Мысленный эксперимент как средство повышения степени адекватности усвоения студентами учебной информации

На современном этапе развития отечественной системы высшего профессионального образования важное внимание уделяется проблеме качества образования, формирования у студентов знаний и представлений, адекватных сущности изучаемых объектов, процессов и явлений — таких, которые студент мог бы эффективно использовать и применять в процессе осмысления окружающей действительности, решения теоретических и практических задач, в процессе создания собственных научно-образовательных продуктов. При этом исследователи и практики высшей школы вновь и вновь обращаются к особенностям реализации в вузовском обучении, основополагающих дидактических принципов, среди которых является значимым принцип наглядности.

Принцип наглядности в обучении был сформулирован очень давно (ещё Я.А. Коменским) и традиционно рассматривался в контексте соотношения чувственных и рациональных элементов в учебном познании. Основной задачей преподавателя при этом признавалась такая организация учебного процесса, при которой абстрактные понятия формировались бы у студентов на основе богатого чувственного опыта — в этом случае мышление обучаемого развивалось бы наиболее последовательно, а сами научные понятия, законы, категории усваивались бы не формально, а на основе осознания глубоких, не лежащих на поверхности внутренних сущностных связей и отношений зависимости между теми объектами, явлениями и процессами, которые они описывают.

Проблема использования принципа наглядности в обучении исследовалась многими известными психологами и педагогами — Л. В. Занковым, JI.M. Фридманом, Э. Г. Мингазовым, И. К. Марковой, М. Н. Скаткиным, М. А. Даниловым, М. И. Махмутовым, Ю. К. Бабанским, Т. Н. Шамало и многими другими и на сегодня мы считаем достаточно исследованной и доведённой до «технологического» уровня важнейшую её подпроблему, связанную с дидактическими основами предметно-образной наглядности. Достаточно подробно и детально сформулированы требования, предъявляемые к соответствующим наглядным средствам представления информации, определены критерии эффективности их использования в учебном процессе. Однако, до сих пор является недостаточно разработанной подпроблема, связанная с применением средств абстрактно-образной наглядности и формированием в сознании студента адекватных образов явлений, недоступных непосредственному чувственному восприятию и принципиально не подлежащих отражению «классическими» наглядными средствами. Потому, видимо, в ходе диагностики уровня знаний студентов выявляются многочисленные крайности: от отсутствия всякой наглядной основы изучаемых процессов вообще — до примитивных представлений, грубо искажающих сущностную основу изучаемого.

В связи со всем изложенным выше, следует вспомнить о таком методе реализации абстрактно-образной наглядности как мысленный эксперимент — это особая форма мыслительной деятельности субъекта познания, при которой он оперирует не с реальными объектами, а с их идеализированными моделями, создаваемыми в собственном сознании, экстраполируя затем полученные выводы на реальные объекты и явления окружающего мира. Отмеченный выше негатив, выражающийся в формировании в сознании студентов искаженных, неадекватных сущности происходящего знаний и представлений, в значительной степени связан, по мнению многих исследователей, именно с недостаточно эффективным использованием этого важного общенаучного метода в вузовском обучении, причем как преподавателями в процессе их обучающей деятельности, так и самими студентами в процессе учения.

Таким образом, актуальность данного исследования определяется противоречием между возможным и действительным уровнями использования мысленного эксперимента для повышения степени адекватности усвоения студентами учебной информации.

Из этого вытекает проблема исследования, которая может быть представлена в виде совокупности следующих вопросов: каким требованиям должно удовлетворять важнейшее средство абстрактной наглядности — мысленный эксперимент — с тем, чтобы способствовать в максимально возможной степени повышению степени адекватности усвоения студентами учебной информациикакие модификации содержания вузовского обучения и методы организации учебно-познавательной деятельности студентов необходимы для эффективного использования этого средства?

Объект исследования: процесс усвоения студентами учебной информации.

Предмет исследования: дидактические возможности использования мысленного эксперимента с целью повышения степени адекватности усвоения студентами учебной информации.

Цель исследования: разработка и обоснование методик использования мысленного эксперимента с целью наглядного представления элементов содержания вузовского образования, результатом которого будет повышение степени адекватности усвоения этого содержания студентами.

В своём исследовании мы исходили из гипотезы о том, что степень адекватности усвоения студентами учебной информации повышается, если:

— в процессе усвоения ими учебного материала преподаватель делает акцент на сочетании чувственно-предметной и понятийно-знаковой наглядности — таком, при котором ведущую роль наряду с «натурным» играет мысленный эксперимент;

— реализовать такое целевое использование мысленного эксперимента, при котором главными задачами будут: а) выявление области применимости используемых моделейб) обеспечение всестороннего, многопланового исследования объекта путём конструирования различных его моделей, позволяющих «перенести» модель в любые желаемые для исследователя условия и ситуациив) использование результатов самостоятельного мысленного экспериментирования студентов в качестве оценки степени усвоения комплекса сущностных связей и отношений зависимости объектов, явлений и процессов.

Цель и гипотеза обусловили постановку следующих задач исследования:

1. Выявить недостатки в плане использования традиционных методик, реализующих принцип наглядности обучения, для формирования у студентов адекватных реальности представлений об изучаемых объектах, процессах и явлениях и обозначить принципиальные возможности их преодоления;

2. Разработать принципиальные подходы к использованию наглядных средств для повышения степени адекватности усвоения студентами учебного материала, осуществить их конкретно-дидактическую детализацию;

3. Создать методику диагностики у студентов умений адекватного усвоения учебной информации;

4. Выявить особенности использования мысленного эксперимента для повышения степени адекватности усвоения студентами учебной информации курсов физики и общетехнических дисциплин;

5. Провести экспериментальную проверку разработанных методик.

Методологической основой исследования являются: а) исследования, связанные с общими вопросами дидактики высшей школы (С.И. Архангельский, В. И. Загвязинский, Ю. Г. Фокин, В. А. Сластёнин, В. А. Ситаров, В. А. Попков и др.) — б) общедидактические разработки, связанные с реализацией принципа наглядности в обучении (JI.M. Фридман, Э. Г. Мингазов, В. И. Евдокимов, JI.B. Занков и др.) — в) частнодидактические исследования, посвящённые реализации принципа наглядности в процессе обучения различным учебным предметам в вузе (И.К. Маркова, Н. С. Пурышева, Д. В. Чернилевский, В. А. Попков, А. В. Коржуев, П. И. Самойленко и др.).

Этапы исследования. Исследование проводилось в 3 этапа:

I этап (2000;2001 гг.): анализ литературы по общим и частным вопросам, связанным с темой исследования, проведение констатирующего эксперимента, разработка принципиальных теоретических идей для реализации поставленных задач;

II этап (2001;2002 гг.): разработка основных положений методик реализации поставленных задач, проведение поискового и формирующего педагогического эксперимента, работа над текстом;

III этап (2003;2004 гг.): детализация, коррекция и конкретизация основных идей и методик, завершение формирующего эксперимента, контрольный эксперимент и формулировка выводов исследованияработа над текстом.

Для реализации поставленных задач был использован комплекс методов исследования: анализ философских, методологических и психолого-педагогических исследований, связанных с проблемой диссертацииформулировка, теоретическая и экспериментальная проверка гипотезпостроение теоретических моделей формирования у студентов умений адекватного усвоения учебной информацииконстатирующий, поисковый, формирующий и контрольный педагогический эксперимент, включающий статистическую обработку полученных результатов.

Научная новизна исследования состоит:

1. В представлении мысленного эксперимента как формы реализации синтеза (сочетания) чувственной и абстрактно-образной наглядности в вузовском обучении, способствующей повышению степени адекватности усвоения студентами учебной информации;

2. В конкретизации соответствующих возможностей использования мысленного эксперимента, заключающихся в том, что он позволяет в гораздо более высокой степени, чем традиционно используемые формы наглядности:

— иллюстрировать студентам степень ограниченности широко используемых моделей;

— «помещая» исследуемые объекты, процессы и явления в желаемые для автора задачи условия, учить студентов осуществлять многоплановый, разносторонний анализ свойств и особенностей этих объектов и явлений;

— диагностировать степень адекватности усвоения студентами элементов знания.

3. В определении и подробном описании этапов деятельности преподавателя, обучающего студентов самостоятельному мысленному моделированию: мотивационного, обобщенного, теоретического восприятия проблемы, этапа восхождения к конкретному и этапа формирования у студента готовности к самостоятельному применению обсуждаемого метода при решении творческих познавательных задач;

4. В соотнесении выделенных этапов с уровнями сформированности у студента умений мысленного экспериментирования.

Теоретическая значимость заключается в конкретизации общедидактических положений, связанных с реализацией важнейшего принципа обучения (принципа наглядности) — на уровне определения принципиального подхода, «синтезирующего» ранее использовавшиеся по отдельности подходы и позволяющего на этой основе решать задачу повышения уровня усвоения знаний студентами и формирования у них общезначимых мыслительных умений.

Практическая значимость состоит в разработке рекомендаций для преподавателя вуза, позволяющих ему адаптировать учебный материал и формы организации познавательной деятельности студентов в рамках конкретных курсов младшей ступени вузовского обучения для решения задачи повышения уровня сформированности знаний студентов с использованием мысленного эксперимента.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Мысленный эксперимент в вузовском учебном процессе целесообразно рассматривать как форму сочетания (синтеза) конкретно-чувственной и абстрактно-образной наглядности, позволяющую повышать степень адекватности усвоения студентами содержательных аспектов изучаемого ими знания;

2. При использовании мысленного эксперимента имеется возможность более эффективно, чем при использовании традиционных методик реализации принципа наглядности:

— демонстрировать студентам степень ограниченности используемых для описания объектов и явлений мысленных моделей;

— осуществлять многоаспектный, разносторонний анализ сущностных связей и отношений зависимости явлений и объектов;

— диагностировать степень адекватности усвоения студентами учебной информации.

3. В деятельности преподавателя вуза, осуществляющего обучение студентов самостоятельному мысленному экспериментированию, целесообразно выделить следующие четыре этапа: 1) мотивационный- 2) этап обобщенного дедуктивного (теоретического) осознания проблемы- 3) этап восхождения к конкретному- 4) этап готовности к самостоятельному применению умений мысленного экспериментирования в нестандартных задачах и познавательных ситуациях. Каждому из выделенных этапов соответствует уровень сформированности умений мысленного экспериментирования у студентов: 1) репродуктивный- 2) адаптационный- 3) локально-моделирующий- 4) высший.

Достоверность и обоснованность результатов исследования обеспечивается опорой на многократно проверенные на практике теоретические психолого-педагогические концепции и теоретические представления (явившиеся методологическими основами исследования), тщательным анализом материала, полученного в результате теоретического исследования, статистической обработкой экспериментальных данных.

Апробация результатов исследования. Результаты исследования докладывались на научно-методических конференциях преподавателей и молодых ученых Московской государственной технологической академии.

2001, 2002, 2003, 2004 гг.), на научно-методической конференции в.

Ульяновском Государственном педагогическом университете (2004 г.), на научно-методической конференции-выставке МИФИ (2004 г.) и семинарах филиала МГТА.

Структура диссертации. Диссертационная работа включает в себя введение, две главы, заключение, список использованной литературы. Библиография содержит 111 источников.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

1. Анализ литературы по проблеме адекватности усвоения студентами учебной информации, в связи с принципом наглядности вузовского обучения, показал, что она распадается на две составляющие: а) дидактические требования к «натурным» средствам, реализующим предметно-образную наглядность (натурному эксперименту, таблицам, рисункам, схемам, диаграммам, муляжам и т. п.) — б) дидактические требования к реализации абстрактно-образной наглядности, представленной главным образом мысленным экспериментированием.

На сегодняшний день первая подпроблема достаточно подробно исследована, а вторая требует разработки.

2. Использование мысленного эксперимента в вузовском учебном процессе является дидактически обусловленным и несёт на себе следующие функции: а) формирование адекватных реальности наглядных образов изучаемых объектов, явлений и процессов в сознании студентов — в том случае, когда средства предметно-образной наглядности неприменимы по принципиальным соображениямб) дополнение к тем образам, которые сформированы традиционными средствами наглядности, но по тем или иным причинам недостаточным и нуждаются в конкретизации и обогащении.

3. Адекватность усвоения учебной информации студентами повышается при активном использовании преподавателем мысленного эксперимента. Это обусловлено главным образом тем, что, имея возможность достаточно большое число раз варьировать условия «наблюдения» объекта и внешние факторы, осуществлять «перенос» объекта в пространстве и во времени, желаемым образом трансформировать его, студент под руководством преподавателя включается в осмысление всё большего числа связей и отношений зависимости, в выявление степени ограниченности применяемых моделей, то есть, лучше познаёт сущность объекта.

4. Представлена обобщенная характеристика методики обучения студентов самостоятельному мысленному экспериментированию и, в частности, определены этапы деятельности преподавателя: мотивационныйобобщенного теоретического восприятия проблемывосхождения к конкретномуформирования готовности к осуществлению мысленного экспериментирования в самостоятельной творческой поисковой деятельности. Выстраивание этапов в приведенную выше цепочку соответствует четырем уровням сформированности у студентов умений мысленного экспериментирования: репродуктивномуадаптационномулокально-моделирующемувысшему уровню, предполагающему ярко выраженную способность к обсуждаемой деятельности.

5. Проведённая в рамках исследования экспериментальная проверка выдвинутых в теоретической части идей показала результаты в экспериментальных группах гораздо более высокие, чем в контрольных. Повторяемость этих результатов от года к году даёт основание считать разработанную методику эффективной, а выдвинутую в работе гипотезу подтверждённой.