Проблемы реализации информационных технологий в образовании

Информационные технологии подразумевают наличие двух составляющих: аппаратное (персональные компьютеры, оргтехника и др.) и программное (операционные системы, обучающие программы и др.) обеспечение. Для реализации обучения математике с использованием информационных технологий требуется наличие обеих составляющих. Отметим, что в настоящее время ведется работа по обеспечению ими общеобразовательных школ. Что же сдерживает широкое применение информационных технологий при обучении математике? Почему система образования, в общем, и система обучения математике, в частности, сложно и неоднозначно воспринимает новые технологии обучения?

В своем труде «Искусство системного мышления: необходимые знания о системах и творческом подходе к решению проблем» [1] О’Коннор Д. и Макдермотт И. показывают принципы и методы целостного понимания сложных систем. Сложные системы обладают большим количеством связей, что позволяет ей, как правило, сохранять свою стабильность.

Преобразование сложной системы наталкивается на то, что система противится переменам: «Сила сопротивления изменениям обусловлена появлением других связанных … элементов…». В этой же работе отмечается, что сопротивление сложной системы – это цена ее стабильности: «Новые методы … обычно внедряются со скрипом, потому что люди предпочитают работать по-старому. Дело не в том, что они плохие, причина – в системе». Основываясь на этом, можно заключить, что при организации «давления» на систему необходимо учитывать это противодействие «давлению», иначе последствия могут оказаться незапланированными и весьма трагичными.

Каким же должно быть преобразующее воздействие на систему? Необходимо подходящее сочетание действий, известное как «принцип рычага» [1, с. 42]. Его особенность состоит в том, чтобы определить ключевые связи системы и выбрать в ней оптимальную точку приложения рычага. Воздействие на нее позволит с наименьшим усилием получить значительный результат. На практике данный принцип предполагает поиск ответа на ключевой системный вопрос: «что препятствует изменениям?». По мнению О’Коннора Д. и Макдермотта И. «в любой системе важнейшей точкой приложения рычага служат убеждения людей, образующих систему, потому что именно убеждения поддерживают систему такой, какая она есть». Любую деятельность человека направляют глубоко укоренившиеся идеи, способы понимания и т.д., называемые «ментальными моделями». Ментальные модели образуются на основе опыта конкретного человека и направляют все его действия. Приведем примеры ментальных моделей.

Пример 1. «Микрокалькулятор нельзя использовать при обучении математике, так как это приводит к снижению умения выполнять устный счет».

Мало кто может поспорить с этим. В исследовании, посвященному использованию микрокалькуляторов на уроках математики [2] отмечается, что родители старались перевести своих учеников из экспериментальных классов в другие, мотивируя свои действия этой моделью.

Исследования, посвященные внедрению микрокалькуляторов в обучение математике показывали вдохновляющие результаты, эксперименты говорили о повышении эффективности обучения по различным критериям (временные затраты, интерес к предмету, успеваемость и др.). В частности, это [2] и ряд других исследований привели к тому, что главная управляющая часть системы (Министерство просвещения СССР) организовало воздействие на свои подсистемы. Примером этого воздействия является инструктивно-методическое письмо Министерства просвещения СССР «Об использовании микрокалькуляторов в учебном процессе», в котором определялся порядок внедрения калькуляторов в обучение математике для старших классов. Результатом стало оснащение кабинетов математики микрокалькуляторами, повышение квалификации учителей математики, введение соответствующих дисциплин в программу подготовки учителей математики, выпуск для старших классов учебников математики с учетом новых требований.

Прошло значительное количество времени, и теперь напоминанием об этом воздействии остаются лишь несколько примеров в школьных учебниках математики, показывающих, что калькулятор может быть использован для ускорения счета, и ряд немногочисленных исследований данного вопроса. В наше время также обсуждается вопрос применения микрокалькуляторов при обучении математике. Связано это, как правило, с появлением у них новых возможностей: они стали содержать большое количество встроенных функций, позволять программировать вычислительные алгоритмы, иметь возможность графически визуализировать получаемые результаты и др. Однако, несмотря на это, можно констатировать ослабление интереса к микрокалькуляторам стороны методистов.

Таким образом, микрокалькуляторы не вызвали у учителей математики «доверия» в плане практики обучения математике. Это кажется парадоксом, так как исследование [2] убедительно показывает обратное. Почему полученные им результаты не вызвали усиливающей обратной связи? Налицо тот факт, что система стабилизировалась. Петля обратной связи не вызвала увеличения воздействия на систему, следовательно, эта связь была уравновешивающей. Что же могло стать причиной стабилизации? Мы считаем, что в этом случае решающую роль сыграли ментальные модели. Изучив методику обучения математике, предлагаемую в [2] можно заметить ее существенное отличие от традиционной. Овладение новой методикой учителем предполагало, наряду с большими временными и другими затратами, смену ментальной модели, чего, как теперь уже можно констатировать, по большому счету не произошло.

Отсутствие усиливающей обратной связи привело к тому, что требования к использованию микрокалькуляторов при обучении математике снижались до полного исчезновения. Проблема была решена следующим образом: она исчезла путем изменения ценности исхода, в результате чего выбор потерял смысл. Другими словами, использование микрокалькуляторов при обучении математике перестало являться целью. Соответственно, при исчезновении выбора, проблема также исчезает (нет необходимости среди других «линий поведения» выбирать обсуждаемую). Вследствие этого, в новых школьных учебниках практически исчез материал, посвященный использованию калькуляторов; из программы подготовки учителей математики изъяты соответствующие дисциплины; прекратились поставки микрокалькуляторов в школы и т.п.

Данный пример можно попытаться обобщить на различные педагогические технологии, также успешно развиваемые их основателями и последователями. Действительно, многие технологии показывают весьма хорошие результаты, но не находят массового применения. Системный анализ может оказать помощь во внедрении полученных идей в систему образования. Как отмечается в [1, с. 80]: «системное мышление мы будем использовать … для непосредственного решения проблем, и в первую очередь – для преодоления мышления, порождающего проблемы. … Для демонстрации того, в какой степени наше мышление неотделимо от возникающих у нас проблем…».

Завершая рассмотрение роли ментальных моделей в решении проблем, отметим, что не всегда причина проблемы является точкой приложения рычага. Повлияв на некоторый элемент системы, можно вызвать значительное ее изменение, но это не означает, что этот элемент и есть причина проблемы. В этом и состоит суть «принципа рычага»: выбор оптимальной точки его приложения. Конечно, не только ментальные модели мышления могут стать препятствием для внедрения новых методов. К решению любой проблемы необходимо решать комплексно, учитывая все препятствия.