когнитивно визуальный подход в обучении
КОГНИТИВНО-ВИЗУАЛЬНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОБУЧЕНИЯ – ОСНОВА УСПЕШНОСТИ УЧЕНИКА В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ
КОГНИТИВНО-ВИЗУАЛЬНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОБУЧЕНИЯ – ОСНОВА УСПЕШНОСТИ УЧЕНИКА В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ
Успешность ученика в учебном процессе напрямую зависит от используемой учителем методики, технологии обучения.
Анализ школьной практики обучения учащихся математике показывает, что основной упор учителя делают на логическое мышление, то есть на работу левого полушария головного мозга: иначе говоря, в обучении имеет место «левополушарный крен». По исследованиям же психологов известно, что до 80 % информации человек получает через зрительный канал. Что же касается математики, то уместно привести здесь слова великого К. Гаусса: «Математика – наука не столько для ушей, сколько для глаз».
«Учащиеся с доминированием правого полушария и учащиеся с доминированием левого полушария с легкостью могут «отравиться» тем, что является лекарством для противоположного им типа» [3, с. 22].
Школьные методики развивают главным образом левое полушарие, игнорируя вторую половину умственных возможностей ребенка. Представители нейропедагогики (наука о дифференцированном подходе к обучению с учетом психофизиологических и нейропсихологических особенностей ученика и учителя) так характеризуют проблемы, связанные с организацией процесса обучения с учетом специфики работы левого и правого полушарий головного мозга человека.
В отечественной психологической литературе особенность процесса восприятия характеризуется ведущей сенсорной системой и выделяют правополушарных учащихся (визуалы, кинестетики) и левополушарных учащихся (аудиалы).
Ученые говорят о разграничении полушарий по типу решаемых задач (речевые, вербальные – пространственные, образные) и по способу обработки поступающей информации. Такое деление условно, так как речь идет не о последовательной работе полушарий, а об их относительной активности при решении той или иной задачи.
Учителя проводят поиск активных методов обучения, которые адекватны целям развивающего обучения. В этом процессе проницательный учитель спрашивает не «что с моим учеником?», а «что блокирует способности моего ученика к обучению?»
Чаще всего учитель основывается на своих собственных предпочтениях в сфере преподавания и когда эти предпочтения не совпадают с учебными предпочтениями учащихся, возникает конфликт стилей. Бетти Лу Ливер отмечает, что «ориентированная на ученика система преподавания, требующая от ученика внимательного отношения к стилям обучения, выходит за рамки метода, за рамки учебника, за рамки классной комнаты и даже за рамки учителя, так как ориентирована на источник успеха или неуспеха в обучении – на самого учащегося» [3, с. 7].
Итак, встает проблема: «Как сделать обучение математике таким, чтобы оно строилось на сбалансированной работе и левого, и правого полушарий головного мозга, то есть на разумном сочетании логического и наглядно-образного мышления?»
Мы предлагаем строить процесс обучения математике на основе когнитивно-визуального (зрительно-познавательного) подхода к формированию знаний, умений и навыков, что позволяет максимально использовать потенциальные возможности визуального мышления. Одно из основных положений данного подхода – широкое и целенаправленное использование познавательной функции наглядности. Реализация когнитивно-визуального подхода в процессе обучения учащихся математике позволяет сконструировать визуальную учебную среду – совокупность условий обучения, в которых акцент ставится на использование резервов визуального мышления учащегося. Эти условия предполагают наличие как традиционных наглядных средств, так и специальных средств и приемов, позволяющих активизировать работу зрения.
Одним из достоинств когнитивно-визуального подхода является то, что он учитывает индивидуальные особенности учащихся и, в частности, особенности работы левого и правого полушарий головного мозга. Сегодня вопрос о функциональной асимметрии полушарий головного мозга и особенно учет этой асимметрии в практике обучения математике становится еще более актуальным.
Проблема рационального использования двух качественно различных сфер человеческого мышления и есть отражение общих проблем, стоящих перед школьным математическим образованием; обучение математике должно в равной степени использовать качественно различные сферы человеческого мышления. А. Г. Мордкович провозглашает два лозунга, относящихся к обучению школьной математике: «Меньше схоластики, меньше формализма, меньше жестких моделей, меньше опоры на левое полушарие мозга! Больше геометрических иллюстраций, больше наглядности, больше правдоподобных рассуждений, больше мягких моделей, больше опоры на правое полушарие головного мозга!»
В школе нет целенаправленной, системной работы по развитию визуального мышления учащихся и использованию его резервов в обучении. Процесс формирования и развития визуального мышления учащихся, если он и имеет место, носит спонтанный, неуправляемый характер, основанный на методе проб и ошибок. Это и понятно, ведь в планах учителя не предусмотрена специальная работа широкого и целенаправленного использования наглядности, которая была бы направлена на развитие и формирование визуального мышления. Внедрение компьютерных технологий в учебный процесс обеспечивает реализацию невиданных раннее возможностей в обучении, выдвигает и разрешает проблему активного и пассивного «математического видения» в деятельности учащегося.
Анализу и систематизации различных аспектов формирования и развития визуального мышления, математического видения посвящены работы Р. Арнхейма, М.И. Башмакова, Б.И. Беспалова, Р.Л. Грегори, В.П. Зинченко, Д.В. Пивоварова, Н.А. Резник, А.Я. Цукаря и др. Современные психолого-педагогические исследования проблемы формирования и развития визуального мышления учащихся концентрируются вокруг следующих вопросов: операции и закономерности невербального мышления; проблемы зрительного восприятия; механизмы, характеристические особенности визуального мышления; динамика формирования математического образа; проблемы передачи информации и распознавание образа; психофизиологические механизмы восприятия информации доминантным и субдоминантным полушариями головного мозга.
Проблема реализации принципа наглядности в обучении математике может получить принципиально новое решение, если удастся найти такое методическое обеспечение деятельности ученика, которое позволит включить функции его визуального мышления для получения продуктивных результатов в овладении математическими понятиями, для усиления развивающей функции математики. Использование наглядных образов в обучении может превратиться из вспомогательного, иллюстрирующего приема в ведущее, продуктивное методическое средство, способствующее математическому развитию учащихся. Язык образов является основным средством наглядности при изучении математики, позволяющий осознанно оперировать с понятиями и умозаключениями, закреплять и «оживлять» их в памяти.
В настоящее время, в силу сложившихся обстоятельств, обострились противоречия между: многофункциональными возможностями, которые присущи когнитивно-визуальному подходу к обучению математике с целью формирования у учащихся визуального мышления и неразработанностью его теоретико-методологических основ; огромным объемом накопленных наукой психофизиологических и дидактических знаний об особенностях и закономерностях процесса обучения математике и невостребованностью их в практике обучения; необходимостью высокого уровня развития у учащихся визуального мышления и несоответствующей этому положению традиционной методики обучения решению задач по математике, проявляющейся в преобладании вербальной и символической абстракции над образностью, математическим «видением» и обоснованием стратегии решения любых математических задач; естественным «формализмом» математического языка (и, как следствие, – формализмом знаний), отражающего сущность математических объектов (понятий, теорем, доказательств и т. д.) и необходимостью акцентирования внимания в процессе обучения на содержательном аспекте этих объектов.
Проблема формирования и развития визуального мышления учащихся является, несомненно, актуальной и требует для своего разрешения как общих подходов, так и выхода за рамки «чистой дидактики», учета современных достижений не только психологии, педагогики, философии математики, но и психофизиологии, поэтому создание общей теории формирования и развития визуального мышления учащихся вызывает необходимость конструирования учебной деятельности школьников на более широкой теоретической основе, нежели это принято в настоящее время.
Выделим основные положения разработанной методики обучения старшеклассников математике, построенной на основе когнитивно-визуального подхода:
1. Визуальное мышление связано с формированием устойчивых зрительных образов (понятий) и овладением различными мыслительными операциями над ними, аналогичными таким общим процессам, как абстрагирование, отделение главного от второстепенного, структурирование, логические рассуждения и др. При правильном и планомерном использовании и развитии визуального восприятия эта сторона мышления становится вполне самостоятельной (деятельной) по отношению к процессу мышления вообще.
Активное и целенаправленное использование резервов визуального мышления в процессе обучения основано на выборке устойчивых образов в учебном материале с акцентом на «первичность» образа, на немедленную и возможно более точную зрительную ассоциацию с абстрактным понятием, предшествующую словесному описанию.
Сущность обучения, строящегося на когнитивно-визуальной основе, состоит в переносе приоритета с иллюстративной функции наглядности на ее познавательную функцию, тем самым обеспечивая перенос акцента с обучающей функции на развивающую.
Реализация когнитивно-визуального подхода предполагает целенаправленное и систематическое использование наглядности на каждом из этапов учебного процесса: мотивационно-ориентировочном, исполнительно-деятельностном, контрольно-оценочном. Использование наглядности предполагает реализацию ее таких функций, как: непосредственные (познавательная, управление деятельностью учащихся, интерпретационная, эстетическая, непосредственности рассуждений); опосредованные (обеспечение целенаправленного внимания учащихся, запоминания и повторения учащимися учебного материала, реализация прикладной направленности).
Визуальное представление математических понятий, зрительное восприятие их свойств, связей и отношений между ними позволяют достаточно быстро и наглядно развернуть перед учащимися отдельные фрагменты теории, акцентировать внимание на узловых моментах процесса решения задачи, сформировать и распространить обобщенный алгоритм практических действий, вовлечь полученные знания и приобретенные умения в процесс познания других областей знаний.
2. Комплексный подход к рассмотрению феномена «визуальное мышление» в различных его аспектах: физиологическом, психологическом, философском, дидактическом и предметном – затрагивающим сущность этого явления, обусловленную потребностями обучения математике, позволил выявить и обосновать главные психофизиолого-педагогические факторы, составляющие основу построения когнитивно-визуального подхода: особенности органа зрения – глаза в ходе «видения», разглядывания предмета с учетом психофизиологических особенностей обучаемых – левополушарными «видение» предмета от поэлементного к целостному (в целом), правополушарными – целостное, затем элементное «видение»; выявлена специфика наглядности визуального мышления, которая состоит в том, что визуальное мышление ориентировано на опережающее отражение действительности, на умозрительное репродуцирование конкретных образов, прежде неизвестных, и имеет отношение к сфере деятельностного воспроизведения, к сфере методов преобразования объектов; выявлены особенности визуального мышления в индивидуальном измерении; выявлена специфика визуального мышления при усвоении математического содержания, которая состоит в том, что визуальное мышление выступает как деятельность по созданию образов, наполнению их богатой смысловой нагрузкой, оперированию ими, перекодированию образов, созданных на основе разных по типу и форме наглядных изображений: графиков, диаграмм, условно-символических записей (цифровых, буквенных, смешанных);
3. Когнитивно-визуальная методика обучения учащихся математики предусматривает: ориентацию курса на развитие визуального мышления учащихся; овладение учащимися приемами визуализации, графической интерпретации и математической символикой; использование когнитивно-визуальной графики; внедрение специально разработанного комплекса визуализированных задач; внедрение эффективной компьютерной поддержки; конструирование визуальной учебной среды.
Разработанная методика формирования и развития математических понятий предполагает организацию процесса обучения в визуальной учебной среде, при которой учитель не преподносит содержание в готовом виде, а лишь регулирует мыслительную и вербальную деятельность учащихся, направляя их тем самым к самостоятельному описанию новых представлений и понятий. Показана практическая реализуемость этой методики на различных темах курса математики.
4. Выявлено, что внедрение новых информационных технологий в процесс обучения математике способствует усилению акцента продуктивной наглядности визуальной учебной среды, позволяет отображать на экране формируемые понятия в форме, наиболее адекватной определению, вскрывающей их содержательную сторону. При этом используемый наглядный материал должен включаться в активную, преобразующую деятельность учащихся, способствуя тем самым формированию соответствующих образов и переводу их в абстрактно-логический план.
5. Компьютерные средства в обучении математике, не имеющие аналога в традиционных дидактических средствах, позволяют конструировать визуальную учебную среду, в которой учащиеся под руководством учителя и самостоятельно создают и оперируют графическими образами математических объектов. Среди всех возможностей использования компьютерных средств при обучении учащихся в визуальной учебной среде особо значимы: существенное увеличение объема графической информации, предъявляемой учащемуся; визуализация математических объектов, их свойств; замена определения понятия, данного в сжатой, лаконичной форме, процедурой получения понятия; преобразование математических объектов; передача инициативы учащемуся в процессе знакомства с математическими объектами.
Когнитивно-визуальный подход к обучению математике как эффективное средство математического развития учащихся
Рубрика: 5. Педагогика общеобразовательной школы
Дата публикации: 06.11.2014
Статья просмотрена: 1788 раз
Библиографическое описание:
Балашов, Ю. В. Когнитивно-визуальный подход к обучению математике как эффективное средство математического развития учащихся / Ю. В. Балашов. — Текст : непосредственный // Педагогическое мастерство : материалы V Междунар. науч. конф. (г. Москва, ноябрь 2014 г.). — Москва : Буки-Веди, 2014. — С. 62-65. — URL: https://moluch.ru/conf/ped/archive/144/6562/ (дата обращения: 18.11.2021).
Аннотация. В статье рассматривается одна из важных проблем в теории и методике обучения математике, связанная с учетом психофизиологических особенностей обучающихся при выборе технологии обучения, представлены примеры и приемы работы с учебным материалом, раскрывающие сущность когнитивно-визуального подхода к обучению математики.
Ключевые слова: визуальная среда обучения, когнитивно-визуальный подход к обучению, функциональная асимметрия полушарий головного мозга, образное мышление.
На современном этапе развития российского школьного образования большое значение приобретает его гуманистическая направленность. Одной из главных задач образования становится такая организация учебного процесса, которая направлена на развитие личности, предполагающее формирование у нее механизмов самовоспитания и самообучения через удовлетворение ее базовых потребностей: в психологически комфортных межличностных отношениях и социальном статусе, в реализации своего творческого потенциала, в познании в соответствии со своими индивидуальными когнитивными стратегиями.
Основные направления модернизации образования изложены в ФГОС (Стандарт). В основе Стандарта лежит системно-деятельностный подход, который обеспечиваетпостроение образовательного процесса с учетом индивидуальных, возрастных, психо-физиологических особенностей обучающихся, что, несомненно, инициирует новые возможности для построения более эффективного процесса предметного обучения.
Главными результатами обучения математике долгое время считались знание большого объема теоретического материала, умения и навыки в решении разнообразных математических задач. Однако, сейчас стало понятно, что при переносе полученных знаний в нестандартные ситуации, учащиеся испытывают значительные трудности, а порой они не в силах применить готовые схемы и алгоритмы для выхода из сложных ситуаций. Несоответствие между знанием большого массива учебной информации и умением его использовать в нестандартных ситуациях все больше и больше указывает на несостоятельность предметно-ориентированной парадигмы образования.
Педагогическая практика показывает, что в настоящее время противоречия между репродуктивными и развивающими способами обучения приобрели устойчиво-затяжной характер и привели к необходимости поиска и реализации нового подхода к методам и технологиям обучения.
Анализ школьной практики показывает, что современная система обучения математике построена на эксплуатации абстрактно-теоретического мышления, что в основе своей не согласуется с особенностями мышления значительной части учащихся. В этих условиях масштаб и эффективность образовательного процесса более высокого уровня лимитируются традиционными методиками обучения, абстрактным содержанием учебного материала в учебниках по математике, отсутствием опоры на образный компонент мыслительной деятельности.
Открытие в 1981 году американским неврологом Р. Сперри функциональной ассиметрии головного мозга привело к необходимости переоценки роли образного мышления в процессе обучения математике. Согласно современным представлениям межполушарная асимметрия – это различие полушарий по принципам организации контекстуальной связи между элементами информации, каковыми выступают слова и образы. За логико-вербальную, абстрактную переработку информации ответственны преимущественно функциональные системы левого полушария, за пространственно-образную, конкретную – правое полушарие.
Учитывая эти факторы, в образовательные стратегии следует инвестировать технологии обучения, реализующие, в первую очередь, возможности базисного, наглядно-образного компонента мыслительной деятельности, исходя из генетической первичности этого вида мышления. «Человеку изначально (по природе) была присуща высокая образность, которую нужно вернуть; это мощное биолого-эволюционное основание, необходимость для антропологической трансформации. С развитием же цивилизации человек стал запоминать не образ, а абстрактную информацию», – подчеркивает А.А Гостев [3, с. 31].
В.С. Ротенберг [7] отмечает, что мышление, лишенное элементов образности, рискует стать сухим, бесплодным, формальным. Обучение совсем не адресованное к образному мышлению, не только не способствует его развитию, но и, в конечном счете, подавляет его. Отсутствие опоры на образную сторону учебного материала не просто затрудняет обучение, а подчас придает ему мучительный характер, приводит к конфликту между образно мыслящим учеником и «сухой», скучной учебной работой.
Преимущество зрительного образа по сравнению с двигательными или слуховыми состоит в том, что он «позволяет одновременно выделять в модели-образе множество аспектов, мгновенно проникать в суть проблемы во всей ее сложности. В зрительном образе возможна фиксация различных теоретических связей и зависимостей (пространственных, структурных, функциональных, временных)» [4, с. 53].
Мышление зрительными образами, или «визуальное» мышление, рассматривается как сложный процесс преобразования зрительной информации. Это обеспечивается перцептивными действиями, дающими возможность создавать образы в соответствии с исходной наглядностью, оперировать ими, решать задачи на сравнение образов, их опознание, идентификацию, трансформацию.
Работы американского психолога Р. Арнхейма [1, 2] о роли визуального мышления в познавательной деятельности коренным образом изменили взгляд на традиционную наглядность, отдавая приоритет визуализации практически любого учебного материала.
Организация деятельности визуального мышления школьников в процессе обучения связана с конструированием визуальной учебной среды нового типа. Визуальной средой обучения Н.А. Резник [6] называет совокупность условий обучения, в которых акцент ставится на использование и развитие визуального (зрительно-наглядного) мышления. Эти условия предполагают целый спектр средств и приемов, позволяющих активизировать работу зрительной системы с целью получения продуктивных результатов.
К одним из основных требований, предъявляемых к созданию визуальной учебной среды, относится учет возможностей и индивидуальных особенностей обучаемого в восприятии учебной информации. В связи с этим, в содержание визуальной учебной среды следует включать те визуализированные объекты окружающей природы и культурно-предметного окружения, которые хорошо знакомы учащимся. Такой подход к формированию наглядной информации задает базовый ориентир и направлен на обоснование и понимание учащимися вводимых новых понятий, способствует росту мотивационной активности учащихся в процессе обучения. Л. М. Фридман отмечает: «Наглядность есть показатель простоты и понятности для данного человека того психического образа, который он создает в результате процессов восприятия, памяти, мышления и воображения»[8, с. 205].
Образовательная практика показывает, что одним из перспективных направлений в процессе обучения математике является применение когнитивно-визуального (зрительно-познавательного) (В. А. Далингер, О. О. Князева [5]) подхода, который базируется на оптимальном использовании резервов визуального мышления учащихся.
Применение этой технологии позволяет визуализировать широкий спектр учебной информации, способствует широкому и целенаправленному применению наглядности в процессе обучения, обеспечивает доступность знаний. Более того, «одним из достоинств когнитивно-визуального подхода является то, что он учитывает индивидуальные особенности учащихся и, в частности особенности левого и правого полушарий головного мозга», – отмечает В.А. Далингер [5, с. 6].
Оперирование образами в процессе познавательной деятельности позволяет установить своеобразную форму взаимодействия субъекта и объекта (иногда даже виртуального), что в конечном итоге приводит к созданию яркого и понятного образа этого объекта. Информация заключенная в наглядно фиксируемых образах носит вполне понятный и определенный смысл.
Проиллюстрируем вышесказанное с помощью следующих задач.
Задача1. Найти, чему равен квадрат четырехчленна (a+b+c+d).
Нарисуем квадрат со стороной a+b+c+d (рис. 1)
Считывая информацию с рисунка, получаем формулу:
(a+b+c+d) 2 = a 2 + b 2 + c 2 + d 2 + 2ab + 2ac +2ad + 2bc + 2bd + 2cd
Задача 2. Треугольная сетка (рис. 2) сделана из шнура, который может гореть. Огонь распространяется с одной и той же скоростью по всем направлениям (каждое звено сгорает за 1 минуту). Какие из отмеченных звеньев (AB, BC, DE, или AF) сетки сгорят последними, если поджечь сетку в точке O? За какое время они сгорят?
Как видно из рисунка, огонь доберется до любой из точек B, C, D, E, F за 4 минуты. Следовательно, последними сгорят отрезки AB, AF, и произойдет это за 5 минут (отрезки DE, BC, CD сгорят за 4,5 минуты, потому что будут гореть с двух концов).
Трудно переоценить роль когнитивно-визуального подхода в изучении геометрии. Благодаря этой технологии у обучаемых развивается конструктивистское мышление и творческое воображение, формируется устойчивая положительная мотивация.
На рисунках 3, 4, 5, 6, приведены когнитивно-визуальные доказательства теоремы о площади трапеции.
Разумеется, представленные варианты не исчерпывают все многообразие способов доказательства теоремы о площади трапеции.
Образовательная практика показывает, что использование наглядных образов в обучении может превратиться из вспомогательного приема обучения в ведущее, продуктивное методическое средство, способствующее математическому развитию учащихся. Язык образов является основным средством наглядности при изучении математики, позволяющий осознанно оперировать с понятиями и умозаключениями, закреплять и «оживлять» их в памяти.
1. Арнхейм, Р. Визуальное мышление. Хрестоматия по общей психологии. Психология мышления / Р.Арнхейм; под ред. Ю.Б. Гиппенрейтер, В.В Петухова. − М.: Изд-во МГУ, 1981. − С. 97− 107.
2. Арнхейм, Р. Искусство и визуальное восприятие. − М.: Прогресс, 1974. − 392 с.
3. Гостев А.А. Образная сфера человека / Рос. АН. Ин-т психологии. Всерос. н. – и. центр традиц.нар. медицины. – М., 1992. – 194 с.
4. Гусев В.А. Психолого-педагогические основы обучения математике. − М.: Вербум-М 2003. – 429 с.
5. Далингер В.А., Князева О.О. Когнитивно-визуальный подход к обучению математике: Учебное пособие / В.А. Далингер, О.О. Князева. − Омск: Изд-во ОмГПУ, 2004. – 344 с.
6. Резник Н.А. Методические основы обучения математике в средней школе с использованием средств визуального мышления: автореф… д-ра пед.наук: 13.00.02 / Н.А. Резник − Москва, 1997. − 31 с.
7. Ротенберг В.С., Бондаренко С.М. Мозг. Обучение. Здоровье: Кн. Для учителя. – М.: Просвещение, 1989. – 239 с.
8. Фридман Л.М.Теоретические основы методики обучения математике: Учебное пособие. Изд. 2-е, испр. и доп. – М.: Едиториал УРСС, 2005. − 248 с.