03.04.2012 9104

Логическая структуризация учебного материала как средство систематизации и обобщения знаний

 

Структура учебного материала - результат трансформации структуры научной теории. Для этого требуется системный анализ научной теории. Системный анализ требует прежде всего выявления:

- феномена целостности и определения состава целого (структурных элементов теории);

- закономерностей образования целого (механизмов интеграции элементов теории);

- законов его структуры, и т.д.

Рассмотрим структуру научной теории. В любой физической теории можно, прежде всего, различить основание, ядро и следствие.

Основание теории составляет эмпирически-опытный базис (опытные факты, понятия и законы, теоретические понятия, принципы, гипотезы, идеализированные модели материи и взаимодействия (идеи и теории).

Ядро физической теории образует система теоретических законов, выраженных математически, теоретические понятия и опосредованно включаемые научные факты.

Следствия предполагают теоретическое объяснение эмпирических понятий и закономерностей и получение нового знания.

Кроме того, структура теории включает также логический, математический и интерпретационный инструментарий: правила определения производных понятий с помощью основных, логические и математические правила выводов или доказательств, правила соотношения физических величин с опытом, правила действий над величинами, способы построения исходных абстракций теории и так далее.

Необходимо конкретизировать смысл понятий «система» и «структура». При уточнении этих понятий за основу были приняты работы Блауберг И.В., Кузьмина В.П., Сетрова М.И., Уемова А.И., Юдина Э.Г. и других.

Основным признаком системы как целого является приобретение ею специфических интегральных качеств, которые не были присущи каждому элементу, составляющих систему, и не являющихся носителями ее суммарных свойств. В результате воздействия целостности на свои компоненты происходит актуализация или приобретение ими свойств, которые отсутствовали в элементах системы в их самостоятельном существовании.

Важной характеристикой, отличающей систему, является наличие в ней определенных связей (структуры) и взаимодействий между компонентами или с внешней средой. Поэтому под понятием «структура» можно понимать систему связей между элементами одного целого, которые связаны между собой так, что взаимно влияют друг на друга и притом существенно. Специфика этих связей состоит в целенаправленности функционирования системы. Это проявляется, во-первых, в том, что структурные элементы иерархично упорядочены. Суть этого иерархичного строения Е.А. Манчур видит в различной степени абстрактности терминов теоретических положений систем (производные положения теорем выводятся дедуктивным путем из исходных, обладающих наибольшим уровнем абстрактности.). Г.И. Рузавин представляет субординацию как установление логической силы различных элементов теории, т.е. также накладывает на теорию дедуктивную схему вывода.

Таким образом, при трансформации структуры научной теории в структуру учебного материала следует выделить следующие существенные стороны объекта: компонентный состав теории, ее структурную форму, образующую целое на основе логических иерархических связей, механизм интеграции совокупности структурных элементов, заключающиеся в процессе объединения частей в целое на основе генетических связей (при восхождении от абстрактного к конкретному), и их функционирования внутри системы. Логическая структура учебного материала представляется как система взаимодействующих связей между логическими элементами данного материала и служит цементирующим и в значительной степени определяющим целый комплекс объективных факторов таких, как содержание материала, его объем, трудность, значение, важность и так далее. Содержание учебного материала характеризуется прежде всего определенной системой внутренних связей между понятиями, входящими в данный отрезок материала, т.е. локальной структурой учебного материала. Эпитет «логический» в применении к элементам и связям (отношениям) учебного материала не всегда следует понимать в узком смысле слова: часто речь идет об отношениях, которые формальной логикой не рассматриваются. Если однако, иметь виду, что «логика имеет дело со всем тем, что составляет мыслительный аппарат, инструментарий познания, взятый во всем его объеме. Любой отрезок учебного материала, любое объяснение, рассуждение, решение любой познавательной задачи (в широком смысле) характеризуется определенной логической структурой. Эта логическая структура зависит, прежде всего, от следующих факторов: а) Какие понятия и суждения используются для вывода той или иной закономерности, для обоснования (которое не обязательно должно быть строгим в логическом отношении) того или иного положения и б) какие связи и отношения между этими понятиями и суждениями устанавливаются (выявляются) в процессе рассуждения (умозаключения, обоснования, решения). Особую значимость приобретает тезис А.И. Усова о том, что одна и та же мысль может иметь разные структуры (т.е. разное строение) в различных логических системах.

Термин «структуризация» означает осознание структуры какого-либо объекта и организацию деятельности, связанной с ним, на основе этой структуры. «Учить структуре - значит учить взаимосвязи. Структурные знания легче усваиваются, прочно удерживаются в памяти и легче применяется как орудие познания. Этот тип переноса знаний, как утверждают психологи, является сердцевиной педагогического процесса».

В теории системного подхода понятие «структура» рассматривается более узко. В отличие от любой целостной организации связей структура в системном понимании обладает рядом специфических свойств, к которым в первую очередь можно отнести его инвариантность (постоянство системообразующих отношений, при различных внешних и внутренних изменениях) и субординирующую соподчиненность элементов разных уровней системы. Основанием для построения структурно-иерархических организационных элементов системы служит их вклад в проявление общего свойства, наличие генетической взаимосвязи компонентов.

Содержание учебного материала всегда структурно, т.е. расчленено на логически завершенные части с выделением различных элементов знания. Однако учебный материал обычно недостаточно четко дифференцируется по степени объективной важности с иерархическими отношениями между элементами. Между тем цели обучения и критерии отбора содержания образования требуют системного построения учебного материала на основе ведущих идей, понятий, теорий.

Д.В. Вилькеев в качестве необходимых логико-дидактических условий организации обучения называет необходимость изучения основных элементов теории в их взаимодействии, взаимосвязи фактов и теорий, процессов их возникновения и развития, четкого разделения всех функций теории, процессов их возникновения и развития, четкого разделения всех функций теории, усвоения научных методов познания. И как важное условие выделяется индуктивный способ связи уровней теоретического обобщения. «Логический способ связывания звеньев теоретического знания согласно требованию индукции от менее - к более широкому обобщению, закономерен для дидактических систем. Пользование им в системно-структурном дидактическом построении имеет поэтому принципиальное значение.

Отступление от этого логико-генетического принципа в курсе физики ведет в конечном итоге к формализации знаний, и неизбежному налету догматизма, а может быть к искажениям в миропонимании учащихся», - также пишет В.А. Кондаков. Являясь дидактическим принципом построения структуры содержания образования, он приобретает специфические черты в обучении - связь оказывается двусторонней. Достижение этого обеспечивается по 2-м направлениям: от обобщений первого уровня к более глубоким обобщениям путем индукции и путем дедукции от более высокого к более низким уровням обобщения. Мы считаем, что для целостного усвоения учащимися курса физики, формирования системных и обобщенных знаний, необходимо трансформировать основные характеристики научных теорий в учебные в их комплексе и взаимосвязи, разумеется, с учетом методических условий их реализации. Под усвоением подразумевается формирование и упорядочивание определенной системы связей, включающей уже имевшиеся в сознании учащегося сведения. Невозможно себе представить усвоение без образования системы связей между понятиями и суждениями. Ведь в конце концов именно связи (отношения) вещей представляют собой действительное содержание всякого познания, в том числе и того, которое совершается в процессе обучения.

Как в филогенезе, так и в онтогенезе продвижение в познании означает прежде всего отражение новых связей между явлениями, возможность перехода от одних явлений к другим на основе этих познанных связей. При этом чрезвычайно существенно, что связи и отношения вовсе не нечто субъективное и неопределенное.

Способность усматривать отношения между объектами исследования - одна из важнейших черт творческого мышления.

Идеи о логическом следовании развивается в работах А.А. Зиновьева. По мере продвижения и развития учащихся растут и объем, и значение для их обучения выводных (дискурсивных) знаний, т.е. знаний, получающихся посредством последовательного логического обоснования одних суждений другими, прежде выведенными, принятыми в качестве аксиом или подтверждаемыми эмпирически.

Правила логического следования относятся к суждениям и согласно А.А. Зиновьеву, могут быть разделены на следующие группы:

- правила логического следования наиболее хорошо изученные логикой;

- правила замены терминов, также относительно полно изученные;

- так называемые неформальные правила, основанные на некоторых общих допущениях относительно рассматриваемых предметов «под логическим надо понимать совокупность всех закономерностей движения мышления к новым результатам, носящим характер объективной истины».

Сущность явлений мышления, составляющих специфический предмет логики, - получение одних мыслей из других в силу объективной, закономерной связи между мыслями. Этот процесс получения одних мыслей из других, поэтому естественно называть логическим. Исследование этого процесса в условиях обучения - задача дидактики. Не менее существенно для изучения логических отношений, чем их классификация, то обстоятельство, что «логические связи между элементами знания не лежат на поверхности и их обнаружение часто связано с огромными трудностями».

Однако в дидактике можно оперировать лишь теми связями, которые либо должны быть установлены в сознании учащихся, либо уже установлены. Тем не менее точное определение и этих связей далеко не всегда просто. Эта задача должна быть решена в каждом конкретном случае на основании данных соответствующих наук, частных методик, а также общедидактических соображений.

Представление логической структуры учебного материала в виде графов-комплексов, структурно-логических конспектов, блок-схем, структурных-логических конструкций, обобщающих таблиц помогает наглядно выразить логическое развитие учебного материала, ибо «не все аналитико-синтетические перцептуальные действия переводятся в умственный план. Вот почему человек, решая мыслительные задачи, вынужден прибегать к схемам, чертежам, изображением объектов мысли, актуализирующим у человека огромную массу аналитико-синтетических действий и тем облегчающих решение им задачи». Схематически логическую структуру учебного материала можно смоделировать таким образом:

- Анализ литературы позволяет выделить следующие основные функции логической структуризации учебного материала: гносеологическую, прогностическую, управленческую, обобщающую, мнемоническую, рефлексивную, эвристическую, праксиологическую, иллюстративную и развивающую.

Рассмотрим каждую функцию по отдельности подробно:

- Гносеологическая функция. Основываясь на научных трудах известных философов, дидактов можем сказать, что структура - это важнейший источник получения новых знаний. Этот источник весьма важен потому, что структурная характеристика содержания знаний - это его главная, центральная характеристика. Как отмечает Д.Л. Зуев, весь материал современной науки показывает, что наибольшей объяснительной силой обладает знание, в котором раскрывается структура объекта. Логическая структуризация учебного материала не только в содержательном, но и в процессуальном аспекте идентична логической структуризации как научному методу. Данное предположение подтверждается идеей общности научного познания с познанием учебным, которую обосновали М.Н.Алексеев, Л.П.Аристова, В.В. Давыдов, В.И. Загвязинский, Э.В. Ильенков, П.В.Копнин, М. Н. Копнин М. Н. Копнин М. Н. Копнин, И.Я. Лернер и другие философы и дидакты.

Прогностическая функция. На такую роль логической структуризации учебного материала учителем указывает академик М.И. Махмутов»: Чем больше структурных элементов исходных знаний имеет связь с искомым, тем меньше вероятность получения правильного решения с первой попытки и тем больше проб и ошибок совершают учащиеся в процессе поиска нового знания. Чем абстрактнее характер связи, тем позже она будет обнаружена учащимся и решению будет предшествовать попытка использования связи нового знания, с исходным, поскольку эти связи носят конкретный характер».

Управленческая функция. Логическая структуризация учебного материала является одним из способов управления учебно-познавательной деятельности. Эта роль была вскрыта известным чехословацким педагогом Э. Страчаром: «Логическая структура содержания является линией сочетания, постоянным местом прикасания и переплетения учебной деятельности учителя и учащегося; через структуру можно влиять на процесс усвоения новой информации, поскольку структура определяет в нем взаимную пропорциональность применения механической и логической памяти». Плодотворность учета логической структуризации в управлении учебной деятельностью убедительно доказана и во многих других исследованиях.

Обобщающая функция.

Данная функция является наиболее разработанной в научно-педагогической литературе, в которой имеется много конкретных рекомендаций об использовании структурно-логических конспектов, графов, блок-схем, с целью систематизации и обобщения знаний учащихся по отдельным темам и разделам.

Мнемонтическая функция.

Использование различных знаково-наглядных средств, иллюстрирующих структуру учебного материала, способствующих глубокому по прочности усвоению и запоминанию.

Рефлексивная функция. Логическая структуризация учебного материала повышает постоянное внимание учащихся к данному процессу и его результат. Такая рефлекция - одно из основных признаков именно теоретического уровня мышления школьников.

Эвристическая функция.

Использование частично недостроенных логических структур, стимулирует возникновение у учащихся познавательных вопросов, отдельные из которых при умелом руководстве учителя можно использовать в качестве проблемных.

Праксиологическая функция.

Овладение учащимися навыками логической структуризации учебного материала способствует формированию у них готовности к самообразованию. К тому же, постоянное использование логической структуризации учебного материала формирует операционный стиль мышления.

Иллюстративная функция. Эта функция связана с графическим способом представления логической структуризации учебного материала По сравнению с другими (при помощи операторов, списка формул отношений, матриц и др.),- это действительно точное, легко приложимое, обобщенное и весьма наглядное средство. A.M. Сохором предложен один из вариантов этого способа - метод структурных формул, который довольно широко стал применяться в исследованиях других авторов - хотя правомерность самого термина «структурная формула» другими авторами ставится под сомнение (И.А. Рейнгард). Сама же идея метода в целом оказалась плодотворной. Все операции предстают перед учащимися развернутыми, выполняются одновременно и во внешнем вербальном плане.

Развивающая функция.

Особая роль логической структуризации учебного материала состоит в формировании мыслительной деятельности учащихся. Усвоение учащимися структурного характера знаний ведет к формированию содержательного компонента структурного стиля мышления, характерного уровня теоретического мышления.

Аналогичной является и роль логической структуризации и в формировании операционных основ мышления школьников согласно цели, характеру, процедуре и продукту, - логическую структуризацию учебного материала следует признать в качестве специфического приема учебно-познавательной деятельности, ибо это вполне очевидная «совокупность логических операций, организованная для решения определенного класса задач». Следует отметить, что отдельный из элементов логической структуризации, установление причинно-следственных связей, - выделяет в качестве приема умственной деятельности и Е.Н. Кабанова-Меллер. Подтверждение этого мы видим в работах многих ученых и, прежде всего, в работе М.Н. Скаткина «Учить структуре». Анализ психолого-педагогической литературы, наблюдения за учебным процессом в школе, личный опыт работы в школах позволяет выделить следующие основные приемы логической структуризации учебного материала:

- построение логических структур, как графического способа представления учебного материала;

- комментирование уже составленных логических структур с целью глубокого осознания наиболее важных взаимосвязей между понятиями (суждениями) и в других дидактических целях, в том числе для реализации индивидуального и дифференцированного подхода на различных этапах усвоения нового материала;

- использование специально недостроенных логических структур для формулировки новой учебной задачи и показа необходимости ее решения (в том числе для постановки проблемной задачи);

- соотнесение установленной структуры учебного материала с примерной и типовыми;

- сужение и развертывание первично представленной структуры;

- использование логических структур с целью более успешной реализации косвенного пути структуризации (для осознания правил - эвристик, выработка действий алгоритмического характера и т.п.);

- пользование понятийным аппаратом системно-структурного подхода при осмыслении учебного материала без построения его логической структуры, (мысленная структуризация учебного материала).

В основу общей методики реализации прямого пути логической структуризации учебного материала положены следующие дидактические условия:

- учитель на основании авторитетности открывает мир структурно-логических представлений;

- ученики при помощи учителя получают правило-ориентир применение приемов логической структуризации;

- обучение логической структуризации как приему учебно-познавательной деятельности осуществляется поэтапно. Поэтому основными этапами формирования данного приема, как и других приемов является: кумуляция, диагностика, мотивация, осознание. Сущности и структуры приема, обобщение и перенос;

- формирование у учащихся навыков логической структуризации учебного материала не самоцель. Прием логической структуризации используется в системе других приемов и методов учебно-познавательной деятельности, органически вписывается в структуру урока и на данном этапе полностью имеет содержательно-операционный характер.

Первый уровень логической структуризации определяется совокупностью элементов отрезка учебного материала: понятий, законов, отдельных фактов, формул, суждений, проблемных вопросов и т.п.

Второй уровень логической структуризации представлено элементами, входящими в компонентный состав теории (эмпирические и теоретические предпосылки теории, опытные факты, принципы, гипотезы, модели вещества и взаимодействий, а также теоретические понятия и законы, следствия, границы и практические применения) и отдельными элементами I уровня.

Третий уровень логической структуризации по составу элементов представляет целостные теории, но ограничивается рамками одной теории.

Четвертый уровень логической структуризации также определяется фундаментальными, базовыми и сопряженными теориями не ограничиваясь никакими рамками, охватывает весь курс физики.

Пятый уровень - высший уровень системности. Он выходит на физическую картину мира.

Таким образом, системно-структурное содержание курса физики средней школы, а также анализ ситуации, связанной с трудностями, которые испытывают в настоящее время учащиеся, предполагают необходимость внедрения в учебный процесс методов логической структуризации как средств систематизации и обобщения знаний. Анализ литературы позволяет выделить следующие основные функции логической структуризации учебного материала: гносеологическую, прогностическую, управленческую, обобщающую, мнемоническую, рефлексивную, эвристическую, праксиологическую, иллюстративную и развивающую.

Авторы предлагают концепцию многоуровневой логической структуризации по направлению восхождения от конкретного к абстрактному.

 

АВТОР: Филиппов О.Е.