Происхождение когнитивных затруднений при изучении физики твердого тела

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

обучение научный познавательный барьер

Происхождение когнитивных затруднений при изучении физики твердого тела

Н.В. Мараховская

Рассматривается проблема познавательных затруднений при изучении курса физики твердого тела. С позиций теории психолого-познавательных барьеров анализируются причины основных типичных ошибок, даются рекомендации по их устранению.

Проблема познавательных затруднений в обучении, хорошо знакомая как преподавателям, так и студентам, является типичной для всех дисциплин, имеющих теоретический компонент. По мнению автора, наиболее обоснованным подходом к решению обозначенной проблемы стала разработанная А.И.Пилипенко теория психолого-познавательных барьеров (ППБ) в обучении [1]. Данная теория предлагает нетривиальную классификацию типичных ошибок, заблуждений, неправильных познавательных стратегий, а также указывает на стоящие за ними объективные психологические механизмы. Вооруженный такими знаниями преподаватель, зачастую имеющий недостаточную психолого-педагогическую подготовку, сможет заранее определить те точки учебной траектории, в которых возможны сбои познавательной деятельности обучаемого, ведущие к формированию ППБ.

Опираясь на представления о системе ППБ в обучении, целесообразно в основу организации учебного процесса положить причинную модель мыслительных затруднений студентов [2], хорошо отражающую их интеллектуальные проблемы, в первую очередь при изучении физико-математических и естественнонаучных дисциплин. Действительно, мысль обучающегося не протекает однозначно по разработанной педагогом программе. Поступающая на «вход» реального сознания учебная информация обязательно проходит через всю систему «психологических потенциальных ящичков». То, что не чувствительно к какому-то конкретному механизму формирования ППБ, минует его без помех, но попадает в той или иной степени под действие других «ловушек мысли». Среднестатистический обучаемый не умеет преодолевать подобные психолого-познавательные барьеры. Поэтому задача преподавателя заключается в том, чтобы предвосхитить возможные искажения учебно-научной информации сознанием студента и научить его самостоятельно преодолевать подобные познавательные затруднения.

Неизбежно возникающие ППБ в обучении, приводящие, мягко говоря, к недопониманию научной информации, можно разделить на несколько групп. Первую большую группу ППБ составляют психолого-познавательные барьеры исходных когнитивных моделей, связанные с отсутствием у студентов таких исходных когнитивных моделей, как операции умозаключения, абстракции, вербально-логических обобщений всех видов, дистинкции (различения) элементов умственного продукта и т.п.

Чрезвычайно важно в развивающем обучении учитывать психолого-познавательные барьеры технологического стиля мышления. Логика их введения опирается на тот факт, что в ходе исторического развития человечество выработало два рациональных, дискурсивных типа познания мира: эмпирический и теоретический. Как показывают исследования, большинство студентов остаются приверженцами опирающегося на здравый смысл технологического стиля мышления вплоть до последних курсов университета.

К негативным результатам обучения научным дисциплинам - и прежде всего физике, а теоретической физике в особенности, - за которыми стоят познавательные затруднения, возникающие на стыке технологического и теоретического стилей мышления и усвоения знаний, тесно примыкают заблуждения обучаемых, связанные с психолингвистическими механизмами развития языкового сознания человека как в филогенезе, так и в онтогенезе.

Еще одна группа психолого-познавательных барьеров относится к области логической культуры мышления обучаемых. Сюда следует включить ППБ свертки мышления, монологичности мышления, а также психолого-познавательные барьеры алогичного мышления обучающихся.

Краткая классификация познавательных барьеров, приведенная выше, позволяет преподавателю заблаговременно корректировать и предупреждать типичные когнитивные затруднения и ошибки в учебной, мыслительной деятельности студентов. Фиксируя возможные или фактические затруднения и ошибки учащихся, преподаватель «разрывает» процесс обучения, протекающий «автоматически», на уровне обыденного мышления, анализирует вместе с обучаемыми причины неудач, разъясняет суть проявившихся ППБ, обнажая разрыв между знанием и заблуждением, непониманием, учит находить причины сложившегося непонимания и помогает обучаемому перейти на более высокий уровень рефлексии, соответствующий теоретическому сознанию. Такая рефлексия ППБ, по сути дела, формирует азы умения учиться, умения обнаруживать и преодолевать ППБ своего сознания.

В качестве примеров можно привести некоторые элементы курса физики твердого тела, в которых чаще всего проявляются массовые ошибки и заблуждения. Следует отметить, что, не смотря на тот факт, что данная дисциплина изучается студентами на третьем - четвертом курсе, когда, казалось бы, уже должен быть сформирован теоретический стиль мышления, обозначенные выше ППБ не только не исчезают, но зачастую даже прогрессируют.

Функционированием ППБ технологического стиля мышления можно объяснить такое типичное заблуждение, как неправильное понимание вольт-амперной характеристики туннельного диода. Туннельный эффект, являющийся квантовомеханическим эффектом, может быть осознан студентом только при овладении методами абстрактного, научного, а значит, теоретического мышления. Однако большинство обучающихся, оставаясь в рамках обыденного сознания, не могут осознать тот факт, что наибольшая вероятность туннельного перехода существует при переходе без изменения энергии. Такими же причинами можно объяснить трудности, возникающие при попытках студентов оперировать понятием «эффективная масса». Свойственные эмпирическому сознанию наглядно-чувственные представления не позволяют обучающемуся понять отличие данного термина от уже привычного, сформированного(?) понятия «масса тела», которое также не всегда применяется правильно (часто подменяется понятием «вес тела»). Тот факт, что эффективная масса может принимать отрицательные значения, в лучшем случае вызывает недоумение или просто остается без внимания.

В преподавательской практике считается само собой разумеющимся, что обучаемые вполне однозначно понимают речь преподавателя или текст учебника. Однако можно привести самые разнообразные примеры смысловой деформации информации в ходе ее преломления сознанием слушателя. За такими негативными явлениями в обучении стоят психолого-познавательные барьеры неадекватности восприятия речи, понимаемые как реально существующее свойство языкового сознания обучаемого искажать смысл высказывания или отдельного слова. Механизмом формирования ППБ этого типа, оказывается, является своеобразное смысловое поле вокруг слова (семантическое поле), отражающее как полисемию слова, так и сферу ассоциативных образов, связанных с ним.

Другой аспект трудностей связан с использованием (часто вполне уместным) в разговоре слов и словосочетаний, значения которых человек объяснить не может. Подобная картина хорошо известна каждому преподавателю и отражена в методической литературе как эмпирический факт. Для анализа этого явления, недопустимого при обучении научным дисциплинам, целесообразно различать отчетливо выраженное ядро языкового сознания (область обыденного языка и соответствующая область сознания) и все то, что находится за его пределами, - периферию языкового сознания.

Примером таких лингвистических ППБ является неумение студентов правильно объяснять и использовать понятие «энергетическая зона». Во-первых, общекоммуникативное значение слова «зона» ассоциируется у студента с пространственными представлениями, а не с энергетическим интервалом. Во-вторых, опущение впоследствии прилагательного «энергетическая» (валентная зона, запрещенная зона и т. п.) приводит к полной утере для обучающегося научного смысла данного физического термина.

Еще одним характерным примером служит искажение сознанием обучающихся широко используемого в физике твердого тела понятия «элементарная ячейка». Элементарность воспринимается в буквальном смысле (всплывает термин «элементарная частица», использующийся в ядерной физике), что ставит студента в тупик при ответе на вопрос «Почему в ряде случаев кристаллическая решетка примитивная (объемоцентрированная, гранецентрированная), а элементарная ячейка содержит более одного атома?». Таким образом, по мере сужения периферии языкового сознания все отчетливее проявляется предрасположенность студентов к технологическому способу мышления, все отчетливее выявляются ППБ не только лингвистического характера, но и технологического стиля мышления.

Для целенаправленного предупреждения подобных явлений целесообразно в методике обучения физике выделить, изучить и контролировать специфический аспект развития слова, устанавливающий связь слова с языком науки (заметим, что этот язык, в отличие от обыденного языка, охватывает как раз периферию языкового сознания). Такой аспект можно было бы условно обозначить как индивидуальный научный смысл, или научное коммуникативно-информативное значение слова. Вводя это понятие в практическую деятельность преподавателя, чрезвычайно важно в дальнейшем различать три аспекта слова: значение, смысл, научный смысл.

Следует отметить, что во многих случаях возникают познавательные проблемы, связанные с одновременным проявлением нескольких ППБ. Так, например, происходит при изучении явлений, возникающих на контакте электронного и дырочного полупроводников. Условие равновесия в р-n-переходе интерпретируется большинством студентов как установление равенства концентраций носителей тока. Понятие «равновесие», имеющее в данном случае более глубокий смысл (имеется в виду динамическое равновесие, обусловленное возникшим на контакте полупроводников p- и n-типа электрическим полем, препятствующим дальнейшей диффузии электронов и дырок через p-n-переход), заменяется на более удобное и привычное - «равенство». Здесь мы видим проявление таких психолого-познавательных барьеров, как ППБ периферии языкового сознания, ППБ свертки мышления. Заметим кратко, что сам термин «p-n-переход» часто трактуется студентами на бытовом уровне. Физические механизмы, лежащие в основе односторонней проводимости полупроводникового диода, вызывают у обучающихся аналогичные проблемы. Это связано как с перечисленными ППБ, так и с еще одним важным видом познавательных барьеров - искусственным расщеплением учебных дисциплин (как между собой, так и внутри каждого отдельного предмета) в сознании обучающегося на невзаимодействующие сферы знания. В теории психолого-познавательных барьеров возникновение этих барьеров объясняется психолингвистическим механизмом вербально-симпрактического клише языкового сознания, который закрепляет определенные мыслительные действия либо за определенными учебными дисциплинами, либо за различными разделами одной дисциплины. Изучив курс общей физики, студенты зачастую используют понятия напряженности электрического поля, разности потенциалов, силы тока и др., забыв их физический смысл, что неизбежно ведет к формированию различных ППБ.

Приведенные выше примеры подтверждают основное положение теории психолого-познавательных барьеров: за типичными ошибками и заблуждениями в различных учебных дисциплинах стоят одни и те же психологические механизмы. В современной методике обучения физико-математическим дисциплинам нельзя игнорировать такой феномен психики обучаемого, как психолого-познавательные барьеры, которые являются объективным свойством сознания человека, так как сознание формируется в обыденной жизнедеятельности. Своевременное выявление и преодоление психолого-познавательных барьеров помогает студентам справиться с когнитивными проблемами, позволяет существенно улучшить качество обучения и поднять сам процесс получения образования на более высокий уровень, когда предметом обучения становятся не только научные знания, но и сами способы получения этих знаний.

Список литературы

1. Пилипенко, А.И. Феномен психолого-познавательных барьеров в обучении: опыт теоретического исследования/ А.И. Пилипенко. - Курск: КГТУ, 1995. - 103 с.

2. Мараховская, Н.В. Проблемы дистанционного обучения: аспект психолого-познавательных барьеров/ Н.В. Мараховская, А.И. Пилипенко. - Брянск: БГТУ, 2001. - 126 с.

Размещено на Allbest.ru