Обеспечение полноты усвоения учащимися основной школы процедурной информации

Шмакова, Екатерина Геннадьевна

Темы диссертаций по педагогике » Общая педагогика, история педагогики и образования

автореферат и диссертация по педагогике 13.00.01 для написания научной статьи или работы на тему: Обеспечение полноты усвоения учащимися основной школы процедурной информации

Автореферат

Автор научной работы: Шмакова, Екатерина Геннадьевна
Ученая степень: кандидата педагогических наук
Место защиты: Москва
Год защиты: 2010
Специальность ВАК РФ: 13.00.01

Диссертация

Автореферат диссертации по теме "Обеспечение полноты усвоения учащимися основной школы процедурной информации"

004617339

ШМАКОВА Екатерина Геннадьевна

Обеспечение полноты усвоения учащимися основной школы процедурной информации (на основе данных когнитивного мониторинга)

13.00.01 - общая педагогика, история педагогики и образования

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

НШлс^/

- 9 ЛЕК 2010

Москва- 2010

004617339

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательно, учреждении дополнительного профессионального образования «Академия повышения квалификации и профессиональной переподготовки работнико образования»

Научный руководитель: кандидат педагогических наук, доцент

Бершадский Михаил Евгеньевич

Официальные оппоненты: доктор педагогических наук, профессор

Щенников Сергей Александрович

кандидат педагогических наук, доцент Пуденко Татьяна Ивановна

Ведущая организация: Московский государственный областной

университет

Зашита состоится 9 декабря 2010 года в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.003.01 при Федеральном государственном образовательном учреждении дополнительного профессиональног образования «Академия повышения квалификации и профессиональной переподготовки работников образования» по адресу: 125212, Москва. Головинское шоссе, д. 8, корп. 2а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ДПО «Академия повышения квалификации и профессиональной переподготовки работников образования».

Автореферат разослан: «9» ноября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Гордиенко И.Н.

Общая характеристика исследования

Актуальность исследования. Современная цивилизация вступила в новую фазу своего развития, которая получила название информационного общества. Информация стала в постиндустриальную эпоху важнейшим ресурсом, поэтому в современном обществе востребована такая организация образовательного процесса, которая направлена на формирование умений воспринимать, перерабатывать, сохранять и использовать информацию разных видов, что составляет основу информационной компетентности личности. Результатом решения этой задачи должны стать успешные адаптация и востребованность личности в формирующемся информационном обществе 21 века (Е.В. Данильчук). Эти новые цели образования нашли своё отражение в установке государственной политики в области образования на формирование компетентной личности в контексте гуманизации, о чём говорится в Законе РФ «Об образовании», Типовом положении об общеобразовательном учреждении и других правоустанавливающих документах.

В результате исследования комплекса проблем, связанных с уточнением целей образования в информационном обществе и поиском способов формирования информационных умений, в педагогике сформировалось новое научное направление, фундаментальным объектом исследования которого стала информационная компетентность. В последнее десятилетие в этой области выполнено большое число исследований (J1.B. Арьяева, И.М. Баштанар, А.П. Базаева, Л.Д. Васильева, А.Н. Завьялов, О.Б. Зайцева, O.A. Кизик, О.И. Кочурова, В.В. Кюршунова, Т.Н. Лукина, Е.В. Мартынова, И.Н. Нахметов, Л.Ф. Отверченко, Л.В. Сергеева, C.B. Тришина, Л.С. Черкашена и др.), в которых рассматриваются различные аспекты проблемы формирования информационной компетентности обучающихся на разных ступенях образования. Изучены структура, критерии, показатели и уровни информационной компетентности учащихся, детально разработана проблема овладения учащимися системой методов и средств преобразования, хранения и передачи информации с помощью современных информационных технологий, исследованы коммуникативные и интеллектуальные компоненты информационной компетентности, организационно-управленческие аспекты проблемы. Однако во всех проанализированных нами работах игнорируется качественное своеобразие различных видов информации, которую должен научиться получать и при менять школьник в процессе обучения, оказывающие существенное влияние на формирование информационных умений.

Окружающий современного ученика мир не предлагает готовых ответов, он наполнен противоречивой, неупорядоченной, непрерывно изменяющейся и быстро устаревающей информацией, из которой очень трудно выделить сведения, необходимые для понимания событий и прогнозирования возможных сценариев их развития. Поэтому в школах Европы, США, Канады и других развитых стран преимущественное внимание уделяется формированию умений работать с информацией и особенно с теми её видами, которые носят преобразующий, деятельностный характер.

В настоящее время особенности обработки различных видов информации

активно исследуются в работах в области искусственного интеллекта, связанных с обучением компьютеров. Однако между искусственным интеллектом, когнитивной психологией и дидактикой возникли междисциплинарные связи, позволяющие использовать достижения одной из этих областей в других. Благодаря этому взаимодействию появилось новое научное направление, получившее название «искусственный интеллект в обучении».

В инженерии знаний выделяют два вида информации - декларативную и процедурную. В состав декларативной информации входят факты - понятия, определения, следствия, выводы, признаки объектов, событий, явлений, даты, численные значения каких-либо величин, формулировки законов, теорем и т. д.

Всё множество фактов, хранящихся в памяти человека, образует так называемую базу данных. Для превращения базы данных в базу знаний, позволяющую интерпретировать и преобразовывать информацию с целью её применения в новых ситуациях, необходимо дополнительно ввести так называемые правила преобразования. Совокупность этих правил образует процедурную информацию. В её состав входят действия - правила и алгоритмы выполнения различных видов деятельности, способы преобразования объектов, различные методики. Владение процедурной информацией позволяет оперировать фактами, осуществляя мысленное моделирование явлений и практическое преобразование объектов в ходе собственной познавательной деятельности. Таким образом, владение процедурной информацией является необходимой составляющей информационной компетентности личности.

Закономерности усвоения процедурной информации подчинены законам усвоения деятельности, однако имеют ряд особенностей, связанных со свойствами данного вида информации. Обучению деятельности посвящен ряд исследований А.Н. Леонтьева, C.JI. Рубинштейна, И.И. Ильясова, В.В. Давыдова, П.Я. Гальперина, Д.Б. Эльконина, Н.Ф. Талызиной, Л.Г. Петерсон, A.B. Хуторского и других авторов, но усвоение процедурной информации в них как отдельная проблема не рассматривается.

человечеством и сравнительно низкой скоростью накопления знаний отдельным человеком. Традиционное обучение не обеспечивает соответствующего роста усвоения знаний. Одно из возможных решений состоит в том, чтобы при проектировании учебного процесса, направленного на усвоение всё возрастающего количества информации, учитывать когнитивные особенности учащегося, влияющие на информационные процессы.

Зависимость усвоения знаний от особенностей интеллекта была выявлена и подтверждена многими психологами и педагогами (Г. Айзенк, О.В. Алексеева, А. Анастази, Г.А. Берулава, М.Е. Бершадский, Р. Кеттелл, Д.Ш. Матрос, H.A. Менчинская, М.А. Холодная, И.С. Якиманская и др.). Решению проблемы проектирования учебного процесса с учётом особенностей индивидуального когнитивного развития посвящен ряд современных исследований (A.B. Бехтерев, А.П. Зиновьева, O.A. Крошкина, М.А. Кусаинова, Д.В. Люсин, Л.П. Очирова). Но их авторы не рассматривают проблему зависимости усвоения процедурной информации от когнитивного развития учащихся основной школы.

Таким образом, можно констатировать наличие противоречия между потребностью современного общества в целом и каждого отдельного учащегося в частности в полном усвоении процедурной информации, составляющей основу информационной компетентности, и недостаточной разработкой комплекса организационных форм, методов и дидактических средств, обеспечивающих её усвоение. Существование данного противоречия позволяет говорить об актуальности исследования проблемы разработки методической системы обучения в основной школе, обеспечивающей полноту усвоения процедурной информации на основе учёта особенностей когнитивной сферы учащихся. Это позволяет следующим образом сформулировать тему исследования: «Обеспечение полноты усвоения учащимися основной школы процедурной информации (на основе данных когнитивного мониторинга)».

Объект исследования - процесс усвоения учащимися основной школы процедурной информации.

Предмет исследования - обеспечение полноты усвоения учащимися основной школы процедурной информации.

Цель исследования - теоретически обосновать, разработать и экспериментально проверить методическую систему, обеспечивающую полноту усвоения учащимися основной школы процедурной информации на основе данных когнитивного мониторинга.

Гипотеза исследования: проблема разработки методической системы обучения в основной школе, обеспечивающей полноту усвоения процедурной информации на основе учёта особенностей когнитивной сферы учащихся будет разрешена, если:

• процедурная информация представлена в учебном процессе основной школы эксплицитно как объект изучения в соответствии со следующей содержательной триадой: структура процедуры, объекты, для преобразования которых применяется процедура, условия и границы применимости процедуры;

• комплекс средств диагностики полноты усвоения процедурной информации позволяет идентифицировать необходимые свойства информации,

применяемой учеником: внутренняя интепретируемость; структурируемость; связность; отношение релевантности; активность;

• мониторинг позволяет определять общие когнитивные способности и частные когнитивные схемы, необходимые для полного усвоения процедурной информации;

• содержание обучения, применяемые методы и формы обучения, комплекс заданий для организации учебной деятельности, темп обучения и его продолжительность определяются на основе данных когнитивного мониторинга.

В соответствии с целью и выдвинутой гипотезой исследования были поставлены и решались следующие задачи:

1) провести научный анализ современного состояния проблемы усвоения деятельностной информации в образовании с целью отбора теоретических оснований, необходимых и достаточных для проектирования системы обучения, обеспечивающей полноту усвоения процедурной информации учащимися основной школы;

2) построить взаимосвязанный комплекс средств диагностики полноты усвоения процедурной информации и когнитивных способностей учащихся и разработать процедуры его применения в основной школе;

3) разработать критерии отбора содержания образования, методов, форм и средств обучения и построить модель учебного процесса, обеспечивающую полноту усвоения процедурной информации на основе данных когнитивного мониторинга;

4) экспериментально проверить гипотезу исследования.

Для решения поставленных задач использована совокупность общенаучных и педагогических методов исследования:

анализ философской, психологической, педагогической, методической литературы по теме исследования;

анализ содержания государственных стандартов общего образования, учебных планов, программ, учебной литературы основной школы;

анализ состояния усвоения процедурной информации в основной школе; наблюдение за ходом учебного процесса, анкетирование и тестирование обучающихся;

педагогический эксперимент в следующих формах: констатирующий, обучающий, контролирующий;

статистическая обработка данных педагогического эксперимента, анализ и обобщение его результатов.

Теоретико-методологической основой исследования явились фундаментальные работы по философии образования и образовательной политике (Б.С. Гершунский, Э.Н. Гусинский, И.Я. Лернер, A.M. Новиков), концепция личностно ориентированного обучения и воспитания (Е.В. Бондаревская, В.В. Сериков, В.Д. Шадриков, И.С. Якиманская, М.Н. Берулава, A.M. Гольдин, A.M. Тубельский, A.B. Хуторской), психологические теории деятельности (П.П. Блонский, JI.C. Выготский, А.Н. Леонтьев, С.Л. Рубинштейн, Н.Ф. Талызина, E.H. Кабанова-Меллер, H.A. Менчинская, Т.П. Зинченко, Э.Г. Гельфман и др.), труды по когнитивной

психологии и инженерии знаний (Дж. Андерсон, В.Н. Дружинин, У. Найссер, Р. Солсо, М.А. Холодная и др.), идеи моделирования и проектирования образовательных технологий (В.П. Беспалько, И.П. Подласый, В.В. Гузеев, М.Е. Бершадский, М.В. Кларин, П.И. Третьяков, И.Б. Сенновский, Д.Ш. Матрос и др.), работы в области использования теорий научения в образовательной сфере (Г.А. Атанов, П.Я. Гальперин, Б.Ф. Скиннер, М. Вертгеймер, Ж. Пиаже, А. Бандура и др.).

Основные этапы исследования:

На первом этапе (2004-2006 гг.) был осуществлён анализ состояния процесса усвоения процедурной информации. Выявлена необходимость учёта когнитивной сферы в процессе обучения. Зафиксирована недостаточная разработанность в науке системы учёта когнитивных особенностей в образовательном процессе основной школы. Осуществлён отбор и адаптация методов диагностики когнитивных особенностей учащихся. Определялись уровни содержания учебного материала. Проводилось тестирование учащихся по выявлению уровней усвоения знаний, уровней когнитивной готовности. Отбирались модели, методы, обеспечивающие эффективность обучения. Осуществлён контроль и коррекция процесса усвоения процедурной информации. Выявлялась специфика восприятия учебного материала учащимися в рамках выбранной модели обучения.

На втором этапе (2007-2008 гг.) проектировалась модель учебного процесса, ориентированного на усвоение школьниками процедурной информации на основе данных когнитивного мониторинга.

На третьем этапе (2009-2010 гг.) осуществлялась экспериментальная проверка гипотезы исследования. Проверка полноты усвоения процедурной информации учащимися осуществлялась при условии отбора модели учебного процесса на основе данных когнитивного мониторинга. Обрабатывались результаты эксперимента, проводился их анализ. Определялись перспективы дальнейшего изучения проблемы исследования.

Базой исследования являлась ГОУ СОШ № 37 г. Москвы, ГОУ СОШ №1941 г.Москвы, МОУ СОШ № 1 г. Красноармейска Московской области, МОУ «Царёвская основная общеобразовательная школа» Пушкинского района Московской области. Экспериментальная часть исследования выполнена на материале предметов «Алгебра», «Химия», «История».

Апробация результатов исследования и внедрение их в практику осуществлялись через публикации в педагогической печати. Промежуточные и итоговые результаты исследования обсуждались и получили одобрение на заседаниях и научных семинарах кафедры образовательной технологии АПК и ППРО (2004-2009 г.г.), научно-практических конференциях:

2005 г. - VIII междисциплинарная научно-практическая конференция аспирантов и соискателей (г. Москва) - Философия современного образования и научная педагогическая мысль: от исследований к практике;

2006 г. - IX междисциплинарная научно-практическая конференция аспирантов и соискателей (г. Москва) - Философия современного образования и научная педагогическая мысль: от исследований к практике;

2007 г. - X междисциплинарная научно-практическая конференция

аспирантов и соискателей (г. Москва) - Философия современного образования и научная педагогическая мысль: от исследований к практике.

Научная новизна исследования состоит в следующем:

- предложена теоретическая модель обучения, обеспечивающая полноту усвоения процедурной информации, которая включает следующие компоненты: критерии отбора и композиции содержания образования, методов обучения и форм организации учебной деятельности, средств обучения, взаимосвязанный мониторинг когнитивной сферы и полноты усвоения процедурной информации учащимися основной школы;

- предложена когнитивная модель учащегося основной школы, необходимая для проектирования учебного процесса, обеспечивающего полноту усвоения процедурной информации;

- разработана структура системы заданий, позволяющих организовать познавательную деятельность учащихся, обеспечивающую полноту усвоения процедурной информации;

- разработана система мониторинга полноты усвоения процедурной информации учащимися основной школы.

Теоретическая значимость исследования определяется тем, что:

теоретически обоснована возможность полного усвоения процедурной информации в образовательном процессе, основанном на использовании данных когнитивного мониторинга;

введено понятие полноты усвоения процедурной информации как существенной характеристики результатов образовательного процесса в основной школе и обоснованы критерии полноты усвоения учащимися основной школы процедурной информации.

Практическая значимость исследования состоит в возможности применения разработанной системы заданий для реализации процесса обучения, направленного на обеспечение полноты усвоения процедурной информации учащимися при изучении различных предметных областей в основной школе. Результаты исследования могут быть использованы учителями в практике работы для проведения когнитивного мониторинга и мониторинга полноты усвоения процедурной информации в основной школе.

Достоверность полученных результатов обеспечивалась соблюдением основных методологических принципов педагогической науки, комплексным применением апробированных в зарубежной и отечественной педагогике методов исследования, взаимопроверкой результатов, полученных по разным методикам, экспериментальной проверкой гипотезы, содержательным анализом выявленных фактов, использованием статистических процедур количественной обработки данных.

Положения, выносимые на защиту:

1. Система теоретических положений, необходимых и достаточных для проектирования системы обучения, обеспечивающей полноту усвоения процедурной информации учащимися основной школы, включает:

• подход, принятый в инженерии знаний к описанию информации, необходимой субъекту для успешного самостоятельного решения проблем;

• теорию адаптивного контроля мышления (ACT) Дж. Андерсона;

• модели структуры интеллектуальных способностей, принятые в психометрических теориях интеллекта;

• модели когнитивных способностей, разработанные в психологии (памяти, перекодирования информации, стратегии принятия решений), и элементы теории семантических сетей;

• положения теории построения образовательного мониторинга, касающиеся требований, предъявляемых к средствам получения информации обратной связи;

• идеи уровневого подхода к оценке результатов обучения.

2. Критерием отбора модели обучения является система данных когнитивного мониторинга и мониторинга полноты усвоения процедурной информации, определяющая три типовые образовательные траектории, ведущие к полному усвоению процедурной информации с учётом когнитивных возможностей обучающихся и состоящие из девяти стадий перехода от предыдущих к последующим уровням усвоения процедуры.

3. Для технологизации проектирования и реализации учебного процесса целесообразно использовать групповую модель для трёх уровней когнитивного развития учащихся: низкого, среднего и высокого.

4. Содержательным основанием для построения комплекса диагностики полноты усвоения процедурной информации является трёхмерная модель, основанная на:

• структуре продукционной системы;

• уровнях усвоения процедурной информации;

• показателях полноты усвоения процедурной информации.

Структура диссертации: введение, содержащее общую характеристику

работы; 3 главы, представляющие соответственно постановку задач исследования на основании анализа литературы, решение этих задач в общем виде и результаты экспериментальной проверки полученных решений; заключение, содержащее основные выводы; список литературы, включающий 246 наименований; 4 приложения, в которых представлены примеры различных видов процедурной информации из разных образовательных областей курса основной школы, описаны диагностика полноты усвоения процедурной информации, и модели обучения для разных траекторий её усвоения, представлены и обсуждены некоторые результаты контролирующего эксперимента.

Текст диссертации содержит 5 рисунков и 24 таблицы.

Основное содержание диссертации

Во введении обоснован выбор темы исследования, её актуальность, охарактеризован научный аппарат исследования (объект, предмет, цель, гипотеза, задачи и методы исследования); раскрыты научная и практическая новизна, практическая значимость, сформулированы положения, выносимые на защиту; приведены сведения о внедрении результатов исследования и об имеющихся публикациях.

В первой главе «Проблема усвоения процедурной информации учащимися основной школы» представлены результаты обзора философской,

педагогической и психологической литературы, посвященной данной проблеме. Проведён анализ диссертационных исследований с целью выявления современного состояния проблемы формирования информационной компетентности учащихся. В постиндустриальную эпоху информация стала важнейшим ресурсом, поэтому в современном обществе востребована такая организация образовательного процесса, которая направлена на формирование умений воспринимать, перерабатывать, сохранять и использовать информацию разных видов, что составляет основу информационной компетентности личности.

Анализ работ в области формирования информационной компетентности учащихся основной школы показал, что ни в одном из них проблема зависимости информационных умений школьников от вида учебной информации не являлась предметом специального исследования. В настоящее время особенности обработки различных видов информации изучаются в инженерии знаний в рамках работ в области искусственного интеллекта. Установлено, что существуют два качественно отличающихся вида информации - декларативная и процедурная. В состав декларативной информации входят факты, хранящихся в памяти человека и образующие базу данных, используемую в качестве содержательной основы при решении проблем. Цель формирования базы данных соответствует «знаниевой» образовательной парадигме индустриального общества. Современному информационному обществу необходим выпускник школы, умеющий применять знания. Но для этого необходимо уметь интерпретировать и преобразовывать информацию, используя так называемые правила преобразования, совокупность которых образует процедурную информацию. Владение этим видом информации позволяет учащемуся получать и преобразовывать информацию, используя её в собственной познавательной деятельности. Поэтому владение процедурной информацией является необходимой составляющей информационной компетентности личности.

Существование двух подсистем переработки информации подтверждается данными когнитивной психологии, в которой экспериментально доказано, что в процессе восприятия, переработки и сохранения декларативной и процедурной информации участвуют различные отделы мозга, причём свойства декларативной и процедурной памяти существенно отличаются. Отсюда следует, что также существенно должны различаться и дидактические системы обучения, предназначенные для формирования умений воспринимать, перерабатывать, сохранять и применять декларативную и процедурную информацию.

Сравнительный анализ структуры и этапов применения разных видов процедурной информации из различных предметных областей позволил установить, что:

• процедурная информация присутствует во всех школьных дисциплинах основной школы, принадлежащих различным образовательным областям;

• процедурная информация имеет одинаковую структуру, но отличается по полученной продукции и форме осуществления процедуры.

По виду получаемой в результате выполнения процедуры продукции

процедурная информация делится на:

• способ получения информации об объекте;

• способ описания объекта;

• способ преобразования объекта;

• способ создания объекта;

• метод решения задачи с получением комплексной продукции.

Изучение работ в области когнитивной психологии показало, что

успешность усвоения процедурной информации зависит от следующих факторов:

• успешного усвоения декларативной информации, входящей в состав выполняемого действия в качестве объекта действия;

• индивидуальных когнитивных особенностей личности учащегося, влияющих на протекание информационных процессов (восприятие информации является когнитивным процессом, который осуществляется с помощью индивидуального набора когнитивных схем, сформировавшихся в результате прошлого опыта учащегося).

Для построения системы обучения, обеспечивающей успешное формирование умений работать с информацией, необходимо определить понятие учебной информации, выделить её виды, их количественные и качественные характеристики, методы действия с определёнными видами информации.

Анализ различных подходов к определению учебной информации позволил отдать предпочтение вероятностному её толкованию. Под учебной информацией понимаются сведения, позволяющие ученику уменьшить неопределённость исходов деятельности, которой он должен овладеть в процессе обучения.

Анализ существующих подходов к определению критериев и показателей усвоения показал, что ни один из них не может быть использован для оценки полноты усвоения процедурной информации, так как последняя обладает рядом новых свойств, ранее не рассматривавшихся в педагогической науке. С позиции инженерии знаний информация, необходимая субъекту для успешного самостоятельного решения проблем, должна обладать следующими свойствами: внутренней интерпретируемостью, структурируемостью, связностью, релевантностью, активностью. Эти свойства, используемые в инженерии знаний, можно использовать как педагогические показатели критерия полноты усвоения. Это позволило определить понятие «полнота усвоения процедурной информации» как интегральный результат процесса усвоения процедурной информации, характеризующийся следующими показателями:

• внутренней интерпретируемостью;

• структурируемостью;

• связностью;

• отношением релевантности;

• активностью.

Такое определение даёт возможность для построения модели учебного процесса, обеспечивающего полноту усвоения процедурной информации, при

условии, что его проектирование базируется на изучении и использовании особенностей когнитивных процессов учащихся. Полнота усвоения процедурной информации зависит от сформированное™ когнитивных схем, которые позволяют её идентифицировать и обрабатывать.

На основании анализа психолого-педагогических исследований выделены свойства когнитивной сферы, влияющие на усвоение процедурной информации:

• структура интеллекта (вербальный, математический, пространственный);

• кратковременная память (вербальная, образная, числовая);

• умения совершать индуктивные и дедуктивные умозаключения;

• умение устанавливать логические связи;

• умение осуществлять перекодирование информации (образное <-> вербальное, образное <-> знаково-символическое, вербальное <-» знаково-символическое);

• умение выбирать адекватную стратегию проверки гипотез.

Перечисленные свойства, составляющие первичные и приобретённые

когнитивные способности, непосредственно влияют на процесс восприятия, переработки, хранения учебной информации, от их характеристик зависит полнота усвоения процедурной информации каждым учащимся.

Во второй главе «Проектирование учебного процесса на основе данных когнитивного мониторинга» описан процесс решения задач, сформулированных на основе теоретического анализа проблемы, проведённого в первой главе.

В первом параграфе описан процесс проектирования дидактических средств, используемых для диагностики полноты усвоения учебной информации. В качестве теоретической основы проектирования были взяты качественные показатели, отражающие специфические особенности процедурной информации: неоднородная структура (объекты, условия, операции, неразложимые операции), уровневое усвоение каждого элемента (ознакомительное усвоение, неполное усвоение, полное усвоение), соответствие усвоения каждого элемента на каждом уровне показателям критерия полноты (внутренней интерпретируемости, структурируемости, связности, отношению релевантности, активности). Таким образом, предложена трёхмерная содержательная модель объектов диагностики полноты усвоения процедурной информации.

При отборе диагностического инструментария были использованы качественные показатели управленческой информации обратной связи об усвоения учебных процедур, выделенные А.Н. Майоровым:

• объективность - интерпретация полученных результатов не зависит от обучающей системы;

• оперативность - обучающая система выполняет обработку данных до оказания корректирующего воздействия;

• достаточность - объём информации должен соответствовать потребностям обучающей системы и быть достаточным для принятия решения;

• валидность - соответствие предъявляемых диагностических заданий тому, что намечено проверить.

Использование этих показателей управленческой информации является достаточным для управления процессом усвоения процедурной информации. Их применение позволило сформировать комплекс, состоящий из следующих методик диагностики полноты усвоения процедурной информации: /. Исключение лишнего.

2. Определение существенного признака.

3. Задание на дополнение ответа.

4. Задание на установление аналогии.

5. Задание на восстановление соответствия.

6. Задание на установление вида связи.

7. Задания на перекодирование информации.

8. Учебная задача, содержащая запись ответа.

9. Учебная задача.

Взаимосвязь объектов диагностики и типов заданий на каждом уровне усвоения представлена в таблице 1.

Таблица 1

Уровень усвоения Диагностируемые элементы Типы заданий

ознакомительное усвоение объекты, условия, неразложимые операции, операции исключение элемента из массива подобных элементов; подбор элемента к процедуре; подбор элемента к элементу

неполное усвоение (неполное усвоение основ процедуры) объекты, условия, неразложимые операции, операции, структура процедуры определение существенных признаков; замена элемента подобным; замена элемента антиэлементом; выбор по аналогии; подбор пропущенного элемента; активизация элемента; структурирование

неполное усвоение (неполное овладение процедурой) объекты, условия, операции, структура процедуры определение логической связи; перекодирование информации; выбор правильного ответа; анализ элементов процедуры; активизация элемента; моделирование процедуры

| полное усвоение _| процедура______I выполнение процедуры

Дидактические средства диагностики полноты усвоения процедурной информации объединены в систему, состоящую из 6-ти блоков, соответствующих структуре и уровням усвоения процедуры.

Во втором параграфе определён комплекс средств диагностики свойств когнитивной сферы, влияющих на усвоение процедурной информации. Проведён сравнительный анализ различных методик, используемых для диагностики структуры интеллекта и отдельных когнитивных способностей. Это позволило создать диагностический комплекс, включающий девять методик, с помощью которых измеряются 13 когнитивных способностей. Его применение позволяет построить индивидуальный когнитивный профиль учащегося, достаточный для проектирования процесса усвоения процедурной информации. Пример такого профиля приведён на рисунке 1.

Рисунок 1. Пример когнитивного профиля учащегося

Однако технологически реализовать подобный процесс с учётом всех данных для каждого ученика при отсутствии специальной компьютерной программы, позволяющей автоматизировать процесс подбора содержания, методов, форм, средств обучения, невозможно. Поэтому предложено использовать разбиение учащихся по трём уровням когнитивного развития: низкому, среднему и высокому.

В третьем параграфе описано построение модели обучения, обеспечивающей полноту усвоения процедурной информации. В качестве критериев отбора моделей обучения приняты данные когнитивного мониторинга и мониторинга полноты усвоения процедурной информации. Анализ результатов когнитивной диагностики позволяет произвести отбор учащихся с похожим познавательным профилем, для которых можно построить типовые образовательные траектории, ведущие к полному усвоению процедурной информации с учётом когнитивных возможностей обучающихся. До начала изучения процедуры введём три возможные комбинации уровней

когнитивного развития и уровней усвоения процедуры, обозначив их 1-0, 2-0 и 3-0. Первые цифры 1, 2, 3 в каждой паре соответствуют уровням когнитивной готовности (1- низкий, 2 - средний, 3 - высокий), вторая цифра (0) показывает, что учащиеся не изучали новую процедуру. Эта цифра может пробегать ряд значений от 0 до 3 (1 - уровень ознакомительного усвоения, 2 - уровень неполного усвоения, 3 - уровень полного усвоения). Обозначим 1-3, 2-3 и 3-3 конечное состояние учащихся после изучения процедуры. Тогда поэтапный переход от начального к конечному состоянию представляет собой образовательную траекторию. Так как возможное число уровней когнитивной готовности равно 3, то возникает необходимость в построении трёх типичных образовательных траекторий для каждой стадии изучения процедурной информации:

траектория 1-0 —+ 1-1 —► 1-2 —> 1-3;

траектория 2-0 —► 2-1 —* 2-2 —> 2-3;

траектория 3-0 —> 3-1 —► 3-2 —> 3-3.

Для каждой образовательной траектории построены дескриптивные модели учебного процесса, основанные на адаптации содержания образования, методов, форм и средств обучения к когнитивным возможностям ученика. Для каждой из девяти возможных стадий перехода учащихся из одного состояния в другое предложен комплекс заданий для диагностики уровня усвоения процедуры и организации деятельности учащихся, даны рекомендации по выбору методов, организационных форм и средств обучения на этапах изучения процедуры и коррекции её усвоения.

Структура учебного процесса при изучении процедуры на всех уровнях её усвоения имеет одинаковый вид. Она состоит из следующих этапов:

1. Изучение новой процедуры на соответствующем уровне.

2. Первичная диагностика усвоения процедуры на данном уровне.

3. Первичная коррекция усвоения процедуры на данном уровне.

4. Вторичная диагностика на данном уровне.

5. Вторичная коррекция усвоения процедуры на данном уровне.

С учётом существования трёх основных уровней усвоения и двух подуровней второго уровня получаем процессуальный модуль обучения процедуре, состоящий из 20 этапов.

В третьей главе «Экспериментальная проверка методической системы обучения обеспечивающей полноту усвоения процедурной информации» описан эксперимент по проверке разработанной модели обучения, в котором принимали участие 398 учащихся ГОУ СОШ №37 г. Москвы, ГОУ СОШ №1941 г. Москвы, МОУ СОШ № 1 г. Красноармейска Московской области, МОУ «Царёвская основная общеобразовательная школа» Пушкинского района Московской области. Эксперимент проводился в период с 2004 по 2010 гг.

Эксперимент проводился в три этапа: в ходе констатирующего эксперимента изучалась связь между усвоением процедурной информации школьниками и их уровнем когнитивного развития, отношение к проблеме контроля и оценки усвоения процедурной информации в учебном процессе. Проводилось анкетирование учителей и учащихся, на основании которого было выдвинуто предположение о готовности использовать в процессе обучения

данные когнитивного мониторинга.

На втором этапе была осуществлена пробная проверка разработанной модели обучения для выявления имеющихся проблем. Было экспериментально установлено, что при проведении уроков с использованием разработанной системы диагностики процедурной информации повышается не только уровень усвоения, но и повышается интерес к предмету даже у учеников с низким уровнем когнитивного развития. Подтвердилось предположение, что адаптация учебного процесса к уровням когнитивного развития помогает ученикам в усвоении учебных процедур.

На третьем этапе осуществлялся эксперимент по применению разработанной модели, проводилась проверка гипотезы.

В первом параграфе данной главы описан процесс диагностики когнитивных способностей учащихся контрольных и экспериментальных классов. Контролирующий эксперимент и его результаты обсуждаются во втором параграфе данной главы.

Процесс построения комплекса средств диагностики когнитивных способностей и определения уровней когнитивного развития описан в параграфе II.II диссертации. В первом параграфе третьей главы приведён пример результатов когнитивной диагностики и построения распределения учащихся восьмых экспериментальных и контрольных классов по уровням когнитивного развития. Результаты сравнительной диагностики представлены в виде диаграммы на рисунке 2. По вертикали отложено относительное число учащихся (в %), находящихся на низком, среднем и высоком уровнях когнитивного развития.

Определим, различаются ли группы школьников по уровням когнитивного развития до эксперимента. Так как измерения проводились по дихотомической шкале для числа учащихся в обеих группах большего пяти и ни одно из значений не равно нулю, то для оценки достоверности совпадения или различия значений исследуемого признака можно воспользоваться угловым преобразованием Фишера.

■ Низкий в Средний и Высокий

Контрольная группа Экспериментальная группа

Рисунок 2. Результаты сравнительной когнитивной диагностики учащихся

контрольных и экспериментальных классов Применение этого статистического критерия к данным когнитивной диагностики показывает статистически достоверное (на уровне значимости

0,05) отсутствие различий между числом учащихся с низким, средним и высоким уровнями когнитивного развития в экспериментальных и контрольных классах, что обеспечивает чистоту проведения эксперимента.

Во втором параграфе представлены результаты контрольного эксперимента по применению разработанной системы обучения, обеспечивающей полноту усвоения процедурной информации на основе данных когнитивного мониторинга. Подтверждение обеспечения полноты усвоения показано на базе изучения алгебры, химии, истории курса 8 класса при усвоении учащимися всех возможных видов процедур: методов решения задач; способов получения информации; способов описания объектов: способов преобразования объектов; способов создания объектов. В тексте параграфа приведены результаты, обработка и анализ данных эксперимента по усвоению процедурной информации вида «метод решения задач» в курсе алгебры восьмого класса. Данные по усвоению процедур других видов при изучении указанных выше учебных дисциплин приведены в приложении IV.

До начала эксперимента было определено число учащихся контрольных и экспериментальных классов, усвоивших процедурную информацию на следующих уровнях и подуровнях:

1. Ознакомительное усвоение;

2. Неполное усвоение:

2.1. Неполное усвоение основ процедуры;

2.2. Неполное овладение процедурой;

3. Полное усвоение.

Для представления данных используется дихотомическая шкала с двумя различными упорядоченными баллами - «усвоил» и «не усвоил».

Результаты сравнительной диагностики представлены в виде диаграммы на рисунке 3. По вертикали отложено относительное число учащихся (в %), усвоивших процедуру сложения рациональных дробей с одинаковыми знаменателями.

контрольная группа

Эксперпментааьная группа

■ Ознакомительное усвоение

■ Неполное усвоение основ

■ Неполное овладение

■ Полное усвоение

Рисунок 3. Гистограмма распределения учащихся контрольной и экспериментальной групп по уровням полноты усвоения процедуры «метод решения задач» до начала эксперимента

Применение углового преобразования Фишера к данным входной диагно-

стики в экспериментальных и контрольных группах показывает, что статистически показанные ими результаты по каждому уровню усвоения не отличаются (с надёжностью 0,95).

На следующем этапе экспериментальная группа учащихся обучалась с применением разработанной модели обучения при изучении процедуры сложения рациональных дробей с разными знаменателями. Результаты усвоения данной процедуры в контрольных и экспериментальных классах после проведения эксперимента представлены на рисунке 4 в виде гистограммы. По вертикали отложено относительное число учащихся (в %), усвоивших данную процедуру на различных уровнях полноты её усвоения.

120

100 80 60 40 20

100

■ Ознакомительное усвоение

Неполное усвоение основ

и Неполное овладение основами

■ Полное усвоение

Контрольная группа Экспериментальная группа

Рисунок 4. Гистограмма распределения учащихся контрольной и экспериментальной групп по уровням полноты усвоения процедуры «метод решения задач» после эксперимента

Так как эмпирическое значение критерия Фишера оказалось больше критического, то необходимо сделать вывод, что характеристики сравниваемых выборок отличаются на уровне значимости 0,01. Это означает, что доля учащихся, полностью усвоивших процедуру, в экспериментальной группе больше, чем в контрольной группе.

Обобщение данных, полученных при сравнении результатов усвоения процедур разного типа на предметном содержании алгебры, химии, истории позволяют сделать следующие выводы:

• в экспериментальных группах после применения разработанной нами системы обучения произошло статистически достоверное (на уровне значимости 0,01) увеличение числа учащихся, полностью усвоивших процедурную информацию;

• в контрольных группах при применении традиционной системы обучения статистически достоверных (на уровне значимости 0,95) сдвигов в числе учащихся, полностью усвоивших процедурную информацию, не произошло;

• при традиционном обучении некоторые школьники полностью усваивают процедурную информацию, но в основном к ним относятся учащиеся с высоким уровнем когнитивной готовности.

Таким образом, анализ данных формирующего эксперимента позволяет сделать вывод о подтверждении гипотезы исследования и о достижении его цели, состоящей в теоретическом обосновании, разработке и экспериментальной проверке методической системы обучения, обеспечивающей полноту усвоения учащимися основной школы процедурной информации на основе данных когнитивного мониторинга. Следовательно, поставленная в исследовании проблема разрешена.

В заключении отмечается, что в результате проведённого теоретико-экспериментального исследования, объектом которого является процесс усвоения обучающимися основной школы процедурной информации, на предмет обеспечения полноты усвоения учащимися процедурной информации на основе данных когнитивного мониторинга для поставленных задач предложены следующие решения.

1. Установлено, что система теоретических положений, необходимых и достаточных для проектирования системы обучения, обеспечивающей полноту усвоения процедурной информации учащимися основной школы, включает:

• подход, принятый в инженерии знаний к описанию свойств информации, необходимых субъекту для успешного самостоятельного решения проблем;

• теорию адаптивного контроля мышления (ACT) Дж. Андерсона;

• модели структуры интеллектуальных способностей, принятые в психометрических теориях интеллекта;

• модели когнитивных способностей, разработанные в когнитивной психологии (памяти, перекодирования информации, стратегии принятия решений), и элементы теории семантических сетей;

• идеи уровневого подхода к оценке результатов обучения.

На основании свойств информации было сформулировано новое педагогическое понятие полноты усвоения процедурной информации как критерия её усвоения и определены показатели полного усвоения.

Теория адаптивного контроля мышления позволила определить содержательные компоненты учебного процесса по усвоению процедурной информации: объекты, к которым процедура применима, условия применения процедуры, операции и неразложимые операции, реализующие данную процедуру.

В процессе анализа психометрических и когнитивных теорий были выделены шесть групп когнитивных способностей, влияющих на усвоение процедурной информации, и определено содержание когнитивного мониторинга.

На основании модифицированной системы критериев отбора средств получения информации обратной связи и анализа существующих средств педагогической диагностики построен комплекс заданий для диагностики полноты усвоения процедурной информации.

Анализ работ в области построения таксономий образовательных целей и

особенностей процедурной информации с точки зрения полноты её усвоения позволил выделить три уровня усвоения процедурной информации: полное усвоение; неполное усвоение, состоящее из подуровней неполного усвоения основ процедуры и неполного овладения процедурой; ознакомительное усвоение. На основе данного результата была определена структура учебного процесса.

Таким образом, система теоретических положений позволяет решить вторую и третью задачи исследования и разработать систему обучения, обеспечивающую полноту усвоения процедурной информации учащимися основной школы. Отсюда следует достаточность положений, входящих в состав системы. С другой стороны, выделенные положения не зависят друг от друга, так как ни одно из них не является следствием другого. Отсюда вытекает необходимость каждого из данных положений.

2. С целью построения взаимосвязанного комплекса средств диагностики полноты усвоения процедурной информации и когнитивных способностей обучающихся осуществлён сравнительный анализ различных методик изучения когнитивных способностей учащихся, позволяющих диагностировать те шесть групп способностей (структура интеллекта, виды кратковременной памяти, виды умозаключений, логические связи, формы перекодирования и стратегии проверки гипотез), которые значимо влияют на успешность усвоения процедурной информации. Это позволило создать диагностический комплекс, включающий девять методик, составляющий психологический инструментарий когнитивного мониторинга. Его применение позволяет построить индивидуальный когнитивный профиль учащегося, достаточный для проектирования процесса усвоения процедурной информации. Для технологизации проектирования и реализации учебного процесса предложено использовать групповую модель разбиения учащихся по трём уровням когнитивного развития: низкому, среднему и высокому.

На основе сопоставления состава процедурной информации, разработанной Дж. Андерсоном, и выделенных уровней усвоения (полное усвоение; неполное усвоение, состоящее из подуровней неполного усвоения основ процедуры и неполного овладения процедурой; ознакомительное усвоение) составлена полная двумерная матрица объектов диагностики, содержащая 14 содержательных компонентов. Для каждого объекта диагностики определены показатели полноты его усвоения, связанные со свойствами процедурной информации, являющимися критериями полноты её усвоения: внутренней интерпретируемостью, структурируемостью, связностью, релевантностью, активностью. Таким образом, выявлено содержательное основание для построения комплекса диагностики полноты усвоения процедурной информации, образующее трёхмерную модель, включающую:

• структуру продукционной системы;

• уровни усвоения процедурной информации;

• показатели полноты усвоения процедурной информации.

Показано, что для построения системы заданий, позволяющей управлять усвоением процедурной информации, целесообразно использовать типологию процедур по виду получаемой продукции: способ получения информации об

объекте; способ описания объекта; способ преобразования объекта; способ создания объекта; метод решения задачи с получением комплексной продукции.

На основании модифицированной системы критериев отбора средств получения информации обратной связи, предложенной А.Н. Майоровым, и анализа существующих средств педагогической диагностики определён комплекс заданий для диагностики полноты усвоения процедурной информации, который включает две группы заданий - критериально-ориентированный тест, предназначенный для диагностики полноты усвоения отдельных элементов продукционной системы, и задачи, с помощью которых диагностируется усвоение целостной процедуры на уровнях неполного овладения и полного усвоения.

В учебном процессе средства диагностики позволяют последовательно проверять усвоение объектов, условий, операций, неразложимых операций, структуры, процедуры. При этом подбираются такие диагностические средства, которые позволяют определить уровень усвоения каждого из перечисленных выше элементов процедуры. Диагностический комплекс представлен шестью блоками заданий, каждый из которых соответствует определённому объекту диагностики.

3. В качестве критериев отбора модели обучения приняты данные когнитивного мониторинга и мониторинга полноты усвоения процедурной информации. Анализ результатов когнитивной диагностики позволяет произвести отбор учащихся с похожим познавательным профилем, для которых построены типовые образовательные траектории, ведущие к полному усвоению процедурной информации с учётом когнитивных возможностей обучающихся. Выделены три типовые образовательные траектории, определяющиеся уровнем когнитивного развития учащихся и состоящие из девяти стадий перехода от предыдущих к последующим уровням усвоения процедуры.

Для каждой образовательной траектории построены дескриптивные модели учебного процесса, основанные на адаптации содержания образования, методов, форм и средств обучения к когнитивным возможностям ученика. Для каждой стадии перехода учащихся из одного состояния в другое предложен комплекс заданий для диагностики уровня усвоения процедуры и организации деятельности учащихся, даны рекомендации по выбору методов, организационных форм и средств обучения на этапах изучения процедуры и коррекции её усвоения.

Предложена структура учебного процесса при изучении процедуры, которая на всех уровнях её усвоения имеет одинаковый вид. Она состоит из следующих этапов: 1) изучение новой процедуры; 2) первичная диагностика усвоения процедуры; 3) первичная коррекция усвоения процедуры; 4) вторичная диагностика; 5) вторичная коррекция усвоения процедуры. С учётом существования трёх основных уровней усвоения и двух подуровней второго уровня получен процессуальный модуль обучения процедуре, состоящий из 20 этапов.

4. Контрольный эксперимент по проверке предложенной нами системы обучения в основной школе, обеспечивающей полноту усвоения процедурной информации на основе учёта особенностей когнитивной сферы учащихся,

показал статистически достоверное приращение относительного числа учащихся, полностью усвоивших процедурную информацию. Этот результат позволяет утверждать, что поставленная проблема разрешена, поэтому мы принимаем выдвинутую гипотезу и считаем цель данного исследования достигнутой.

Завершение данного исследования не закрывает рассматриваемую тему. Когнитивные проблемы, с которыми сталкиваются учащиеся основной школы при усвоении процедурной информации, во многом вызваны отсутствием согласованности между технологиями обучения этому виду информации в начальной и основной школе. Поэтому поиск теоретических оснований и разработка системы обучения, обеспечивающей когнитивное развитие учащихся начальной школы, необходимое для полного усвоения процедурной информации, представляют актуальную научную проблему.

Значительный интерес представляет и задача дальнейшей технологизации процесса, обеспечивающего полное усвоение процедурной информации, на основе большего дифференцирования когнитивных способностей учащихся. Прогресс в этой области видится в создании обучающих программ, автоматизирующих процесс усвоения процедурной информации на основе использования данных когнитивного мониторинга.

Основные положения диссертационного исследования отражены в публикациях.

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ для публикации результатов диссертационного исследования:

1. Е.Г. Шмакова Индивидуализация обучения: проблема адаптации к актуальному уровню когнитивного развития учащихся / Е.Г. Шмакова II Преподаватель XXI век. - М., 2007. - №4. - С. 188 - 190.

2. Е.Г. Шмакова Виды процедурной информации в учебном процессе / Е.Г. Шмакова // Вестник Московского государственного областного университета. Серия «Педагогика». - М., 2010. - №1. - С. 153 -156.

3. Е.Г. Шмакова Полнота усвоения процедурной информации / Е.Г. Шмакова // Вестник Челябинского государственного педагогического университета. - Челябинск, 2010. - №1. - С. 211 - 219.

4. Е.Г. Шмакова Уровни усвоения процедурной информации / Е.Г. Шмакова II Вестник Московского университета МВД России. - М., 2010. - №1. - С. 33 - 35.

Статьи в сборниках научных трудов и материалах научно-практических конференций

5. Е.Г. Шмакова Педагогическая технология и развитие интеллекта школьников / Е.Г. Шмакова // Современные гуманитарные исследования. - М., 2005. - №4 (5).-С.166 - 168.

6. Е.Г. Шмакова Зависимость предметной успешности школьников от развития их интеллекта / Е.Г. Шмакова // Педагогические науки. - М., 2005. -№4 (14). -С.47 - 49.

7. Е.Г. Шмакова Проблемы изучения и исследования интеллектуального развития учащихся как фактор реализации задач современного образования / Е.Г. Шмакова // Философия современного образования и научная

педагогическая мысль: от исследований к практике: Матер. VIII междисциплинарной научно-практической конфер. аспирантов и соискателей 29-30 марта 2005 года / Сост. Т.А. Моисейкина, И.А. Наминова. - М.: АПКиППРО, 2005. - С. 202 - 207.

8. Е.Г. Шмакова Необходимость изменения системы диагностики в сфере математического и естественнонаучного образования / Е.Г. Шмакова // Философия современного образования и научная педагогическая мысль: от исследований к практике: Матер. IX междисциплинарной научно-практической конфер. аспирантов и соискателей 6-7 апреля 2006 года / Сост. Т.А. Моисейкина. - М.: АПКиППРО, 2006. - С. 152-157.

9. Е.Г. Шмакова Диагностика эффективности применения базовых интеллектуальных операций на предметном содержании геометрии / Е.Г. Шмакова // Педагогические технологии. - М., - 2006. №1 - С. 84 - 90.

10. Е.Г. Шмакова Когнитивные параметры, влияющие на усвоение школьниками естественнонаучных знаний / Е.Г. Шмакова // Философия современного образования и научная педагогическая мысль: от исследований к практике: Матер. X междисциплинарной научно-практической конференции аспирантов и соискателей 12 апреля 2007 года / Сост. Т.А. Моисейкина. - М.: АПКиППРО, 2007. - С. 182-188.

11. Е.Г. Шмакова Диагностика когнитивного развития в алгоритмических технологиях / Е.Г. Шмакова // Педагогические технологии. - М., 2007. - №3. - С. 65 - 74.

12. Е.Г. Шмакова Виды информации в учебном процессе / Е.Г. Шмакова // Педагогические технологии. - М., 2009. - № 1. - С. 37 - 47.

Подписано в печать 09.11.2010г. Печать цифровая. Усл.п.л.1,5 Тираж 100 экз. Заказ № 305. Отпечатано в типографии «Реглет» 125315 г. Москва, Ленинградский проспект, д.74 к. 1 Тел: 790-47-77; 661-60-89

Содержание диссертации автор научной статьи: кандидата педагогических наук, Шмакова, Екатерина Геннадьевна, 2010 год

Введение.

Глава I. Проблема усвоения процедурной информации учащимися основной школы.^

I.I. Виды информации в учебном процессе.

I.II. Понятие полноты усвоения в психолого- педагогической литературе

I.III. Зависимость усвоения процедурной информации от особенностей когнитивной сферы ученика •.

Выводы по первой главе

Глава II. Проектирование учебного процесса на основе данных когнитивного мониторинга.

ILI. Содержание и средства диагностики полноты усвоения процедурной информации.

II.II. Диагностика когнитивных способностей, необходимых для усвоения процедурной информации.

II.III. Проектирование модели обучения, обеспечивающей усвоение процедурной информации.

Выводы по второй главе.

Глава III. Экспериментальная проверка методической системы обучения обеспечивающей полноту усвоения процедурной информации.

III.I. Диагностика когнитивного развития учащихся.

III.II. Результаты контрольного эксперимента.

Выводы по третьей главе.

Введение диссертации по педагогике, на тему "Обеспечение полноты усвоения учащимися основной школы процедурной информации"

Актуальность темы диссертационного исследования. Современная цивилизация вступила в новую фазу своего развития, которая получила название информационного общества. Его отличительными чертами являются:

• увеличение роли информации и знаний в жизни общества;

• возрастание доли информационных коммуникаций, продуктов и услуг в валовом внутреннем продукте;

• создание глобального информационного пространства, обеспечивающего эффективное информационное взаимодействие людей, их доступ к мировым информационным ресурсам и удовлетворение их потребностей в информационных продуктах и услугах.

Информация стала в постиндустриальную эпоху важнейшим ресурсом, поэтому в современном обществе востребована такая организация образовательного процесса, которая направлена на формирование умений воспринимать, перерабатывать, сохранять и использовать информацию разных видов, что составляет основу информационной компетентности личности. Результатом решения этой задачи должны стать успешные адаптация и востребованность личности в формирующемся информационном обществе 21 века [55] . Эти новые цели образования нашли своё отражение в установке государственной политики в области образования на формирование компетентной личности в контексте гуманизации, о чём говорится в Законе РФ «Об образовании» [67], Типовом положении об общеобразовательном учреждении [205] и других правоустанавливающих документах.

В последнее десятилетие проблема формирования информационной компетентности личности на разных ступенях образования стала предметом интенсивных исследований. В работах Е.В. Сидоровой, О.И. Кочуровой, A.A. Темербековой, М.М. Пшуковой, О.Б. Зайцевой, О.Г. Смоляниновой, Е.В. Достоваловой рассматриваются различные аспекты формирования информационной компетентности учителей в процессе повышения квалифика4 ции, причём все они связаны с компьютерными и мультимедиа технологиями.

Работы Л.Б. Сенкевич, В.В. Кюршуновой, И.М. Бапгганар, А.П. Базаевой, Т.Н. Лукиной, А.Н. Завьялова посвящены формированию информационной компетентности студентов педагогических университетов. Тематика этих работ более разнообразна. Так, Л.Б. Сенкевич, В.В. Кюршунова и Т.Н. Лукина рассматривают особенности формирования информационной компетентности у студентов различных специальностей (математиков, будущих учителей начальных классов и информатики). А.П. Базаева исследует информационные технологии библиотеки как средство формирования информационной компетентности студентов, И.М. Бапгганар выделяет коммуникативный компонент компетентности будущих специалистов, а А.Н. Завьялов — компонент информационной компетентности студентов в области компьютерных технологий. В этом же русле выполнено и исследование H.A. Ершовой, но на материале подготовки учителя начальных классов в педагогическом колледже.

Наибольшее число исследований выполнено по проблеме формирования информационной компетентности учащихся. Л.Н. Паламарчук, Л.Ф. Отвер-ченко, Е.В. Мартынова, Л.В. Сергеева, И.Н. Нахметов, Л.Д. Васильева рассмотрели компьютерные технологии как средство овладение учащимися системой методов и средств преобразования, хранения и передачи информации с помощью современных информационных технологий. Е.Ю. Федотова исследовала коммуникативные компоненты информационной компетентности, O.A. Кизик и С.А. Сладков рассмотрели особенности решения проблемы в условиях лицеев и гимназий, а C.B. Тришина и Л.В. Арьяева — в средней профильной школе, причём Л.В. Арьяева исследовала некоторые аспекты интеллектуального развития учащихся в процессе формирования информационной компетентности. Е.В. Вязовова уделила основное внимание формированию когнитивной компетентности школьников при обучении математике, Н.В. Шель исследовала проблему информационной компетентности при изу5 чении физики. Возможности дополнительного образования для формирования информационной компетентности на примере курса программирования были изучены А.Ю. Петуховым. Л.С. Черкашена выделила организационно-управленческие аспекты проблемы.

Благодаря проведённым исследованиям в настоящее время можно констатировать, что выделены структура, критерии, показатели и уровни информационной компетентности учащихся, однако процедурные вопросы управления познавательной деятельностью учащихся, направленной на формирование информационной компетентности, разработаны недостаточно. Можно согласиться с выводом, к которому пришла Л.С. Черкашена:«Общее состояние информационной компетентности школьников не может быть признано удовлетворительным» [230, с. 3].

Одна из возможных причин состоит в том, что во всех проанализированных нами работах игнорируется качественное своеобразие различных видов информации, которую должен научиться получать и применять школьник в процессе обучения, оказывающие существенное влияние на формирование информационных умений. В настоящее время особенности обработки различных видов информации активно исследуются в работах в области искусственного интеллекта, связанных с обучением компьютеров. Однако между искусственным интеллектом, когнитивной психологией и дидактикой возникли междисциплинарные связи, позволяющие использовать достижения в одной из этих областей в других. Р. Солсо отмечает: «Между ИИ (искусственным интеллектом — Е.Ш.) и когнитивной психологией установились своего рода симбиотические отношения, где каждый выигрывает от развития другого. Ибо для того, чтобы искусственным способом сделать точную копию человеческого восприятия, памяти, языка и мышления, нужно знать, как эти процессы происходят у человека. И в то же время, развитие искусственного интеллекта даёт новые возможности к пониманию человеческого познания» [199, с. 496]. Благодаря этому взаимодействию появилось новое научное б направление, получившее название искусственный интеллект в обучении. Г.А. Атанов определяет его следующим образом: «Искусственный интеллект в обучении рассматривается как новая методология психологических и дидактических исследований, ориентированная на моделирование поведения человека в процессе обучения и опирающаяся на методы инженерии знаний» [7, с. 5].

В инженерии знаний выделяют два вида информации - декларативную и процедурную. В состав декларативной информации входят факты — понятия, определения, следствия, выводы, признаки объектов, событий, явлений, даты, численные значения каких-либо величин, формулировки законов, теорем ит. д.

Всё множество фактов, хранящихся в памяти человека, образуют так называемую базу данных. В ней факты образуют некий комплекс или систему благодаря существующим между ними правилам связи. В базе данных факты хранятся, воспроизводятся, проверяются и обновляются, но не могут преобразовываться. Для превращения базы данных в базу знаний, позволяющую интерпретировать и преобразовывать информацию с целью её применения в новых ситуациях, необходимо дополнительно ввести так называемые правила преобразования. Совокупность этих правил образует процедурную информацию. В её состав входят действия - правила и алгоритмы выполнения различных видов деятельности, способы преобразования объектов, различные методики. Владение процедурной информацией позволяет личности оперировать фактами, осуществляя мысленное моделирование явлений и практическое преобразование объектов в ходе собственной познавательной деятельности. Таким образом, владение процедурной информацией является необходимой составляющей информационной компетентности личности.

Закономерности усвоения процедурной информации подчинены законам усвоения деятельности, однако имеют ряд особенностей, связанных со свойствами данного вида информации. Обучению деятельности посвящён ряд ис7 следований А.Н. Леонтьева, С.Л. Рубинштейна, И.И. Ильясова, П.Я. Гальперина, Д.Б. Эльконина, Н.Ф. Талызиной, Л.Г. Петерсон, А.В.Хуторского и других авторов, но усвоение процедурной информации в них как отдельная проблема не рассматривается.

Особое влияние на усвоение процедурной информации оказывают особенности когнитивной сферы учащихся, так как процессы приобретения, преобразования, представления, хранения, извлечения из памяти информации имеют когнитивную основу [199]. Роль когнитивных процессов в развитии современного общества настолько велика, что эксперты Совета Европы были вынуждены констатировать, что: «Особенностью современного этапа развития образования в мире является ведущая роль умственной деятельности, переход к когнитивному обществу, эндогенным процессам, предопределяющим новые открытия и их использование в различных областях человеческой деятельности» [235, с. 10]. Этот факт имеет решающее значение при проектировании дидактической системы, обеспечивающей полное усвоение процедурной информации, так как в развитии мирового образовательного процесса в условиях когнитивного общества к настоящему времени выявилось противоречие, состоящее в неспособности удовлетворить потребности современного общества в усвоении научной информации, имеющей тенденцию к постоянному увеличению (А.Д. Урсул). Данное противоречие имеет непосредственное отношение к когнитивным процессам, так как его можно конкретизировать следующим образом: в образовании существует противоречие между огромной скоростью накопления знаний человечеством и сравнительно низкой скоростью накопления знаний отдельным человеком. Традиционное обучение не обеспечивает соответствующего роста усвоения знаний. Одно из возможных решений состоит в том, чтобы при проектировании учебного процесса, направленного на усвоение всё возрастающего количества информации, учитывать когнитивные особенности личности учащегося, влияющие на информационные процессы.

Зависимость усвоения знаний от особенностей интеллекта была выявлена и подтверждена многими психологами и педагогами (Г. Айзенк, О.В. Алексеева, А. Анастази, Г.А. Берулава, М.Е. Бершадский, Р. Кеттелл, Д.Ш. Матрос, НА. Менчинская, М.А. Холодная, И.С. Якиманская и др.). Накопление информации о структуре интеллектуальных способностей позволило констатировать факт зависимости учебной успешности от структуры интеллекта, но только в рамках когнитивной психологии была отмечена зависимость информационных процессов от особенностей индивидуального когнитивного развития.

Решению проблемы проектирования учебного процесса с учётом особенностей индивидуального когнитивного развития посвящен ряд современных исследований (A.B. Бехтерев, А.П. Зиновьева, O.A. Крошкина, М.А. Ку-саинова, Д.В. Люсин, Л.П. Очирова). Но авторы исследований решают данную проблему в другом аспекте. Работы A.B. Бехтерева, А.П. Зиновьевой, O.A. Крошкиной и М.А. Кусаиновой защищены на базе начальной школы. Диссертационное исследование Л.П. Очировой рассматривает данную проблему применительно к одной учебной дисциплине - химии. Исследование Д.В. Люсина имеет целью обоснование системы диагностики, а не организацию когнитивно ориентированного учебного процесса.

Моделирование процесса обучения осложняется необходимостью выбора когнитивных параметров, которые необходимо учитывать при построении конкретной модели взаимодействия с учащимися. В работах О.В. Алексеевой, М.Е. Бершадского, Р. Солсо, Е.И. Свиридовой, У. Найссера, A.M. Аверина, Т.П. Зинченко выделены некоторые свойства когнитивной сферы, влияющие на усвоение информации, но когнитивная модель учащегося основной школы, необходимая для проектирования учебного процесса, обеспечивающего усвоение процедурной информации, не разработана.

Таким образом, можно констатировать наличие противоречия между потребностью современного общества в целом и каждого отдельного учаще9 гося в частности в полном усвоении процедурной информации, составляющей основу информационной компетентности, и недостаточной разработкой комплекса организационных форм, методов и дидактических средств, обеспечивающих её усвоение. Существование данного противоречия позволяет говорить об актуальности исследования проблемы разработки методической системы обучения в основной школе, обеспечивающей полноту усвоения процедурной информации на основе учёта особенностей когнитивной сферы учащихся. Это позволяет следующим образом сформулировать тему исследования: «Обеспечение полноты усвоения учащимися основной школы процедурной информации (на основе данных когнитивного мониторинга)».

Объект исследования - процесс усвоения учащимися основной школы процедурной информации.

Предмет исследования - обеспечение полноты усвоения учащимися основной школы процедурной информации.

10 применяемой учеником: внутренняя интепретируемость; структурируемость; связность; отношение релевантности; активность;

В соответствии с целью и выдвинутой гипотезой исследования были поставлены и решались следующие задачи:

4) экспериментально проверить гипотезу исследования.

Теоретико-методологической основой исследования явились фундаментальные работы по философии образования и образовательной политике

Б.С. Гершунский, Э.Н. Гусинский, И .Я. Лернер, A.M. Новиков), концепция личностно ориентированного обучения и воспитания (Е.В. Бондаревская, В.В. Сериков, В.Д. Шадриков, И.С. Якиманская, М.Н. Берулава, A.M. Голь-дин, A.M. Тубельский, A.B. Хуторской), психологические теории деятельности (П.П. Блонский, Л.С. Выготский, А.Н. Леонтьев, С.Л. Рубинштейн, Н.Ф. Талызина, E.H. Кабанова-Меллер, H.A. Менчинская, Т.П. Зинченко, Э.Г. Гельфман и др.), труды по когнитивной психологии и инженерии знаний (Дж. Андерсон, В.Н. Дружинин, У. Найссер, Р. Солсо, М.А. Холодная, и др.), идеи моделирования и проектирования образовательных технологий (В.П.Беспалько, И.П. Подласый, В.В. Гузеев, М.Е. Бершадский, М.В. Кла-рин, П.И. Третьяков, И.Б. Сенновский, Д.Ш. Матрос и др.), работы в области использования теорий научения в образовательной сфере (Г.А. Атанов, П.Я. Гальперин, Б.Ф. Скиннер, М. Вертгеймер, Ж. Пиаже, А. Бандура и др.).

• анализ философской, психологической, педагогической, методической литературы по теме исследования;

• анализ содержания государственных стандартов общего образования, учебных планов, программ, учебной литературы основной школы;

• анализ состояния усвоения процедурной информации в основной школе;

• наблюдение за ходом учебного процесса, анкетирование и тестирование обучающихся;

• педагогический эксперимент в следующих формах: констатирующий, обучающий, контролирующий;

• статистическая обработка данных педагогического эксперимента, анализ и обобщение его результатов.

Экспериментальной базой исследования являлась ГОУ СОШ № 37 г. Москвы, ГОУ СОШ №1941 г. Москвы, МОУ СОШ № 1 г. Красноармейска Московской области, МОУ «Царёвская основная общеобразовательная школа» Пушкинского района Московской области. Диссертационное исследование выполнялось с 2004 по2010 гг. Экспериментальная часть исследования выполнена на материале предметов «Алгебра», «Химия», «История».

На первом этапе (2004-2006 гг.) был осуществлён анализ состояния процесса усвоения процедурной информации. Выявлена необходимость учёта когнитивной сферы в процессе обучения. Зафиксирована недостаточная разработанность в науке системы учёта когнитивных особенностей в образовательном процессе основной школы. Осуществлялся отбор и адаптация методов диагностики когнитивных особенностей учащихся. Определялись уровни содержания учебного материала. Проводилось тестирование учащихся по выявлению уровней усвоения знаний, уровней когнитивной готовности. Отбирались модели, методы обеспечивающие эффективность обучения. Осуществлялся контроль и коррекция процесса усвоения процедурной информации. Выявлялась специфика восприятия учебного материала учащимися в рамках выбранной модели обучения.

На втором этапе (2007-2008 гг.) проектировалась модель учебного процесса ориентированного на усвоение школьниками процедурной информации на основе данных когнитивного мониторинга.

2005 г. — VIII междисциплинарная научно-практическая конференция аспирантов и соискателей (г. Москва) — Философия современного образования и научная педагогическая мысль: от исследований к практике;

2007 г. - X междисциплинарная научно-практическая конференция аспирантов и соискателей (г. Москва) — Философия современного образования и научная педагогическая мысль: от исследований к практике;

Решение поставленных задач позволяет нам вынести на защиту следующие положения:

• теорию адаптивного контроля мышления (ACT) Дж. Андерсона;

• модели структуры интеллектуальных способностей, принятые в психометрических теориях интеллекта;

• идеи уровневого подхода к оценке результатов обучения.

• структуре продукционной системы;

• уровнях усвоения процедурной информации;

• показателях полноты усвоения процедурной информации.

Эти положения следуют из решения задач исследования и обладают следующими характеристиками.

Научная новизна исследования состоит в следующем:

• предложена теоретическая модель обучения, обеспечивающая полноту усвоения процедурной информации, которая включает следующие компоненты: критерии отбора и композиции содержания образования, методов обучения и форм организации учебной деятельности, средств обучения, взаимосвязанный мониторинг когнитивной сферы и полноты усвоения процедурной информации учащимися основной школы.

• предложена когнитивная модель учащегося основной школы, необходимая для проектирования учебного процесса, обеспечивающего полноту усвоения процедурной информации;

• разработана структура системы заданий, позволяющих организовать познавательную деятельность учащихся, обеспечивающую полноту усвоения процедурной информации;

• разработана система мониторинга полноты усвоения процедурной информации учащимися основной школы.

Теоретическая значимость исследования определяется тем, что:

• теоретически обоснована возможность полного усвоения процедурной информации в образовательном процессе, основанном на использовании данных когнитивного мониторинга;

• введено понятие полноты усвоения процедурной информации как существенной характеристики результатов образовательного процесса в основной школе и обоснованы критерии полноты усвоения учащимися основной школы процедурной информации.

На основании приведенных выше характеристик выполненного исследования мы делаем вывод о его завершении. Из логики исследования вытекает структура диссертации: введение, содержащее общую характеристику работы; 3 главы, представляющие соответственно постановку задач исследования на основании анализа литературы, решение этих задач в общем виде и результаты экспериментальной проверки полученных решений; заключение, содержащее основные выводы; список литературы, включающий 246 наименований; IV приложения, в которых представлены примеры различных видов процедурной информации из разных образовательных областей курса основной школы, описаны диагностика полноты усвоения процедурной информации, и модели обучения для разных траекторий её усвоения, представлены и обсуждены некоторые результаты контр о пирующего эксперимента.

Заключение диссертации научная статья по теме "Общая педагогика, история педагогики и образования"

Выводы

В эпоху информационного общества одной из ведущих целей образования является формирование комплекса умений, связанных с восприятием, переработкой, сохранением и использованием информации разных видов, составляющих основу информационной компетентности личности. Анализ работ в области формирования информационной компетентности учащихся основной школы показал, что ни в одном из них проблема зависимости информационных умений школьников от вида учебной информации не являлась предметом специального исследования.

Данные, полученные в ходе международных исследований TIMSS и PISA, а также результаты ЕГЭ показывают наличие недостатков в обучении школьников способам работы с информацией: учащиеся испытывают затруднения при самостоятельном извлечении из условия необходимой информации, представленной в различной форме, её анализе, выполнении расчётов и выборе оптимального решения, не умеют решать проблемы, работать с различными источниками информации, выдвигать гипотезы и их обосновывать.

Исходя из деятельностной парадигмы современного образования, в ка

45 честве основания для классификации учебной информации целесообразно использовать функции различных видов информации в процессе деятельности. В этом отношении информацию можно разделить на декларативную и процедурную.

Изучение работ в области когнитивной психологии показало, что успешность усвоения процедурной информации зависит от следующих факторов:

• индивидуальных когнитивных особенностей личности учащегося, влияющих на протекание информационных процессов (восприятие инфор

46 мации является когнитивным процессом, который осуществляется с помощью индивидуального набора когнитивных схем, сформировавшихся в результате прошлого опыта учащегося).

Так как в данной работе используются подходы, развитые в инженерии знаний при разработке систем, моделирующих процесс решения проблем, то в качестве основы, определяющей структуру учебного процесса, обеспечивающего усвоение процедурной информации, целесообразно применить структуру продукционной системы, предложенной Дж. Андерсоном. В составе учебной процедуры выделяются объекты, к которым процедура применима, условия применения процедуры и операции, реализующие данную процедуру. Усвоение процедуры происходит в два этапа. На первом этапе создаётся композиция обобщённой процедуры из нескольких частных процедур. На втором - процедура реализуется с помощью системы операций.

Показателями освоенности процедуры являются свойства информации, выделенные в инженерии знаний: 1) внутренняя интепретируемость; 2) струк-турируемость; 3) связность; 4) отношение релевантности; 5) активность.

Для построения системы заданий, позволяющей управлять усвоением процедурной информации, целесообразно использовать типологию процедур по виду получаемой продукции:

• способ получения информации об объекте;

• способ описания объекта;

• способ преобразования объекта;

• способ создания объекта;

• метод решения задачи с получением комплексной продукции.

I.II. Понятие полноты усвоения в психолого-педагогической

Список литературы диссертации автор научной работы: кандидата педагогических наук, Шмакова, Екатерина Геннадьевна, Москва

1. Передача и усвоение элементов социального опыта связаны с информационными процессами. Передача любого элемента социального опыта включает процесс идентификации, присвоения, использования в практике.

2. На каждом уровне ученик углубляет содержание знания, узнаёт его новые связи, усваивает способы деятельности.

3. В.П. Беспалько, рассматривая технологические аспекты образовательного процесса, вводит уровни усвоения, рассматривая их в контексте целепо-лагания:• репродуктивное учение;• вариативное учение;• эвристическое учение;• проблемное учение.

4. Недостаточная детализация уровней усвоения связана с усложнением действий, необходимых для усвоения более сложного материала. Диагностика должна показывать наличие усвоенных действий, присущих определённому уровню.

5. Параметр «уровень усвоения» должен обладать полной диагностично-стью и позволять точно задать цель изучения предмета и каждого учебного элемента, а также проверить с необходимой точностью и надежностью степень их усвоения учащимися.

6. Такое определение даёт возможность для построения модели учебного процесса, обеспечивающего полноту усвоения процедурной информации.1. Выводы.

7. Рассмотрим результаты исследований в данных областях с целью выбора тех когнитивных способностей, которые значимо влияют на усвоение процедурной информации.

8. О.В. Алексеева выделяет следующие группы логических умений:

9. Выделение признаков предметов и оперирование ими.1.. Классификация.

10. I. Понимание и правильное употребление логических слов ("и", "или","все", "некоторые" и др).1.. Определения.

11. V. Простейшие умозаключения и доказательства.

12. Сравнение объектов применимости процедуры входит в процесс анализа, условий её применимости.

13. При самостоятельно проводимой классификации возможно появление ошибок. Они связаны с тем, что нарушаются требования, предъявляемые к делению:

14. Деление должно быть соразмерным;

15. Члены деления должны исключать друг друга;

16. Деление должно производиться только по одному основанию;

17. Деление должно быть непрерывным 135.68

18. Продемонстрируем значение логики дедуктивного вывода в процессе выполнения учебных процедур. В качестве примера рассмотрим задачу из курса теории вероятности и статистики седьмого класса.

19. Задача. Найдём медиану набора 17, 4, 9, 11,3,5.

20. Решение данной задачи можно представить следующим образом:

21. Большая посылка: для нахождения медианы в наборе числа записаны в порядке возрастания.

22. Малая посылка: порядок чисел данного набора произволен.

23. Вывод: набор чисел необходимо упорядочить.

24. Большая посылка: в упорядоченном наборе чисел медианой является число, стоящее посередине набора.

25. Малая посылка: данный набор содержит чётное число чисел.

26. Вывод: посередине набора находятся два числа.

27. Большая посылка: если набор содержит чётное количество чисел, то медиана полусумма двух чисел, расположенных посередине этого набора.

28. Малая посылка:, в середине набора стоят числа 5 и 9.

29. Вывод: для нахождения медианы набора нужно найти полусумму чисел 5 и 9.

30. Большая посылка: полусумма чисел находится путём деления суммы двух чисел на два.

31. Малая посылка: сумма выбранных чисел делится на два.

32. Вывод: полусумма чисел 5 и 9 равна 7.

33. Определить, является ли набор упорядоченным по возрастанию.73

34. Если набор не упорядочен, изменить порядок чисел в наборе.

35. Выбрать число или числа, стоящие в середине набора.

36. Если серединой набора являются два числа, то найти их полусумму.

37. Структура алгоритма и составляющих его операций следует из логикидедуктивного вывода. Если в сознании учащегося не сформированы правила дедуктивного вывода, то с процедурой решения задачи он не справится.

38. Для усвоения процедурной информации необходимо, чтобы учащийся умел выполнять простое силлогистическое умозаключение. При этом необходимо правильно использовать логические связки.

39. Таким образом, выполнение процедуры невозможно без сформированное™ умений выполнять умозаключения, доказывать или опровергать утверждения.