Subject connections' influence on the cognitive efficiency of studying physics.pdf Введение В настоящее время и в школе, и в вузах как никогда ранее возникла потребность в новых, универсальных методах обучения физике, подходящих к оф- и онлайн-условиям. Эта универсальность не должна идти в разрез с эффективностью учебного процесса. Известны результаты психологических исследований факторов эффективности учебного процесса [1. С. 217-222]. Эффективность обусловлена организацией условий, в которых у обучающихся формируются навыки целенаправленных самостоятельных действий. Результативность этой деятельности в большой степени зависит от уровня ее специальной организации. Не менее важной предпосылкой эффективного обучения физике является мотивированность обучающихся к ее изучению. Описание физики, в отличие от многих дисциплин, например математики, обходится без алгоритмов, но, так же как и математика, содержит большое количество абстракций, усвоение которых требует определенных интеллектуальных усилий. Неусвоенная абстракция приводит к созданию барьера узнавания символов, терминов, смыслов. Известно, что барьер снижается при создании соревновательной среды, обусловливающей возникновение у обучающихся мотива достижения успеха [2. С. 1712-1715]. Другими словами, требуется искать новые методы обучения, обращенные к неисчерпаемым резервам памяти человека, его безграничным мыслительным возможностям. Вызовы времени требуют передать ведущую роль от объяснительно-трансляционных методик коллективного «живого» несетевого обучения физике новым когнитивным методикам, базирующимся на самостоятельных целенаправленных действиях обучающегося. Для ответа на вопрос о степени разработанности проблемы когнитивных образовательных технологий авторы статьи обратились к сервису Google Weier и проанализировали частоту встречаемости термина «когнитивный» в сочетании с другими словами в научной литературе за несколько десятков лет. Результаты проведённого исследования показали, что в последние годы уровень интереса исследователей к феномену когнитивности стабильно растёт. Скорость его роста приняла наибольшее значение в период с 1995 по 2008 г. В настоящее время уровень медленнее, но все-таки возрастает. Впервые термин «когнитивный» появился в научных исследованиях в 1940 г. Интересно, что максимально часто он встречается в сочетании с терминами «подход» и «анализ» в контексте деятельности. Меньше «когнитивный» сочетают с «аспект» и «компонент». В 2018 г. максимальное количество обращений к термину «когнитивный» выполнено в Центральной России, что вполне объяснимо с точки зрения максимальной для данной территории плотности населения [3. С. 44-46]. Незначительность событий по использованию в научных трудах сочетаний «когнитивное обучение» и «когнитивное образование» не позволило выделить их из набора словосочетаний. Данный факт указывает на актуальность и своевременность исследования проблемы теоретического обоснования и разработки когнитивных технологий обучения, особенно физике. Термины «когнитивный» и «когнитивность» применяются в различных областях знаний: физиологии, психологии, педагогике, социологии и пр. Анализ определений понятия «когнитивный» потребовал их предварительной классификации. Нами выделены три типа содержания определений: семантический, психологический и технологический. Семантический тип определений понятия «Когнитивный» Подход к толкованию понятия «когнитивный», сосредоточенный на семантике его содержания, встречается в словарях, в которых даётся различный перевод понятия (либо от лат. Cognitio, либо от англ. cognition). Перевод существенно зависит от области применения этого термина, которая и определяет его семантику. В словаре иностранных слов Н.Г. Комлева даётся перевод понятия «cognitio» в лингвистическом контексте. «“Cognitio” (когнитивный) предлагается трактовать как относящийся к познанию, к функциям мозга, которые обеспечивают формирование понятий, оперирование ими и получение выводных знаний. Это толкование позволяет определить когнитивную лингвистику как отрасль языкознания, занимающуюся ролью языка в познании» [4. С. 125]. Наиболее общая трактовка термина «^grado» приводится в толковом словаре русского языка С.А. Кузнецова. Это знание, познание, что связано с буквальным смыслом понятия «когнитивный». Пояснение осуществляется на контекстных примерах: когнитивный анализ (исследование процессов познания человеком окружающего мира, а также способности человека приобретать новые знания); когнитивная система человека (центральная нервная система и органы чувств, с помощью которых человек познает окружающий мир и самого себя) [5. С. 114]. В Webster's New World Dictionary приводится английское написание «cognition» (в переводе -познавательная деятельность) и указывается на связь с латинским термином «cognoscere», который состоит из «co-» и «gnoscere» («чтобы узнать») и означает «узнавать, приобретать знания, знакомиться, исследовать». Прослеживается связь этого термина с известным афоризмом Рене Декарта «Cogito ergo sum» (мыслю, следовательно, существую). В словаре даётся обобщённая трактовка «cognition» как когнитивной психической деятельности [6. P. 10]. Таким образом, смысл термина «когнитивный» охватывает всё, что связано с процессами мышления, понимания, восприятия. К семантическому типу мы отнесли и определения термина «когнитивный» (cognitive) в форме прилагательного, которые приводятся в электронном словаре Wordnik online English dictionary [7]. Этот словарь объединил несколько источников: Совместный международный словарь английского языка, Американский словарь английского языка Heritage® (5-е изд.), Century Dictionary, Wiktionary, WordNet 3.0. Приведём трактовки понятия «когнитивный» из перечисленных источников [7]: - знающий или постигающий познание (Совместный международный словарь английского языка); - вовлечённый в процесс познания или связанный с ним (Американский словарь английского языка Heritage ®, 5-е изд.); - способный к познанию, формированию знания, часто используется как когнитивные способности (Century Dictionary); - часть умственных функций, которая имеет дело с логикой, в отличие от аффективной, которая имеет дело с эмоциями (Wiktionary); - связанное с познанием или включающее его (WordNet 3.0). По-своему подходят к семантике термина «когнитивный» авторы когнитивных технологий. Они выделяют в семантике функции и особенности познания. Например, на официальном сайте МФТИ суть термина «когнитивный» трактуется как проявление мыслительных операций анализа (способности разлагать целое на части, декомпозировать и редуцировать реальность), синтеза и обобщения. Когнитивная сторона мышления человека связана со способностью устанавливать причинно-следственные связи (каузальностью), что свойственно рассудку [8]. Все вышеприведённые определения, описывающие семантику понятий «когнитивность» и «когнитивный», сведены в табл. 1. Определения, относимые к семантическому типу, можно обобщить, трактуя когнитивность как феномен, в котором отражаются процессы познания и восприятия человеком окружающего мира. Когнитивность исходит из осознанного желания человека знать и неосознанного чувственного восприятия. В процессе познания приоритет отдаётся логике и рассудку, а не эмоциям, нарушающим структурированность, количество и качество знаний. Эта точка зрения согласуется с трактовкой когнитивности как «разума... и означает способность думать, объяснять, обосновывать действия, идеи и гипотезы» [8]. Следует отличать чувственное восприятие от эмоций, которые, по [7], к когнитивности не относятся. В целом, разделяя определение, данное в [8], авторы статьи отмечают необходимость охвата анализом психологического типа определений. Таблица 1 Семантический тип определений понятия «когнитивный» № Содержание определения Автор/Источник 1 Восприятие, познание, относящийся к познанию, к функциям мозга, которые обеспечивают формирование понятий, оперирование ими и получение выводных знаний Н.Г. Комлев [4] 2 Связанный с познанием, мышлением. Поясняется на примерах когнитивного анализа (исследование процессов познания человеком окружающего мира, а также способности человека приобретать новые знания) и когнитивной системы человека (центральная нервная система и органы чувств, с помощью которых человек познает окружающий мир и самого себя) С.А. Кузнецова [5] 3 Процесс познания, осознания, мышления, обучения и суждения. «Познание» происходит от латинского корня «cognoscere», означающего «познакомиться». Cognoscere состоит из «co-» и «gnoscere», что означает «узнавать» («The process of knowing. More precisely, the process of being aware, knowing, thinking, learning and judging. Cognition comes from the Latin root “cognoscere" meaning to become acquainted with. Cognoscere is made up of “co-" + “gnoscere" = to come to know.») Webster's New World Dictionary [6] 4 Прилагательное, характеризуемое вовлечением в процесс познания или относящееся к нему («adjective of, characterized by, involving, or relating to cognition») The American Heritage® Dictionary of the English Languagе 5 Особая форма корневого слова в грамматике, выражающего познание или знание. Способный к познанию, приобретению знания. Когнитивный, относящийся к познанию, например когнитивные способности («Capable of cognition; learning; knowing. Pertaining to cognition: as, the cognitive faculties. In grammar, a particular form of a root word, expressing recognition or knowledge») Century Dictionary [6] 6 Прилагательное, знающий или постигающий понимание («adjective Knowing, or apprehending by the understanding») Collaborative International Dictionary of English [6] 7 Часть умственных функций, которая имеет дело с логикой, в отличие от аффективных, которая имеет дело с эмоциями («The part of mental functions that deals with logic, as opposed to affective which deals with emotions») Wiktionary [6] Связанное с познанием или включающее его («of or being or relating to or involving cognition») Word Net 3.0 [6] 8 Как «разум» означает «способность думать, объяснять, обосновывать действия, идеи и гипотезы» МФТИ [8] 9 Активность, связанная с приобретением, организацией и использованием знаний У. Найссер [9] Выделившаяся в психологии в середине прошлого века отрасль когнитивной психологии исследует познавательные процессы, такие как память, внимание, чувства, представления информации, логическое мышление, воображение, способности к принятию решений. По данной причине авторы статьи провели анализ определений когнитивной психологии и когнитивной науки, который изоморфен анализу определений понятия когнитивности психологического типа. Когнитивные психология и наука Когнитивная психология уходит корнями к тем временам, когда Эдвард Чейс Толмен, являясь создателем когнитивного необихевиоризма, начал исследовать когнитивные основы поведения животных в критических условиях. Когнитивная психология расширяет взгляды бихевиористов, базирующихся на сопоставлении поведения животных и человека, которое они объясняют посредством стимула и последующей реакции. Данные обстоятельства явились одной из причин выделения исследований когнитивной психологии в отдельную область. Э.Ч. Толмен экспериментально установил наличие закономерности возникновения пространственной ориентации животных за счёт научения. Им было выделено понятие когнитивных карт, которое получило широкое распространение в психологии. Под когнитивными картами он понимал «сенсорные психические конструкции, представляющие собой ассоциированные визуальные образы, воспоминания и представления, репрезентирующие знакомые нам участки окружающего мира» [10. P. 38]. Смысл не меняется даже при характерном для современности переносе акцента на глобальную индивидуальную модель - репрезентацию окружающего мира, фрагментами которой (преимущественно визуальными) являются чувственные психические конструкции, называемые когнитивными картами [11. С. 273]. Подразумевается, что в сознании возникает когнитивная карта, которая содержит связи ощущений с координатами места и его исследуемым свойством, например «есть еда - нет еды». Э. Толмен и его последователи сопоставили этот результат с процессами сознания, возникающими у человека, например, ориентирующегося на городских улицах. Позднее эти идеи нашли своё отражение в работах У. Найссера [9. С. 84] и Дж. Брунера [12. С. 95], которые были направлены на исследование когнитивных структур. В данном параграфе уместно оценить степень единства взглядов на когнитивную психологию. С этой целью обсудим определения понятия когнитивной психологии, предложенные разными авторами. В табл. 2 приведён далеко не полный перечень определений понятия «когнитивная психология». Таблица 2 Определения понятий «когнитивная наука» и «психология» № Содержание определения Автор(ы) Когнитивная психология 1 Общий подход в психологии, в котором основное внимание уделяется внутренним мыслительным процессам Ребер А. [13] 2 Раздел психологии, изучающий когнитивные, т.е. познавательные процессы человеческого сознания. Исследования в этой области обычно связаны с вопросами памяти, внимания, чувств, представления информации, логического мышления, воображения, способности к принятию решений М. Фаликман, В. Спиридонова [14] 3 Раздел психологии, касающийся всей человеческой деятельности, связанной со знаниями. Она связана с тем, как знания приобретаются, хранятся, соотносятся и извлекаются путем изучения психических процессов, лежащих в основе внимания, формирования концепции, обработки информации, памяти и речи («The branch of psychology concerned with all human activities relating to knowledge. More specifically, cognitive psychology is concerned with how knowledge is acquired, stored, correlated, and retrieved, by studying the mental processes underlying attention, concept formation, information processing, memory, and speech») E. Martin [15] 4 Наука, изучающая восприятие, память, внимание, распознавание конфигураций, решение задач, психологические аспекты речи, когнитивное развитие У. Найссер [9] Когнитивная наука 5 Современная, эмпирически основанная попытка ответить на давние эпистемологические вопросы - особенно те, которые касаются природы знания, его компонентов, его источника, его развития и развертывания a («modern, empirically based attempt to answer long-standing epistemological questions - especially those concerning the nature of knowledge, its components, its source, its development and deployment») H. Gardner [16] 6 Область междисциплинарных исследований, изучающая познание и высшие мыслительные процессы с помощью информационных моделей. Включает дисциплины: эпистемологию, когнитивную психологию, лингвистику, психолингвистику, нейробиологию и компьютерную науку А.А. Ивин [17] 7 Когнитивная наука (от англ. cognitive science; лат. cognitio - знание, познание) - область междисциплинарных исследований, изучающая познание и высшие когнитивные функции с помощью моделей переработки когнитивной информации И. Т. Касавин [18] Таблица 2 состоит из двух частей - в первой собраны наиболее распространённые определения когнитивной психологии, во второй - определения когнитивной науки. Они взаимосвязаны между собой. Так, в Оксфордском толковом словаре по психологии под редакцией А. Ребера приводится общий контекст когнитивной психологии, где «поведение определяется не просто с помощью понятий внешних свойств, но требует объяснения на уровне психических явлений, мысленных представлений, убеждений, стремлений» [13. С. 329]. Содержание остальных определений похожи, несмотря на принадлежность их авторов как к российской научной школе (М.В. Фаликман, В.Ф. Спиридонова) [14. С. 159], так и к зарубежной (E. Martin, У. Найссер). Они определяют содержание когнитивной психологии, включая в него процессы представления информации, внимания, воображения, памяти, чувств, способности к принятию решений, логического мышления. Общим признаком определений является отсутствие в них требований, которым должны отвечать когнитивные исследования. Но эти требования можно найти в описаниях когнитивной науки. Взаимосвязанность когнитивных психологии и науки следует из рассуждений, выполненных научным дуэтом М.В. Фаликман и В.Ф. Спиридоновой. По их мнению, когнитивная психология во многом основывается на проведении аналогии между преобразованием информации в вычислительном устройстве и познавательными процессами у человека [14. С. 173], которые являются предметом исследований когнитивной науки. Переходя к определениям когнитивной науки, которые составляют вторую часть табл. 2, выделим одного из её основателей H. Gardner, на работы которого ссылаются многие современные исследователи когнитивной психологии. В своей книге [16. P. 235] он отмечает, что к когнитивным можно отнести науки, исследующие и живые и неживые объекты, где живые разделяются на человеческие (сознательные) и нечеловеческие (несознательные). Это значит, что в рамках всех наук можно провести когнитивные исследования. Вместе с тем H. Gardner понятие когни-тивности связывает только с человеческим знанием. Когнитивной он определяет современную науку, исследующую вопросы природы знаний, их компонентов, источника, развития и развёртывания («I define cognitive science as a contemporary, empirically based effort to answer long-standing epistemological question -particularly those concerned with the nature of knowledge, its components, its source, its development, and its deployment») [16. P. 362]. Важным его достижением стало описание особенностей когнитивной науки, будь то когнитивная психология, когнитивная методика обучения физике, когнитивная философия и пр. Как он отмечает, все когнитивные научные исследования отличаются пятью особенностями: 1 - репрезентация; 2 - компьютер; 3 - снятие акцентов на аффекте, контексте, культуре и истории; 4 - междисциплинарность; 5 - связь с классическими философскими проблемами [16. P. 367]. В отличие от него А.А. Ивин перечисляет дисциплины, которые, по его мнению, относятся к когнитивной науке - это эпистемология, когнитивная психология, лингвистика, психолингвистика, нейробиология и когнитивная наука [17. С. 74]. Определение И.Т. Касавина более общее - он относит к когнитивной науке междисциплинарные исследования познания и его функций с помощью моделей переработки когнитивной информации [18]. Следует заметить, что А.А. Ивин также апеллирует к изучению познания с помощью информационных моделей. H. Gardner же относит это к одной из особенностей когнитивного исследования - просто компьютер. Как компьютер рассматривают когнитивную систему человека М.В. Фаликман и В.Ф. Спиридонова [14. С. 223]. Эти авторы представляют её как систему, имеющую устройства ввода, хранения, вывода информации с учетом её пропускной способности [14. С. 259]. На этот вывод их натолкнули разработки Р. Аткинсона [19], который выделил многочисленные структурные составляющие (блоки) познавательных и исполнительных процессов сознания, прежде всего, памяти. Идея представлять психику человека в виде устройства с фиксированной способностью к преобразованию сигналов прослеживается в трудах именитых представителей когнитивной психологии (Дж. Брунера, У. Найссера, G. Miller) и лежит в основе ведущей концепции в когнитивной психологии. Главенствующая роль в этой концепции отведена внутренним когнитивным схемам и познавательной активности в контексте естественной целенаправленной деятельности. Знаменитая теория восприятия У. Найссера и сегодня остаётся актуальной. Познание как процесс, при котором «входящие сенсорные данные подвергаются трансформации, редукции, обработке, накоплению, воспроизведению и в дальнейшем используются». Вводятся так называемые предвосхищающие схемы или когнитивные структуры, которые подготавливают индивида к принятию информации строго определенного вида и таким образом управляют его текущей когнитивной активностью. Нельзя обойтись без сопутствующей трактовки термина восприятия - конструктивного процесса предвосхищения некоторой информации, делающего возможным для человека принятие этой информации, когда она оказывается доступной [11. С. 48]. Предвосхищение, по мнению авторов данной статьи, обусловливает процесс установления связей между информациями уже осознанной и поступающей в настоящий момент в сознание. Теория У. Найссера во многом опирается на предложенную ранее теорию Дж. Брунера, изложенную в работе «Психология познания. За пределами непосредственной информации», в которой описываются когнитивные структуры человеческого сознания. По Дж. Брунеру в основе успешного учебного процесса лежит иерархически организованная система знаний учащихся, так называемая когнитивная структура. Эффективное обучение возможно только тогда, когда новый материал, связанный с уже имеющимися знаниями и умениями, включается в существующую когнитивную структуру. Ведущую роль в учебной деятельности Дж. Брунер присваивал мотиву: «... важным условием обучения является внутренняя мотивация, связанная с познавательным интересом учащихся к изучаемому предмету» [12. С. 235]. И Дж. Брунер, и У. Найссер фактически обсуждают один и тот же механизм познания - обучаясь, индивид постепенно в процессе накопления информации автоматически соединяет простые, созданные на новой информации мыслительные конструкции с уже имеющимися и трансформирует их в сложные. Таким образом, новое знание оказывается связанным с предыдущим. Отечественная психология в советский период была направлена на исследование единства природ сознания и деятельности [20]. Так, А.Н. Леонтьев и С.Л. Рубинштейн [21. С. 53; 22. С. 532] обосновывают деятельностный подход к научению. Он был дополнен П.Я. Гальпериным [23. С. 361] и раскрыт Н.Ф. Талызиной в теории поэтапного формирования умственных действий [24. С. 83]. Основу подхода составляет учение Л.С. Выготского об интериоризации -процессе поэтапного преобразования внешней предметной деятельности во внутреннюю психическую деятельность, формировании внутренних интеллектуальных структур психики посредством усвоения внешней социальной действительности [25]. Следует отметить, что впервые этот термин ввел Пьер Жане. В в переводе с французского Interiorisation означает переход извне внутрь (от лат. Interior - внутренний). Существуют разные подходы к решению задачи - каким образом этот переход осуществляется. Их обсуждение не является целью данной статьи. Процесс интериоризации используется нами для моделирования механизма понимания. Возьмем за основу то, что любой сигнал, поступающий в канал сознания, проходит процесс интерио-ризации или последующее возникновение в сознании интеллектуальной структуры. Разделение во времени интериоризации и понимания обусловлено протяженностью во времени психических процессов. Так, например, Б.Ф. Ломов [26] утверждает: то, что психические процессы протекают во времени, является общепризнанным и подтверждается экспериментально. Требование изучать их во временном контексте уже давно стало методическим правилом. Приняв за связь категорию, которая обеспечивает выявление общих признаков у двух и более элементов системы и оценку ее целостности, авторы статьи предлагают процесс интериоризации и последующее понимание представить с помощью сопутствующего ему процесса установления связей. Коннекционисты (connectionism) устанавливают аналогии между мыслительными процессами и множеством соединений (связей. - Авт.) между узлами в сети [16]. Изучению дисциплин также сопутствует процесс установления внутри- и междисциплинарных связей, которые создают основу организованной системы знаний обучающихся. Процесс перехода от сигнала к предвосхищающей схеме, а затем к интеллектуальной структуре и пониманию можно представить в виде модели (рис. 1). Новая информация связывается с предвосхищающей схемой, обогащая или трансформируя её смысл. В зависимости от того, с какой из предвосхищающих схем (когнитивной структурой) этот сигнал имеет максимальное число совпадающих признаков, с такой и установится максимальное число связей. Связь устанавливается непроизвольно, но в контексте обучения к основному связеобразующему толчку можно отнести целенаправленные самостоятельные действия обучающихся. Установление большого количества связей и их интеграция обеспечивают когнитивный трансфер информации, сопровождающий процесс интериоризации, и возникновение интеллектуальной структуры. Описанный процесс можно сопоставить с процессом понимания содержания сигнала. Рис. 1. Прототип модели процесса интериоризации и последующего понимания на основе связей • _ ► V х ,, , , - признак 1, ■ - признак 2, ~ - признак 3, - признак 4, разные цвета означают отличие признаков На рис. 1 прямоугольниками, треугольниками, кружками и крестиками схематично обозначены признаки сигнала. Если один из них или несколько присутствуют у предвосхищающей схемы, то между ними возникает связь, которая тем прочнее, чем больше признаков совпало. Процесс установления связей обусловливает когнитивный трансфер и возникновение интеллектуальной структуры, приводящей к пониманию сигнала. Авторы предположили, что для обеспечения когнитивной активности обучающихся во время проектной деятельности необходимо в основу проекта положить предметные связи, которые должны быть представлены в виде смысловых структур, имеющих иерархическое строение. Данный подход позволит активизировать умственную деятельность и приблизить к пониманию содержания исследуемой темы проекта. В пользу включения в проект заданий по внутри- и межпредметным связям в виде смысловых структур свидетельствует следующий факт. В особенности когнитивного исследования, кроме прочих, Х. Гарднер [16] включил междисциплинарность и репрезентацию, материалом которой установил связи. Разработка когнитивного проекта на основе внутри- и межпредметных связей является крайне важной для процесса обучения физике. Одной из его отличительных причин является то, что содержание физики наполнено абстракциями, оперирование которыми требует навыков самостоятельно выполнять интеллектуальные усилия. Такие навыки вырабатываются у большинства обучающихся, если присутствует специальная организация целенаправленных самостоятельных действий. После установления связей схема переходит в новое семантическое состояние с обогащённым смыслом. Такое толкование позволяет представить механизм процесса понимания. Например, при прочтении иероглифа сознание свяжет его с соответствующей языковой схемой. Если же человек не изучал язык иероглифов, в его сознании отсутствуют необходимые для интериоризации схемы. В этом случае человек обращается к технологии (материальной или теоретической), которая позволит ему прочесть иероглиф. Любая технология обучения имеет целью достижение обучающимися понимания. Если предложенный механизм понимания положить в основу технологии обучения, то она должна быть наполнена соответствующими дидактическими разработками, обусловливающими процесс интерио-ризации, сопровождающийся установлением предметных связей. В дидактические разработки следует включать адепт предвосхищающих схем - иерархические когнитивные структуры, передающие смысл завершенной порции информации (содержания), с точным описанием их признаков для того, чтобы сознание с помощью ответственных за связи мыслительных операций анализа, синтеза и обобщения установило связи с имеющимися в нем интеллектуальными структурами - интериоризацию, что обусловило бы последующее понимание. Такие технологии обучения мы относим к когнитивным. Анализ существующих определений когнитивных технологий, изоморфных определению когнитивности технологического типа, выполним в следующем параграфе. Когнитивные образовательные технологии На основе анализа определений когнитивных технологий, приведённых в первой части табл. 3, была установлена их особенность. Особенностью является включение в технологию некоего разработанного продукта, взаимодействие которого с сознанием приводит к изменению (усиление или ослабление) интеллектуальных способностей человека. Примеров ослабления нами не найдено. Разные авторы по-разному трактуют этот продукт: 1) информационные технологии (см. № 1 табл. 3) [27]; 2) способы и алгоритмы достижения целей субъектами (см. № 2 табл. 3) [28]; 3) систему методов, алгоритмов и программ (см. № 2 табл. 3) [29]. Конечно, такие технологии могут быть разработаны в образовательных целях. Определения когнитивных образовательных технологий приведены во второй части табл. 3. Однако авторам статьи не удалось найти определение когнитивной образовательной технологии, в которое был бы включён упомянутый выше продукт. Исключением, с некоторыми оговорками, можно считать определение М. Нестеровой. Таблица 3 Определения понятий «когнитивные технологии» и «когнитивные образовательные технологии» № Содержание определения Авторы/Источник Когнитивные технологии 1 Информационные технологии, специально ориентированные на развитие интеллектуальных способностей человека. Когнитивные технологии развивают воображение и ассоциативное мышление человека Финансовый словарь Финам. [27] 2 Способы и алгоритмы достижения целей субъектами, 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 Г.Г. Малинецкий [28] 3 Система методов, алгоритмов и программ, моделирующих и усиливающих познавательные способности людей для решения практических задач - распознавания образов и речи, выявления и идентификации закономерностей в массивах данных, проектирования сложных систем, принятия решений в условиях недостаточности информации и т.д. В.И. Кудашов [29] Когнитивные образовательные технологии 4 Технологии, где используются различные методы обучения, такие как объяснительноиллюстративный, эвристический, программированный и проблемный. Когнитивная образовательная технология подразумевает определение уровня когнитивных способностей обучающихся в процессе усвоения теоретического и практического материала и многократное его повторение до полного усвоения. Эта технология ориентирована на личностный подход, развитие когнитивных способностей студентов Аналитический обзор «Профессиональная подготовка и непрерывное образование в контексте развития науки и технологий» [30] 5 Направлены на развитие навыков творческой деятельности. Вовлекают студентов в интерактивные процессы преподавания и обучения, для достижения лучших результатов в обучении, лучшей сплоченности, формирования команды и социального интеллекта M. Nesterova [31] 6 Характеризуются наличием содержательной и процессуальной составляющих, модульностью представления содержания обучения, измерением состояний субъектов обучения до и после применения технологий, наличием когнитивных схем, регламентирующих деятельность учащихся А.А. Машиньян, Н.В. Кочергина [32] 7 Является общепедагогической предметно независимой индивидуально ориентированной образовательной технологией, обеспечивающей понимание ребенком окружающего мира путем формирования системы когнитивных схем, необходимых для успешной адаптации к жизни в современном информационном обществе М.Е. Бершадский [33] В аналитическом обзоре «Профессиональная подготовка и непрерывное образование в контексте развития науки и технологий» когнитивная образовательная технология определяется как набор всего, что есть в технологиях обучения. По какой-то причине авторы обзора считают, что только в когнитивных технологиях используются различные методы обучения, такие как объяснительно-иллюстративный, программированный, эвристический и проблемный. Только эти методы обеспечивают многократное повторение материала до его полного усвоения и только они направлены на личностный подход и развитие когнитивных способностей студентов [30]. Вместе с тем очевидно, что эти методы используются в большинстве технологий обучения, в том числе и в тех, которые опираются на традиционное субъект-объектное взаимодействие преподавателей и обучающихся. Неоднозначно определяет когнитивные образовательные технологии M. Nesterova. По её мнению, когнитивные технологии направлены на развитие навыков творческой деятельности и помогают студентам социализироваться в постоянно меняющихся образовательных условиях [31. P. 106]. По нашему мнению, любая образовательная технология включает самостоятельную деятельность обучающихся, которая априори выполняется с элементами творчества, если она специально организована. В этой же работе M. Nesterova устанавливает, что при обучении с помощью когнитивных технологий получение и преобразование информации сознанием происходит преимущественно визуально. По этому поводу следует заметить, что максимальная пропускная способность оптического канала сознания по сравнению с тактильным, обонятельным и осязательным каналами является физиологической особенностью сознания, а не результатом воздействия технологии обучения. Вместе с тем авторы настоящей статьи отмечают оригинальность продукта, предлагаемого M. Nesterova для когнитивных технологий обучения. Продукт нацелен на повышение когнитивной эффективности обучения без использования новых нейротехнологий (нейроустройств), а также на тренировку различных умственных способностей (нейробика, эйдетика и мнемоника) с обязательным использованием методов активного обучения [31. P. 105]. А.А. Машиньян и Н.В. Кочергина видят целью когнитивных технологий развитие когнитивной сферы учащихся, а именно различных видов интеллекта, памяти и мышления (вербального и невербального, индуктивного и дедуктивного, творческого и репродуктивного и т.п.). Особое внимание они уделяют модульному представлению содержания учебных курсов, что, по их мнению, лежит в основе организации когнитивной технологии обучения, включающей когнитивные схемы. Когнитивная схема понимается А.А. Машиньяном и Н.В. Кочергиной как образ знакомого пространственного окружения, который создается и видоизменяется в результате активного взаимодействия субъекта с окружающим миром. К одной из особенностей когнитивной технологии А.А. Ма-шиньян и Н.В. Кочергина относят «историческое развитие теории» и иллюстрируют это на примере квантовой теории [32. C. 72-80]. Вместе с тем, как уже упоминалось выше, H. Gardner указывает, что в когнитивном исследовании следует избегать акцентов на истории. Из приведённых в табл. 3 выделяется определение М.Е. Бершадского, который рассматривает обеспечивающий понимание процесс обучения как процесс формирования когнитивных схем. Когнитивные схемы являются условным каркасом, который в последующем обрастает новой информацией. Однако нет механизма построения этих схем. Авторы статьи отмечают, что такой модельный процесс познания справедлив и для когнитивного исследования, которое, как было отмечено выше, характеризуется пятью особенностями. Опираясь на H. Gardner и считая основой когнитивной образовательной технологии представленные иерархическими конструкциями предметные связи, которые обеспечивают понимание, возникающее в результате интериоризации, можно уточнить определение когнитивности. Под когнитивностью мы понимаем способность сознания человека осуществлять мыслительные операции, в том числе анализа, синтеза и обобщения, приводящие к семантическому трансферу когнитивных схем, возникающих в процессе познания окружающего мира. Под семантическим трансфером мы подразумеваем процесс интегрального переноса поступившего в сознание сигнала по каналам связей к интеллектуальной структуре. Вышеприведённое позволило нам ввести следующее определение когнитивной образовательной технологии: это алгоритмы, способы и методы тренировки сознания по выполнению операций анализа, синтеза и обобщения, которые сопровождаются процессом установления предметных связей, обусловливающим понимание. В дидактические разработки когнитивной технологии следует включать иерархические смысловые структуры предметных связей. Одним из методов, направленных на вскрытие предметных связей в виде иерархических структур, является метод смысловых структур [34]. Предлагаемая когнитивная образовательная технология по физике включает два метода - упомянутый выше метод смысловых структур и метод когнитивного проекта по физике. Метод когнитивного проекта по физике С помощью метода смысловых структур, в котором используется информационная модель предметной связи, она представляется в виде иерархической структуры, уровни иерархии которой соответствуют уровням абстрагирования. Нижний уровень абстракции смысловой структуры заполнен понятиями, входящими в содержание понятий, расположенных на следующем, более высоком уровне, и так далее до ее вершины, где находится изучаемое понятие, закон или теория. По сути, смысловая структура является логически завершенным смысловым образом рассматриваемого в содержании параграфа (темы, модуля) элемента знания (понятия, закона, теории и т.д.), наименование которого, как правило, совпадает с названием параграфа. Посредством усвоения этого смы

Скачать электронную версию публикации