Когнитивная визуализация в технологиях профессионального образования

Размещено на http://www.allbest.ru/

Башкирский государственный педагогический университет им. М. Акмуллы

Когнитивная визуализация в технологиях профессионального образования

Манько Н.Н.

Уфа, 2010

Изменения в содержании, средствах и способах познавательной деятельности человека в различных сферах освоения мира, продиктованные растущей потребностью в повышении эффективности процессов восприятия переработки, сохранения, передачи и использования информации, являются одной их основных тенденций развития современного образования. В то же время нарастает еще одна, но уже негативная тенденция - увеличивается разрыв между уровнем интеллектуальной деятельности в передовых отраслях науки и производства и уровнем интеллектуальной деятельности в образовании.

Данная проблемная ситуация предопределяет поиск существенно новых способов модернизации технологий обучения, одним из инновационных и апробированных направлений которого является пересмотр места и роли моделирующей деятельности и соответствующих средств отображения знаний [7].

Необходимо отметить, что аналогичные задачи в настоящее время возникают не только в педагогической науке, но и в информационных технологиях, в теории искусственного интеллекта, в семиотике и других областях исследования действительности. Иными словами, решение задачи создания аналитико-моделирующих способов и средств переработки и представления знаний опирается на процессы мышления, ответственные за экспликацию мыслеобразов, формируемых в процессе вынесения их во внешний план учебной или профессиональной деятельности с последующей их презентацией в форме, обеспечивающей эффективное использование [2].

Результаты исследований, выполненных в области инструментальной дидактики, позволяют сделать вывод, что центральной проблемой создания аналитико-моделирующих (т.е. когнитивных) способов и средств переработки и представления знаний является разработка когнитивной визуализации мыслеобразов, которые порождаются в процессе моделирующей деятельности, опирающейся на антропологическую основу, например в форме дидактических многомерных инструментов.

В известных педагогических концепциях визуализация рассматривается как вынесение, в процессе познавательной деятельности, из внутреннего плана во внешний план мыслеобразов, форма которых стихийно определяется механизмом ассоциативной проекции.

Когнитивная визуализация определяется нами как процесс вынесения мыслеобразов из внутреннего плана во внешний план познавательной деятельности. При этом форма мыслеобразов задается когнитивными механизмами: когнитивная структуризация, логико-смысловое моделирование и т.п.

Когнитивная визуализация связывается нами с функционированием третьей сигнальной системы человека, так как механизмы чувственно-образного и вербально-логического отражения знаний когнитивные свойства в визуально удобной форме проявлять не способны [6]. Именно данным обстоятельством объясняется интенсивный поиск компактных дидактических средств представления знаний о многообразных и разноплановых объектах окружающей действительности, а также поддержки учебной познавательной деятельности (различные символы, структурно-логические схемы, опорные сигналы, таблицы, матрицы, фреймы, графы и т.д.). Однако перечисленные дидактические средства не обладают необходимыми когнитивными характеристиками: структурированностью, свернутостью и логической упорядоченностью, то есть их нельзя в полной мере отнести к средствам моделирования знаний, адекватных возможностям третьей сигнальной системы. знание визуализация ассоциативный мыслеобраз

В то же время ранее разработанные дидактические многомерные инструменты, определяемые автором как «логико-смысловые модели» [5] - инструменты третьей сигнальной системы, содержат резервы существенного совершенствования на основе когнитивной визуализации, выполняемой методами дидактического дизайна [3]. В этом случае упомянутые выше характеристики средств отображения и представления знаний (структурированность, свернутость и логическая упорядоченность) дополняются эстетическими, эргономическими и технологическими свойствами, которые обеспечивают визуальной и логическое удобство, выразительность и привлекательность, комфортность использования, воспроизводимость и мобильность.

Когнитивная визуализация представляет собой, по нашему мнению, ключ к решению педагогических задач оптимизации учебной деятельности, например: организации прямой и обратной связей на занятиях, выполнения учебных заданий, выстраивания логики ответов и др. Протекание психических процессов восприятия, осмысления, запоминания знаний и т.п. в высоком темпе поддерживается визуализированными мыслеобразами когнитивного характера.

Когнитивная визуализация помогает механизмам воображения осуществлять операции моделирования как познавательные операции (Е. Е. Сапогова); поддерживает действия воображения при охвате целого раньше частей, при построении целостных образов на основе отдельного намека, элемента, тенденции (Э. В. Ильенков); способствует познанию обобщенных связей и закономерностей действительности, их выражению в специфических символических формах во внутреннем плане деятельности (М. А. Лифшиц). а наш взгляд, необходимо дифференцировать два близких, но неоднозначных понятия. Субкогнитивная визуализация понимается нами как малоуправляемый, стихийный, непроизвольный, неинструментализованный, проективно-ассоциативный и в целом субъективно окрашенный процесс экспликации мыслеобразов: стихийное использование и приспособление известных средств (таблицы, схемы, графы, фреймы и др.). В отличие от субкогнитивной визуализации и благодаря встроенным когнитивным механизмам (когнитивная структуризация, логико-смысловое моделирование и т.п.) процесс когнитивной визуализации является управляемым, программируемым, произвольным, инструментализованным, проективно-модельным, а следовательно, объективированным, позволяющим получать устойчивые результаты.

В ходе субкогнитивной визуализации решались задачи генерализации, уплотнения, свертывания содержательного компонента знаний (учебного материала). При этом совершенствовалась иллюстративная функция наглядности, представленная во внешнем плане после визуализации образов. Однако совершенствование логической функции наглядности не получило развернутого научного обоснования, что и привело к большому разнообразию дидактических наглядных средств, создаваемых в рамках передового педагогического опыта учителей-новаторов (С. Н. Лысенкова, В. Ф. Шаталов и др.), с одной стороны, и их немассовостью, неуниверсальностью, неудобством для использования в рамках преподавания различных предметов, с другой стороны.

Нам представляется, что вычленение двух функций в процессе визуализации (иллюстративной и логической) должно опираться на антропологические основания, т.е. на механизмы мышления, а повышение эффективности выполнения указанных функций на дидактические средства нового поколения - дидактические многомерные инструменты [5].

Можно отметить, что стремление к визуализации мыслеобразов отчетливо проявляется на всех этапах цивилизации. Древние люди создавали изображения значимых для них объектов (наскальная живопись, тотемы, пиктограммы, иероглифы и др.). В средние века объектами визуализации являлись различные астрологические календари, карты путешествий, схемы представления субнаучных знаний, культовые знаки и символы и т.д. В эпоху информационно-знаниевой революции последнего столетия объектами визуализации стали научные формулы (логико-знаковые модели), технические схемы (функциональные, структурные и др.), а также разнообразные дидактические средства, упомянутые выше.

К рубежу третьего тысячелетия ресурсы линии субкогнитивной визуализации оказались исчерпанными [4]. В то же время эта линия дает нам богатейший материал для развития когнитивной визуализации, поскольку на ней располагаются генетические «дальние и близкие родственники» средств когнитивной визуализации нового поколения. Скрытая в этой линии историческая логика развития средств визуализации, дополняемая антропологическими данными о развитии механизмов мышления человека, задает направление в современной дидактике созданию средств когнитивной визуализации методами дидактического дизайна.

Линия когнитивной визуализации начинает отсчет от дидактических многомерных инструментов, разрабатывающихся для поддержки аналитико-речевой познавательной деятельности [5]. Впоследствии нами были разработаны модельные когнитивные средства для решения таких педагогических задач, как навигация знаний и моделирование деятельности (познавательной, учебной, поисковой, организационной, конструкторской и др.) для литературы, геометрии, английского языка, истории, музыки, физики и др.

Особую сложность представляли задачи когнитивной визуализации образов-моделей для научно-исследовательской и проектной деятельности педагога: «Технологическая компетеность», «Задачи музыкального воспитания дошкольников», «Креативность», «Научно-методическая работа школы» и др. Такие задачи периодически решались при выполнении диссертационных исследований в области инструментальной дидактики и дидактического дизайна.

Существенно новым рубежом развития идеи когнитивной визуализации является разработка теории и практики дидактического дизайна, в ходе которого создание новых дидактических средств переводится на уровень проектирования с приданием его результатам важных пользовательских свойств: эстетических, эргономических, технологических, культурологических.

Дизайн определяется как проектная деятельность, направленная на формирование предметной среды с определенными функциональными и эстетическими качествами. Деятельность такого рода получила значительное распространение и предполагает особое качество образованности, наличие междисциплинарного, интегрирующего мышления, позволяющего успешно решать задачи развития промышленной, природной, человековедческой, эстетической и иной культуры [3, с. 58].

Понятие «дидактический дизайн» следует понимать как проектировочную деятельность, имеющую своей целью формирование эстетических и функциональных качеств предметной среды, а в более узком смысле - художественное конструирование. Дидактический дизайн может стать основой средств моделирования учебного материала и учебных действий, так как отражает логику процессов взаимодействия человека с дидактической моделирующей средой.

Необходимо также отметить, что задачи создания новых дидактических средств когнитивной визуализации решаются в процессе создания электронных образовательных ресурсов, например, интерактивных обучающих компьютерных программ с использованием когнитивной инженерной графики, когнитивных дидактических видеоклипов (И. В. Кудинов), интерактивных программ для проектирования ЛСМ (г. Уфа, БГПУ НЭЛ). Решение задач когнитивной визуализации связано и с такими понятиями, как отражение и отображение [1]. В современной теории педагогики категория «отображение» отсутствует, но ее введение предопределяется объективной необходимостью визуализации мыслеобразов, создания удобных визуальных средств отображения знаний в образовании. Отображение есть высшая форма сознания, свойственная человеку, которая сформировалась на более поздних этапах филогенеза. Наряду с отражением, переработкой и представлением знаний, отображение является механизмом проекции окружающей действительности на сознание человека. Отображение реализуется в вербально-логических, модельных и промежуточных (диаграммы, схемы и т.п.) формах представления информации во внутреннем и внешнем планах деятельности. Взаимодействие этих планов сознания человека опирается на различные уровни отражения и отображения (чувственно-образный, вербально-логический, модельно-аналитический), которые поддерживаются первой и второй сигнальными системами человека и проявляются в различных формах образовательной деятельности. Для того чтобы развести понятия и усилить качественное различие между отражением и переотражением и был введен термин «отображение». Процессы отражения, выходящие за рамки чувственного и вербально-логического отражения, не являются отражением в общепринятом смысле, так как относятся к более высоким формам мышления. На первом уровне освоения и ориентации человека в материальном пространстве отражение проявляется в форме предметно-чувственной. «Визуальное» здесь присутствует в конкретных формах, адекватно заменяющих реальные объекты и обеспечивающих целостность, компактность восприятия. Первому уровню отражения свойственны формы изображения адекватные объектам действительности.

На уровне вербально-логического отражения-отображения информации (письменная речь) зрительный ряд также играет важную роль в развитии и поддержке речевых и мыслительных способностей человека. В культуре разных народов мира веками осуществлялся переход от ассоциативного отражения индивидуального опыта к обобщенной форме выражения и передачи информации, что нашло отражение в изображении языка алфавитов. Но вербальный способ и форма, предполагающие оперирование знаковыми слепками, не имеют целью когнитивную визуализацию. Хотя существуют исключения. Например, в данных произведениях запечатлен характер изобразительности некоторых стихотворных форм: В. Маяковский «Облако в штанах», Роберт Саути «Лодорский водопад». Средства письменной речи как объективированные и универсальные, принятые обществом на определенном этапе его развития, обладают маловыраженной эстетической функцией отражения.

Третий уровень - уровень модельного отображения реальности, представлен в таких формах, как формулы, схемы и модели, отличается высокой степенью абстракции, которая обеспечивает высокую скорость переработки и манипулирования информацией (например, в информатике математике, химии). Средства модельного отображения обладают ярко выраженной эстетической функцией.

В образовании можем также выделить наличие и автономность существования визуальных (и других) форм ассоциативного отражения субъективного опыта и форм модельного отображения, отличающихся инвариантностью и обобщенностью представления опыта людей. Отражение и отображение по сравнению с когнитивной визуализацией являются более сложными процессами, поскольку включают в себя проекцию информации во внутреннем плане (в том числе интерпроекция), а также экстрапроекцию мыслеобразов во внешнем плане деятельности.

Таким образом, информационно-знаниевый этап цивилизации предопределил дальнейшую эволюцию механизмов и технологий отражения и мышления человека. Изменения в образовательной среде происходят по мере возрастающей потребности в более эффективных дидактических средствах и способах моделирования знаний, что вызвало появление новых дидактических средств - дидактических многомерных инструментов (ДМИ) и способов моделирующей деятельности, в процессе которой осуществляется когнитивная визуализация знаний и действий. В контексте дидактико-инструментального подхода в образовании под когнитивной визуализацией мыслеобразов следует понимать вынесение их во внешний план деятельности после осмысления и переработки, т.е. отражение-отображение информации в образно-модельной форме.

В связи с этим технологии профессионального образования необходимо обеспечивать средствами и способами визуализации мыслеобразов в процессе моделирующей деятельности, позволяющей решать разнообразные образовательные задачи. Когнитивная визуализация позволяет изменить и сделать профессиональные технологии эстетически привлекательными, интеллектуально доступными, инструментализованными, массовыми и эффективными.

Литература

1. Манько, Н. Н. Моделирование и отображение в перспективных технологиях обучения [Текст] / Н. Н. Манько // Актуальные вопросы современного университетского образования : материалы VIII Рос.-Амер. науч.-практ. конф. - СПб. : Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена, 2005. - С. 241-244.

2. Ткаченко, Е. В. Дизайн-образование. Теория, практика, траектория развития [Текст] / Е. В. Ткаченко, С. М. Кожуховская. - Екатеринбург : АКВА-ПРЕСС, 2004. - 240 с.

3. Ткаченко, Е. В. Дидактический дизайн - инструментальный подход [Текст] / Е. В. Ткаченко, Н. Н. Манько, В. Э. Штейнберг // Образование и наука: Известия Уральского научно-образовательного центра РАО. - 2006. - № 1 (37). - С. 58-66.

4. Штейнберг, В. Э. Дидактическая многомерная технология [Текст] : монография / В. Э. Штейнберг - Уфа : БИРО, 1999. - 86 с.

5. Штейнберг, В.Э. Дидактические многомерные инструменты: теория, методика, практика [Текст] : монография / В. Э. Штейнберг. - М. : Народное образование, 2002. - 304 с.

6. Штейнберг, В. Э. Логико-смысловые модели для навигации в базах знаний [Текст] / В. Э. Штейнберг, Н. Н. Манько // Традиции и педагогические новации в электротехническом образовании (НИТЭ 2006) : материалы VII Межд. науч.-метод. конф. - Астрахань : Изд-во АГТУ, 2006. - С. 172-177.

7. Штейнберг, В. Э. Реализация современных педагогических технологий в образовательной практике [Текст] / В Э. Штейнберг, Н. Н. Манько. - М. : Педагогика, 2005. - 497 с.

Размещено на Allbest.ru