Проблема использования искусственных языков в учебном процессе технического вуза

Умение применять в своей деятельности наряду с естественным языком языки графики и математики является показателем сформированности технического мышления. При этом язык графики отождествляют с понятием «наглядные средства обучения», а язык математики причисляют к аналитическим средствам. Названные средства обучения преподаватели систематически применяют на лекциях, практических занятиях и т. п. В учебниках и учебных пособиях по техническим дисциплинам доля искусственных языков составляет 50 % и более. Любая самая простая техническая задача требует использования триады языков.

Как показывает практика работы в вузе, наблюдается разрыв между вербальными и образными компонентами знаний, хранящимися в памяти студента. С этой ситуацией преподаватели сталкиваются при изучении естественно-научных и технических дисциплин. Рассмотрим несколько примеров, подтверждающих наше наблюдение.

Студент математически верно воспроизводит теорему Штейнера (/ = /_д + md²), далее же могут быть следующие вариации: а) дает правильную словесную формулировку, но не может интерпретировать эту ситуацию рисунком; б) не может сформулировать теорему и, как правило, не дает пояснительного рисунка к ней. В обоих случаях запечатленная в памяти студента формула оказывается «неработоспособной», поскольку не может исполъзо-" ваться в учебной деятельности из-за отсутствия семантических связей.

Другой пример: студент верно воспроизводит некую графическую зависимость, но рассказать об особенностях явления, подтверждаемого графиком, не признаки, но суть явления, стоящего за ними, не понята. Это указывает на формальное восприятие наглядных образов, непонимание их роли, т. е. той информации, которая заложена в них.

Следовательно, возникает проблема адекватного перевода:

• —    с естественного языка на язык математики и обратно;

• —    с естественного языка на язык графики и обратно;

• —    с языка математики на язык графики и обратно.

Иначе, речь идет о кодировании, декодировании и перекодировании информации.

Искусственные языки позволяют представить в наглядно-образной форме функциональные, логические и структурные связи (формулы, графики, чертежи, рисунки, диаграммы), формируя избыточный информационный поток. «Избыточность информации создает в мышлении испытуемого то размытое множество с различными степенями свободы в установлении смысловых отношений, в котором испытуемый, опираясь на свой прошлый опыт, личностные особенности и другие факторы, выбирает что-либо наиболее значимое для себя самого, что приводит его к пониманию всего материала» (Малахрва А.Д. Взаимодействие образной и вербальной компонент в процессах понимания // Вопр. психологии. 1981. № 5. С. 72).

Очевидно, что нужна специальная работа со студентами, направленная на формирование умений перевода информации, выраженной с помощью искусственных языков, на естественный язык -. и обратно.

Основы навыков кодирования закла- может. Воспринимаются некие внешние дываются на стадии изучения ес-

i@№^^^         № 2/3,2002 ЖЖЖЖ^^

тественно-научных дисциплин. Эта работа связана со словесными, графическими и символическими (математические символы и операции над ними) кодами. Курс физики дает богатый материал для такой работы. Навыки решения физических задач абитуриентов чаще всего ограничиваются использованием словесных и символических кодов, реже привлекаются образные коды, и еще реже — графические. Но большинство физических задач, рассматриваемых в курсе физики технического вуза,требуют привлечения по меньшей мере трех разных типов кодов. Неумение комплексного использования триады языков чаще всего становится препятствием к правильному решению задачи.

А.Ф. Эсаулов, характеризуя компонентный состав задач, указывает, что условие задачи проявляется через исходные, искомые и привнесенные данные (см.: Эсаулов А.Ф. Психология решения задач. М., 1972). Если исходные и искомые данные указаны в условии задачи в явном виде, то привнесенные требуют известной доли воображения. В этом случае физики говорят: «Изобразим физическую ситуацию задачи». Привлеченные данные можно легко обнаружить, если ситуация показана в виде схематического рисунка.

Формирование навыков образного представления условия задачи должно осуществляться через посредство тренировочных упражнений, цель которых — изобразить ситуацию физической задачи с помощью схематического рисунка. Чтобы приучить студента образно представлять физическую ситуацию, необходимо неукоснительно требовать выполнения рисунков во всех случаях, где это диктуется условием задачи.

Использование образного кода в некоторых случаях является единственной возможностью для уяснения сущности какого-то понятия.

Для формирования навыков словесного и символического кодов полезно предложить, например, такие задания:

— сформулируйте словами следующие физические закономерности: (предлагается соответствующий набор формул);

— дайте математическую интерпретацию следующим формулировкам: (приводятся словесные формулировки законов и правил, имеющих математический аналог).

Далее студентам предлагаются задания более сложного характера. Например, задача представлена словесной формулировкой некоторой известной закономерности. Необходимо выявить неточности формулировки и устранить их, а затем дать математическую интерпретацию полученной формулировки.

Задачи с использованием графического кода обладают разной степенью сложности. Наименее сложны те из них, в которых графический код нужен для определения искомой величины, например: построить график зависимости К = V(t) материальной точки, движущейся по закону S = S(t). Следующий тип задач характеризуется применением графиков в качестве исходных данных: по предлагаемым графикам зависимости скорости и ускорения тела от времени рассчитать величину силы. Задачи третьего типа характеризуются тем, что графики используются в качестве привлеченных данных. Это, в частности, задания, связанные с графическим представлением полевой формы материи.

Рассмотрим еще один аспект работы с наглядными средствами обучения — работу с эскизами технических объектов и схемами электрических цепей. Необходимость использования подобных средств определяется рядом причин:

— полное сходство изображения со сложным объектом мешает человеку отделить существенную информацию от случайной, несущественной;

— если абстрактные знаки лишены наглядных компонентов, то восприятие реальных признаков технических объектов затруднено или невозможно.

Деятельность студента технического вуза нельзя представить без оперирования символическими изображениями, такими, как электрическая схема или эскиз механизма, аппарата. Наглядные средства подобного характера должны отображать не только структуру, но и функции этих объектов. При работе с

-t+»»i<

^ ИНТЕГРАЦИЯ ОБРАЗОВАНИЯ Ж№8^^

электрическими схемами выделяют три типа заданий, формирующих умения чтения электрических схем, составления принципиальных схем согласно условию задачи, преобразования принципиальных схем в монтажные.

Еще труднее одновременно изобразить на рисунке технологический процесс и объект, где этот процесс протекает. Однако такие навыки должны формироваться у студента уже на I курсе. Как советует Э.Г. Серебрянный, при обучении студентов выполнению первых упражнений по работе с эскизами следует обращать внимание на необходимость одновременной работы с текстом и прилагаемым рисунком. Студенты должны находить на рисунке узлы аппарата, о которых идет речь в тексте. В то же время описанные в тексте связи и отношения нужно уметь увидеть на рисунке или представить отвлеченно (см.: Серебрянный Э.Г. Психология оперирования техническими символами. Иркутск, 1988). Для успешного решения таких задач требуется пространственное воображение, поэтому работа в данном направлении проводится не только в курсе общеинженерных дисциплин, но и в рамках учебных предметов естественно-научного цикла. Возможность отобразить динамизм конструкции используется достаточно часто при решении физических задач. Так, представить, что система двух тел движется, можно с помощью стрелок с указанием символа скорости.

Сложность оперирования символьными образами возникает вследствие несовпадения структуры познавательной деятельности, в которой эти образы формировались, и структуры деятельности, в которой они используются.

Рассмотрим в качестве примера такой объект познавательной деятельности, как чертеж. С чертежами студенты работают в разных дисциплинах. В курсе черчения их деятельность направлена на правильное отображение свойств объектов на чертеже. В специальных дисциплинах на основе заданного чертежа студенты должны сделать расчет определенного узла конструкции. Для этого требуется умение «прочитать» по чертежу информацию о характере взаимодействия и особенностях движения отдельных деталей, т. е. перейти от чертежа к кинематике и динамике объекта. Однако в такой структуре деятельность студента не формировалась ни в одной из предшествующих дисциплин. Затруднения студентов при выполнении заданий по специальным дисциплинам, таким образом, оказываются связаны не столько с содержанием этих дисциплин, сколько с проблемой изменения характера познавательной деятельности. Поэтому прежде, чем переходить к решению новых задач, опирающихся на ранее сформированные образы, необходимо организовать серию специальных заданий, помогающих студентам изменить структуру деятельности, связанную с оперированием образами, приблизить эту структуру к задачам новой дисциплины.

Задания по перекодированию информации представляют собой набор чертежей и конструкций (или моделей). Если используются образные и графические коды, то дается серия следующих заданий:

• —    найти модель по чертежу;

• —    найти чертеж к данной модели;

• —    найти различие между чертежом и моделью.

Для словесного и графического кодов серия заданий может иметь такой вид:

• —    дано описание конструкции, найти соответствующий чертеж;

• —    дан чертеж, составить описание конструкций по плану:

• а)    перечислить детали;

• б)    какие из них движутся поступательно, вращательно;

• в)    какие силы (моменты сил) приложены к детали (указывается деталь);

• г)    какие детали испытывают растягивающие усилия;

• д)    какие детали работают на изгиб и т.п.

Сформировав навыки такого рода, можно приступать непосредственно к расчетной деятельности.

Таким образом, специфическими особенностями технического мышления являются оперирование предметными и символьными образами, использование триады языков — естественного, математического и графического. Одна из важ-

56555^51

№ 2/3,2002 №ЙЖ^

нейших дидактических проблем высшего профессионального образования состоит в формировании умений адекватного перевода информации с одного языка на другой, т. е. умений кодирования, перекодирования и декодирования информации.

Анализ практики работы в вузе показывает, что существует разрыв между вербальными и образными компонентами в мышлении студентов.

Для эффективной организации учебного процесса необходима разработка:

• — системы контроля, посредством которой диагностируется наличие умений кодирования и перекодирования информации;

— методических средств и приемов, направленных на преодоление разрыва между вербальным и наглядным компонентами знания и изменение структуры деятельности при оперировании символьными образами при переходе от одной дисциплины к другой.

Процесс обучения выявляет такие функции искусственных языков, как:

• —    создание избыточного информационного потока, облегчающего включение нового знания в субъективный контекст опыта индивида;

• —    отражение средствами наглядности пространственно-временных, функциональных, причинно-следственных и логических связей, структурных отношений, динамики процессов, что в отличие от естественного языка обеспечивает одномоментность и целостность восприятия;

— обеспечение непрерывной профессиональной направленности обучения, начиная с цикла общенаучных дисциплин, путем развития умений оперировать наглядными и символьными образами, что является центральным звеном фундаментального инженерного умения — моделирования.

ДИСТАНЦИОННОЕ И ОТКРЫТОЕ ОБРАЗОВАНИЕ: ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ

А.М. Бершадский, зав. кафедрой системы автоматизации проектирования Пензенского государственного университета, профессор,

На рубеже третьего тысячелетия человечество вступает в новую эпоху развития — эпоху информационного общества, что стало возможным благодаря достижениям в области информатизации и коммуникаций. Постоянное ускорение научно-технического прогресса, сокращение сроков внедрения достижений в общество (на внедрение радио потребовалось 40 лет, телевизора — 13, Internet — 4 года), создание огромных сетевых хранилищ информации, доступных каждому человеку в месте его проживания, вызывают резкий рост потребности в образовании. Образованность отдельного человека и общества в целом становится одним из факторов безопасного и устойчивого развития страны, ее экономического процветания.

В информационном обществе появляется и новый взгляд на образование.

В последние годы все чаще и чаще говорят об открытом образовании (ОО), хотя правильнее говорить об открытой образовательной системе. И хотя четкой терминологии пока нет, но основные принципы такой системы уже известны:

• 1)    свободное поступление в учебное заведение;

• 2)    свободное планирование траектории обучения из набора предлагаемых курсов;

• 3)    свобода в выборе времени и темпов обучения, отсутствие фиксированных сроков обучения;

• 4)    свобода в выборе учебного заведения независимо от места проживания обучаемого;

• 5)    движение знаний к обучаемому;

• 6)    свободное развитие индивидуальности обучаемого;