Когнитивная образовательная технология является общепедагогической предметно независимой индивидуально ориентированной образовательной технологией, обеспечивающей понимание ребёнком окружающего мира путём формирования системы когнитивных схем, необходимых для успешной адаптации к жизни в современном информационном обществе.
Почему нужна Когнитивная образовательная технология
Однажды много лет тому назад один из моих учеников, описывая механизм гравитационного взаимодействия, написал в своём изложении следующий удивительный по своей нелепости текст: "Сближение двух тел к друг другу только могут происходить с телами сферической формы, эти тела сближаются с помощью тока или гравитации, которые проходят через гравитационные поля... Эти теории говорят о том, что тела взаимодействуют через гравитационные поля далеко от тела будут притягиваться медленнее друг другу, происходит теория близкодействия и тела притянутся друг к другу быстрее, чем с теорией о дальнодействии". Этот ученик уже давно успешно закончил МГТУ им. Баумана, но встреча с детской беспомощностью в тщетных попытках выразить словами невообразимую путаницу мыслей, царящую в голове, навсегда оставила во мне чувство острого сострадания и желание помочь таким детям научиться понимать окружающий мир. Читатель, знающий физику в объёме 9-го класса, поймёт, что в приведённом отрывке текста почти все слова, употребленные ребёнком, имеют прямое отношение к теме. В изложении есть и теории близкодействия и дальнодействия, причём присутствует даже намёк на критериальный эксперимент по измерению времени взаимодействия; есть и понятие гравитационного поля, и намёк на аналогию с электромагнитным взаимодействием; есть даже упоминание на ограниченную область применения закона всемирного тяготения (справедлив для тел сферической формы). Но в целом текст производит впечатление бессмысленного набора слов, так как разорваны смысловые связи как между рядом стоящими словами, так и между целыми предложениями и их фрагментами.
Собственная эмоциональная реакция на детскую беспомощность была только первым толчком, побудившим меня заняться исследованием когнитивных причин учебных затруднений. Чем дольше я работал в школе учителем физики, тем больше во мне крепла уверенность, что центральной проблемой обучения является поиск таких методов, форм и приёмов обучения, которые, прежде всего, направлены на достижение учеником понимания изучаемого им учебного материала. Вне понимания усвоение каких-либо знаний и способов деятельности не представляет собой почти никакой ценности ни для самих детей, ни для общества, в котором они через какое-то время будут основными носителями культуры, обеспечивающими его развитие. Вне понимания учебный процесс лишен всякого смысла и ведет лишь к загромождению памяти фактическими сведениями, которые служат своему носителю также верно, как и хлам, накопленный Плюшкиным, служил своему хозяину. В лучшем случае такое обучение позволит ребёнку адаптироваться к некоторым простейшим жизненным ситуациям, повторяющим с буквальной точностью действия в ситуации первичного усвоения.
Дальнейшие исследования лишь убедили меня в справедливости этой точки зрения, так как был обнаружен целый ряд веских причин для того, чтобы заняться созданием когнитивной технологии, обеспечивающей понимание детьми учебной информации. В основном они связаны с изменениями, происходящими в современном высокотехнологичном и быстро изменяющемся мире, и с попытками перейти от интуитивного реагирования на изменчивую педагогическую ситуацию к осмысленному проектированию учебного процесса на основе изучения когнитивных возможностей учащихся.
Современный этап в развитии цивилизации характеризуется не только лавинообразным нарастанием объёма информации, но и стремлением ускорить процессы информационного обмена. Обладание информацией является необходимым условием для выбора адекватного актуального поведения и успешного прогнозирования будущих событий, что делает человека более успешным и создает у него чувство защищённости.
В настоящее время ведущая роль информации в жизни каждого индивида и общества в целом является неоспоримым фактом, заставившим экспертов Совета Европы придти к следующему заключению: "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 как в области здравоохранения и защиты окружающей среды, так и производства товаров и услуг". . Отсюда следует, что ведущей целью современного образования должно стать формирование информационной компетентности учащихся. Способно ли российское школьное образование достичь этой цели и подготовить школьников к жизни в когнитивном обществе? К сожалению, я вынужден дать отрицательный ответ на данный вопрос.
В последней четверти прошлого века Г.П. Щедровицкий писал: "Известно, что быстрое и прочное усвоение знаний, умение быстро найти правильное решение в новой производственной или жизненной обстановке во многом зависят от правильного воспитания внимания, памяти и в особенности мышления учащихся. Но существующие методы обучения почти не обеспечивают сознательной и систематической работы учителя по формированию этих психических деятельностей. При существующей практике обучения они складываются, как правило, стихийно. Учитель, по существу, не знает, чему он учит – каким видам и типам знаний и деятельностей … Как ученик при этом действует, как он схватывает, - это остается вне контроля учителя. Как должен учащийся схватить, - этого учитель тоже не знает … Можно ли удивляться тому, что 15-20% учащихся при таких методах обучения "не успевают".
Увы, но за истекшие 30 лет положение практически не изменилось. По-прежнему, актуальный уровень когнитивного развития, существенно отличающийся у разных учеников, никак не учитывается при организации учебного процесса. На мой взгляд, это является основной причиной учебных затруднений. Взаимодействие человека с информацией сильно отличается от полной объективной фиксации воспринимаемых данных. Скорее оно напоминает наблюдение за окружающим миром с помощью кривого зеркала, составленного из различных осколков произвольной формы. Человек воспринимает информацию с помощью доступных ему когнитивных схем, если они отсутствуют, то информация либо не воспринимается, либо частично искажается.
Сказанное выше верно и по отношению к каждому учащемуся, который воспринимает информацию, поступающую к нему от учителя и от учебных текстов, с помощью имеющихся в его распоряжении когнитивных схем. Эти схемы индивидуальны и достаточно сильно отличаются у разных детей. Они делают доступной для восприятия только ту часть информации, для приёма которой у ученика есть подходящие когнитивные средства. Остальная информация либо полностью игнорируется, либо частично искажается, поэтому восприятие учебной информации очень похоже на детскую игру в испорченный телефон. В результате по различным причинам ученик может не понять некоторую часть учебного материала.
Не менее избирательным участником информационного обмена является и учитель. Разумеется, он догадывается, что некоторые дети далеко не всегда понимают его объяснения или текст учебника. Однако в его собственном арсенале нет когнитивных схем, позволяющих ему точно идентифицировать отсутствующие или деформированные когнитивные схемы в сознании ребёнка. Поэтому причины детских затруднений остаются для него тайной "за семью печатями", и он продолжает использовать понятия, логические связи и процедуры, искажённое восприятие которых и является источником непонимания. В результате информационный обмен на уроке очень часто напоминает разговор слепого с глухим.
В этих условиях говорить о формировании информационной компетентности учащихся не имеет смысла, так как учитель полностью лишён информации о когнитивных схемах, которыми обладает каждый ученик. Поэтому и возникла необходимость в разработке образовательной технологии, которая позволила бы управлять процессом формирования информационной компетентности, адаптируя содержание, методы, организационные формы и средства обучения к когнитивным возможностям каждого ребёнка.
Цели применения Когнитивной образовательной технологии
Основной задачей Когнитивной технологии является создание условий для понимания каждым учеником воспринимаемой информации. Приоритетными целями этой технологии являются:
1. Когнитивное развитие учащихся (целью является развитие перечисленных ниже при описании модели учащегося когнитивных способностей на уровне не ниже статистической нормы);
2. Присвоение знаний и формирование способов деятельности в соответствии с требованиями стандарта обучения (технология индифферентна по отношению к содержанию, поэтому её легко настроить на любой стандарт);
3. Формирование информационной компетентности учащихся, под которой понимается совокупность умений использовать информацию, поступающую из различных источников, для рефлексивного контроля и адаптивного изменения собственного поведения. Она включает:
способность воспринимать информацию, поступающую из различных источников;
умение конспектировать (излагать собственные мысли в соответствии с нормами языка и правилами логики);
умение аннотировать (осуществлять краткую структурированную запись содержания книг, статей, устных выступлений, теле, видео и других материалов с извлечением релевантной информации и её критическим анализом);
умение осуществлять сбор информации по заданной проблеме;
умение осуществлять сопоставление информации, полученной из различных источников, по заданным критериям;
умение формулировать критерии для сопоставления информации, поступающей из разных источников;
умение обнаруживать проблемы и противоречия в воспринимаемой информации;
умение использовать технические средства получения информации;
умение использовать программные средства получения информации;
умение планировать и проводить наблюдение для сбора информации;
умение планировать и проводить эксперимент для получения информации и проверки гипотез;
устойчивую познавательную мотивацию;
умение различать аффективные и когнитивные компоненты информации.
4. Формирование критического мышления:
умение проводить различия между фактическими сведениями и оценочными суждениями;
умение проводить различия между фактами и предположениями;
умение выделять логические виды связи;
умение выделять специфические предметные виды связей;
умение обнаруживать фактические и логические ошибки в рассуждениях;
умение отличать существенные доводы от не относящихся к делу;
умение разграничивать обоснованные и необоснованные оценки;
умение формулировать обоснованные заключения на основе полученной информации;
Достижение большинства из перечисленных выше целей можно диагностировать с помощью существующих нормативно и критериально ориентированных тестов, что является обязательным свойством технологии.
Тип Когнитивной образовательной технологии
Когнитивная образовательная технология является технологией алгоритмического типа, основанной на психологических теориях управления когнитивным развитием учащихся в процессе обучения, результаты которого могут быть объективно диагностированы, т. е. выражены на языке наблюдаемых действий учащихся. Из алгоритмического характера когнитивной технологии следует её структура, общая для всех технологий данного типа. Эта структура изображена на рисунке. Проектирование учебного процесса начинается с диагностики исходного состояния учащихся, на основе данных которой, применяя критерии выбора адекватной модели (под адекватностью здесь понимается соответствие модели состоянию учащихся и целям учебного процесса), определяется система обучающих воздействий (выбираются методы, приёмы, формы и средства обучения), отбирается и структурируется содержание обучения. В результате применения выбранной системы воздействий учащиеся переходят в промежуточное состояние (ПС), для изучения которого вновь применяются средства диагностики, фиксирующие достижения учащихся и позволяющие обнаружить затруднения школьников при усвоении новой информации. На основе полученных данных учитель модифицирует модель обучения, изменяя методы, формы, приёмы и средства обучения и приводя модель в соответствии с изменившимся состоянием учеников. Результаты применения модифицированной модели вновь диагностируются, что в очередной раз приводит к коррекции модели и т. д. Процесс повторяется до тех пор, пока не будут достигнуты запланированные результаты обучения. Описанная выше структура является общей для всех алгоритмических технологий, так как она базируется на кибернетических принципах проектирования процесса с непрерывной обратной связью.
Структура Когнитивной образовательной технологии
Когнитивная технология обучения имеет модульную структуру. Модуль представляет собой систему уроков, объединенных общей дидактической целью. Системообразующим фактором, на основе которого формируется модуль, является процедурная информация, лежащая в основе частного или общего метода научного познания. Модуль имеет блочную структуру и состоит из следующих трех блоков уроков, в каждом из которых решается отдельная дидактическая задача:
блок входного мониторинга;
теоретический блок – изучение декларативной информации (факты, понятия, определения, законы, даты и т. д.);.
процессуальный блок – изучение процедурной информации (способы, приёмы, методы, правила и др.) .
Последовательность блоков внутри модуля в учебном процессе изображена на рисунке.
Используя понятие модуля, можно схематически представить структуру учебного процесса (см. рисунок) по изучению определённой темы курса в виде последовательности модулей, в каждом из которых учащиеся изучают частные и общие методы познания, применяемые в данной предметной области. Завершается изучение темы стандартным для многих технологий блоком, включающим уроки обобщающего повторения, контроля и коррекции.
Целевое назначение каждого блока уроков можно описать следующим образом.
Блок 1. Входной мониторинг
Входной мониторинг предназначен для исследования исходного состояния учащихся, предшествующего началу учебного процесса. Система мониторинга включает диагностику четырех составляющих когнитивной сферы:
Базовые когнитивные характеристики интеллекта, имеющие, в основном, нейрофизиологическую природу (когнитивный мониторинг);
общеучебные (метапредметные) умения;
межпредметные знания и умения;
предметные знания и умения.
Когнитивный мониторинг
В
рамках данного направления изучается структура интеллекта учащихся,
кратковременная память, подвижность нервных процессов, креативность,
внимание и некоторые вторичные когнитивные процессы, связанные с
результатами предшествующего обучения. Ниже приведён полный перечень
тех характеристик когнитивного развития учащихся, которые изучаются в
ходе когнитивного мониторинга:
Уровень развития и структура вербального интеллекта;
Уровень развития и структура математического интеллекта;
Уровень развития и структура пространственного интеллекта;
Уровень развития кратковременной памяти;
Стратегии формирования абстрактных геометрических понятий;
Уровень развития дедуктивного мышления;
Длительность удержания произвольного внимания;
Уровень интеллектуальной лабильности;
Уровень вербальной креативности;
Уровень невербальной креативности.
Для измерения выделенных характеристик когнитивной сферы ученика применяются следующие методики:
Тест структуры интеллекта Р. Амтхауэра;
Культурно свободный тест Р. Кеттелла;
Тесты интеллекта Г. Айзенка;
Методика Дж. Брунера для изучения стратегий формирования абстрактных геометрических понятий;
Методика "корректурная проба";
Тест на завершение силлогизмов;
Методика для определения уровня интеллектуальной лабильности;
Тесты Торренса для определения уровня вербальной и невербальной креативности.
На
основе полученных в результате обследования ученика данных строится
диаграмма когнитивного профиля, выражающая в графической форме
когнитивную модель учащегося (см. рисунок).
Радиус среднего
круга на диаграмме соответствует среднему значению измеряемого
параметра, измеренного по шкале IQ со средним значением 100 и средним
квадратичным отклонением 12. Значения измеряемого параметра от 90 до
110 являются статистической нормой. Таким образом, модель наглядно
представляет сильные и слабые стороны когнитивного развития ученика. На
основе данной модели осуществляются следующие действия по
проектированию учебного процесса:
Прогнозирование уровня учебных достижений в различных образовательных областях;
Определение причин учебных затруднений и разработка корректирующих упражнений на основе полученных данных;
Адаптация содержания обучения к когнитивным возможностям учащихся;
Определение скорости усвоения учебной информации и продолжительности обучения;
Выбор
адекватных методов, форм, средств и приёмов обучения (совместно с
данными мониторинга общеучебных, межпредметных и предметных знаний и
умений);
Уровень детализации при предъявлении новой информации;
Возможность выполнения креативных заданий.
Приведу
несколько примеров, подчеркивающих значимость данных когнитивного
мониторинга для прогноза успешности обучения в данной предметной
области.
С помощью
субтестов теста Амтхауэра, предназначенных для
изучения пространственных представлений, можно определить уровень
развития наглядно-образного мышления, проявляющегося в оперировании
пространственными образами и отношениями. Высокие результаты,
показанные учеником в этих субтестах по сравнению с субтестами, с
помощью которых исследуется вербальный и математический интеллект,
позволяют сделать вывод о преобладании образного мышления, о
направленности интеллекта на восприятие и решение технических или
практических проблем, связанных с переструктурированием поля зрительно
воспринимаемых образов. Можно с высокой вероятностью ожидать, что этот
ученик будет успешен в любой деятельности, связанной с практическим
манипулированием и преобразованием объектов. Ребёнок с удовольствием
будет выполнять практические задания и лабораторные работы, ему следует
поручать изготовление макетов и моделей различных приборов и устройств,
ремонт оборудования. О таких людях говорят, что они "рукастые".
Высокий
уровень развития пространственного интеллекта является необходимым
условием успешного обучения физике и геометрии, однако, так как обе эти
науки используют и теоретические методы познания, то для их усвоения
необходим и определённый уровень развития математического интеллекта.
Если ученик показывает высокие результаты и при выполнении
пространственных, и при выполнении математических субтестов теста
Амтхауэра, то можно ожидать проявления технической и естественнонаучной
одаренности. Такой ребёнок обладает ярко выраженной интуицией,
помогающей ему успешно усваивать эти области научного знания.
Для
большей надежности прогноза успешности обучения математике, техническим
и естественнонаучным дисциплинам полезно сопоставить результаты
выполнения теста Амтхауэра, с данными, полученными при выполнении
культурно-свободного теста Кеттелла и заданиями на формирование
абстрактных понятий из теста Айзенка.
Исследование общеучебных умений
Мониторинг общеучебных умений включает диагностику следующих групп умений, необходимых для адекватного восприятия и переработки учебной информации:
1) Восприятие и переработка информации, заданной в письменной форме;
Составление плана письменного текста;
Представление связей между понятиями в виде граф-схемы;
Представление связей между понятиями в виде семантической сети;
Выделение в тексте исходных суждений и логических умозаключений;
Проверка истинности исходных суждений;
Обнаружение в тексте необоснованных суждений и ошибочных или недостающих умозаключений;
2) Восприятие и переработка информации, заданной в устной форме;
Конспектирование устной речи;
Комментирование устного выступления;
Постановка уточняющих и дополнительных вопросов к устному выступлению;
Участие в дискуссии;
3) Поисковые умения:
Поиск информации в словарях и справочной литературе;
Поиск информации в средствах массовой информации;
Поиск информации в Интернете.
4) Перекодирование информации: умение трансформировать информацию, заданную в одной форме, в другие возможные формы представления (графическую, вербальную, образную, символическую, знаковую);
5) Экспериментальные умения:
Проведение наблюдения по плану;
Разработка плана и проведение экспериментального исследования.
Исследование межпредметных знаний и умений
Владение декларативными знаниями на уровне воспроизведения (явления, факты, величины, понятия, законы, модели, теории).
Владение процедурными знаниями на уровне воспроизведения (операции, действия, методы).
Владение процедурными знаниями на уровне применения (операции, действия, методы).
Исследование предметных знаний и умений
Владение декларативными знаниями на уровне воспроизведения (явления, факты, величины, понятия, законы, модели, теории).
Владение процедурными знаниями на уровне воспроизведения (операции, действия, методы).
Владение процедурными знаниями на уровне применения (операции, действия, методы).
О способах выбора методов и форм обучения в когнитивной технологии рассказано на следующей странице.
Когнитивные образовательные технологии XXI века
