Образование: путь к когнитивной дидактике

Образование: путь к когнитивной дидактике
В.В. СЕРГИЕВСКИЙ
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
ОБРАЗОВАНИЕ: ПУТЬ К КОГНИТИВНОЙ ДИДАКТИКЕ
Предложен системно-семиотический подход к определению содержания и совершенствованию методики обучения.
Обсуждены требования к представлению в учебном процессе отдельных учебных дисциплин, необходимых для формирования научной картины мира, развития памяти обучаемых и навыков навигации в усвоенных знаниях. Подход ориентирован на развитие у студентов 1–3 курса специалитета или бакалавриата базовых компетенций.
Современный этап российской системы образования ориентирован на переход к многоуровневой системе и компетентностной методологии. Этот переход предполагает критический анализ
ныне существующей методики обучения и разработку новой методологии определения содержания образования и реализации учебного процесса.
Учебный процесс является гипертекстовой средой, создаваемой с использованием совокупности различных естественных и формальных языков. Контроль знаний обычно связан с проверкой
содержания памяти школьников и студентов. Вместе с тем, основные приемы развития памяти в
учебном процессе сводятся, главным образом, к реализации принципа «повторение – мать учения», что необходимо, но недостаточно. Отсутствие единой методологии определения содержания
и технологии преподавания отдельных учебных дисциплин не гарантирует формирования в подсознании обучаемых целостной адекватной картины мира.
Один из крупнейших физиков прошлого столетия Макс фон Лауэ определил сущность образованности как того, что остается, когда забыто все, чему вас учили. В этой образной формулировке
отражен важный вывод: когда забываются детали, остается сущность. В своем недавнем интервью
С.П. Капица сказал: «У человека, как у компьютера, программное обеспечение, наш нейронный
software, обеспечил доминирующее положение на планете и невиданные для млекопитающих
нашего размера темпы размножения благодаря наследованию культуры». Следовательно, с учетом
достижений когнитивных исследований можно заключить, что не утрачиваются навыки владения
одним или несколькими естественными и формальными языками, развитые нейронные структуры
мозга, обеспечивающие системность мышления и эффективность деятельности, психологические
качества личности. Переработка информации приводит к созреванию мозга, развитию и
специализации в нем нейронных цепей.
Использование в учебном процессе различных дисциплин вызвано неготовностью мозга человека к целостному восприятию мира. Новую технологию следует ориентировать на развитие памяти и создание в подсознании человека целостной картины мира. Физической аналогией такой технологии может служить томография. Различные варианты томографии основаны на преобразовании проекций, получаемых при пропускании излучения через изучаемый объект в заданной системе координат, в облик внутренней структуры этого объекта. Следовательно, проблемой новой
дидактики является выбор вида проекций учебных дисциплин и общей системы координат, согласованной с когнитивными особенностями мышления.
Информация и знание. Наиболее общие свойства различных наук объединяет понятие «информация». Выделим событие в качестве первичного элемента познания реальности [1]. Человек
на интуитивном уровне различает вещество и энергию, пространство и время. Признаки событий
всегда проявляются в виде информационных знаковых систем (ИЗС), представляющих собой неоднородности распределения вещества и энергии в пространстве-времени. В общем случае отдельные составляющие ИЗС могут быть вырождены. Например, любой печатный текст представляет собой неоднородности распределения одного вещества (краситель) по пространству другого.
Те энергия и время, которые были затрачены на создание текста, здесь представлены в «снятом»
виде. Философы различают несколько видов реальности. Ограничим рассмотрение только двумя
из них: внеязыковой (стихийная природа) и языковой (различные виды фиксации результатов познания с использованием тех или иных формальных или естественных языков) реальностями. В
этом случае целесообразно различать естественные ИЗС, свидетельствующие о происходящих в
природе событиях, и искусственные ИЗС, которые используются человеком при фиксации результатов познания, а также в технических системах управления или декодирования естественных
ИЗС.
Под информацией будем понимать информационные знаковые системы в единстве с их семиотическими характеристиками. Семиотика как общая наука о знаковых системах анализирует их с
позиций семантики (знаки и их значения), синтактики (правила сочетаний знаков, порождающих
новый контент) и прагматики (то, что знаковая система дает человеку). В мире человека различное
ISBN 978-5-7262-1179-4. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2009. Том VI
1
Образование: путь к когнитивной дидактике
понимание одних и тех же событий и знаковых систем является скорее правилом, чем исключением. Это связано не только с многопозиционностью познания, но и с особенностями восприятия
ИЗС и их семиотических характеристик человеком.
Общим для любой из известных концепций информации является уверенность в том, что те или
иные ИЗС содержат сообщения, т.е. имеют содержание. Поэтому определим «знание» как часть
содержания информационной знаковой системы, осознанную (понятую) субъектом познания и
зафиксированную в процессе объяснения с использованием тех или иных языков. Здесь под языками понимаются функциональные совокупности знаковых систем. Знания человека, сформулированные в этом процессе, для других людей чаще всего являются только информацией.
Ряд факторов, определяющих преобразование знания одних в информацию для других, обсужден Ю.М. Лотманом [2] с семиотической позиции. Он подчеркнул, что для адекватной фиксации
знания в языковой реальности необходимо множество языков: «Минимальной работающей структурой является наличие двух языков и их неспособность, каждого в отдельности, охватить внешний мир. Сама эта неспособность есть не недостаток, а условие существования, именно она диктует необходимость другого (другой личности, другого языка, другой культуры). Представления об
оптимальной модели с одним предельно совершенным языком заменяется образом структуры с
минимально двумя, а фактически с открытым списком разных языков, взаимно необходимых друг
другу в силу неспособности каждого в отдельности выразить мир. Языки эти как накладываются
друг на друга, по-разному отражая одно и то же, так и располагаются «в одной плоскости», образуя в ней внутренние границы. Их взаимная непереводимость (или ограниченная переводимость)
является источником адекватности внеязыкового объекта его отражению в мире языков».
Передача знаний в учебном процессе. Обычно полагают, что в образовательных системах
осуществляется передача знаний от «учителя» к «ученику». Важным механизмом передачи знаний
в звене «учитель-ученик» является своеобразный образовательный импринтинг, когда учитель
предстает перед учениками не только как профессионал-предметник, но и как многогранная разносторонняя личность, которой хочется подражать. Именно в такой системе происходит наиболее
сильное образовательное воздействие «учителя» на одаренных учеников, формирование научных
школ.
Осознание чрезвычайной важности передачи знаний «по горизонтали» было выявлено в процессе дискуссии в печати известных советских академиков: физика П.Л. Капицы [3] и математика
А.Н. Колмогорова [4]. Современное школьное образование России идет по пути создания большого числа спецшкол, энтузиастом которых был Колмогоров. Между тем, Капица подчеркнул значительные ограничения этой формы обучения: «Школы, созданные для избранной одаренной молодежи в области математики, физики, химии, биологии, оказываются даже вредными. Вред их заключается в следующем. Если талантливого школьника изъять из школы, то это ее как бы обескровливает и сильно сказывается на уровне всей школы. Это объясняется тем, что способный товарищ может уделять своим одноклассникам гораздо больше времени, чем учитель, и взаимная
помощь между ними налаживается проще и теснее. Талантливые школьники часто играют бóльшую роль, чем учителя, для обучения своих товарищей. Но этого мало. Хорошо известно, что в
процессе обучения сам обучающий учится. Чтобы объяснить товарищу теорему, надо понять, и в
процессе объяснения лучше всего выявляется своя собственная неполнота понимания. Таким образом, талантливым школьникам для своего умственного роста нужны товарищи, с которыми они
могли бы заниматься. В школе для талантливой молодежи такого взаимного обучения обычно не
возникает, и это сказывается на эффективном развитии способностей».
Развитию способностей в последние годы не способствует и чрезмерная увлеченность тестовыми методами контроля знаний, практически устраняющими передачу знаний «по горизонтали».
Кроме того, в процессе модернизации школьного и высшего образования происходит все большее
«вымывание» учебных дисциплин, имеющих собственные объекты исследования и проблемноориентированные языки, их замена пропедевтическими дисциплинами, содержание которых определяется главным образом пониманием отдельными преподавателями предметной области и их
жизненным опытом. Эти дисциплины формируют когнитивную ограниченность и разрушают
коммуникативные качества языка. Поэтому стоит ли удивляться заметному ухудшению за последние годы знаний школьниками родного языка и математики?
Структура памяти. Учебный процесс реализуется в языковой среде и с этой позиции является информационной технологией, которая определяется способностью субъекта понимать и воспроизводить учебную информацию, а также проектировать на ее основе те или иные виды деятельности. Следовательно, ее эффективность в значительной степени определяются особенностяISBN 978-5-7262-1179-4. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2009. Том VI
2
Образование: путь к когнитивной дидактике
ми памяти. В когнитивной психологии на основе исследований способности различных людей запоминать слова разработаны различные модели памяти. Общая структура памяти человека проявляется в свойствах естественных языков. В основе кластерной модели [5] лежит гипотеза о том,
что в памяти человека слова и некоторые знаки являются именами файлов. В малособытийной
жизни объем резидентной памяти оказывается достаточным для присвоения имени любому значимому предмету и явлению. Поэтому для языков реликтовых этносов не характерно использование родовых слов. Для ориентации в современном потоке разнообразной информации объем резидентной памяти оказывается недостаточным из-за ограниченной способности мозга расширять
файловую систему и утраты возможности навигации в ней. Следствием является появление в языках современных этносов полисемии, когда одно и то же слово приобретает несколько значений. В
результате в памяти под одним именем содержатся различные значения слова, которые, видимо,
упорядочены согласно частоте их употребления данным человеком, а малоупотребляемые значения образуют нерасчлененный кластер. Эта гипотеза объясняет сложности коммуникаций даже
среди специалистов в близких областях знания: взаимопонимание часто отсутствует, поскольку
они употребляют одни и те же слова, но в разных значениях.
Свойством полисемии является сохранение принципиально важной общности значений слов.
Представления о пространстве, например, существенно расширились при переходе от аристотелевской концепции пространства, как «места», к бесконечному изотропному пространству ньютоновской физики и далее – к пространственно-временному континууму Эйнштейна. Последующее
развитие этого понятия приводит к представлению о пространстве как о неком абстрактном или
конкретном вместилище тех или иных элементов, свойства которого определяются свойствами
этих элементов. Этот пример иллюстрирует важность создания предпосылок для запоминания в
процессе обучения контекстных значений слов. Полисемия является адаптивным свойством субъекта, благодаря которому он приспосабливает усвоенный словарный запас к новым условиям. В
этом случае смена вида деятельности приводит к перестановкам в файле и смене резидентного
значения слова.
Модули дисциплин естественно-научного блока. Каждая фундаментальная наука с определенной позиции исследует мир природы и обладает своими проблемно-ориентированными языками. Представление фундаментальных наук в виде учебных дисциплин, формирующих целостное
миропонимание, должно исходить из обстоятельства, что каждая из них анализирует реальность
путем исследования специфических знаковых систем. В этом случае создаются предпосылки для
системно-семиотического преобразования любой частной науки в типовые учебные модули. Эти
модули должны содержать следующие сведения: естественные ИЗС и ИЗС, используемые для
фиксации результатов понимания в языковой реальности; семантические особенности используемого проблемно-ориентированного языка (включая контекстные значения многозначных понятий), синтактику (основные законы этого уровня, распределения, используемые методы идентификации и измерения, контекстные проявления общенаучных принципов) и прагматику (включая
ограничения, которые явления соответствующего уровня познания накладывают на существование жизни).
При этом профилирующие учебные дисциплины, наиболее значимые для формирования специалистов, задаются детально, а остальные дисциплины могут строиться в окрестностях наиболее
общих понятий и научных принципов, иллюстрируя их содержание с позиции соответствующей
науки. Для реализации рассматриваемой методологии необходимо, прежде всего, определить требования к уровню образованности человека, перечень основных полисемичных понятий, лежащих
в основе представления научной картины мира, а также уровни представления их содержания в
отдельных учебных дисциплинах в школе, бакалавриате и магистратуре с учетом возрастной психологии. Усвоение в учебном процессе изменений содержания слов, их зависимости от познавательной установки той или иной науки, контекста модели или теории может обеспечить фиксацию
в памяти не только специальных знаний, но и каркаса согласованной картины мира, обеспечивающего возможность навигации в усвоенных знаниях. Эта же методология будет способствовать
развитию у обучаемых знаний русского языка, памяти и творческого мышления.
Развитие креативности. Творчество можно трактовать как способность индивида создавать
нетривиальные тексты. Здесь используется широкое представление о тексте как о любом продукте
научной, технологической, социальной деятельности человека, так и о конечной совокупности высказываний на формальном или естественном языке. В процессе творческого познания или преобразования фрагмента реальности человек выбирает или создает по усвоенным образцам язык,
адекватный решаемой задаче.
ISBN 978-5-7262-1179-4. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2009. Том VI
3
Образование: путь к когнитивной дидактике
Все эвристики рекомендуют начинать решение любой проблемы с написания ее понятной формулировки [5]. После этого рекомендуется выписать из любых словарей и энциклопедий различные значения всех слов, которые использованы в формулировке проблемы. Формулировка сразу
же становится малопонятной, но в силу принципа фундаментального единства мира, в выписанных значениях слов обязательно найдется подсказка решения. Действительно, обычно мы ищем
новые для той или иной предметной области взаимосвязи характеристик предметов (явлений), но
чаще всего они уже известны в других областях.
Отметим, что в последнее время семиотическому представлению отдельных дисциплин,
например математики [6], за рубежом уделяется значительное внимание. Системно-семиотическая
методология может быть использована и для представления дисциплин гуманитарного блока.
Предпосылки для этого созданы, в частности, отечественной семиотической школой, долгое время
возглавляемой Ю.М. Лотманом [7]. Также отметим фундаментальные работы Б.А. Успенского по
семиотике языка, истории и культуры [8,9]. Единая семиотическая методология представления
всех учебных дисциплин будет способствовать развитию толерантности, сближению естественнонаучной и гуманитарной культур.
Заключение. На наш взгляд, ориентация методики образования на формирование научной картины мира на основе системно-семиотических модулей учебных дисциплин и раскрытие существа
их проблемно-ориентированных языков открывает широкие возможности как для реализации
учебного процесса по образовательным стандартам третьего поколения, так и для решения проблемы оценки качества образования. Педагогические воздействия необходимо согласовывать с
закономерностями развития мозга, познание которых обеспечивают современные достижения
нейробиологии и когнитивных исследований. При разработке содержания и методики преподавания отдельных дисциплин особое внимание необходимо уделить поиску согласованной системы
координат на основе выявления особенностей естественных языков, структурной лингвистики,
когнитивной психологии, философии познания и других наук. В учебных планах следует отдавать
предпочтение дисциплинам, отвечающих конкретным, хорошо развитым наукам и естественнонаучного, и гуманитарного циклов, которые обеспечивают и «левополушарную», и «правополушарную» нагрузку мозга.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Сергиевский В.В. // Научная сессия МИФИ-2006. Сборник научных трудов. – М., Т.6: Проблемы университетского образования. 2006. С. 51.
2. Лотман Ю.М. Культура и взрыв / Ю.М. Лотман. М.: Гнозис, 1992.
3. Капица П.Л. // Вопросы философии. 1971. № 7. С.16.
4. Колмогоров А.Н. // Вопросы философии. 1972. № 9. С. 127.
5. Патент: от идеи до прибыли / В.И. Блинников [и др.]. М.: Мир, 2002.
6. Ernest P. // Educational Studies in Mathematics. 2006. V. 61. P. 67.
7. Ю.М. Лотман и тартуско-московская семиотическая школа / Ю.М. Лотман. М.: Гнозис, 1994.
8. Успенский Б.А. Избранные труды. Т.1. Семиотика истории. Семиотика культуры. / Б.А. Успенский.
М.: Гнозис, 1994.
9. Успенский Б.А. Избранные труды. Т.2. Язык и культура. / Б.А. Успенский . М.: Гнозис, 1994.
ISBN 978-5-7262-1179-4. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2009. Том VI
4