что составляет методологический фундамент теории сжатия учебной информации
Что составляет методологический фундамент теории сжатия учебной информации
Что же представляет собой технология проблемно-модульного обучения?
Проблемно-модульное обучение имеет свои корни как в педагогической теории, так и в практике. Исходной методологической позицией построения технологии проблемно-модульного обучения является общая теория фундаментальных, систем (Л. Берталанфи, П, К. Анохин, К. В. Судаков и др.). согласно которой весь континуум мыслительной деятельности человека, доминирующей мотивацией которой выступает постановка и решение личностно-значимой проблемы, может быть разделен на системные «кванты». Принцип системного квантования опирается на модульную организацию коры головного мозга человека (Г. Эделман, В. Маунткастл, Дж. Центагозай и др.). Принципы системного квантования, проблемносте и модульности лежат в основе функциональных систем психической деятельности человека, выраженных различными знаковыми системами (языковыми, символическими, графическими и т. д.).
Технология проблемно-модульного обучения базируется на единстве принципов системного квантования, проблемносте и модульности. В дидактике эти принципы, к сожалению, рассматриваются не взаимосвязано. Принцип системного квантования составляет методологический фундамент теорий «сжатия» учебной информации. (Термин «сжатие» учебной информации здесь и в дальнейшем применяется для обозначения обобщения, укрупнения, систематизации, генерализации знаний с использованием достижений инженерии знаний.)
Принцип модульности является нейрофизиологической основой метода модульного обучения. Теоретическая значимость и новизна предлагаемой технологии состоит в том, что в ней принципы системного квантования, проблемности и модульности рассматриваются в целостности, в органическом единстве. Технология включает в себя целевую компоненту, ведущие принципы, специальные способы проектирования содержания обучения, систему задач и упражнений, конструирование дидактических материалов, рейтинговую систему контроля и оценки учебных достижений (рис. 4).
Что составляет методологический фундамент теории сжатия учебной информации
РАБОТА С ИНФОРМАЦИЕЙ запись закреплена
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ИНФОРМАЦИИ
Технология визуализации информации основывается на положениях о значимости визуального восприятия для человека в процессе познания мира и своего места в нем, ведущей роли образа в процессах восприятия и понимания, необходимости подготовки сознания человека к деятельности в условиях все более «визуализирующегося» мира и увеличения информационной нагрузки.
Информационная насыщенность современного мира требует специальной подготовки информации перед ее предъявлением для ознакомления, чтобы в визуально обозримом виде дать основные или необходимые сведения.
Визуализация как раз и предполагает свертывание информации в начальный образ.
Эффективным способом обработки и компоновки информации является ее «сжатие», т.е. представление в компактном, удобном для использования виде.
Дидактическая адаптация концепции инженерии знаний основана на том, что, во-первых, создатели интеллектуальных систем опираются на механизмы обработки и применения знаний человеком, используя при этом аналогии нейронных систем головного мозга человека.
Во-вторых, пользователем интеллектуальных систем выступает человек, что предполагает кодирование и декодирование информации средствами, удобными пользователю, т.е. как при построении, так и при применении интеллектуальных систем учитываются механизмы обучения человека.
К основам сжатия учебной информации можно отнести также теорию содержательного обобщения В.В. Давыдова, теорию укрупнения дидактических единиц П.М. Эрдниева.
Под «сжатием» информации понимается прежде всего ее обобщение, укрупнение, систематизация, генерализация.
П.М. Эрдниев утверждает, «что наибольшая прочность освоения материала достигается при подаче информации одновременно на четырех кодах: рисуночном, числовом, символическом, словесном».
Следует также учесть, что способность преобразовывать устную и письменную информацию в визуальную форму является профессиональным качеством многих специалистов.
Следовательно, чтобы научиться визуализации информации должны формироваться элементы профессионального мышления: систематизация, концентрация, выделение главного в содержании.
Методологический фундамент рассматриваемой технологии составляют следующие принципы ее построения: принцип системного квантования и принцип когнитивной визуализации.
Системное квантование вытекает из специфики функционирования мыслительной деятельности человека, которая выражается различными знаковыми системами: языковыми, символическими, графическими.
Всевозможные типы моделей представления знаний в сжатом компактном виде соответствуют свойству человека мыслить образами.
При необходимости человек может восстановить, «развернуть» весь текст, но его качество и прочность будет зависеть от качества и прочности этих схем в памяти, от того, созданы они интуитивно или профессионально.
Наибольший эффект в усвоении информации будет достигнут, если методы ведения записей соответствуют тому, как мозг хранит и воспроизводит информацию.
Физиологи П.К. Анохин, Д.А. Поспелов доказывают, что это происходит не линейно, списком, аналогично речи или письму, а в переплетении слов с символами, звуками, образами, чувствами.
Спецификой работы мозга обосновывают свою систему квантового обучения американские ученые-педагоги Б. Депортер и М. Хенаки.
Принцип системного квантования предполагает учет следующих закономерностей:
1. учебный материал большого объема запоминается с трудом;
2. учебный материал, расположенный компактно в определенной системе, лучше воспринимается;
3. выделение в учебном материале смысловых опорных пунктов способствует эффективному запоминанию.
Принцип когнитивной визуализации вытекает из психологических закономерностей, в соответствии с которыми эффективность усвоения повышается, если наглядность в обучении выполняет не только иллюстративную, но и когнитивную функцию, то есть используются когнитивные графические учебные элементы.
Это приводит к тому, что к процессу усвоения подключается «образное» правое полушарие. В то же время «опоры» (рисунки, схемы, модели), компактно иллюстрирующие содержание, способствуют системности знаний.
Источник: Г.В. Лаврентьев, Н.Б. Лаврентьева, Н.А. Неудахина
ИННОВАЦИОННЫЕ ОБУЧАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКЕ СПЕЦИАЛИСТОВ
8.1. Некоторые теоретические основы технологии визуализации
В эпоху информационной насыщенности проблемы компоновки знания и оперативного его использования приобретают колоссальную значимость. В этой связи назрела потребность в систематизации накопленного опыта визуализации учебной информации и его научного обоснования с позиций технологического подхода к обучению.
По классификации Г.К. Селевко, технология интенсификации обучения на основе схемных и знаковых моделей учебного материала относится к группе педагогических технологий на основе активизации и интенсификации деятельности учащихся. По целевым ориентациям она направлена на:
формирование знаний, умений, навыков;
обучение всех категорий обучаемых, без селекции;
ускоренное обучение [52].
Технология визуализации учебного материала перекликается с педагогической концепцией визуальной грамотности, которая возникла в конце 60-х годов XX века в США. Эта концепция основывается на положениях о значимости визуального восприятия для человека в процессе познания мира и своего места в нем, ведущей роли образа в процессах восприятия и понимания, необходимости подготовки сознания человека к деятельности в условиях все более «визуализирующегося» мира и увеличения информационной нагрузки [48].
Информационная насыщенность современного мира требует специальной подготовки учебного материала перед его предъявлением обучаемым, чтобы в визуально обозримом виде дать учащимся основные или необходимые сведения. Визуализация как раз и предполагает свертывание информации в начальный образ (например, в образ эмблемы, герба и т.п.). Следует учитывать также возможности использования слуховой, обонятельной, осязательной визуализации, если именно эти ощущения являются значимыми в данной профессии.
Методологический фундамент рассматриваемой технологии составляют следующие принципы ее построения: принцип системного квантования и принцип когнитивной визуализации.
Принцип системного квантования предполагает учет следующих закономерностей:
учебный материал большого объема запоминается с трудом;
учебный материал, расположенный компактно в определенной системе, лучше воспринимается;
выделение в учебном материале смысловых опорных пунктов способствует эффективному запоминанию.
Визуальное отображение принципов представлено на рисунке 8.1.
Рис. 8.1. Визуальное представление принципов когнитивной визуализации и системного квантования
Г.К. Селевко утверждает, что любую систему или подход к обучению можно признать технологией, если она удовлетворяет следующим критериям: наличие концептуальной основы; системность (целостность частей); управляемость, то есть возможность планировать, проектировать процесс обучения, варьировать средства и методы с целью получения запланированного результата; эффективность; воспроизводимость [52].
Суть рассматриваемой технологии, по нашему мнению, сводится к целостности трех ее частей.
Систематическое использование в учебном процессе визуальных моделей одного определенного вида или их сочетаний.
Научение студентов рациональным приемам «сжатия» информации и ее когнитивно-графического представления.
Методические приемы включения в учебный процесс визуальных моделей. Работа с ними имеет четкие этапы и сопровождается еще целым рядом приемов и принципиальных методических решений.
Презентация «Технология визуализации учебной информации»
Гаврыш Светлана Васильевна
1. Некоторые теоретические основы технологии визуализации
2. Визуальное мышление
3. Проблемы восприятия и понимания учебной информации
4. Разработка структуры учебной информации и ее наглядное представление
5. Схемно-знаковые модели представления знаний 6. Реализации технологии визуализации в учебном процессе
Некоторые теоретические основы технологии визуализации
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.
Эффективным способом обработки и компоновки информации является ее «сжатие», т.е. представление в компактном, удобном для использования виде.
Разработкой моделей представления знаний в «сжатом» виде занимается специальная отрасль информационной технологии – инженерия знаний.
К основам сжатия учебной информации можно отнести также теорию содержательного обобщения В.В. Давыдова, теорию укрупнения дидактических единиц П.М. Эрдниева.
Под «сжатием» информации понимается прежде всего ее обобщение, укрупнение, систематизация, генерализация.
П.М. Эрдниев утверждает, «что наибольшая прочность освоения программного материала достигается при подаче учебной информации одновременно на четырех кодах: рисуночном, числовом, символическом, словесном»
Методологический фундамент технологии визуализации информации составляют следующие принципы ее построения:
принцип принцип
системного когнитивной квантования визуализации
Системное квантование вытекает из специфики функционирования мыслительной деятельности человека, которая выражается различными знаковыми системами:
языковыми, символическими, графическими. Всевозможные типы моделей представления знаний в сжатом компактном виде соответствуют свойству человека мыслить образами. Изучение, усвоение, обдумывание текста – как раз и есть составление схем в уме, кодировка материала.
Принцип когнитивной визуализации вытекает из психологических
закономерностей, в соответствии с которыми эффективность усвоения повышается, если наглядность в обучении выполняет не только иллюстративную, но и когнитивную функцию, то есть используются когнитивные графические учебные элементы. Это приводит к тому, что к процессу усвоения подключается «образное» правое полушарие.
Визуальное представление принципов когнитивной визуализации и системного квантования
Суть технологии визуализации информации
Методические приемы включения в учебный процесс визуальных моделей. Работа с ними имеет четкие этапы и сопровождается еще целым рядом приемов и принципиальных методических решений.
Визуальноемышление
Американский психолог Рудольф Арнхейм ввел термин
«визуальное мышление», а его работы положили начало современным исследованиям роли образных явлений в познавательной деятельности.
«Визуальное» «ум, который работает мышление, то есть с помощью зрения, мышление умо-зрительно». посредством А.Р. Лурия визуальных операций.
Обобщенная схема организации и предъявления учебного материала
1 ИУЭ
2 ОУЭ
3 – элементы учебного материала, который лишь впоследствии должен стать основным, а пока как бы предвосхищает часть будущего материала (БУЭ).
Средства визуального представления информации:
Проблемы восприятия и понимания учебной информации
Ученые в области психосемиотики установили и другие психологические особенности понимания текстовых форм (учебников, инструкций, текстовых документов), которые заключаются:
в несоответствии логики написания текстовых форм с психологией «пользователя»
зависимости содержания познавательного образования от перцептивных возможностей студентов с разными когнитивными стилями и разными уровнями развития
рассогласованности логики текстовых форм с логикой и структурой действий обучаемого
Каждая система – это совокупность элементов, позволяющих представлять (репрезентировать) в психике необходимую информацию.
По характеру доминирующей модальности представления информации репрезентативные системы делятся на:
Основные характеристики учащихся
Разработка структуры учебной информации и ее наглядное представление
Процесс восприятия и переработки информации
Принципы, предложенными В.Я. Сквирским
принцип минимизации требует исключить все, что можно, без ущерба для цели. Когда это требование игнорируется, то информация отбирается по противоположному принципу: «Это не помешает» или «Это может пригодиться»;
принцип объективно существующих связей, то есть тех связей, информация о которых должна быть усвоена обучаемыми;
принцип историзма, то есть соответствие структуры истории развития изучаемого объекта;
принцип логического следования, то есть отражение в структуре информации причинно-следственных связей между ее элементами;
принцип подчиненности, отражающий иерархическую структуру информации;
принцип соответствия структуры учебной информации характеру практической деятельности, к которой готовится обучаемый;
принцип соответствия структуры учебной информации закономерностям познавательной деятельности.
Учебный элемент (УЭ) – это подлежащая усвоению логически закончен часть информации. При анализе структуры учебный элемент является неделимой частью информации в данном конкретном случае.
В качестве учебного элемента могут быть
способ действия факт явление характеристика объекта
Спецификация учебных элементов
Между опорными и новыми понятиями возможны различные связи, что и определяет структуру учебного материала
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.
Графы учебной информации
Дедуктивный
(древовидный) граф
Схемно-знаковые модели представления знаний
Логическая структура учебной информации в форме графа
Продукционная модель
«учебные карты», разработанные Б.Ц. Бадмаевым:
карты ООД (ориентировочная основа действий)
карты ОСВД (оперативная схема выполнения действий)
формирования умственных
Гальперина и структура учебно-
Фрагмент схемы ООД «Дисциплинарная ответственность работника»
Оперативная схема выполнения действий (ОСВД)
Логическая модель
используется для записи математических аксиом и теорем с использованием логики предикатов, что позволяет сократить количество записываемых «знаков» в несколько раз
 |
Модель семантической сети
Модели представления знаний
Когнитивно-графические элементы «Древо» и «Здание»
Фреймовая модель
(Фрейм – рамка, остов, скелет, минимальное описание явления). Фрейм в технологии обучения – это единица представления знаний, заполненная в прошлом, детали которой при необходимости могут быть изменены согласно ситуации.
Фреймовая модель
Схемоконспект или конспект-схема
Примерная структура конспект-схемы практического занятия
Схемоконспект или конспект-схема
Конспект-схема изучения спецтехнологии каменных работ
Свертывание материала в конспект-схему – наиболее сложный и трудный этап, так как на одном развернутом листе нужно наглядно разместить материал целой темы. Выделить из всего целостного отобранного содержания самое главное, чтобы сконцентрировать на нем внимание, это значит: выделить предмет мысли, разделить информацию на логические части, рассортировать материал (отделить главное от второстепенного), найти смысловые опорные пункты, произвести группировку материала в виде записи, схемы, модели и т. д.
Опорный конспект или лист опорных сигналов
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.
Примеры опорных конспектов по различным учебным дисциплинам приведены на рисунках
Схемы взаимодействия кислорода с простыми и сложными веществами, а также формулы оксидов
Опорный конспект по педагогике «Схема решения учебной задачи в теории развивающего обучения»
Трехступенчатый опорный конспект
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
Структура процесса обучения
Примеры
Мотивационная сфера личности
Карта памяти
предложенная американскими педагогами Б. Депортер и М. Хенаки в наибольшей степени приближает форму записи к естественной работе мозга по восприятию информации и ее передачи.
Карта памяти
Карты памяти могут быть рекомендованы при планировании или организации деятельности.
Восприятие информации мозгом
Метаплан
представляет собой инвариантное множество знаковых форм (элементов), имеющих определенное назначение. Возможности применения метаплана в профессиональном обучении рассматривает Н.Е. Эрганова.
Правила составления метаплана:
•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.
Метаплан темы «Электрические 
фильтры» (по Н.Е. Эргановой)
Освоение приемов структурирования и визуализации учебного материала:
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;
озвучивание и окончательная корректировка опорного конспекта, схемы или другого визуального средства.
Закономерности, которые надо учитывать при составлении схемно-знаковых моделей
1. Вертикальная линия считывается дольше, чем горизонтальная, хотя они равны по величине..
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.
4. 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 %.
5. 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%).
6. 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.
 |
Специальные мнемонические приемы
Приведем некоторые варианты построения учебного процесса на примере использования опорного конспекта
1. Подробное изложение учебного материала лекции без ОК, затем краткое повторное изложение по ОК и, наконец, беглое повторение по типу «План ответа» по теме.
2. Использование 3-х ступенчатого ОК: первая ступень – полный опорный конспект с краткой аннотацией; вторая ступень – опорный ассоциативный конспект; третья ступень – план ответа.
3. Использование «синтетических опорных конспектов».
4. Построение основы или же фрагментов ОК на доске мелом или при помощи ТСО по ходу объяснения.
5. Лекция-визуализация, то есть развернутое комментирование визуальных материалов.
Приведем некоторые варианты построения учебного процесса на примере использования опорного конспекта
6. Применение ОК на практических занятиях
7. Работа с ОК с неполной информацией
8. Работа по составлению аннотаций к незнакомым ОК – «развертывание» ОК. 9. Самостоятельное составление ОК по новой учебной информации.
10. Использование ОК в качестве резюме обучающего модуля для обобщения изученного материала
Технология визуализации учебного материала требует
1) владения общеучебными умениями выделять основные понятия темы, вокруг которых следует выстраивать остальную информацию,
2) развития нагляднообразного мышления и творческого воображения.
Опорный конспект по применению рабочей тетради в дистанционном обучении
Технология визуализации учебного материала может применяться в учебных заведениях любого типа, хорошо комбинируется с традиционной системой обучения, а также с любой инновационной обучающей технологией и позволяет усовершенствовать учебный процесс в следующих направлениях:
учит выделять, обобщать и систематизировать основные понятия;
отсеивает лишнюю второстепенную информацию, определяет обязательный объем усвоения и запоминания и оказывает в этом помощь;
максимально приближает новую информацию к форме, в которой ее воспринимает мозг;
обеспечивает единство развития студентов с техническим и вербальным мышлением. Обычно гуманитарии лучше воспринимают слово, а «технари» символы. Работа с опорными сигналами позволяет сгладить эти различия.
Таким образом, феномен визуального мышления – это психический механизм, ответственный за обработку поступающей через зрение информации. Процессы перцептивного мышления (умо-зрительного, по А.Р. Лурии) не менее трудны и результативны, чем использование интеллектуальных понятий. У любого человека с нормальным умом «элементы мышления в восприятии и элементы восприятия в мышлении дополняют друг друга. Они превращают человеческое познание в единый процесс, который ведет неразрывно от элементарного приобретения информации к самым обобщенным теоретическим идеям»
Вопросы для самоконтроля
Почему интенсификацию обучения на основе схемных и знаковых моделей можно назвать технологией?
Охарактеризуйте принципы системного квантования и когнитивной визуализации.
Какова роль визуального мышления в восприятии и понимании учебной информации?
Охарактеризуйте каждый этап восприятия и переработки визуальной информации. Связано ли изложение информации с целями обучения или зависит от закономерностей познавательной деятельности?
Благодарю за внимание!
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.