Программа экспериментальной работы по теме
"Метод карт понятий как инструмент интеллектуального развития учащихся"

Современное общество в развитых странах мира уже достаточно давно называют когнитивным или обществом, основанном на знаниях. Российское общество пока находится в почтительном удалении от этого состояния, но при оптимистичном сценарии развития наша страна будет вынуждена пройти путь от первоначального дикого накопления капитала к экономике и культуре, в которой роль основного локомотива прогресса будут играть знания. Их творцами и потребителями являются люди, поэтому основным фактором развития когнитивного общества становится человеческий капитал. В этом обществе умения приобретать знания и применять их для решения профессиональных, социальных и личных проблем, порождая при этом новые знания, становятся необходимыми условиями адаптации к жизни в непрерывно изменяющейся с всё возрастающей скоростью внешней среде.

Жизнь в когнитивном обществе ставит перед системой образования множество самых разнообразных проблем, среди которых наибольшую остроту приобрела проблема адаптации содержания и всего уклада школьного образования к непрерывно возрастающему объёму информации и диверсификации её источников. Экстенсивный путь увеличения продолжительности школьного обучения уже давно исчерпан. Ещё в конце прошлого века стало очевидно, что основной задачей школы становится подготовка к жизни в условиях быстро изменяющейся внешней среды, пересыщенной невероятно разнообразной, избыточной, часто непроверенной или ложной информацией, которая нуждается в фильтрации, критическом осмыслении и систематизации. Информационный мир становится всё более пёстрым, калейдоскопичным. Такой же мозаичной и фрагментарной становится и картина мира, складывающаяся у современного школьника. Биологические возможности человека по восприятию и переработке информации весьма ограничены, поэтому современная школа должна вооружать школьника когнитивными инструментами, позволяющими обрабатывать большие массивы разнообразных сведений, упорядочивая и систематизируя их для построения цельной и связной картины мира, соответствующей хотя бы в своих основных чертах объективным связям и закономерностям окружающей среды.

Исследования в области когнитивной психологии показали, что сведения о мире в долговременной памяти сохраняются в виде обобщённых умственных репрезентаций, получивших название когнитивных схем. Одной из наиболее продуктивных концепций схем, позволяющих удовлетворительно объяснить особенности обмена информацией между человеком и средой, является модель фреймов, предложенная М. Минским. Выделяются следующие виды фреймов: семантические фреймы, репрезентируюшие понятия с множеством их признаков; семантические сети, объединяющие понятия в подмножества на основании некоторых классификационных признаков; фреймы-сценарии, аккумулирующие сведения о способах выполнения тех или иных действий; фреймы-ситуации, объединяющие признаки среды, побуждающие человека к определённой деятельности; прототипы, репрезентирующие характерные признаки объектов окружающего мира; нарративы, описывающие структуры текстов различных типов. Учитывая значение вербальной составляющей в человеческой культуре и информационном обмене, основной массив сведений о мире кодируется в сознании с помощью семантических фреймов и семантических сетей. Исследования показали, что индивидуальные сети часто существенно не полны, содержат многочисленные дефекты, т. е. представляют искажённую картину миру, мешая её обладателю обнаруживать и правильно воспринимать необходимую информацию и предпринимать адекватные действия. Ситуация осложняется тем, что сети непрерывно изменяются. Дефектные сети в процессе своего развития продолжают отдаляться от вербальной картины объективного мира, так как их построение осуществляется с помощью обеднённой и ошибочной системы связей. Кроме этого, после формирования семантическая сеть участвует в восприятии, распознавании и понимании вербальной информации на подсознательном уровне, поэтому дефекты сети в обычном процессе с применением традиционных методов и средств обучения не обнаруживаются, а ошибочные действия учащихся приписываются каким-либо внешним причинам.

Таким образом, существует комплекс проблем, связанных с разработкой модели учебного процесса, одной из основных целей которого является формирование у учащихся семантических сетей научных понятий, адекватно отражающих объективные свойства и закономерности окружающего мира. С учётом той роли, которую играют семантические сети в обеспечении информационного обмена школьника с окружающим миром, необходимо сделать вывод об актуальности решения этого комплекса проблем.

Изучение работ в области искусственного интеллекта, инженерии знаний, когнитивной психологии и педагогики показало, что систематизирующей основой этой модели обучения может являться метод карт понятий, базирующийся на графическом отображении системы понятий и связей между ними в виде обогащённой семантической сети. Он позволяет визуализировать процессы присвоения учащимися новой информации. Это даёт возможность непрерывно наблюдать за процессом формирования семантических сетей, своевременно обнаруживать затруднения и ошибочные действия учащихся, корректировать развитие индивидуальной системы знаний. Следовательно, метод карт понятий даёт возможность естественным образом ввести в учебный процесс механизм непрерывной обратной связи, без которого невозможно управление обучением. Благодаря блокированию механического заучивания и возможности неограниченного развития сети изучаемого содержания метод карт понятий активизирует познавательную активность учащихся и позволяет организовать самостоятельную учебную деятельность. Она связана с поиском и переработкой различных видов информации, получаемой по традиционным и инновационным каналам связи, что способствует формированию информационных умений у школьников. Возможность обогащения карты импортированными или самостоятельно созданными мультимедиа объектами позволяет формировать умения, необходимые для презентации собственной познавательной деятельности. Таким образом, анализ потенциальных возможностей метода карт понятий позволяет предположить, что он может служить дидактической основой для разработки модели учебного процесса, ориентированного на достижение целей адаптации учащихся к жизни в когнитивном обществе. Разработка и апробирование различных способов применения метода карт понятий в учебном процессе на разных ступенях обучения являются целью данного экспериментального исследования.

Гипотеза исследования состоит в том, что использование карт понятий как метода обучения и инструмента интеллектуального развития позволит:

• расширить когнитивные возможности учащихся и решить образовательные задачи, связанные с формированием информационной и коммуникативной компетентности учащихся:
• сформировать обобщённые умения, связанные с поиском, анализом, систематизацией и обобщением информации, получаемой учащимся от различных источников по разным каналам связи;
• сформировать умения перекодировать информацию и представлять её графически в виде базы знаний, построенной на основе семантической сети с применением современных программных средств;
• сформировать основные виды когнитивных схем (фреймы, сети, сценарии, прототипы и ситуации), необходимых для адекватного отображения в сознании свойств и закономерностей окружающего мира;
• развить критическое мышление учащихся и их аналитические способности;
• сформировать у учащихся познавательную потребность в комплексном описании изучаемого объекта и умения отражать его свойства с помощью карт понятий;
• сформировать у учащихся познавательную потребность в системном видении окружающего мира за счёт постоянной установки на комплексное описание его объектов и связей между ними;
• улучшить управляемость учебного процесса, осознанность и адекватность решений, принимаемых учителем на основе анализа карт понятий, выполняющих функции средств диагностики;
• улучшить психологическую атмосферу протекания учебного процесса, уменьшить уровень тревожности школьников;
• повысить качество усвоения предметного содержания.

Для подтверждения гипотезы необходимо решить следующие задачи:

• организовать изучение учителями теоретических основ метода карт понятий и процедурных компонент его применения в учебном процессе;
• организовать изучение учителями способов применения метода карт понятий для организации познавательной деятельности при изучении предметного содержания обучения;
• сформировать у учителей умения строить карты понятий с применением программы IHMC CMap Tools;
• разработать совместно с учителями способы ознакомления учащихся начальной, основной и средней школ с методом карт понятий;
• разработать совместно с учителями способы формирования у учащихся начальной, основной и средней школ умений строить карты понятий с применением программы IHMC CMap Tools;
• организовать изучение учителями способов введения метода карт понятий в учебный процесс для учащихся начальной, основной и средней школ;
• разработать критерии диагностики содержания карт понятий учащихся начальной, основной и средней школ при изучении ими различных предметных дисциплин;
• разработать комплекс заданий для коррекции типичных ошибок учащихся при построении карт понятий;
• разработать критерии диагностики сформированности обобщённых познавательных умений, связанных с присвоением информации на основе метода карт понятий;
• провести полномасштабный эксперимент в образовательном учреждении.

Опытно-экспериментальная работа по решению поставленных задач предполагается сроком на три года (при постановке части из заявленных выше задач исследования продолжительность эксперимента можно сократить до двух лет).

На первом этапе (сентябрь – август первого года):

• согласовываются и обосновываются методологические основания эксперимента, определяются технические и организационные условия, необходимые для его проведения;
• анализируются социально-педагогические условия организации образовательног­о процесса в государственном образовательном учреждении на предмет вовлечения педагогического коллектива в экспериментальную работу;
• проводятся специальные занятия по изучению теоретических основ метода карт понятий и практики его применения для учителей-экспериментаторов;
• конкретизируются, уточняются отдельные детали плана и дальнейшего хода экспериментальной работы (выделяются учителя-экспериментаторы «пер­вой линии», включающиеся первыми в эксперимент, «второй» и т. д.).
• проводится практическая проработка отдельных вопросов эксперимента с группой учителей, участвующих в нём;
• проводится мониторинг усвоения содержания учителями-экспериментаторами теоретических основ метода карт понятий;
• проводится мониторинг деятельностных умений учителей, участвующих в эксперименте, связанных с отображением различных видов информации в форме карт понятий с использованием программы IHMC CMap Tools;
• совместно с учителями-экспериментаторами разрабатываются способы ознакомления учащихся экспериментальных классов с методом карт понятий;
• разрабатываются критерии оценки умений учащихся строить карты понятий при изучении предметных дисциплин;
• осуществляется ознакомление учащихся экспериментальных классов с методом карт понятий;
• проводится мониторинг умений учащихся экспериментальных классов, связанных с построением карт понятий при изучении предметных дисциплин.

На втором этапе (сентябрь – август второго года):

• совместно с учителями предметниками разрабатываются способы введения метода карт понятий в учебный процесс при изучении предметного содержания;
• проводятся пробные учебные занятия с применением метода карт понятий при изучении учебного материала, представленного в виде письменных текстов;
• проводится мониторинг умений учащихся экспериментальных классов применять метод карт понятий при изучении письменных текстов;
• проводятся пробные учебные занятия с применением метода карт понятий при изучении учебного материала, представленного в виде устных текстов;
• проводится мониторинг умений учащихся экспериментальных классов применять метод карт понятий при изучении устных текстов;
• исследуется воздействие применения метода карт понятий на развитие информационной компетентности учащихся экспериментальных классов (выделение познавательной цели; поиск информации; формирование понятий и установление связей между ними; структурирование знаний; кодирование, перекодирование и моделирование; синтез, анализ; классификация, систематизация и обобщение);
• организуется рефлексия первых результатов эксперимента;
• организуется включение в эксперимент учителей-экспериментаторов «второй линии»;
• совместно с учителями-экспериментаторами разрабатывается модель интегрирования метода карт понятий в различные направления образовательного процесса;

На третьем этапе (сентябрь – август третьего года):

• организуется групповая деятельность учащихся экспериментальных классов на основе метода карт понятий;
• исследуется воздействие применения метода карт понятий на развитие коммуникативной компетентности учащихся экспериментальных классов (общение и взаимодействие; учебное сотрудничество; умение дискутировать);
• исследуется воздействие применения метода карт понятий на интеллектуальное развитие учеников экспериментальных классов;
• развёртывается полномасштабный эксперимент в государственном образовательном учреждении;
• обсуждается возможность технологизации учебного процесса в образовательном учреждении на основе метода карт понятий;
• проводится обработка, анализ и обобщение полученных результатов;
• вырабатываются рекомендации по управлению работой учителей-предметников, основанной на методе карт понятий;
• вырабатываются рекомендации для системы подготовки и переподготовки педагогических кадров.

Научное руководство экспериментом осуществляет:
Бершадский М.Е., профессор кафедры развития образования АПК и ППРО, к.п.н.

Режим экспериментальной работы:
Ход и результаты эксперимента постоянно отслеживаются и анализируются. Для этого ежемесячно научный руководитель посещает (если эксперимент проводится в Москве) экспериментальную площадку, где знакомится с ходом эксперимента, организует анализ полученных данных и обсуждает изменения, которые необходимо ввести в учебный процесс (если это необходимо). В случае необходимости научный руководитель посещает учебные занятия в экспериментальных группах для обнаружения и анализа причин затруднений, возникающих в ходе эксперимента. Если эксперимент проводится в других городах РФ, то связь с научным руководителем поддерживается с той же периодичностью дистанционно.
Результаты и материалы, включая интеллектуальные продукты, полученные в ходе экспериментальной работы, являются совместной собственностью научного ру­ководителя и коллектива школы. Любое некоммерческое их использование, в том числе распространение, каждым из участников эксперимен­та допускается только с согласия других участников. Коммерческое использование является предметом отдельного договора между АПК и ППРО и экспериментальной площадкой.