестве средства формирования основы информационного обеспечения обучения.

Ключевые слова: восприятие, стадии формирования восприятия и уровень восприятия учебного материала, структура учебного материала и познавательной деятельности; уровни сложности и этапы изучения дидактического материала.

Развитие и усложнение образования, как правило, сопровождается его соответствующей методической систематизацией. В значительной степени это относится и к информационному обеспечению преподавания, поскольку, например, время, необходимое для восприятия аудиторией изучаемых материалов, существенно зависит от качества и наглядности используемых исходных данных. Поэтому представляется полезным присутствие непосредственно в методике преподавания механизма формирования актуального (вплоть до отдельно изучаемой темы, раздела и др.) информационного обеспечения. Его отсутствие существенно снижает качество и эффективность учебного процесса. Это одна из существенных причин того, что при наличии и достаточной оснащенности учебной литературой и дидактическими матери-

алами высокого качества не обеспечивается адекватная результативность обучения, что особенно проявляется в базовом сегменте. Объясняется это тем, что изучаемый материал по математике, физике и другим естественным дисциплинам сочетает в себе как структурную, так и параметрическую составляющую. Между тем в таком виде его рассмотрение осуществляется, пожалуй, лишь в профильных школах и зависит полностью от инициативы и квалификации учителя, поскольку в методической литературе такой подход к обучению в явном виде не обозначен. Преодоление этого пробела является злободневным и связано, на наш взгляд, с учетом особенностей и формализации процессов восприятия изучаемого материала в рамках методического оснащения обучения [1]. Объясняется это тем, что процедуры преподавания имеют максимальный эффект при согласованности индивидуальных закономерностей внутренних познавательных процессов учащихся с организацией умственной деятельности в классе, а отсутствие таковой вызывает соответствующие нарушения в воспринимаемости учебного материала.

Между тем известно, что познавательные процессы реализуются в определенной последовательности и сводятся в основном к следующим видам с индивидуальной функциональной спецификой: ощущение ^ восприятие ^ представление ^ память ^ мышление [2]. При этом важно отметить, что из всех составляющих восприятие является непосредственным и основным

Рис. 1. Схема организации и взаимодействия внутренних познавательных процессов [2, 3]

источником информационного обеспечения при формировании и корректуре представлений, памяти и мышления (рис. 1). Сформированный восприятием целостный образ объекта анализа после его сопоставления с эталонами памяти является уже структурно определенным и в таком качестве трансформируется в представление. Последнее означает, что на этом этапе по совокупности проявлений различных свойств изучаемых объектов в циклическом режиме под контролем мышления обновляется элементная база ощущений, необходимая для восприятия изучаемых объектов предмета. Наряду с этим восприятие совместно с мышлением и речью в виде отдельных звеньев и под контролем внимания обеспечивают единый циклический процесс умственной деятельности (рис. 2) [2, 3]. По этой причине результаты восприятия и их качество во многом определяют уровень усваиваемых знаний и вырабатываемых учеником умений и навыков, а в конечном итоге и результативность всего процесса обучения. Поэтому одной из наиболее актуальных проблем является обеспечение соответствия структуры подачи изучаемого материала структуре ее "приема" и адаптации во внутреннем познавательном процессе ученика. И в качестве показателя такого соответствия целесообразно использовать как сам факт, так и уровень восприятия изучаемого материала в формальном выражении, что позволяет оценивать качество как приобретаемых знаний, так и преподавания.

Известно, что структура изучаемого объекта проявляется в виде некоторого множества элементов, связанных между собой определенными соотношениями и закономерностями, и в определенной последовательности (порядке) их взаимодействия. По-

Восприятие

С Внимание ^ ' / Л

Мышление Речь

Рис. 2. Схема обеспечения цикличности процесса умственной деятельности под контролем внимания (наблюдения) [2, 3]

этому логичным является обучение методам решения математических задач, учитывающих их структурные свойства.

Здесь следует отметить прежде всего работы И.М. Яглома и Г.В. Болтянского о формировании и использовании пошаговых процедур при решении задач, а также достаточно многочисленные проработки по их алгоритмизации и типизации [4, 5]. Они оказались полезны как для повышения качества понимания изучаемой теории, так и для выработки у учащихся необходимых навыков ее использования. Вместе с тем возникли проблемы, за исключением, пожалуй, профильных школ, с качеством преподавания и нехваткой времени для охвата в пределах учебных программ всех типов задач. Кроме того, оказалось необходимым выстраивание обратных связей ученик—учитель в более репрезентативном виде, чем только оценками за выполненные работы. Эксперименты по решению данной проблемы показали, что и здесь лимитирующими являются отмеченные выше моменты — нехватка внимания, выделяемого на каждого ученика, и уровень преподавания математики [6]. И успешность применяемой специальной организации учебных занятий со значительным увеличением квалифицированного педагогического контингента вряд ли может иметь широкое распространение.

Преодоление данного затруднения состоит в организации автономного формирования учеником структурных схем изучаемого материала по результатам использования теории при выполнении практических заданий. Внешняя громоздкость данного предложения кардинально уменьшается при соответствующей структурной систематизации учебного материала, подготовке учителя, а также выстраивании наглядно воспринимаемой процедуры ведения занятий. Другими словами, если удается обеспечить восприятие рассматриваемого материала на уроке и в закрепляющих упражнениях, то логичным будет фиксирование выявленных при этом закономерностей в индивидуально воспринимаемом виде [1]. В целом учет понятия восприятие в программах обучения открывает новые возможности по наглядному представлению степени сложности выполняемых заданий, по оценке уровня усвоения учебного материала и качества преподавания.

Предлагается следующее определение [3]: Восприятие учебного материала — это способность ученика определять: а) тематическую принадлежность рассматриваемого материала, его

структуру и параметры; б) вид (тип) заданий и возможности применения теории; в) состав и последовательность необходимых действий по их выполнению.

Анализ особенностей восприятия на этапах учебного процесса показывает вполне определенную взаимосвязь психологических и методических аспектов его проявления. Так, все хорошо известные стадии работы (таблица) с учебным материалом (ознакомление, понимание, усвоение и закрепление) одновременно являются и стадиями его формирования [7]. Различия в проявлении восприятия на отмеченных стадиях соответствуют специфике выполняемых при этом функций, что говорит о значимости данного процесса для эффективного выстраивания обучения [7, 8].

Стадии формирования восприятия учебного материала

Изучение теоретического материала Стадии формирования восприятия учебного материала Работа с практическим материалом

Формирование внешнего образа рассматриваемого теоретического материала. Формулировка темы, теоремы, закона и знание соответствующих формул ОЗНАКОМЛЕНИЕ Формирование внешнего образа заданий. Определение их тематической принадлежности и необходимых для выполнения теоретических положений и формул

Синтез внешнего и внутреннего образа анализируемого материала, определение структуры. Знание основных свойств теорем, области и возможности их применения ПОНИМАНИЕ Синтез внешнего и внутреннего образа задания, определение его структуры. Оценка возможности использования теоретического материала (формулы, аксиомы, правила) при составлении алгоритмов, математических моделей решения задач

Формирование навыков распознавания и использования нового материала наряду с ранее усвоенным при выполнении установочных заданий. Выявление и систематизация внут-рипредметных связей УСВОЕНИЕ Структурное обоснование решения задач с применением нового материала. Внесение индивидуальных дополнений в его структурную схему по результатам выполнения заданий

Окончание таблицы

Изучение теоретического материала Стадии формирования восприятия учебного материала Работа с практическим материалом

Выработка навыков уверенного тематического ориентирования в пределах изученного материала. Уточнение системы внут-рипредметных связей ЗАКРЕПЛЕНИЕ Выработка навыков результативного применения усвоенного теоретического материала при выполнении практических заданий различных уровней сложности в пределах изученного материала

Вместе с тем понятно, что подобное обобщение недостаточно для реализации его потенциальных возможностей. Качество располагаемых учеником знаний сильно зависит от многих факторов и значительно варьирует даже в одном классе. И для его регулирования необходимо учитывать не только то, что воспринимает ученик, но и каков уровень использования теории при выполнении заданий. Это можно осуществлять с помощью показателя уровня восприятия учебного материала [7]. При выполнении задания его можно оценить количеством затрагиваемых решением параметров (формул) вместе с учетом правильного использования приоритетов теоретических положений. В совокупности это и определяет степень сложности анализируемого дидактического материала.

Сложность выполняемых заданий вполне формально можно выразить в их многоуровневом представлении (рис. 3). Задания различаются по количеству затрагиваемых в них теорем, законов или логических затруднений. Их решение при наличии одного подобного "затруднения" соответствует уровню сложности "1" и соответствующей оценке, например, в 1 балл. В случае с двумя — уровню и 2 баллам, и так до 5 баллов за решение более сложных заданий. Установочные задания на первых 3 уровнях сложности соответствуют базовым, на 4-м — базово-про-фильному, на 5-м — профильному. Задания повышенной сложности, результат в которых может быть определен на основе совместного анализа уже 4 и более различных теорем, положений (законов) затрагиваемого теоретического материала, соответствуют 4-й и 5-й ступеням и характеризуют творческие возможности. Различие одноуровневого (традиционного) и мно-

Рис. 3. Схема одно- и многоуровневого (^Н ■ V) представления слож-

ности практических заданий

гоуровневого представления практических заданий заключается в том, что в первом случае остается вне анализа их структурная составляющая. При этом ученик, выбравший неверную схему решения, не может самостоятельно определить причину своей ошибки, за исключением, пожалуй, лишь наиболее слабых заданий I и, может быть, II ступени сложности. Это объясняется отсутствием в явном виде в заданиях одноуровневого представления встроенного механизма выявления их структурно-логических уровней, тогда как при многоуровневом представлении сложности выполняемого задания такой механизм присутствует, что делает организацию познавательного процесса более эффективной [1, 3]. Заштрихованная часть заданий всех 5 ступеней показывает только ту часть их условий, которая является открытой для восприятия (рис. 3). Поэтому на I ступени оба способа представления заданий по трудности поиска решений совпадают, а на остальных (до V) поиск решений осуществляется целенаправленно только по многоступенчатой схеме. И хотя сложность заданий при этом растет, предлагаемый механизм позволяет это адекватно оценивать и вырабатывать соответствующие навыки распознавания скрытых внутри условий моментов, обеспечивающих их выполнение. Это и способствует формированию эффективного информационного обеспечения обучения (рис. 6, А). У традиционного способа одноуровневого представления практических заданий подобных методических возможностей нет, и их реализация зависит от квалификации учителя и наличия времени.

В качестве примера можно привести рассмотрение арифметической (А) и геометрической (Б) задач соответственно III и IV уровня сложности с возможностью их снижения до I.

А) "Из пунктов А и Б с расстоянием между ними 280 км выехали навстречу легковой и грузовой автомобили. При этом легковой автомобиль прибыл в п. Б на 1 ч. и 10 мин. раньше, чем

грузовой в п. А. Определить их скорости, если легковой вторую часть пути проехал на полчаса быстрее, чем первую". Для не-решивших задачу в ее условие добавляется скрытое в первоначальном виде уточнение (II уровень): "Определить их скорости, учитывая, что они затратили одинаковое время до встречи, а легковой вторую часть пути прошел на полчаса быстрее, чем первую". Для не справившихся с новым условием аналогично добавляется и второе уточнение (I уровень): "Определить их скорости, учитывая, что они затратили одинаковое время довстре-чи и легковой автомобиль вторую часть пути проехал на полчаса быстрее, чем первую, а разность во времени прибытия в конечные пункты справедлива как для прохождения всего пути, так и для его отрезков после встречи".

— _

Б) B треугольнике АР)Я медиана ((М = — л/21 и проведена из ((

к основанию. Окружности с центрами Р и К с радиусами 5 и 1 соответственно касаются друг друга. Вершина треугольника (( лежит на прямой, касающейся каждой из окружностей. Найти площадь Б АР)Я, если известно, что Б <7. При отсутствии в условии исходных данных о положении окружностей и касательных идея решения задачи формируется с учетом ее структуры в следующей последовательности: а) оценка взаимного положения окружностей (рис. 4, a,б); б) положения их касательных (рис. 4, а); в) оценки необходимых параметров в построенных треугольниках АР)Я (рис.4,а,б), АР)1Я и АРО'Я (рис.4,а); г) определения их соответствия условию. При снижении сложности до Шуровня во-

Рис.4

прос задачи формулируется с первым дополнением (выделено подчеркиванием) в условие: "Найти площадь £ треугольника РрЯ с учетом возможного внутреннего и внешнего касаний окружностей, если известно, что £ < 7". Для II уровня дополнение имеет вид: "Выполнить искомые построения (APQR) с учетом возможного внутреннего и внешнего касаний окружностей и особенностей положения касательных линий по отношению к ним. Найти его площадь £, если известно, что £ < 7". Для I уровня условие примет вид: "Выполнить искомые построения APQR с учетом возможного внутреннего и внешнего касаний окружностей и особенностей положения касательных линий по отношению к ним. Учитывая условие задачи и соотношения сторон в построенных треугольниках, найти площадь £, если известно, что £ < 7".

Наряду с оценкой знаний учащихся выделяемые уровни сложности выполняемых заданий позволяют одновременно выявлять структурность используемых элементов теории. Наличие структурного плана теории по теме дает возможность сформировать тематическую структурную блок-схему типовых способов решения задач [6,7]. В эффективности такой процедуры можно убедиться на примере рассмотрения одного из разделов темы "Разложение многочленов" (рис. 5).

Подобное "обилие" изучаемых способов только в одном из разделов темы делает необходимым наличие процедур предварительной оценки их возможностей, прежде чем будут выработаны соответствующие навыки их использования. И действительно, все они, за исключением простых случаев выноса общего члена многочлена и использования группировки (рис.5; п.6), не только тесно взаимосвязаны, но и имеют существенные отличия. При их сравнении выявляется, что использование МНК (п. 3) эффективно практически по всем видам рассматриваемых многочленов, т.е. отличается наибольшей универсальностью [3]. Этот метод и при отсутствии действительных корней, в отличие от других способов, обеспечивает разложение многочлена 4-й степени в произведение двух квадратных трехчленов. Следующим по универсальности можно считать способ разложения с использованием теоремы Безу (п. 5) и т.д. Поэтому лишь после выяснения всех возможностей рассматриваемых в учебном процессе способов разложения можно обеспечить соответствующее восприятие и формирование навыков самостоятельного использования данного тематического материала. В этой связи представляется актуальным после рассмотрения теории при изу-

с

Разложение на множители многочленов 4-й степени

)

4

Выбор способов замены переменных, использования неопределенных коэффициентов и т.д.

1. По схеме преобразования симметричных выражений

V

А

2. По схеме преобразования возвратных выражений

V

3. По методу

V

неопределенных ко эффициентов

4. По схеме преобразования биквадратных выражений

V

С

Получение многочленов-сомножителей 2-й степени

Уч.

5. Деление многочлена (по теореме Безу)

ЛЛ

Группировка

Вынос общего множителя

Уч_

Получение многочленов-сомножителей 3-й степени

С

I

I

Разложение на множители многочленов 2 и 3-й степеней по принятым схемам

3

Рис. 5. Обобщенная схема способов разложения многочленов 4-й степени

чении практического материала как данной темы, так и любой иной введение двухэтапной схемы (рис. 6) [3, 8].

Речь идет о введении начального "обучающего" этапа при формировании навыков применения теории на практике, на котором анализируется выборка из дидактического материала в 25—30% от его общего объема в многоуровневом представлении. Цель данного этапа — обеспечение подготовки учащихся к восприятию основного массива заданий по каждой теме, представляемых в традиционном одноступенчатом виде, и поэтому его значение очень велико.

Благодаря наглядности и возможностям восприятия при анализе заданий в многоуровневом представлении на данном этапе "собирается" основная часть информационного обеспечения по выработке необходимых ЗУНов для дальнейшего их использования при работе с основной частью дидактического материала (рис.6,А) [8].

На обучающем этапе теоретический блок имеет преобладающее значение, обеспечивая функционирование остальных. Выполнение репрезентативно подобранных практических заданий благодаря их эффективному восприятию на основе знания теории позволяет выявить основные структурные особенности их составления и обеспечить содержательное формирование рефлексии. Основное воздействие приходится на блок формирования тематической структуры. Его информационное насыщение идет от всех блоков — и теоретического, и по результатам выполняемых заданий, и от интенсивно формирующейся рефлексии. Обратные связи носят в основном уточняющий характер и обозначены на схеме пунктиром. Преобладающие воздействия на формирование рефлексии на данном этапе объясняются высокой наглядностью представления особенностей использования тематического материала. Выполняемые задания обучающего этапа в многоступенчатом варианте, в отличие от обычной практики, в силу особенностей своего представления характеризуются значительно большими возможностями формирования содержательности рефлексии. Более качественное информационное обеспечение познавательного процесса позволяет существенно расширить спектр рассматриваемых типовых задач с обеспечением требуемого качества. Преимуществом такой организации обучения является возможность существенного сокращения "длины" цепочек типовых задач, в каждой из которых авторами собирается до 10—12 единиц [4, 5]. В предлагаемом варианте будет

Рис. 6. Этапы работы с практическим учебным материалом [8]

достаточным привлечение двух-трех, максимум четырех задач каждого типа 3-го и 4-го уровня сложности, что отнюдь не снизит эффективности их усвоения, но существенно сократит время, позволяя при этом усваивать изучаемый материал на уровне своих возможностей. Последнее в явном виде оценивается при переходе к следующему, уже традиционному этапу (рис.6,Б),

который с полным правом можно определить в качестве закрепляющего.

В заключение следует отметить, что основная цель озвученных предложений — это поиск процедур формирования эффективного информационного обеспечения процесса обучения, позволяющего воспринимать изучаемый материал в соответствии с индивидуальными возможностями учащихся. Это достигается:

— введением понятий восприятие учебного материала, стадий его формирования и уровня восприятия в качестве критериально-содержательной основы оценки качества обучения;

— введением в явном виде в программы обучения положений о структуре учебного материала;

— обеспечением функционирования встроенного механизма выделения структурных элементов выполняемых заданий и контроля обучения на основе многоступенчатого представления сложности практического материала и его пошагового рассмотрения;

— выделением обучающего этапа в работе с практическим материалом как основы формирования эффективного информационного обеспечения для выработки учеником необходимых умений и навыков.

Список литературы

1. Михайлов В.М. Блок-схемы — один из этапов решения задач // Математика в школе. 2012. № 7. С. 23—27.

2. Столяренко Л.Д. Основы психологии. Ростов н/Д: Феникс, 2000. 672 с.

3. Михайлов В.М. О необходимости и методических возможностях обеспечения результативности восприятия учебного материала // Вестник Вятского государственного гуманитарного университета. 2014. № 11. С. 222—233.

4. Яглом И.М., Болтянский Г.В. Выпуклые фигуры (Библиотека математического кружка. Вып. 4). М.; Л.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1951. 344 с.

5. Габович И.Г. Алгоритмический подход к решению геометрических задач: Книга для учащихся. М.: Просвещение: Учебная литература, 1996. 194 с.

6. Голенищева-Кутузова Т., Казанцев А., Кудряшов Ю, Кустарев А., Меерзон Г., Ященко И. Технология листков для тех, кто хочет заниматься математикой // Математика. 2010. № 19. С. 25—37.

7. Михайлов В.М. Уровень восприятия учебного материала как необходимый элемент улучшения психолого-дидактических условий

обучения и развития мышления на уроках математики // Всероссийский съезд учителей математики: Тезисы докладов. Москва, МГУ имени М.В.Ломоносова, 28—30 октября 2010 г. М.: МАКС Пресс, 2011. С. 237—239.

8. Михайлов В.М. О роли методического обеспечения в реализации возможностей деятельностного подхода к обучению математике // Сб. тезисов Международной конференции "ДППО — 2013". Воронеж, 13—19 сентября 2013 / Под ред. А.В. Боровских. М.: МАКС Пресс, 2013.

TEACHING MATERIAL PERCEPTION

AS THE BASIS OF THE INFORMATION SUPPORT

IN THE EDUCATIONAL PROCESS

V.M. Mikhaylov, N.V. Putilina

Providing structural compliance of teaching material and process of its perception has been presented in the article. The level of perception of the material analyzed has been suggested as an indicator of the compliance. The necessity of the following issues such as introduction of multilevel presentation of the didactic material complexity and step by step procedures to perform practical assignments; introduction of the provisions on the structure of teaching material into the training programs; selection of a "learning" step in the didactic material for training as a means to form information support basics in the educational process has been considered.

Key words: perception, steps of forming perception and perception level of the teaching material, structure of the teaching material and cognitive activity, levels of difficulty and steps of didactic material learning.

Сведения об авторах

Михайлов Валерий Михайлович — кандидат географических наук, доцент кафедры инженерной экологии техносферы МГТУ МИРЭА. Тел.: 8-915-196-42-93; e-mail: valery2m@rambler.ru

Путилина Надежда Валерьевна — кандидат педагогических наук, доцент кафедры педагогики и психологии МГТУ МИРЭА. Тел.: 8-910-401-91-46; e-mail: putilinan@rambler.ru