Методическая работа педагога профессионального обучения по моделированию учебной информации

1.Понятие и этапы моделирования учебной информации.

Моделирование в методике профессионального обучения – есть способ материального или имитационного представления учебной информации с помощью предметов, знаков, отражающий предмет изучения как целостное логически завершенное явление.

Понятие моделирование, модель связаны в первую очередь с технологией визуализации учебной информации, представления ее в виде какого предмета, образа, процесса или явления. Технология визуализации учебной информации – это система, включающая в себя следующие слагаемые: комплекс учебных знаний; визуальные способы их предъявления; визуально-технические средства передачи информации; набор психологических приемов использования и развития визуального мышления в процессе обучения. Визуальные образы, модели существенно влияют на восприятие учебной информации. Интенсификация учебно-познавательной деятельности происходит за счет того, что и педагог, и обучаемый ориентируются не только на усвоение знаний, но и на приемы этого усвоения, на способы мышления, позволяющие увидеть связи и отношения между изучаемыми объектами, а значит, связать отдельное в единое целое.

Морева Н.А. выделяет два больших класса моделей: материальные (вещественные, реальные) и идеальные. К материальным моделям относятся реальные предметы, которые можно продемонстрировать на занятиях. К идеальным моделям относятся модели не существующие в реальности, но обозначающие данный предмет.

Моделирование предполагает сжатие информации, т.е. представление ее в компактном, удобном для использования в учебном процессе виде. Способность преобразовывать устную и письменную информацию в модель, визуальную форму является профессиональным качеством многих специалистов. В процессе моделирования формируются такие способности как систематизация, концентрация, выделение главного в содержании.

Процесс моделирования учебной информации включает в себя три этапа:

Первый этап включает анализ структуры учебной информации. Ему должны соответствовать два важнейших параметра: нацеленность студентов на активное (продуктивное) восприятие и специальная организация учебного материала.

На втором этапе происходит создание новых образов. При этом умственные усилия студентов направлены на формирование целостной системы, отвечающей поставленной задаче.

Третий этап по своим целям и учебным возможностям можно отнести к поисковой деятельности. В этом случае любая формула, рисунок или схема подразумевают подсказку.

2. Конструирование учебной информации с помощью спецификации учебных элементов и построения графа учебной информации.

Существует целый ряд форм визуального моделирования учебной информации: графы учебной информации, спецификация учебных элементов, структурно-логические схемы, опорные конспекты и т.д.

Остановимся более подробно на конструировании спецификации учебных элементов и построении графа учебной информации.

Спецификация учебных элементов. Для составления спецификации учебных элементов необходимо провести структурно-логический анализ содержания, то есть выделить сами УЭ, а также установить связи между ними. Выделенные УЭ следует дифференцировать, во-первых, по уровням усвоения понятий: знакомство, воспроизведение, применение, трансформация. Во-вторых, вычленить опорные и новые понятия. На основе опорных понятий формируются новые знания и приемы умственной и практической деятельности. Новые же понятия впервые формируются на этом занятии.

Между опорными и новыми понятиями возможны различные связи, что и определяет структуру учебного материала.

1. Прямые единичные связи.

2. Опосредованные связи. Новое понятие сформировано путем логических рассуждений.

3. Связь нового понятия с несколькими исходными. Чем больше элементов имеют связь с новым понятием, тем сложнее сделать правильный вывод и больше вероятность ошибок.

Спецификация учебных элементов как форма наглядного отображения структуры учебного материала, представляет собой таблицу, в которой представлены: перечень изучаемых понятий, уровни их усвоения и время изучения (то есть, опорное это понятие или новое), иногда добавляется тип ООД (ориентировочной основы действий) и условное обозначение. Как правило, понятие №1 совпадает с темой. Типы ООД могут различаться на основании основных характеристик: по обобщенности (конкретные и обобщенные), по полноте (полные и неполные) и по способу получения (составленные самостоятельно или предъявленные в готовом виде). Введение условных обозначений поможет впоследствии при разработке опорных конспектов и других знаковых моделей информации. Пример спецификации учебных элементов показан в таблице 1.

Таблица 1. Фрагмент спецификации учебных элементов темы Механические свойства строительных материалов».

Графы учебной информации. Методика построения графа подробно изложена в пособиях М.И. Ерецкого и В.Я. Сквирского.

Граф – это схема, показывающая, каким образом множество точек (вершин) соединяется множеством линий (ребер). Граф учебной темы отображает структуру учебной информации. Вершина в графе отображает учебный элемент, а ребро – связь между учебными элементами, которая является существенной с точки зрения преподавателя, разрабатывающего структуру. Поскольку возможны различные структуры учебной информации, могут быть и разные формы графа.

1. Линейный граф. Это самая простая форма графа. При такой структуре каждый предыдущий учебный элемент связан только с одним последующим. Такая структура при изложении учебного материала используется редко. Графически такая структура выглядит так:

2. Дедуктивный (древовидный) граф. Начальная вершина такого графа совпадает с исходным учебным элементом. Пример дедуктивного графа приведен на рисунке 1. На графе указаны: учебные элементы с соответствующими им порядковыми номерами; связи между учебными элементами и наименования оснований совокупности учебных элементов, расположенных на одной и той же горизонтали – порядке. Наименования учебных элементов приведены в таблице 2.

Рис. 1. Граф темы “Формы структурирования учебной информации”

Таблица 2. Наименования учебных элементов

№ уч. эл.	Наименование учебных элементов	№ уч. эл.	Наименование учебных элементов
1.	Формы отображения структуры	14.	Наглядность
2.	Заблаговременное составление	15.	«Скрытость» деталей
3.	Экспромт	16.	Наглядность
4.	В памяти	17.	Выделение существенного
5.	В методических документах	18.	Неадекватность целям
6.	Полный текст	19.	Наглядность
7.	План	20.	Однозначность понимания
8.	«Опорный конспект»	21.	Высокая степень детализации
9.	Графическая форма	22.	Опора на логические связи
10.	Матричная форма	23.	Компактность
11.	Однозначность	24.	Обозримость
12.	Недостаточная обозримость	25.	Простота оценки структуры
13.	Затрудненность оценки структуры	26.	Отсутствие дидактических и информативных возможностей

3. Индуктивный граф. Это тоже древовидный граф, но его вершины обращены вниз. Изложение ведется от частного к общему, от элементов к целому. Вид такого графа приведен на рисунке 2.

Рис. 2. Индуктивный граф

Один и тот же учебный материал может выстраиваться по-разному в зависимости от поставленной цели. Соответственно меняется и форма графа. На рисунке 3 представлено два варианта изложения темы «Дефекты обработки поверхности». В первом случае цель – изучить способы устранения каждого дефекта в отдельности, а во втором – выяснить, какой способ является общим для разных дефектов.

Рис. 3. Зависимость структуры информации от целей ее усвоения

С методической точки зрения, иерархия изучаемых понятий, представленная в виде графа помогает обосновать формулу организации учебной деятельности (УД), предложенную В.П. Беспалько:

УД = ООД + ИД + КД + Крд. Д.

Первые горизонтали графа создают ориентировочную основу действий (ООД), далее идет содержание исполнительской деятельности (усвоить, понять, определить), а на последней горизонтали – содержание контролирующих действий, то есть то, что выводится после основной информации и исполнительской деятельности.

По сути дела, любое моделирование должно начинаться со спецификации учебных элементов, построения графа учебной информации и разработка структурно-логической схемы содержания.

3. Предметно-знаковые модели учебной информации.

Моделирование и визуализация учебной информации процесс творческий, может достигаться самыми различными методическими приемами. Поэтому и предметно-знакомых моделей представления учебной информации тоже достаточно много. К таким предметно-знаковым моделям относятся:

1) Продукционная модель – это алгоритм какого-либо решения. К разновидностям этой модели относятся карты (схема) ООД (ориентировочная основа действий), карты (схемы) ОСВД (оперативная схема выполнения действий). В основу данных карт-схем положено поэтапное выполнение учащимся умственных действий, т.е. алгоритм выполнения какой-либо деятельности или решения задачи.

2) Логическая модель – отражает с помощью специальных обозначений, стрелок утверждения, аксиомы, показывает логическую цепочку к результату, аксиоме.

3) Модель семантической сети – раскрывает содержание, объем изучаемого понятия с отражением межпонятийных связей. К разновидностям данной модели относятся графы, блок-схемы, терминологические гнезда. Творческими семантическими моделями представления учебной информации являются когнитивно-графические элементы «Древо» и «Здание». Они строятся по принципу блок-схем. Для этих моделей важна последовательность основных компонентов в изучаемой теории: основание – ядро – приложение. В основании, как правило, представлены опорные понятия, факты, способы действий, актуализация которых необходима для изучения ее ядра. Приложение содержит учебный материал, обеспечивающий реализацию внутрипредметных, межпредметных связей и выход на практику. Специальные исследования о влиянии формы предъявления ООД на результат усвоения показывает, что эти модели эффективно влияют на процесс обучения, так как техника их построения основывается на методе восхождения от абстрактного к конкретному. «Здание» темы целесообразно использовать для отражения структуры какой-либо фундаментальной теории, изучение которой необходимо в дальнейшем при изучении многих тем. Схематично «Здание» состоит из «фундамента» (методологический уровень), «корпуса» (теоретический уровень), «крыши» (прикладной уровень).

4) Фреймовая модель отражает минимальное основное описание явления. Фрейм – это единица представления знаний. С помощью фреймовой модели учебную информацию можно структурировать в виде таблиц, матриц. Частным случаем фреймовой модели является конспект-схема. Конспект-схема предполагает выделение из отобранного учебного материала самого главного, чтобы сконцентрировать на нем внимание в центре схемы, а вокруг этого главного распределить учебный материал, раскрывающий внутренние и внешние характеристики этого главного элемента.

5) Опорный конспект - это построенная по специальным принципам визуальная модель содержания учебного материала, в которой сжато изображены основные смысловые вехи изучаемой темы, а также используются графические приемы повышения мнемонического эффекта. Его можно считать качественно новым этапом в схематизации учебного материала, который не отрицает, а развивает схему. Он в большей степени, чем любая схема учитывает психологические особенности восприятия информации, поскольку не приемлет жесткую структуру. В обычной схеме информация не кодируется, а материал представлен словесно простым предложением или полным понятием. Лишь иногда можно наблюдать схемы, максимально приближенные к опорным конспектам, например схема круговорота воды в природе изобразительно соответствует содержанию заложенной в ней информации. Еще в большей степени опорный конспект отличается от конспекта, даже очень краткого, в обычном понимании этого слова. При традиционном конспектировании трудно преодолеть желание включить в конспект побольше материала, поподробнее расшифровать содержание каждого пункта. В опорно-ассоциативном конспекте этого приходится решительно избегать. Опорный конспект должен быть немногословным и предельно сжатым. Каждый символ, слово или знак отражают лишь самое главное. Часто сигнальные опоры – это только намек на то, что нужно рассказывать. Дальше мысль должна следовать сама, выстраивая цепочки слов, фраз, новых мыслей. Идея опоры – главная суть опорного конспекта. Кроме подлежащих усвоению единиц информации и различных связей между ними, в опорный конспект вводятся знаки, напоминающие о примерах, опытах, привлекаемых для конкретизации абстрактного материала.

Основными требованиями к составлению опорного конспекта, по мнению В.Ф. Шаталова, являются: лаконичность, структурность, унификация, автономность блоков, использование привычных ассоциаций и стереотипов, непохожесть, простота. Остановимся подробнее на этих требованиях.

Лаконичность ограничивает содержание в опорном конспекте печатных знаков, их должно быть не более 400. Под печатным знаком понимается точка, цифра, стрелка, буква, но не слово, которое уже представляет собой опорный сигнал. В конспекте находит отражение лишь самое главное в этой теме, изложенное с помощью символов, схем, формул, ассоциаций.

Структурность предполагает использование приема укрупнения дидактических единиц знания. Материал излагается цельными блоками (связками) и содержит 4 – 5 связок. Структура их расположения должна быть удобной и для запоминания, и для воспроизведения, и для проверки.

Унификация, то есть использование единой символики по одному предмету. Бывает удобно ввести определенные знаки-символы для обозначения ключевых или часто повторяющихся слов;

Автономность обеспечивает возможность воспроизводить каждый блок в отдельности, мало затрагивая другие блоки. В то же время все блоки между собой связаны логически.

Привычные ассоциации и стереотипы. При составлении опорного конспекта следует подбирать ключевые слова, предложения, ассоциации, схемы. Иногда удачный образ позволяет оживить в памяти рассказ по ассоциации. Например, у В.Ф. Шаталова надпись в конспекте «Молодой стрелок» означает, что речь идет об отдаче ружья при выстреле, в результате чего сильно пострадало плечо неопытного стрелка;

Непохожесть требует разнообразить опорные конспекты и блоки по форме, структуре, графическому исполнению, поскольку одинаковость очень затрудняет запоминание. Еще лучше, если форма опорного конспекта отражает его содержание. Например, блок «Механизированная разработка грунта» может иметь форму экскаватора, или блок «Металлы и сплавы» быть представлен в виде профиля двутавра.

Простота требует избегать вычурных шрифтов, сложных чертежей и оборотов речи. Буквенные обозначения сводятся до минимума.

К творческим находкам педагогов-практиков можно отнести, так называемый, трехступенчатый опорный конспект, который позволяет осуществлять дифференцированное обучение. Первая ступень – это наиболее полный опорный конспект, с краткой аннотацией входящих в него блоков; вторая ступень – суть опорный ассоциативный конспект, третья ступень – краткий план ответа в опорных сигналах.

6) Карта памяти – отражает естественную работу мозга по восприятию информации и ее передачи. В процессе словесного взаимодействия разуму приходится сортировать фрагменты разнообразной, случайной и хаотичной информации, одновременно осуществлять отбор, формулировку, организацию материала с учетом слов и идей, возникающих на подсознательном уровне. Слушатели анализируют каждое слово в контексте предшествующей и последующей информации и только после этого, основываясь на собственном восприятии и опыте, дают интерпретацию значения слов. Карта памяти позволяет объединять зрительные и чувственные ассоциации в виде взаимосвязанных идей, аналогично тому, как это выглядит на дорожной карте. Составление карт памяти рекомендуют начинать с центра чистого листа, куда помещают главную идею (или тему), заключают ее в ромб, круг или другую фигуру, которая привлекает внимание. От центра расходятся ответвления, соответствующие ключевым моментам или разделам. Каждое ответвление имеет свой цвет. На ветвях выписывается ключевое слово или фраза и оставляется место для добавления деталей в процессе дальнейшей работы. В карту памяти вводятся символы и рисунки для облегчения ее запоминания.

Для ряда студентов можно рекомендовать сначала записывать лекцию как традиционный конспект, а затем рисовать карту-памяти для ее лучшего понимания и запоминания.

7) Метаплан представляет собой инвариантное множество знаковых форм (элементов), имеющих определенное назначение. Возможности применения метаплана в профессиональном обучении рассматривает Н.Е. Эрганова. Она подчеркивает, что элементы его выполняют многообразные когнитивные функции и способны закреплять и фиксировать в определенной форме результаты опредмечивания мыслительных процессов [61]. Метаплан как знаковое визуальное средство обладает чувственно воспринимаемыми свойствами: формой и цветом. К элементам формы метаплана относятся: полоса, облако, овал, прямоугольник, круг. Каждый элемент несет определенные сущностные характеристики, например, полосы используются для обозначения коротких формулировок или выводов, а также в них могут быть внесены названия, заголовки, категориальные понятия. Облаком очерчивают фундаментальную теорию или вопросительные предложения. Овалы могут означать дополнительную информацию. Прямоугольником выделяются названия, заголовки или категориальные понятия. Форма знака способствует его распознаванию, но не напоминает о содержании учебного элемента. Выделение фигуры позволяет быстро акцентировать внимание на учебной информации, заранее представляя себе ее назначение или сущностную характеристику.

Грамотному составлению метаплана помогает выполнение определенных правил:

формулировка высказываний должна быть краткой;
информация фиксируется на самих элементах;
на каждой фигуре фиксируется только один элемент или понятие;
текст должен быть разборчиво написан;
игнорирование цвета не разрешается;
изменение формы элемента без изменения значения не допускается;

изменение цвета элемента без изменения значения не допускается.

4. Методическая работа педагога по освоению моделирования учебной информации.

Освоение приемов структурирования и визуализации учебного материала проходит ряд этапов:

отбор учебного материала, структурно-логический анализ и построение структурно-логической схемы учебной информации;
выделение главного (ядра), методологических и прикладных аспектов темы;
расположение учебного материала с учетом логики формирования учебных понятий;
подбор опорных сигналов (ключевых слов, символов, фрагментов схем) и их кодировка;
поиск внутренних логических взаимосвязей и межпредметных связей;
составление первичного варианта, компоновка материала в блоки;
критическое осмысление первичного варианта, перекомпоновка, перестройка, упрощение;
введение цвета;
озвучивание и окончательная корректировка опорного конспекта, схемы или другого визуального средства.

В визуальной информации есть свои закономерности, которые надо учитывать при составлении схемно-знаковых моделей. Остановимся на некоторых из них.

1. Вертикальная линия считывается дольше, чем горизонтальная, хотя они равны по величине. Отсюда следует, что и текст, напечатанный в столбик, считывается медленнее, чем этот же текст, напечатанный более широким планом. Однако, если объем текста значительный, то при широком поле зрения глаз делает больше регрессий, а это замедляет чтение.

2. Линии, не имеющие перерыва, с плавными закруглениями считываются дольше, чем линия с резко выраженными углами, следовательно, печатный текст будет читаться быстрее, чем письменный, даже если почерк разборчивый.

3. Зрение требует группировки информации. Психологи утверждают, что вертикально нужно давать нечетное число перечислений: 3, 5, 7. Наибольшее число вертикальных перечислений, которое запоминает человек, - это 7±2 (имен, наименований). Четное число вертикально записанных перечислений запоминается хуже.

Величина букв на доске (плакате, экране) влияет на комфортность восприятия визуальной информации. Существуют понятия комфортного зрения и предельного зрения. Так, при величине букв в 1 см предельное зрение равно 3 метра, а комфортное – 2 метра. Если величина букв и знаков меньше, то данное визуальное средство можно использовать в качестве раздаточного материала либо с применением технических средств.
Лучше всего запоминается информация, расположенная на доске (экране, плакате) в правом верхнем углу – 33 % внимания подается туда. Левому верхнему углу «уделяется» 28% внимания, правому нижнему и левому нижнему соответственно 23% и 16 %.
Восприятие считываемой информации зависит от удобочитаемости текста, то есть играют роль не только рисунок и размер шрифта, но и различное соотношение материала, расположение на странице (длина строки, междустрочия, межбуквенные пробелы, характер верстки текста), цвет бумаги, способ печати.
Чем короче, компактней и выразительней текст, тем больше шансов, что его прочтут и запомнят. Это же относится и к заголовкам. Оптимально для заголовка использовать от 3 до 7 слов.

8. При подборе ключевых положений, полезно учитывать исследования, описанные Ж. Пиаже: в единицу времени лучше всего запоминаются группы слов (78%), затем предложения (37%), далее следуют отдельные слова (25%), слоги (11%), и буквы (7%). Исходя из этого, буквенные сокращения в опорных конспектах должны быть ограничены. В экстремальных условиях лучше запоминаются слова, чем цифры. В русском языке существительные запоминаются лучше, чем глаголы и прилагательные.

Методика использования средств визуализации в практике обучения зависит от многих условий, и, прежде всего, от вида модели и технологической грамотности самого преподавателя. Приведем некоторые варианты построения учебного процесса на примере использования опорного конспекта (ОК).

1. Подробное изложение учебного материала лекции без ОК, затем краткое повторное изложение по ОК и, наконец, беглое повторение по типу «План ответа» по теме. Такое построение лекции не требует дополнительных затрат времени, так как использование визуализации сокращает время на изложение. Тем не менее, происходит гарантированное усвоение содержания всеми студентами. Цель повторного изложения – сконцентрировать внимание студентов на самом существенном, главном в новом материале, подчеркнуть важнейшие связи между его компонентами, сходство и различие между близкими понятиями.

2. Использование 3-х ступенчатого ОК: первая ступень – полный опорный конспект с краткой аннотацией; вторая ступень – опорный ассоциативный конспект; третья ступень – план ответа. При наличии таких ОК преподаватель при каждом объяснении пользуется новой, более сокращенной формой. Такой ОК дает большие возможности для дифференцированного обучения: при домашнем закреплении модуля студент сам может выбрать свою ступень.

3. Использование «синтетических опорных конспектов». Такие ОК компонуются из ОК отдельных УЭ (учебных элементов) или модулей. Планируя их использование, нужно предусмотреть стыковку отдельных листов (плакатов). Эти ОК помогают осознавать процесс приращения знаний от модуля к модулю и воспринимать учебный материал не изолированно, а системно, достичь более высокого уровня обобщения.

4. Построение основы или же фрагментов ОК на доске мелом или при помощи ТСО по ходу объяснения. В этом случае студенты становятся как бы соавторами их создания.

5. Лекция-визуализация, то есть развернутое комментирование визуальных материалов. Эффективность усвоения повышается, если визуализация способствует созданию проблемных ситуаций.

6. В том случае, если студенты заранее имеют полный набор ОК, аналогично данному методическому пособию, преподаватель использует их в качестве раздаточного материала к лекции. Таким образом, реализуется принцип когнитивной визуализации, и средства наглядности выполняют в обучении не только иллюстративную, но и когнитивную функцию. Наличие готовых ОК у каждого студента позволяет внимательно следить за объяснением преподавателя, не отвлекаясь на записи в тетради. Как правило, такой вид работы используется, когда нужно дать студентам общую ориентировку в сложном теоретическом материале, раскрыть его основные положения, на базе которых будет протекать дальнейшее более углубленное овладение новыми знаниями.

7. Применение ОК на практических занятиях. В основном это касается углубленной проработки тех вопросов, которые обозначены на ОК специальными символами. Студенты либо готовят сообщения по этим вопросам, либо включаются в дискуссию, либо пытаются реализовать теоретические знания в конкретных ситуациях.

8. На экзамене вместе с билетом студент получает ОК. От него требуется осветить сущность изучаемого явления. Дать анализ фактов, показать умение свободно и обоснованно выражать свои мысли. В данном случае экзамен выполняет не только контролирующую, но и обучающую функции.

9. Работа с ОК с неполной информацией. Студенты дополняют эти конспекты вместе с преподавателем в процессе занятия или самостоятельно. Такие ОК аналогичны листам рабочей тетради, это те же предметно-знаковые средства обучения. Но, если в ОК учебная деятельность отражается в определенной логике, то в рабочей тетради она специально конструируется.

10. Работа по составлению аннотаций к незнакомым ОК – «развертывание» ОК.

11. Самостоятельное составление ОК по новой учебной информации.

12. И, наконец, использование ОК в качестве резюме обучающего модуля для обобщения изученного материала.