автореферат и диссертация по педагогике 13.00.01 для написания научной статьи или работы на тему: Оптимизация структур учебных программ предметов естественнонаучного цикла

Автореферат диссертации по теме "Оптимизация структур учебных программ предметов естественнонаучного цикла"

¿28' 0 6 3

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СРЕДСТВ ОБУЧЕНИЯ И УЧЕБНОЙ КНИГИ

На правах рукописи

ЛОГВИНОВ ИГОРЬ ИОСИФОВИЧ

ОПТИМИЗАЦИЯ СТРУКТУР УЧЕБНЫХ ПРОГРАММ ПРЕДМЕТОВ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОГО ЦИКЛА

13.00.01 - твари* и история педагогики

Аеторвфераг диссертации на соискание учаной степени »онтара педагогических наук

Москва - 1992 г.

Р»«ат» >нполн>иа а Вичислиплънон центр* при Миинистшрст-• е дарионнии Российской Федерации,

Официальные оппо»«нтш

1. Доктор педагогических наук, профессор В.С.ГЕРШУНСКИй

2. Доктор психологических наук, процесса» В.В.РУБЦОВ

3. Доктор педагогических наук, профессор Й.Д.НИКАНДРОВ

Вядутее учреждение - Научно-исследоеательский институт ов-иего среднего о«раао»ания.

Замига состоится " " ими* 1992 г. » _____ ч«со» на »а-

седании специализированного совята при НИИ средсте

□•учения и учтной книги по адресу! Моек»«, уя.Погодинекая,а.

С диссертацией иакно оамакамитс* в яиялиатяке НИИ средст* оаучвни» и учеанай книги.

\ -

Автореферат ра»ослаМ " " 1992 р.'

Ученый секрет»рьспециализиро»анного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКЛ ДИССЕРТАЦИИ

Актуапьносгь тлны.- Функция обучения состоит в передача каждому следующему поколению опыта« на копленного о ходе раз* вития человечества и закрепленного в форио материальной м духовной культуры. В конкретных условиях осуществления оеще-го среднего оврааования в нашей стране о&ьен и содержание передаваемого опыта фиксируется с программах учетных предметов, представляющих собой систематическое CTfyитерированное описание подлежащих усвоению учащимися знаний, умений и навыков. Важнейшая функция этих документов и определяет та серьезное внимание ко всем проблемен их построения, которое имеет место в трудах по дидактике и честным методикам «Борисов И.Н.,19SÄJВсехсвятский В.В.,1960|Шлповаленко С.Г.,1963| Резников Л,И., Перышкин A.B., Знаменский П.А., 19&S| Еси-п о в Б.П., 1947; Лернер И.Я., 1971,' 1981; Данилов М.А., Скат-кин H.H., 197S, Беспалько В. П., 1977| Ледняв В.С.,19В|Э; Куравлев И.К.,1982 и др.).

В соответствии с предлагаемыми в данных работах рекомендациями процедуру построения программ тех учаиных предметов, которые тесным овраэом связаны с определенными вазовыми науками (а именно к ним относятся предметы естественнонаучного цикла), можно представить в виде последовательности четырех этапов!

1. Педагогическая Формулировка целей овучения данному учееному предмету,

2. Конструирование критериев атвора содержания учеьнага материала,

3. Анализ соответствующей вззо&йй науки с целью отвара материала обучения и выявления логики взаимосвязи его отдельных элементов,

4. Расположение учеаного материала в некоторую обучаимун последовательность в соответствии с логической взаимосзлзы» отдельных элементов знания, дидактическими принципами oi/че-ния и психологическими закономерностями форммров шия умственной деятельности учавдихся.

Однако на практике <и это осреенно наглядно проявляатся во время внесения фундаментальных изменений в содержание

опупения) конструирование учебных программ по предметам ее тественнонаучнего цикла осу«яствляется иначе - методом, ко торый наяна назвав"учетом авторитетных мнений". При это методе даже на стадии внесения первичных предложений н только не объективируются цели овучемия и критерии отвар материала, но и но разделяются вопросы определения содержа имя неумения и структуры его изложения.

Такого несоответствие между рекомендациями педагогическо науки, раэравотанными на основе серьезных теоретически исследований, и реальной практикой составления учевных прог рамм свидетельствует о наличии правлены поиска тех средств которые вы дали возможность устранить вышеназванное несоот ветствие: сделать реальную деятельность по конструировани учевных программ четко структурированной, поддающейс анализу, контролю и коррекции на всех этапах ее осуществле ни«.

Важность поиска таких средств. (а методы оптимизячи структуры учевных программ являяются их составной частью связана не столько с желанием установления "методологичвеко гармонии" между теорией и практикой, сколько с настоятельно необходимостью совершенствования содержания и структур предметов естественнонаучного цикла. Так, например, аналм программ, методических матералов и учебников показывает, чт структура курса физики средней школы в своих основополага мщих принципах остается практически неизменной уже волпе ст лет.

Сопоставление такого положения с 'реальной задачей совер «енствоеания системы естественнонаучного образования на на вам этапе развития общеобразовательной школы свидетельствуе ое актуальности исследования средств оптимизации структур учевных программ предметов естественнонаучного цикла.

Цель нсспедсвания. Практика овьективации целей овучения критериев отвора учебного материала с последующим перечисле нием необходимы* для усвоения понятий, законов, умений и на выков (Томас К. и др., 1966; Маркова А.К.,1974; Беспаль ко В.П.,Бережная П.А., 1976; Лернер И.Я., 1?В1 и яр.) пока зывает, что детальный анализ Базовой науки в совокупности членением учевног-о материала на отдельные учетные задачи н

позволяет решить вопроса об однааначнай лоследовательнасти излрхиния материала обучения- Многообразие связей между отдельными элементами учевного материала и неоеходимыми для и* усвоения ученными действиями дает определенную своеоду а вы-воро структуры ученной, программы! однозначное определение круга научных понятий и иконоа, а также формируемых у учащихся умений и навыков повэоляат построить не одну, а несколько различных по структуре учимых программ.

В настоящее время выБОр из этих нескольких программ наилучший может быть осуществлен только путем акслерименталь-ного обучения учащихся по разный программам с последующим сравнением результатов оеучения однородных камтингентов. Однако теоретические и практические трудности такого выбора привпдят к тому, что для обучения используется только одна из возможным (па структуре) учевных программ, которая может оказаться и не самой лучшей.

Такое положение позволяет сказать, что'в атом эвене организации обучения учащихся объективно существуит резервы повышения качества и Эффективности учебно—воспитательного процесса, но их выявление и ласледумщее испольэаеанне связано с поискам приемлемых и достаточно Быстрых методов исследования и оценки структур одинаковых по содержанию ученных программ»

Анализ практики исследования сложных систем в самых различных областях человеческой деятельности (Хора$ас Л.,1*?£7у Буслвнка Н.П.,¡9681 Нейлор Т.,1973| Швннон Р.,197В, Моисеев II.Н.,1979 и др.) показывает, что одним из способов, который можвт существенным оврагом Облегчить вывор наилучшей структуры учевной программы, является имитационное моделирование - конструирование модели реальной системы и постановка экспериментов на атой модели с целью либо понять поведение системы, ливо оценить различные стратегии, овеслачива-пцие функционирование системы в рамках ограничений, накладываемых некоторым критерием (или совокупностью критериев).

В рамках стоящих перед нами аадач построение доста-1 очно содержательной модели процесса обучения могло вы поавститк

исследовать всевозможные последовательности Обучения 'т.е.

I

структуры учебных программ) еще до экспериментального обучения по мим учащимся. Предлагая различные структуры учебных

программ, исследователь, наг бы проводить модельные экспе| ненги ло обучения,и по их результатам делать лредеаритвльн; оценку различных »«риангов изложения одного и того же уче ного материала.

Естественно, что все ограничения, и агрувления, котор! делаются при построении моделей, не позволяют расснатрива результаты модельных экспериментов в качестве окончателен! оценки структуры учееноЯ программы- Только на основе эт! результатов (вез дополнительного содерхатапьного анализ, нельзя отвергать ни одну из возможных структур« Модель-Hi эксперименты - одно из тех средств, позвол я»чих исследов; тел» сознательно сократить множество содержательна анализ! руемык вариантов, прояснить самому сееа отдельные трудное или вызывающие сонивние части структуры программы и д( Окончательное решение всегда остается за человеком, ос; ществляицин содержательный анализ всех имеющихся в его рас поражении данных»

Таким образом, цель» нашего исследования является pa^pi вотка методов о л тин кз ацни структур учевных про г pan* предт гов естественнонаучного цмкпа, основанных на иннтационнс моделировании п pouecc a osyve имя, и создание аяапн Tttvecnt средств {машинных про граммУ f помагапцих исследователям в ot пасти дмдантмкм, педагогической пемяологмм и vас гних метод* осуществлять вийор наилучших структур учевмих программ.

Достижение сформулированной цели предполагает, что в хо/ исселедования Будут реигены следующие задачи:

X• Осуществлен творетический анализ предшествующих иссле дований, посвященных разработке аналитических методов расче та учебных программ«

2« Сформулированы логические, дидактические и психологические основания моделирования процесса Обучения и построен на их основе содерхательн^я модель процесса обучения в par как предметов естественнонаучного цикла.

Разработана формальная модель процесса обучения.

Разработана методика проведения имитационных экспериментов и созданы машинные программы, реализующие эту метода /'

о • Показана ^озножность использования разработанных прог

рами для оценки структур изложении учаоного материале.

При такая формулировке цели и задач исследования огьекгон нсспелашаияя выступает процесс оаучвния, а прванвтон — поиск адекватных средств отражения закономерностей процесса обучения в виде компонентов .целостной подали процесса Обучения.

Нфтодопогмл нсслеаова им я. Моделиравание процесса овучения предполагает понимание данного процесса как специфической формы познания действительности а условиях специально организованной учебной деятельности. В связи с атим методологическую основу данного исследования составляет совокупность основых закономерностей соотношения индивидуальной и ов-чвстввнной «ори познания, раскрытых в современной диалектике, фундаментальные положения теории деятельности, развитые в трудах А.Н.Леонтьева и С.Л.Рубинштейна, а также закономерности организации ученной деятельности, Сфориулированныа с отечественной дидактика и педагогической психологии.

Яегоды исследования. В ходе исследования были использованы следующие методы!

- теоретический анализ, философской, педагогической и психологической литературы,

- специально организованные педагогические эксперименты с учащимисм средних школ и студентами высших учебных заведений,

~ логико-генетический анализ деятельности по применении научных знаний для решения конкретно-практических задач,

- машинные эксперименты с использованием ЭВМ серий~ БЭСМ и

ее.

Научная ноамэна мсспелоааимя. В проведенном исследовании (1967-1980гг.) впервые » дидактике овоснована необходимость выявления в учевнон предмете двух компонентов — содержания ученного предмета и его структуры, а также показана их относительная независимость друг от друга. Показано, что применительно к предметен естественнонаучного цикла источикои определения содержания учевных предметов выступает совре «н-пая научная картина мира, а структура уневного предмета является производной от состава и^ взаимосвязи тех мыслительных действий, которые используется Обученным человеком при решении конкретно-практических задач <1960-1969».

- А -

С учетом выделения трех типов различия между житейскими научными знаниями на основе анализа деятельности по применению научных знаний на практике в ходе исследования раэра-вотана структура овцего спосоаа действий по решении конкретно-практических задач. При этом в педагогическуя психологии впервые введено понятие о двух плахах индивидуального отражения реального мира» о плане отражения реальных объектов I плане отражения идеальных овьектов соответствующей науки, которые выступают в качестве заместителей реальных объектов е1971>.

В ходе исследования авторам .. построена модель процесс! обучения, существенным образом отличающаяся от всех ранее предлагавшихся в отечествыенной и зарубежной литературе моделей полнотой отражения в ее структуре содержательных аспектов процесса обучения в их современной трактовке <1971).

Модель отражает структурну» целостность процесса, овучени! путей явного задания всех взаимодействующих компонентов этого проивсса (учителя, ученика и материала овучения). В качестве цели овучения в надели зафиксировано формирование 5 учащихся овщега спосова решения конкретно-практических задач. В соответствии с этим в качестве структурных ялементо! материала овучения выступают учевные задачи, что позволяет рассматривать процесс овучения как учевнук деятельность уча щихся, а не как пассивный процесс передачи и усвоения ннфор' нации. Характер функционирования модели определяется яви! заданными ограничениями,- при формулировке которых учитывают ся структурные и Временные закономерности организации учев ной деятельности.

Теоретическое значение равоты состоит, прежде всего I том, что она развивает существовавшие ранее представления 01 учевном предмете, его содержании и структуре, а также источ никах определения содержания и струитури предметов ее тественнонаумного цикла.

Разработанное автором понятие ов овщем спосоее решени-конкретно-практических задач, его составе и структуре, также введенное им представление о двух планах отражения ре ального мира треву'ет определенного пересмотра гяда существу »них ныне представлений о строении процесса овучения.

Практическое значение исследования состоит в разработке научно овоснованноА методики использования имитационного моделирования при построении учебных программ по предметам естественнонаучного цикла. Созданы программы для ЭЬМ, позволяющие с помощь» модельных экспериментов исследовать различные структуры учввных программ и давать им сравнительную оценку. При этом: а>не требуется подготовка экспериментальных учебных материалов, б» можно рассматривать самые неожиданные (с точки зрения предшествующей практики) последовательности изложения, vie опасаясь при этом повредить учащимся и затруднить их последующу» учеву, в) можно рассмотреть и проанализировать значительное количество вариантов последовательности изложения в весьма непродолжительные сроки.

Использование этой методики мажет существенно повысить качество создаваемых учебных программ.

Результаты исследования получили свою апроеацию на международном семинаре педагогов~иссладователей' социалистических стран в г.Сегеде (ВНР,1970)| на XV 11971» и V (1977) Всесоюзных съездах Общества психологов СССР; в Исследовательском Вычислительном центре АПН ГДР, где дважды <1972,I960) докладывался ход и результаты исследования} в НИИ овшей педагогики АПН СССР (1961) и НИИ овцей и педагогической психологии АПН СССР (19 6 2)•

На з¿щиту лыиасятст

— положение об относительной независимости структуры и со-

)

держания учебных программ естественнонаучного цикла и источники их определения,

— недель процесса Обучения,.отражающая в своей структуре ос новые компоненты реального процесса обучения,

— методика модельных экспериментов оценнки акспертно состав ленных учебных программ и расчета оптимальных обучающих последовательностей.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 рааот,

список которых приведен в конце автореферата.

Структура и о fib«-я дмесе ртацин, Диссертация cocTi иг из

введения, семи глав, заключения, списка отечественной и за-

I

рубежной литературы, вкл&ючающего в общей сложности 183 названия и приложений. Общий Объем диссертации 212 стр. машино-

- в -

лисмого текста.

СПДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Содержание и логика развертывания нее rte давания- определились как целевой установкой использования имитаииоииога деяирования дпй оптимизации структур уче вник прорами* так м соеримриным состоянием исследований в этой области.

На пере о h »are исследования был осуществлен анализ отечественных и зарубежных равот в Области создания аиалигичве:-кик методов расчета учетных программ. При этом в основу анализа еыли положены следующие соображения.

Большинство нормативных равот по педагогике рассматривает в качестве обобщенных эмпирически данных объектов дидакти-нвеких исследований ученика (как сувьвкта и объекта овуче-ния), материал обучения (тем или (иным образен зафиксированное и организованное содержание обучения)« систему методое м организационных форм обучений и контроля С технологию у чеб -но—воспитательного процесса) и учителя (как организующее и направляющее начало процесса обучения).

Каждый из этих объектов сам по севе достаточно сложен и в ряде Аспектов являете я овьектан исследования многих наук. Естественно, что при разработке дидакитических проблем мы не можем лолность» австретироваться от результатов, получаемых при исследованми ©тих объектов в смежных науках. Более того, мы в определенной степени осязаны учитывать эти результаты. Но нас « в первую очередь, интересуют те с пецифическис свойства, го особенное содержание, которые проявляется у этих объектов в динамике, в процессе взаимодействия, когда они образуют новый специфический овьект — процесс обучений. Этот овъект перестает существовать, если из него произвольным образом изъять хотя вы один из составляющих ©го {элементов. По -атому рассмотрение процесса обучения как некоторой структур-ног* целостности являете я первым и важнейшим условием дида *< -тическаго исс л «з давании.

Исходя из «этого нельзя считать удовлетворительной лигсую попытку моделирования обучения, которая связана с произвольным изъятием из рассмотрения какого^лисо из перечисленных

аыие компонентов. В той или иной четко orаварийной форма «аждкй 11 л них должен присутствовать в теоретической схеме, •на которой Базируется исследование.

Лалее мы полагаем, что если построение модели процесса обучения связано с задачей оптимизации такового, то необходимо в явном виде задавать критерий (назовем его критерием Эффективности), с ломоть» которого сравниваются между сабой различные варианты протекания процесса Обучения.

Рассмотрение с этих позиций равот отечественных и эару-бежных исследователей (Овчинников A.A. и Путинский,19й4| Моргунов И.В., 194.51 Sayeki P.,19i>6j Sraollwood P.D.,19£>6j Thomas, Davies I.K. , Opan Shan 0., Bird J.В., 196&, Нетушил A.B. и Никитин A.B.,1969 и др.) дало возможность сделать ряд пыводов которые позволили упорядочить направление исследований в рассматриваемой области.*

Было установлена, что при разработке аналитических методов расчета учебных программ о подавляющем' большинстве случаев отсутствуют попытки рассмотрения процесса обучения как некоторого целостного объекта! исследователи акцентирует свое внимание на материале Обучения. При этом не учитывается, 47Ö вне процесса обучения такой компонент самостоятельно cyuiecTUQBdTb не может. Ученик (как субъект и объект Обучения» miso не рассматриваетея совсем, либо представлен в вида некоторого "черного йшика". Априорно предполагается, что с общение ему некоторой учебной информации ведет, с той или иной степенью вероятности, к достижению целей процесса обучения.

Содержание исследований -показывает, что отсутствие четко эксплицированных представлений сэ процессе обучения пряиа СЬяэано как с указанным выше способом рассмотрения ученика, так и с игнорированием исследователями тех методологических оснований моделирования процесса обучения, без paccHtтрения которых нельзя найти однозначной связи между матемаТ» чес ким Формализмом, содержательными посылками и возможными эк:лери-

Исследования, выполненные в последнее время I Kreschr.&k H-,

(

1985, Матрос Д. Ill, 1991 и др.) на дамт оснований автору для пересмотра выводов, сделанных о 1971 г.

иентаии, которые лриэелны подтвердить или опровергнуть практическую применимость используемых исследователем ^орнапьних средств.

Исследователи произвольно подходят к делении материала осучения на отдельные элементы (разделы программы, главы и параграфы учевнннов, отдельные страницы пограпмироранных по -совий, научные понятия и пр* ) • Такая неоднородность и является причиной того, что в большинстве случаев применение какого-либо математического аппарата теряет твердую содержа-тельнуи основу. Ясно, что должна сыть введена такая процедура деления материала обучения на отдельные элементы, которая а) однозначно вытек ает и» дидактических и п сихолого —педаго -гическик оснований теоретического описания процесса обучения и в) позволяет различать качественную неоднародность выдел я• емых элементов. Только в этом спучае возможно будет отражать специфику процесса усвоения учащммися содержатсяьно раалич• ных элементов и полнее учитывать в математической модели как внутренние особенности процесса усвоения материала ученика» ми, так и характеристик и способов изложения изучаемого.

Проведенный анализ увелдает и jb той, что при построении модели процесса овучения все ее количественные характеристики должны строго вытекать из основополагающих теоретических представлений и допускать экспериментальную проверку, В связи с этим при построении моделей ( и связанных с ними процедур аналитического рас чета у чсснык программ) необходимо осязательно описывать структуру тех педагогических экспериментов, на результатах которых Базируются численные значения соответствующих параметров модели.

В связи с выводам о том, что исходным пунктом, во многом определяющим теоретическую и практическую ценечость разрабатываемых средств, является правильный выбор философских, логических, дидактических и психояого-педагогичвских оснований, на которых строится содержательное и формальнее описания процесса обучения, на в тор ort tssre' исследования выли рассмотрены современные фундаментальные предегдвлвния о соотношении индивидуальной и общественной форм познания приме-нительно к деятельности по передаче общественного опыта.

Отбор и анализ/этих оснований осуществлялись с позиций

той главной целевой установки развития современной школы, согласно которой результатом овучения учащихся должно стать не только усвоение ими определенной суммы фактов, но и развитие мышления, умений самостоательно использовать эти знания как для решения конкретно-практических задач, так и для продолжения образования.

Ориентация на оту целевую установку закономерно приводит нас к необходимости рассмотрения процесса обучения ^особенна при анализе такого компонента как "ученик") с позиции теории деятельности и трудов тех исследователей, которые рассматривают умстввнну» деятельность как свернутую и перенесенную во внутренний план систему действий человека. Анализ формируемых при зтом психических механизмов сводится к анализу структуры деятельности, рассмотрении процессов ее становления и развертывания.

При таком подходе формирование теоретического мышления у учащихся, обеспечивающего после дующую творческую деятельность человека, можно представить как процесс овладения соответствующими нормативно заданными оаовщеииыми способами деятельности.

Важнейшая черта теории деятельности — естественное включение в единую систему на только того компонента, который традиционно называется мышлением, но и всех остальных компонентов психики в совокупности со внешними условиями протекания деятельности.

Это особенно важно при исследовании процесса овучения, т.к. в зтом случае с неизбежность» приходится рассматривать и анализировать совокупность объектов, которые являются внешними по отношение к мыслительной деятельности ученика. Деятельностный подход позволяет естественно рассмотреть все такие овъекты в рамках единой теоретической схемы и показать, каким образом и за счет чего можно организовать у учащихся формирование тех или иных способов деятельности. В частности, их формирование непосредственна связано с о творог содержания образования, которое должно включать неое»одимый набор вещественна заданных нарм(деятельности в определенных расчленениях. Диалогичным овр'азон в рамках . деятельностного подхода могут быть рассмотрены и связаны между собоД все

элементы тага целостного обьэктв, каким является процесс обучения.

Анализ равот, в которых рассматривается теория деятель-мости или ее отдельное элементы (Гальперин П.Я., 1959, 1966, 197М Давыдов В.В.,1972? Леонтьев А.Н.* 1977; Ma -

мардашеили М.К., 1968| Рув инштейн С. Л. , 19S7, 1776; Талызина Н.<Ь.,197Т5; Эль конин Д . Б • , 1960, 196 t j Юдин Э.Г.,1976; и др.), позволяет показать» что процесс познания как таковой не является процессом индивидуальным. Вне зависимости от деятель» Насти отдельного индивида окьект познания опосредован опытом, накопленным наукой, и преобразован посредством абстрактных структур и объективированных идеальных допущений • Познающий субъект рассматривает объективную реальность опосредованно через систему абстрактного содержания своих мыслей. Это абстрактное содержание выступает для каждого отдельного индивида как нечто доопытное, связывающее его индивидуальное познание с общественным. Вместе с тем под влиянием индивидуальной деятельности это абстрактное содержание преобразуете я, развиваете я и ововцествляется, т.е. для об» weeтаенного познания не является чем-то априорным. В социуме как в едином организме выделилась и закрепилась специфичес-кая подвижная структура» обеспечмваюшая выявление, сохранение и распределение между отдельными членами социума обществ енно значимого отражения действительности, выраженного в форме знания. Сань это отражение представляет совой специфич ее кум действительность, t которой имеет дело каждый отдельный познающий индивид. Именно через нее ему рас крываютея объективные свойства отдельных объектов реальности, представленных совокупному общественному восприятию.

Все это позволяет иначе взглянуть как на содержание научного знания, так и на формы и методы его передачи в процессе формирования личности. Из атого следует, что подлиным овь е к -том усвоения в школе должны еыть «аучмо-теоретические понятия, что процесс ик усвоения должен протекать в виде раскрытия условий происхождения содержания и формы этих понятийf и что реализация такого усвоения предполагает формирование у ккольников специфической учеткой дбятеиь нисти,основными элементами которой Выступают учевные задачи в совокупности с

учееными действиями, при атом под учввиой задачей понимается такая ситуация, которая тревувт от школьников открытия и усвоения всеобщего сносов» решения относительно широкого класса проблем, а под учебными действиями понимаются операционные структур«, обеспечивающие прослеживание происхождения понятия, установление взаимосвязи между процзссоп и его ре-вультатом, а также решение определенного круга заданий на основе ранее сформированных у ученика способов и понятий.

Рассмотренные выше теоретические положения позволили на гретьен шаге исследования дать содержательное описание моделируемого овъекта (процесса обучения) как целостной системы, включающей следующие компоненты* а) ученика, б) материал Обучения, в> учителя и г>критерий Эффективности.

yveun/í. Центральной частью данного овьвкта является "познающая структура" (Рейтман У.,19£>8| Турвович П.Т.,1970; и др.), обеспечивающая хранение и трансформацию приобретаемого опыта. Формирование атой структуры овеспечивается двумя механизмами, первый из которых связан с перцептивными процессами, а второй ооеспечивает построение элементов структуры за счет знакового взаимодействия с другими индивидами. Оба механизма по мере Обучения развиваются, приобретая способность к выделению новых более тонких компонентов (Талызина Н.Ф.,1968).

Данное описание предназначено исключительно для рассмотрения проблемы структурирования учебного материал а и ни в коем случае не претендует на использование при решении других научно-педагогических проблем. Поэтому я нем специально опускается ряд факторов, существенных при рассмотрении целостной личности. Прежде всего, отбрасывается механизм образования целей, т.к. наш объект выступает в качестве згмести-теля не одного отдельного ученика, а всей совакупност! учащихся, изучающих тот или иной учебный предмет. По суизству, модель предполагает некоторый фиксированные, уровень готива-ции, достаточный для овладения необходимым материалом овуче-нмя.

Познающая структура содержит.в севе планы действий вместе с их ориентировочной основой.' При атом считается, что зрием-тировочная основа входит в структуру плана.

Предполагается, что механизмом формирования целостных действий в ходе включения их в познанную структуру является процесс поэтапного формирования умственных действий (Гальперин П.Я.). При атом действие влимается в познающую структуру вне зависимости от явного выполнения всех этапов формирования. Однако может оказаться, что в этом случае действие Будет либо недостаточно свернутым и автоматизированным, либо в нем еудут отсутствовать- отдельные структурные элементы ориентировки. Все ото может привести к низкому качеству выполнения действия на последующих: этапах и к неое< одимости тратить. дополнительное время на устранение образовавшихся про-велов.

Человеческая деятельность глубоко структурирована и может разделяться на компоненты, каждый из которых сам состоит из операционной координирующей части и ориентирующих элементов* Если отдельные компоненти структуры отсутствуют, то деятель« ность не может выть полностью или частично реализована. Выработка каждого сложного действия с необходимостью должна идти последовательными этапами, когда формирование одной структуры предшествует формированию лругой, ее включающей. Та ким образом, все новое всегда соотносите я с содержанием уже сформированной части познающей структуры и включается в нее как составная часть. Если по к а ким-ливо обстоятельствам такое включение не происходит, иавае действие рассматривается как непонятное и лишенное содержания. Это накладывает существенные орряниченип на возможные послед г ательности нормирования отдельных действий и их совокупностей.

Другим важным фактором является забывание. Полностью Сформированное действие может "выпасть" из познающей струн-туры (если его длительно не воспроизводить в той или иней форме). Тем нолее легко "выпадают" частично сформированные комплексы. Структурность действий и возможность их завывания приводят к требованию как полноты и качества формируемые действий, так и к осуществлению мер по предупреждении завывания. Все это такяе накладывает определенные ограничения на последовательность изучения нового материала.

Мэтермап о s учения*. При о писании этого окъектэ мы ограничиваемся лишь материалом, который обычно называют осно-

вами наук- Будучи продуктам интеллектуальной деятельности, научные знания отражают специфику породившего их мышления. Кам и всякие другие знания они служат для организации целенаправленного доведения, но нудучи специфическим Обществен-иым продуктом, отличаются от обычных житейских знаний полнотой организации ориентировочной основы и степенью оаовщен-нос ги умственных действий, развивающихся и разворачивамщихся на ее вазе.

В конечном счете, ливое знание, рассматриваемое как собственность индивида, служит для предсказания возможных изменений среды и выбора действий, которые могут привести не в желаемое состояние. Аля этого индидвид должен Обладать возможностью моделировать сраду » умственном плане и, оставаясь в рамках модели, выбирать соответствующие действия. В случае научного знания этот процесс взят под контроль Общественных методов отражения и с высокой степенью точности гарантирует адекватность описания и принимаемых решений.

Б отличие от индивидуализированного отражения объектов реальности, служащего для ориентировки при Планировании и реализации многих житейских действий, ововшествленное отражение реальных оаъектов, выступающее как идеальные объекты соответствующей области знания, характеризуется явно выра~ женлим описанием свойств объектов. Вскрывая сущности солее высокого порядка, наука имеет дело со сложными в структурном атнсшени отраженными Объектами и более изощренной системой действий с ними, развертываемыми в идеальном Плане. Это » первую очередь требует формирования умственных действий индивидуальным отражением реальна суцествуиыих идеальных объектов науки. Но и для этих действий нужна ориентировка. Базой для' нее служат уже не реальные Объекты, а их знаковое замещение, в терминах которого зафиксированы идеальные объекты.

Таким овраэом, в теоретическом плане ми можем разделить две специфические системы построения умственных действий и их ориентировочной основы. Одна из них служит для взаимодействия с реальными овьектамн патрриа/иного мира, другая - с идеальными объектами. Подчеркиваем, что эти системы не стоят одна над другой. Они просто относятся к одним и т>-м же пред-

метам и явлениям реальности, но связаны с различными сторонами отражения реального мира.

Наука описывает в явном виде идеальные ооьекты, действия по их соотнесении с реальными овъектами, а также границы применимости выводов, полученных в результате манипуляций с идеальными объектами. Перенесение этих действий в умственный план ведет к формированию собственной ориентировки, которая естественным овраэои совпадает с элементами ориентировочной основы как той, так и другой системы.

Представляется, что в рамках выделенных систем аналогичным овразом осуцествляется «.ормированиа умственных действий, связанных с лювым нормативным знаниям и научные знания выс-тупаит лишь в качестве частного случая.

Как следует иэ изложенного, построение системы умственных действий, па звал ивних оперировать с идеальными овъектами, еще не обеспечивает переноса результатов этой деятельности на реальные овьекгы. Дли итого нвовходимо овладеть специаль-той деятельностью по реализации такого переноса. Аналогично, овладение мыслительной деятельность» с отражением реальных объектов не ведет прямо к построений) теории соответствующего явления. Ова типа деятельности, столь сходные по структуре, четко разделены по признаку своего объекта ti имеют различную ориентировочную основу. В результате одни и те же явления получают описание в двух независимых языках, имеющих принципиально различную лрироду. Один иэ них порожден общественным отражением, а второй Базируется на мощных сенсорных механизмах отражения индивида. Только специально усвоенная деятельность может связать их между совой, позволяя воспользоваться Богатыми возможностями двуязычного описания при решении задач.

Таким оБраэоп, материал обучения включает в себп соеокул• ность материальных и умственных действий с реальными оеъек-таии среды и идеальными объектами, являющимися продуктом общественного отражения реальных объектов, а также совокупность действий, обеспечивающих перенесение результатов, получаемых на объектах реального плана, на оьъекты идеальные, и наоворот.Действия струкгурированы как в операционной части (одни из них нопут являться элементами других и связываться

с ними различными отиаиннияни), так и в ориенгировочнай основе, когорт а для различных действий пожет частично или пол -настыв пересекаться, Все зто накладывает определенные ограничения на возможные последовательности овладения учащимися материальными >•» умственными действиями.

Формы, » которые облекается "передача" учетного материала и организация процесса его усвоения, зависят от следующего овьекта, рассматриваемого в рамках модельного описания.

Учнгепь• Этот оеьект представляет совой движущую и направляющую силу процесса обучения. Ему принадлежит главная роль в выборе методов и организационных форм обучения, средств наглядности и спосоаов контроля за протаканиам учив• но-воспитательнаго процесса. Ввиду ограничения овлвсги применения модели все эти аспекты деятельности педагога в полной маре не освещаются (кроме того, надо инеть в виду, что в ранкак нодели'этаг объект заменяет не одного конкретного педагога, а всю совокупность учителей, преподающих соответствующий учввный предмет). Укажем лишь на то, что в рамках принятых нами дидактических и психолого-педагогических оснований мы ножем представить учителя как носителя четырех авоацйнных методов овучинм«, первые три из которых служат для прямой передачи учащимся нормативного состава деятельности, а четвертый предполагает организацию самостоятельного овладения учащимися деятельностью с новыми объектами по аналогии с ранее усвоенными нормативными приемами.

Из перечисления этих методов следует, что ограничения, накладываемые данным овъектом на структуру процесса »учения, связаны с возможность» использования тех или иных методов при организации решения учащимися учввных задач.

В данном случав указание на учевные задачи не является случайным. С учетом выводов, сделанных на втором шаге исследования, касающихся того, что школьному оеучени» должно соответствовать не только асавав содержание, но и асова» деятельность (упивная деятельность), мы считаем, что чменно оььакт "учитель" с функциональной точки зрения накладывает оано существенное ограничения на форму представления материала оьученияг последний не может представлять ничего иного, как совокупность учебных задач, определенным овр*эом с>язан-

- 1В -

ных между совой.

Критерий а + фектк» шести 4 Он необходим в модели дли того, чтобы сравнивать между совой различные последовательности изучения одного и того же ученного материала.

Оценка эффективности обучении складывается из двух частей» социально-вконокической и дидактической. Социально-экономическая часть должна в обобщенном виде отражать уровень развития овввственнмого производства и те ресурсы, которые ногут выть вовлечены в сферу Образования, а дидактическая часть — уровень учевно-воспитательной подготовки учащихся, совокупность сформированных у них знаний, умений и навыков.

Очевидно, что построение, такого совокупного критерия тре-еуст всестороннего учета широкой группы социальных, экономических, психологических, дидактических и других факторов. Здесь неовходимо иметь в виду уровень развития нации и его гтрогноэируемые не 1ЙГ—15 лет вперед изменения, уровень экономического развития, современнее и прогнозируемые требования к уровни подготовки выпускников школы и других учебных заведений, характер связи между типами учебных заведений, наличный состав педагогов и уровень их подготовки и еще очень многое. Именно такую совокупнуи оценочну» функцию, внешним по отношению к процессу овучения, мы вудем в общем виде рассматривать в качестве четвертой составляющей нашего модельного описания.

Естественно, что решение всех вопросов, связанных с созданием такого критерия, требует проведения большого числа исследований и Обсуждение всех возникающих при атом проблем выходит далеко за пределы нашей равоты. Однако паи сейчас необходим какой—то показатель, который позволил бы сравнивать между совой различные последовательности изложения.

Мы вудем считать, что цели обучения заданы и в соответствии с ними определен материал Обучения. Тогда дидактическую "часть" критерия можно условно зафиксировать, задав систему заданий, выполнение которых учащимися осязательно по окончании процесса Обучения. Если проверка показывает, что учащийся не справился хотя вы с каким-лиео одним заданием, то цель обучения нельзя считать достигнутой.

Зафиксируем финансовые затраты, связанные с приобретением

и эксплуатацией всего учевиого оборудования, необходимого для реализации любого метода пвучения, а также заработную плату педагогического персонала в единицу учебного времени» В этих условиях наилучшей будет такая ученная программа, которая (при прочих равных условиях) позволяет достичь мели Обучения за наименьше«? эремя. Мы полагаем, что при учете принятых выше ограничений время обучения — наиболее адекватный показатель эффективности, т.к. он достаточна полно отражает затраты живого труда, амортизацию основных фондов и учев1 ого оборудования. Сокращение срока обучения при сохра -нении его результативности позволяет ус корить включение под -рас та.*ot его поколения в сферу общественного производства. Если же, маоварот, считать сроки Обучения фиксированными, та можно добиться повышения уровня подготовки учащихся за счет увелнчения овьема материала, подлежащего усвоению.

Введение описанных выше объектов позволяет с помоеуью понятийного аппарата теории графов построить модель процесс» обучения и точна сформулировать обтую задачу синтеза учесных программ.

Базовым компонентой модели является множество учебных задач (УЭ> в совокупности образующих материал Обучения. С каждой УЗ связан непустой наеор возможных способов ее решения (короче — способов подачи) Mi^CmkiJ-

Последогзательнасть учевных задач, каждая из которых соединена с некоторым способом ее подачи (ai,mki?, будем называть обучающей пас л е д оп*те л ьность н> <ПП) . Важнейшими характеристиками элементов (ai,<nki), входящих в ОП, являются время введения ti и время активного пользования ri.

Содержательно t i иитерпретируетс я как промежуток времени, в течение» которого происходит решение УЗ уч еником и контроль усвоения им cooTPf?TCTi?ywojero матрриала; что касается rl , так ото время от момента завершения ti, в течение которого учащийся может уверенно воспроизвести все усвормное ее з спецн— а л * но г о повторения. По ист» чении т i содержание а! "забывается" и операции, рходчщие в его структуру, не могут рыть использованы при решении других J'3,

Обращение к содержательному описании надели показывает, что как ti, тг» к и тХ зависит не только от nki, но и от того

места, которое занимает элемент ) о ЦП. Однако я

Большинстве Случаев эта зависимость носит локальный характер. С учетом этого дл» млкчення и модель характеристик И т! на множестве УЗ определяются два бинарных отношения, представленных графами Г»(А,31> и Р2<А,62). Конец стрелки ревра графа П1 указывает задачу, решение которой увеличивает т! для задачи, из которой это реаро выходит. Аналогично с помощью ревер графа Г*2 свяаывантсп те УЗ, последовательна« решение которых вылет к возрастанию к! для второй задачи лары <ал,а1> (такая зависимость имеет место при "тонких" различиях в ориентировочной основе).

Фундаментальную роль в модели играют операционные связь между УЗ. Считая« что УЗ а1 и ак опвраиионмо связаны нет при решении ак ислользунтся действия, Сформированные при решении а!, мы получаем граф Б<А,и>, отражающий логнческу« структуру связей в материале обучения < и=Си|.)}, гд< и1 i*^<а1, »1 > } . Важное требование отсутствия логических "порочных кругов" в материале обучения трансформируется в уело* кие ацикличности графа б. Тем самым логические связи частично у1орядачиеамТ множество УЗ. Используя этот порядок, дедш точиле формулировки двух ьахных понятий:

1) ОП считается структурно допустимой если, расположение I них УЗ согласовано с их логическим упорядочением!

21 С 1 считается допустимой, если при соБлидении услови! структурной допустимости ее реализация обеспечивает решении учеником всех УЗ из множества А.

Из атик определений следует, что иепь обучения может сыт достигнута лишь при реализации одной иа допустимых ОП.

Таким овразом, синтез учевной программы представляет со процедуру плана построений сети взаимосвязанных алиментов каждый из которых может забываться (что ведет к изменени ранее построенной части Сети). Ясно, что необходимость лрн дупреждения таких изменений влияет на овщий план построени всей сети элементов.

Синтез же оптимальной структуры ОП' тревует, ■ чтовы такс, план еил реализован за минимально возможный промежуток ере мани.

В данном случае ми пвлучйни описание целого класса доста

точно сложных овъвита»! К моменту выполнения нашего исследования в литературе не выла никаких сведений о рассмотрении подобного рода моделей и попыток построения описанных выше сетей. Это дает возможность предположить» что задача подав-* наго роде вила впервые описана автором именно в связи с по-* пыткой моделирования такого овъекта как процесс обучения.

Естественно, что л зад ачу нашего исследования не входит систематическое рассмотрение подобных моделей в их общем виде (гто задача математики). Поэтому мы поставили перед совой друру'1 цель — найти способ перехода от.овщего класса моделей к такому узкому подклассу, которому можно выло вы дать достаточно естественную дидактическую интерпретации».

На v€ rae pro а таге исследования выли рассмотрены те спосо* кы, с помоадью которых можно от целого класса объектов перейти к конкретной модели. Наиболее радикальным оказывается тот, который связан с заданием иели обучения» которая а)ее -тветвенно ограничивает множество унввнмх задач и определяет связи между ними, в) придает содержательность тем параметрам каждой ученной задачи,совокупность которых позволяет оценить степень оптимальности конкретной учевнрй программы (ОП), в >делает возможным проведение экспериментов, поэвол яющих оценить правильность отражения построенной модедьм реальных закономерностей учевмого процесса.

При зтом необходимо, с одной стороны, ограничить, содержательный материал, в рамках которого осуцесгеляется процесс ев/чения, а, с другой стороны, четно очертить те конечные результаты, достижение которых может выть достаточно четко зафиксировано.

В нашей раеот^ в качестве содержательного материала для построения модели рассматривается материал учебных предме-' то» естественнонаучного цикла, а в качестве фиксируемого конечного результата - сфориираваиность у учащихся общего crio-cosa решения конкретно—практических задач.

При рс(? свойй апредйлрмности эти ограничения не позволили сразу перейти к построению конкретное модели t в соответствующей литературе к моменту проведения нашего исследования отсутствовало достаточно полное описание овшего способа решения конкретно —практических задач» Поэтому для продолжения

исследования пришлось Обратиться к решению этой частной задачи. При атом мы руководствовались теми представлениями о познавательной деятельности индивида, которые выли зафиксированы на втором шага исследования.

Пени была зафиксировано, что научные знания связаны с реальной действительностью опосредованно, через идеальные объекты, которые получамгся путем абстракции от многих свойст» реальных окьекта» действительности. Иными словами, между научными знаниями и реальным мирс^м как вы расположена некоторая "формальная среда".

' Возможные изменения реальной среды и действия, вызывающие ати изменения, описываются средствами формальной среды. Научные знания фиксируют отношения между изменениями среды и действиями в виде системы высказываний (формул), связывающих между совой значения различных параметров, используемых для описания идеальных объектов. Пользуясь введенными величинами и системой высказываний, можно, зная исходное состояние среды или иеьекта, дать исчерпывающее описание последующих состояний или, зная численные значения лишь некоторых параметров, шределить значения недостающих и т.д.

С учетом этого к решению конкретно-практических задач в рамках предметов естественнонаучного цикла можно подойти следуюц» к) овразом. Обычно условие задачи формулируется лмао целиком на естественном языке, либо, кроме естественного языка, частично используются знаковые средства соответствующей области науки. Для того, чтобы воспользоваться при ранении задачи научными гнанними необходимо построить формальную модель той ситуации, которая описана в условии] выделить идеальные сзвьекты, зафиксировать их состояния, установить численные значения параметров ч яр.

Таким образом, на первой этапе решения задачи нужно выполнить следующие действия« а) определить количество качественно различных идеальных овьектов, с которыми соотносятся реальные овекты условия задачи, я) определить сыпан количество идеальных объектов каждого ' типа, в) определить количество выделенных состояний для каждого идеального объекта, г) определить явно и неявно заданные условием значения параметров для каждого из выведенных состояний всех идеаль-

ных объектов, д) зафиксировать, все соотношения между одноименными параметрами состояний однога и разных идеальних объектов.

Только после построения формальной модели (осознания ус-ловия задачи) можно приступить к составлению системы уравнений (формальных высказываний)f с которыми в дальнейшем про* водят формальные преовразовами* для получения ответа. При таком подходе процедура отпора уравнений (высказываний) у п -po«í£ тся! овласть их поиска ограничиваете я лишь тени идеал ь-ними объектами, которые использованы при построении модели. Система вывирается так, чговы в нее входили все известные и искомы» параметры. Далее она дополняете я соотношениями, вы-деленными при ваыполнемми ранее описанного действия "д". После подстановки численных значений система готова для вы* полнения формальных преобразований,»

Каждое из перечисленных действий предполагает непос-редствс*ннум равоту с условием задачи. После же подстановки численных значений работа над смысловым содержанием условия закончена. Мы не анализируем далее этапы решения задачи, т»к. в наших условиях характер осуществления тождественных преобразований не мйняет оешего представления о процессе решения задачи.

Проведенный анализ позвонил зафиксировать структуру оваде-го способ* решения конкретно-практических задач, которая в обог1Ч5инаи вид« пр<?д с тягзлема нд рис»1 <стр«24).

При *с<«й cso«vi похссести на влом—схему праграимм для 3£4t эта схеме? м» ет "жесткого" алгоритм действий чолорр-

к-а в ходе решения гэг» да чп, В г ArapviT!í€> послчясватепьность действий четно зллана и не меняется, г? то орем я как при реал и з бции рзссийтриоаямого способа чет« a vi послежзваюль-ногль' в выполнении действий отсутствует. В зависимости от усло'-щ конкретной задачи один раз необходимо идти от выделения па— рамегтрд к установлению идеального огъокта, другом раз — Of состояний к п араметрам и д а л тээ к выгэ л емим QBvoKTnf м т.д. Пае л г? д ста т a п ь нос т ь достижения чдетиых ичл^й » кгждзм от a ь -ном случав н«> мох«т вмть -ы^иксирипэнз, т.к. он? г ?> л m a т с «ч произэодний пг г ох реальных условий, е. которые рд г» я «р ты г» - т -с я л яте л к нос т ь по ре ¡и снн»о коньрстной з^ддчн. Ям?? имя t»T'j па--

Начала I

I Определить числа видов| | И.о.(рассматриваемым »1 (вадачи I

1

| Рассмотреть и.о. I вида|

|Для «того »ид» опрад.|

¡ЧИСЛО OBVeKTd» I

IРасснотр,1-й о. I виде

данного!

I

|Йл« «того о. опрвд.чис-| I ла выделанных состояний!

I Для каждого сост.1 I каждого и.о. вы- I I писать иааеетные I Iпараметры сост. I

I

| Для каждого пара-1 I натра кашд. сост.! I выписать sea изк.|

|ссотн. с Др/ГИМИ | I параметрами I

I

Юарааевагь и> со-1

|отнош.сист. 82 I

|ааъединить |

181 и S2 в В01

I

I Исключить ия| |ве иволиро». I I уравнения I

Перейти к и.о. другого вида I

----4-

Вст

О.данного вида рассмотрены?

14а ^

Все

•иды и.о. рассмотрены?

Раесиот. слад.О. I

Систем» ва-paipu-

шмма ?

I Да

Нат I Ко-----1 нац

I I

■Вычислить «се 1 I корни BIS I

|Для каждого состояния I (каждого и.о.выписать | (уравнения состояния I

IОарааовать иа урав. си-1 I стену SI I

|Выарать иа кориай| 130 те,которые со-| Iатаетствушт ва-| I просу задачи I

I

Конец XI

Рис. 1

/

зволпет утверждать, чго в данном случае мы имеем дело не с а лгоритмои, я с подвижной структурой деятельности, в которой могут иметь место все трансформации и взаимопереходм, отмеченные в раватах по теории деятв л юности.

Для реализации описанного crtocaea реияни* конкрвтно-прчк • тичвеких задам необходимы научные знания в качестве средств, с помощью которых могу; ямполняться те или иные операции» Поэтому для окончательного уточнения цели обучения на этом же шаге исслрдовамия представилось неовходинын в явной виде олисг ть и ту процедуру выделения "основ науки", которые вис -тупаю" в качестве с одержания предметов естественнонаучного цик/ta о

В качестве первого шага такой процедуры выступает анализ "теоретического остова" современных естественных наук, в ходе которого определяете я совокупность понятий, составляющих современную еетественмонаучнум картину мира. С помошью критериев замкнутости пан«тий, минимальности оснопчых исходных положений и однородности используемого для описания языка из такой картины выделяются основы конкретной области знания»

Так, применительно к физике выделяются пять взаимосвязанных между совой теорий - классическая механика, статистичес-пая теория теплоты, электродинамика, квантовая теория и ое-о»ая теория относительности СРейзенверг, 1963) •

На втором шаге процедуры каждая из выделенных теорий анализируется на предмет выделения ее основания (эмпирического вазиса, идеального объекта, системы фундаментапьных понятий, /травил соотнесения величин с дэнными опытов) , ядра (системы законов, определчкщих связь и изменение фундаментальных величин, совокупности принципов симметрии, законе© сохранения, характеристических параметров) и способа воспроизведения конкретного в понятиях (объяснения известных эмпирических фактов и предсказания новых явлений)» Овьем первых двух составляющих (осмпйянис» и ядра), сохраняющих целостность теорий и связь между ними, и предстап9т собой содержание учевного материала, который лоялен быть усвоен у чащимис я• При этом отдельные фрагменты третьего коипс -(снта (воспроизведенк« конкретного в понятиях) могут яыть ислоль-эо^ан^ ?> ХОЛЯ О «3 у •

ЧРНИЯ к 3 К РЛЛ'ЛС гратирчуй м<* гс? рм s> п .

В результате проявленного отпора ны получаем содержание учебного предмета, структурированное относительна системы основных понятий естественнонаучной картины мира. Такая структура достаточно удоана для представления итогов отаор* содержания учебного материала, но не для решения задачи оптимизации последовательности его изложения. Для агой специфической задачи необходимо Переструктурировать отобранное содержание, сгруппировав его вокруг тех элементов, вычленение которых составляет "сердцевину" деятельности по решении конкретно-практических задач. Такими элементами являются — идеальный Объект, параметры состояния и уравнения состояния. Иными словами, отобранные нами знания должны выть представлены в виде схемы ориентировочной основы той дв-ятельнсти, для реализации которой они используются. Такой переход от одной структуры к другой может выть охарактеризован как синтез двух аспектов знания! знания как некоторой знаковой системы и знания как условия и предпосылки деятель, маски.

При рассмотрении физики (как некоторого конкретного примера) в качестве элементов общей структуры физического знания б ли .названы пять теорий. Однако ато не означает, что шкальная физика также должна состоять из пяти разделов. В учваных целях из одной научной теории можно "сконструировать" несколько "учебных теорий". Необходимо только, чтовь каждая таких учебных теорий выла адекватна научной пс своей структуре, т.е. содержала абстрагированную модель действительности, идеальный овьвкт, параметры, характеризуют»« состояния оеьекта, уравнения состояния и пр. Такое разделе нив основополагающих теорий на учевные может оказаться неов ходимын в том случае, если по ряду обстоятельств (ведь каж дый ученный предмет |че изолирован от других предметов учев нога плана, в которых изучаются необходимые для изло«ини первого предмета знания) невозможно передать учащимся т специфические средства, которые ирпользуются в науке дл развертывания той или иной теории.

Весьма важным результатом, вытекамщнм из необходимоет нереструктурирования научного знания, является доказатель сть>о относительной невавиеимости содержания и структур

учв»мого и«т«риалч основные «ыимасиш между атдельныни действиями при решении конкретно-практических »«дач не зависят от того, с какой задачей мм работаем » данный момент времени и какие конкретно знания неояходимо привлечь для ат решения. Именно атот результат является еще одним доказательством правомерности рассмотрения оптимизации последовательности изложения ученного материала в качестве самосто-ятел» ной научной задачи.

Одкако прежде, чем ориентироваться на предложенный, овчий спосов зешгния конкржтно-пракгмческик задач как на цель ову-чения, неовходимо выло экспериментально доказать, что формирование у учащихся такого способ« действительно овеспечивает им устойчивое умение решать конкретно—практические задачи разной сложности.

Именно поэтому на лятогг шаг» исследования в -толах Москвы и Еревана, а также в Московском текнологическом институте пищевой промышленности вили организованы специальные педагогические лчс(|ерик«нты, в которых участвовало волне 3£0 учащихся пятых, восьмых и десятых классов, а также Э0 студентов первого курса института.

Эксперименты показали, что построенный а ходе нашего исследования овший сносов решения конкретно—практических задач является действенным средство« аффективного решения учащимися и студентами самых разноовраянмх конкр»тно—практичас-ких задач (Пяатанава Ю.Н.,1971|Сергеева И.Ф.,1971с Григорян Л.П.,1973{Поггинова Т.П.,1974,1977;Погосян С.Г.,1932).

На основании этого на гаестол ваге исследования нами выла сконструирована модель процесса обучения предметам ее -т^ственноиаучного цикла. Эта модель (если не считать критерия вти&ностм) предстазл^ЕТ совой трехэлементную структуру, состоя 14уигз материала опучгння, учителя и ученика.

Материал овучя?ния расспатривавтся к а! к дискретная совокупность езлямэнтогз (учеЕнну. злдач), огаи"®» число которых считается л^л^нмыи. Г»с<? учеаныа задачи в сооТРвтстамм с трегмя ос-ноа^(ыпн к ом понент ами формального описания, испопнуемпго три рпшанин залач, разделены на три непересеквтцихея [тоднма-жества и структурированы по связям друг с другом. Описании? реек снязтЧ еродится заданием графа материала овучвнчя.

- га -

ичитвль лрадстйв л«*н как источник оаучапщик •в-евав'й'сч'вий,

который может реализовать для для клжлаА *а-

дачи два сносей подачи материала - с««асо« ««грамчмого и спаса* повторения. 6 соответствии с «тин жаждой «¡ерилч'н« графа материала оеучемия поставлены » «шшгсганв две ременные характеристик« — время введения <(11) и время повтор«-' ния (1р1I.

Для учета «актора аавывания каждой вершине графа поставлена в соответствие ««1« одна врвме*жа!я характеристика - «рейв активного пользовании <т!). Так как модели стрви»с« с Мель» рассмотрения различных структур наложения учетного материала, то ученик в ней задастся в виде возможных условий и ограничений на способы «остроени« ОП. ¡Полный список атих условий и ограничений в совокупности с «писа«««« материала »Бучения и спосоваии его подачи м «^«Мгаалаат описание построенной «ояели.

Оно имеет следующий ела)

1. Пусть, задан граф ученного ма геаема ла О (А, и), являющийся графом строгого частичного улор«дач«""".ля, все вершины которого |>аанвс«кн па т$>«м уровням. Бв^нки первого уровня — ааэо— вые д ¡я вершим «г^рого -и третьего уровней. Вюршины второго уровня — вазовые для ввриик третьего уровня и оаоыцаыщиа для ¡вершин первого уровня, вершины третьего уровня — обобщающие для вер 1ИМ первого и второго уровней (термины "вазовые" и "оерщанмие" введены для овоэначения включенности одних учетных задач в другие, качественна отличные от первых, влияшцвй на изменение времени активного пользования одних верыин при введении других).

2. если некоторая вершина лi иковг входящие реара, то она может рыть введена лишь посла введении всых вершин, связанных с ней этими реерани.

3. Нельзя одновременно вводить волне одной вершины.

4. Для первичного введения «сякой вершины неовходимо затратить время, не меньшее 1:1.

3. По «истечении некоторого промежутка времени, не меньшего с момента окончания введемия вершины а!, ее нельзя рассматривать как введенную и <ис-поль»овать для введения свя-з&нных с не» других вершин.

- а"» -

Я?Я»торн» «вкдени« »»рииим »1* трееует Я|р и

» & результате повторного вершимы »рем» лк

т»яг-я-гО! пользования «и возрастает по следумиему закону

I <т1) + т! при Ст» > >в т - I Т Т

£1 I т* при

Т

рот <т1) - время активного пользования которое «меля вершина Т

а! к моменту повторного введения.

В. Все повторные введения, 1»сли они необходимы, оеуиеств-ляпгсн ^раау после лереонАчальмога введения.

9. При введении авоБшения время активного пользования всех вазовых для него вершин возрастает на величину времени активного пользования вводимого овавцения.

10. В зависимости от последовательности введения вершин время введения ояовцения может возрасти и состйяить величину

п

Ь - -4- ТЕ ( 1 /р j + k/R^^

П1

где £ — полное время введения овавшения, Т — насштявный П1

враненнай иорффиииеиг, п — число вазовые элементов для вро-диного ояов!чения, pj - число обоешвний уже введенных для ¿-го вазового элемента и лежащих на втарон уровне (если вазовый элемент находится на переом уровне),ТЧ^ - число осоеде» — ний уже введенных для 5~га гзазового элемента м лекдщмх на третьем уровне (если базовый алемонт находится на первой!, *г - ков^фициент пропорциональности.

При использовании формуям учитываем, что при pj и разных нулю, значения дросгай l/pj и k/RJ также р«1*ны нули.

РС-а основе данного списания на яагр нсследаванип

и ра граротаны алгоритмы и машиннм?-1 программы, позволяющий проводить ,05*а типа модельных яксиеринеитор: а) анализ на до-пустимасть и иопротйорочивость якспс пно заданные структур ОГТ и оптимальных ПП по зкегт^ртмо заяянноиу Натгриа-

-зе-

лу овучиния. Пашиннив программы реализованы на языках программирования высокого уровня и прошли окспгриментальнул проверку » ранках учевмаго материала, содержащего до 100 отдельны» учевных задач. Тексты прогреми для ЭВМ серии ЕС даны в приложении к диссертации.-'

Анализ акспвртно составленных ОП с помощью модели состоит в последовательном рассмотрении вкадящих в ОП алекемтав, определении допустимости и* введения (имеется в виду проверка временных и структурных связей ^чежду вершинами гра«а материала овучония) и, если такое введение допустимо, изменении состояния "памяти ученика", которая представляет совой таблицу, каждая строка которой отражает текущие значения времен активного пользования для каждой учевной задачи после каждого единичного акта "процесса Обучения" (под единичным актон мы понимаем введение одной вершины графа материала оауче-

>14 я).

В результате модельного шксперимента мы получаем ответ, является ли данная СП допустимой и сколько времени тревувтс! на ее реализацию.

Блок-схема алгоритма анализа акспвртно заданных ОП представлена.на рис.2 <стр.31>.

Д/ч составления программы синтеза оптимальных ОП"" можж воспользоваться тем, что все оптимальные ОП содержатся »1 множестве допустимых ОП, * все допустимые ОП - во множеств! струит} -зно-допустимых ОП.

Множества структурно-допустимых ОП целиком определяете заданием графа структурных связей между учебными задачами Путем введения соответствующего числа повторений для отдель них алиментов двьум етруктурно-допустиму» ОП можно превра тить в допус-^иму». Затраты кремени на реализацию любой допу сгимой ОП складываются из следующих компонентов» а)чистог

* Полное описание разрааоганных пограмц и их тексты на язы ке АЛГОЛ для ЭВМ серии 63Ctt-i содержатся в монографии автор "Имитационное моделирование учебных программМ.tПедагогика 1900, c.U3-121

"' Отимальной является та допустимая ОП «или несколько такс а»ык>, время реализации которой минимально.

|Ваять очередной!

■---► | яламамт анали-|

I вируяной ОП |

До- |Акали-1

пусти- Н«г |»иру»-| мо ли »»»- —--Имея 0П|

лени»? I

Да I

I Определит», пол-1 I моя время •>•-!

|лания очаркдно-1 I го «ламантв ОП I

I

I Занести полно»! | »р»м« ■»»дани«! I и время *ктив-| | но пользовамия| I вламвнг» » мвг-| I рицу состояния! I "памяти" |

I

Вся «ламан-~ ты рассмотрены? I

I д»

! Опрядплить гшл-| I но* »роил релпи-1

|эяции ОП (

Коням Рис. 2

|нвяо- I |пуст. |

I Рассмотреть очередную! I структурно допустимую! I ОП I

I

|Рассмотреть очврад- 1 > I мой «явмамт етрукту-1 Iрно допустимой ОП |

t

(Определить для ачи-| (радного адаманта ОП | |число наояхадимым | |повторовний I

I

|Определить полное | I»рамп «»»лени очв- I I радного «ламанта ОП I

Нет

I

Все ли аламантм структурно допустимой ОП рассмотрены?

I

I Да

|Определить время р«-1 («лизации данной ОП I |и занести ее в мат- I Iрицу ераанамий I

I I

Все лм структурно-допустимые ОП рассмотрены? I

I Да

Нет

|Выарать из матрицы! |сравнений опти-1 I мяльнут ОП I

I

Конец

Рн с . 3

первичного времени соедини» каждого элемент», в)времени повторного введения отдельных алиментов, в)дополнительного времени не введение оаовщений (см.п.10 на стр.29).

По компоненту "в" никакие ОП различаться не могут. Затраты времени по «оппоненту "в" определяйте» структурой ОП и на могут выть изменены «> рамках данного материала обучения. На им можем иинишпаиреввт» врак я реализации допустимой ОП за счет компонента "в" — минимизации числа повторений.

Такая минимизация основывается на использовании положения Сп.9, стр.29), согласно которому время активного пользование вазовыми элементами должна «,ыть увеличена за счет повторений Лишь настолько, насколько это необходимо до начала введения первого связанного с ними ововцания.

Если овованачить через to промежуток времени между окончанием введения вазового элемента и началом введения первого связанного с ним овоищвмпи, то максимальное число повторений <h) »аэавго алеманта определится формулой

h - entiert(to-ri)/т13 (округление да uenara всегда ведется с bsiutkoh).

Таким овразам, овыее числа повторений лнвого елемента OIT мажет ш !гь определено так*

I в при to-ri S 0

h - I

| entier!(to-rit/Ti3 при to-ri i 0

Ислольвуя ото выражение, нежно псегда каждой структурно допустимой ОП поставить в соответствие допустиму» ОП с минимальным числом повторений. Сравнивая потом яги допустимые ОП, можно выврать такую, время ряализаиии которой минимально. Блок—схема »того алгоритма представлена рис.3 (стр.31).

На атом ее ыаге Исследования вило показано, что построенная модель оьучения в совокупности с вытекающими ив нее педагогическими экспериментами может выть использована не только для оптимизации структур учевных программ естественнонаучного иикла, но и для решения ряда других теоретических и практических провлем овучения! оценки радиальной, концентрической и ступенчатой структур учееных программ, формирования оптимального учавногс плана с учетом иашпрвдмвтна*

,5.5 -

связей, сравнения хода «»армирования овмвй структуры »маний при использовании эмпирического и теоретического вида аваа— цений и др.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Данное исследование представляет совой первый опыт систематического использования о педагогике метода, получившего и/ианиг имитационного моделирования. Его характерная черта ~ постровни« в хода исследования математической модели, пред«, тавляющей совой описание строения и закономерностей функционирования авьктов на одном из фиксированных языков. Такая система высказываний, аккумулирующая в севе совокупность знаний (или гипотез) а некотором процессе, является его статической модель». Для того, чтовы ата модель стала динамической, ее неоеходимо "заложить" ■ некотору» мгдалирупщун» установку, каковой может являться ЭВМ. При атом неоеходимо составить программу, которая позволяет ЭВМ рассматривать изменения процесса с течением времени. Естественно, что нвовха— лихость составления такой программы'накладывает на язык описания модели единственное трввованив - тревование точности и однозначности описания.

Использование этого метода и определило содержания и последовательность тех этапов (шагов), которые выли пройдены » ходе исследования.

О результате исследования можно сформулировать следуюсшв

выводы!

1. Мятод имитационного моделирования может выть использован в педагогических исследованиях во всех тех случаях, когда неопходимо решать вопроси, связанные со структурой и последовательностью изучения значительных по овьему учеянЫх ма—' твриалов. Славые результаты продшветеуищих попыток разравот-ки аналитических методов расчета учевних программ вызваны следующими причинами*

- недостаточным вниманием к структурной целостности . овьвкта моделирования Се данном случав — процесса овучения)|

- недооценкой четкой формулировки логических, дидактических и психоюгическим полохсзний, кладущихся в осмогу со.'^хл-

тельного описания моделируемого оаьактл)

- отсутствием анализа полноты и непротиворечивости отражения в рамках нормального описания ояъекта осек закономерностей и ограничений, вытекающих и! выарамных оснований.

2. Наивалее адекватной методологической основой для моя«-лнрования процесса овучания является совокупность основных лкононврноскй соотношения индивидуального и вещественного познания, раскрытых в современной диалектике,и фундаментальных положений теории деятельности, развитых в трудах отечес— твенных психологов.

Ориентация на эти основания позволила в ходе исследования I

- обосновать возможность и неоеходимость выделения в учеяном предмете двух относительна независимых компонентов (содержания и егр структуры))

- выделить источники формирования каждого и» атих компонентом

- сформулировать оьщую задачу построения оптимальных последовательностей изложения ученого материала]

- выделить новый класс математических моделей, ранее не описанных в.специальной литературе н тесно увязанный с задачей ноделирзвания ссьектов педагогических исследований.

3. Наиволек адекватным спосоеом перехода от осщих моделей к конкретной модели процесса аяучения является четное задание цели -»»учения, которая

- служит »стестввннын ограничением множества учееных задач, выртулеищих в качестве материала обучения]

- придает содержательный смысл тем параметрам каждой учееной задачи, совокупность которых позволяет оценивать степень оптимальности лмвой конкретной учееной программы]

- делает возможным проведение педагогических экспериментов, проверявших правильность отражения построенной моделью реальных »акононерностей процесса о«учения.

4. Существенной оеоаеннрет» построенной в ходе исследования подели процесса обучения предметам естественнонаучного цикла является полмота отражения в ней содержательных аспектов процессе овучения в их современной научной трактовке!

- модель фиксирует целостное>ь процесса оеучения за счет яв-

ного задайия всех язвинолействумадих между сояой коипонвигов процвсса и критерия »^фиктивности вго протеканияр

— в качестве цели онучвни» в модели фигурирует формирование у учащихся общего метода решения конкретно-практических задач как частного случая теоретического анализа окружающей действительности!

— в качеств» структурных алементов учетного материала выступа! т учееные задачи, что позволяет рассматривать процесс ову жия как управление познавательной деятельностью учащихся, г не как процесс пассивного овладения передаваемой информацией)

— Функционирование модели определяется явно задаваемыми ограничениями, при формулировке которых приняты Во внимание как структурные, так и »ременные закономерности овладения учащимися материалом овучвния.

3. Разработанная методика проведения ими.ационных экспериментов в совокупности с программами для ЭВМ, позваляишими исследовать различны» по структуре программы предметов »ст«-ствяннонаучнога цикла и давать им сравнительную оценку, может не только оказать существенную Помощь при разработке конкретных учевных программ, но и значительно сократить сроки проведения различных экспериментальных исследований и повысить достоверность и обоснованность их результатов.

СОЙЕРКАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНО В СЛЕДУИВ1ИХ ПУБЛИКАЦИЯХ А ВТОРА

1. Имитационно» моделирование учебных программ.- М.« Педагогика, 19(30, 126 с.

2. Модвлированиз как средство обучения и метод педагогического исследования (совместно с А.У.Варданяном). - Ереван, 19В1, 74 с.

3. Наука и унявный пред мет. <Ив» которые вопросы теории учя-бмого предмета).— (1. , с Педагогичес кг. э овщество РСФСР, 196В. -1В с.

4. К теории построения учебного предмета. - Советская педагогии я , 1 769, М 3, с.71-100.

5. о логике? науки и учетного пряАН^та.- В кн.| Те^ничрс-

- -

киа средства Обучения и программированное обучение.(Материалы к IV городской научно-методической конференции). — Челябинск, 1 969, с.104-149.

Методологические правлены использования ЭВМ а дидактических иссс ледовамипх (в соавторства с М.Н.Платоновой и А.К1. Уваровым).- В кн.| Научная организация учетного процесса. Программированное оаучеиив. Овучаищи« млиимы, вып.З. - Наьо-сивирск, 1969,с.24-4В.

7. О провлвматика исследований по дидактика (» соавторе!— в« с М.Н.Скаткиным). - Новые исследования » педагогических науках, 1970, вып.I(XIV!.

в. Пв опыте построения исследования методом информационного моделирования <о соавторстве с А.М.Уваровым). - В кн.I 0 методах педагогических исследований,(Доклады к семинару).-Таллин, 1971,е.170-1В4.

9. О совершенствовании методов исследования в дидактике (в соавторстве с И-С.Брааиковым и А.М.Уваровым).- В кн.(Правлены совершенствования методов дидактических исследований.— М.»НИИ 0П.1971, с.3-8.

10.0 построении оптимальных овучанщих последовательностей (в соавторстве с А.И.Уваровым).- В кн.(Провлены совершенствования методов дидактических исследований.- И.(НИИ 0П,1971, с.41-145.

11.0 некоторых проялемах построения классификации задач (в соавтр стве с А.И).Уваровым).— В кн.( Провлемы совершенствования методов дидактических исследований.- М.(НИ11 ОП,1971, с.146-165.

12.0 классификации учеаных задач по сложности.- В кн.«Материалы IV Всесоюзного съезда овцяства психологов.- Твилиси, 1972,с.697-69В.

13.Теоретические правлены научения физики к младших классах школы (в соавторстве с Т.Л.Логвиновой).- В кн.| Экспериментальны» исследования по провлене усовершенствования учав-но-воспитательного процесса в начальных классах и подготовки детей к школе.(Материалы II Всесоюзного симпозиума), ч.11. — Т.аилиси, 197Д,с.22-27.

14.Ов одной математической модели процесса обучения. - В кн.I Воспитание, овучеииа и психическое развитие.(Тезисы да-

кладов к V Всееоивному съезду авмвства психологов),ч.I.- Н.» 1977.

13.Имитационная модель процесса авучения.-М.i НИИ аП,1979, 20 с. i .. . '

I6.Имитационное моделирование в психолого-педагогическнх исследованиях,- Вопроси психологии, I?B0,N Ь,с»60-72.

17.0b одном авристичеекон список определения оптимальной последовательности овучвния (в соавторстве с Т.П.Логвиновой).- Нови» исследования в педагогических науках, 1785, N I <43> 38-41. * ■

1в.Учевные планы*традиция, провлемы, перспективы.- Советская педагогика, 19ВЭ, N 1,с.43-31.

ОвщиП ояьем указанных пувликаций — 30 а.л.

РОТАПРИНТ НИИТПГ1 ЛШ СССР 12S278, Мосгвя, П.К?рчаг»ия, а.Т

Зат-ет )» Дх^Тюрая Д^О