О возможности решения проблемы визуализации учебной информации в процессе изучения дисциплины "Информатика"

Фундаментальные и прикладные научные исследования, практическое применение их результатов в виде научно-технических разработок и инженерных решений определили такие инновации современного общества, как компьютеризация и информатизация, охватывающие все сферы жизни общества, в том числе и образование. Поэтому сегодня, с одной стороны, стремительное развитие вычислительной техники и, соответственно, информационных технологий позволили появиться новым видам информации и способам ее представления и передачи. С другой стороны, информационная насыщенность требует при подготовке предъявляемого учебного материала учитывать максимальное восприятие и усвоение его обучающимися.

Как известно, по способу восприятия выделяют виды информации, которые соответствуют пяти основным чувствам человека. Так, информация, воспринимаемая с помощью органов зрения, является визуальной и считается, что 80–90 % людей большую часть знаний получает именно таким способом. В этом случае для обучающихся абстрактные знания становятся образными и конкретными. Они быстрее усваивают информацию, представленную в виде таблиц, карт, графиков и, как правило, нуждаются в ясных и конкретных инструкциях, конспектах и учебниках больше, чем в устных указаниях.

По данным психологической науки, информация воспринимается и запоминается быстрее, если она предъявляется «в системе визуальнопространственной памяти» [1], следовательно, визуализация посредством сжатия информации открывает возможность собрать теоретический учебный материал в один блок и позволяет быстро его усвоить и воспроизвести.

Одной из проблем в сфере образования является противоречие между возможностью обучаемого усвоить информацию и необходимостью постоянно увеличивать объем изучаемой информации. Особенно тесно это связано с дисциплиной «Информатика». Потребность сжатия знаний, накопленных предшествующими поколениями, в форме обобщающих понятий, концепций, теорий поддерживается в технологии интенсификации обучения на основе схемных и знаковых моделей учебного материала В. Ф. Шаталова. Преобладающим методом в данной технологии является объяснительно-иллюстративный, а до- минирующими средствами обучения становятся наглядные, знаковые, компьютерные. Для кодирования большого объема учебной информации В. Ф. Шаталов ввел новое понятие — «опорный сигнал». Объединив опорные сигналы в систему, он перешел к новому педагогическому инструменту — опорному конспекту [2].

Такие педагоги, как Г. В. Лаврентьев, Н. Б. Лаврентьева, Н. А. Неудахина, считают, что границы технологии интенсификации обучения «значительно шире, и опыт Шаталова — лишь одно из ее проявлений». Они предлагают более емкое название, такое как «технология визуализации учебного материала, понимая под этим не только знаковые, но и некоторые другие образы “визуализации”, выступающие на первый план в зависимости от специфики изучаемого объекта». По их мнению, интенсификация учебно-познавательной деятельности совершается, во-первых, за счет возможности связать отдельное в единое целое, во-вторых, и педагог, и обучаемый ориентируются не только на усвоение знаний, но и на приемы, за счет которых происходит это усвоение [3].

Базовыми образами визуализации могут стать такие элементы, как точка, линия, геометрические фигуры, их цвет, размер, масштаб, тип и толщина контура и др. Присутствуя в зрительном образе, они оказывают влияние на восприятие и усвоение учебной информации обучающимися. Г. В. Лаврентьев, Н. Б. Лаврентьева, Н. А. Неудахина считают, что «технология визуализации учебной информации — это система, включающая в себя следующие слагаемые: комплекс учебных знаний; визуальные способы их предъявления; визуально-технические средства передачи информации; набор психологических приемов использования и развития визуального мышления в процессе обучения» [3].

По мнению ученых-педагогов, визуализация — это способ обеспечения наблюдаемости реальности, а ее результат — любая зрительно воспринимаемая конструкция, имитирующая суть предмета познания. Так, А. А. Вербицкий дает следующее определение понятия «процесс визуализации»: это «свертывание мыслительных содержаний в наглядный образ; являясь воспринятым, образ может быть развернут и служить опорой адекватных мыслительных и практических действий» [4].

В статье уже говорилось, что способом обработки информации для представления ее в компактном, удобном для использования виде является ее сжатие. К основам сжатия учебной информации можно отнести теорию содержательного обобщения В. В. Давыдова. Одна из основных целей данной теории — овладение новыми средствами учебной деятельности в виде знаковых моделей, где доминирующими являются проблемные и дедуктивные методы обучения, а преобладающими средствами обучения становятся вербальные, знаковые и компьютерные [5]. В теории укрупнения дидактических единиц П. М. Эрдниева под сжатием информации понимается ее обобщение, укрупнение, систематизация, генерализация. Он утверждает, что «наибольшая прочность освоения программного материала достигается при подаче учебной информации одновременно на четырех кодах: рисуночном, числовом, символическом, словесном» [2, c. 279]. В этом случае преобладающие методы — объяснительно-иллюстративные, средства обучения — вербальные, наглядные.

По мнению Г. В. Лаврентьева, Н. Б. Лаврентьевой, Н. А. Неудахиной, методологическую основу рассматриваемой технологии визуализации составляют принципы системного квантования и когнитивной визуализации . Они считают, что системное квантование тесно связано с процессом мыслительной деятельности человека и выражается знаковыми системами: языковыми, символическими, графическими. В нем учитываются следующие точки зрения: учебный материал воспринимается лучше, если он представляется компактно; выделение смысловых опорных точек способствует эффективному запоминанию учебного материала. Рассматривая сущность принципа когнитивной визуализации , авторы обозначают необходимость учета психологических закономерностей, повышающих эффективность усвоения учебного материала в случае, если посредством применения когнитивных графических учебных элементов наглядность выполняет не только пояснительную, но и познавательную функцию [3].

Соединение потоков информации разной модальности (звук, текст, графика), активизирующее все каналы восприятия и реализуемое посредством применения мультимедийного способа ее предъявления, способствует образному (визуальному) восприятию. То есть в технологии визуализации наиболее полно учитываются природные возможности обучающихся, которые связаны с интеллектуальной доступностью учебного материала и активизацией поли-модального восприятия с учетом доминирующего типа.

Таким образом, рассматривая процесс восприятия и переработки визуальной информации, необходимо выделить положения, которые следует учитывать при организации обучения в соответствии с технологией визуализации. Во-первых, следует организовать подачу учебного материала обучающимся так, чтобы была возможность активно во сприни-мать ее. Во-вторых, умственные способности обучающихся должны быть направлены на создание целостной системы, соответствующей поставленной задаче. В-третьих, любой графический объект, отображающий учебную информацию, должен восприниматься обучаемым как подсказка [6].

Проблема наглядного представления учебной информации с точки зрения методики преподавания порождает новые формы методической деятельности в условиях изменений, происходящих в сфере образования в связи с активным использованием цифровых информационных технологий. Сжатие и визуализация учебной информации технологически может быть достигнуто разными методическими приемами и, соответственно, потому известны разнообразные схемно-знаковые модели представления знаний. Наиболее популярными формами представления учебной информации являются: граф учебной информации, структурно-логическая схема, логическая модель, модель семантической сети, метаплан и т. д.

Остановимся более подробно на такой форме визуализации информации, как метаплан. Он представляет неизменное множество знаковых форм (элементов), имеющих определенное назначение и систематизирующих основные сведения, оказывающие помощь в запоминании, значительно ускоряющие учебный процесс [1]. Возможности применения метаплана в профессиональном обучении рассматривает Н. Е. Эрганова. Она подчеркивает, что его элементы выполняют многообразные когнитивные функции и способны закреплять и фиксировать в определенной форме результаты опредмечивания мыслительных процессов [7]. Метаплан как знаковое визуальное средство обладает формой и цветом. К элементам формы относятся: полоса, облако, прямоугольник, круг и т. д. Каждый элемент несет определенные сущностные характеристики, например, с помощью полосы можно обозначить катего- риальные понятия, выводы. Облаком изобразить фундаментальную теорию или вопросительные предложения. Овалы могут означать дополнительную информацию. Прямоугольником можно выделить названия, заголовки, категориальные понятия. При использовании метаплана необходимо продумывать значение используемых фигур и в рамках одной учебной дисциплины использовать одинаковые фигуры (цвет, границы фигур).

Чтобы грамотно составить метаплан, Г. В. Лаврентьев, Н. Б. Лаврентьева, Н. А. Неудахина рекомендуют придерживаться определенных правил, которые включают следующие положения: формулировка высказываний должна быть краткой; на каждой фигуре фиксируется только один элемент или понятие; текст должен быть разборчиво написан; изменение формы элемента без изменения значения не допускается.

Циклы(ЩвУВА (VEiual Basse for дрр&Ей£Л£)

Цикл - ето фута сператоров, ютсрые мнсгазрейко выпошво^ся.

L------------------------------------------------------------------------1

; Итерация цикла - процесс выгэеммееаи |; Тело цикла - Емки повторяющимся осе- ■ 1 всех операторов, к-о-уацк в струпуру ! i рагоров, каждяцежя мездуначавжй !

i цкхгв един pas.                         ! i всецом цьшв.

Структуры организации ци клов

С фиксирошиным. числам повторений:

Ра г (для)... ТО (да) ... Next (следующий) - щшт со счеп-зейм Far (для) Each (казздагс)... Next - щегл с гээре-У£лаыем

С условием:

1} 1^вь|[юязж^[Еа^условиемстина: 2) цикл выявляется нога условие ложь:

О^МШ^ •■■ 1оор(цк^спредудшв1од} По ,„. Loop Wh i Ie (цип1 спостудювием}

Синтаксис операторов цикла:

Fer c4m4irv=№Z4aw Те ииу [Step шаг] (угаранюры')

Nest [гчяичьУ] гчюгчл?,: - чнспоЕгя левавюыя. е лето-рей ссг.жялбгся ннсгаЕацмл о иелкче-Саве лекксдоЕ цикла (|2четчнк цикла): fartisw и К0№у - чнокжын кыраякшиг мдаияцие качальиве к нж^чне^ зиачэ-нкя счетчлЕа:

шаг - чиклаБсе ытжкекм^. слредагасю-щае тцмгиацеииа. которое юткльгуется для нглкнеккя лерасетаей гчгтдчц?.-.

Fei Each ашеюн Ьдг^юш (УПГДЩК^ры)

Next [аш ект:] ащтетсн - лезеиапил для ссылен на алеыисты келпекцни кли аилсива: гдтмма - ?то там келпекцнн мгк мйосн- м. с кйтоньвш требуется за6отеть.

Рис. 1. Пример применения метаплана к лекции по теме «Программирование типовых алгоритмов: циклические алгоритмы»

Frlvets М "-^pniidliutt'^lj'XickC] Dia 1 Jl3 L:Ttg₄ *-23 Jd larger №43 - Й

Foe i - 1 То I» 5tap 2 Sus = Sub + i k±NE I

!<5S^S ^CyaaM №.чутмнх wco-- 6? 1 ^s 3 0 py»xa - rt 1 51= £r,d Sub

Несомненно, содержание учебной дисциплины и степень абстракции ее основных понятий влияют на выбор формы визуализации.

Отметим, что преподаватель любой дисциплины всегда может найти наиболее подходящую для своего предмета форму визуального представления. Как правило, их выбор и воплощение зависят от специфики учебной дисциплины, ее структурно-логической схемы и уровня изучения. Рассмотрим реализацию модели сжатия и визуализации учебной информации на примере изучения программирования циклических структур на языке Visual Basic for Applications (рис. 1). Здесь категориальные понятия размещаются в прямоугольниках с толщиной границы фигуры два пункта и имеют заголовок. Во внутренних прямоугольных блоках дают- ся определения понятий. Если прямоугольник имеет границу в виде штрихпунктирной линии, то определения следует знать наизусть; если в виде штриховой линии, то данную учебную информацию следует разобрать и усвоить; если в виде длинного штриха — двойного пунктира, то приведенный пример требуется разобрать и уметь использовать на практическом занятии.

Таким образом, технология визуализации, в частности такая ее форма, как метаплан, позволяет более полно использовать визуальные возможности студентов в процессе обучения за счет доступности учебной информации. Визуализация способствует восприятию учебного материала, активизирует визуальное и логическое мышление обучающихся, включает знания в структуру уже имеющихся знаний по изучаемой теме.