Стратификация графической формы представления технической информации по степени абстрактности

Создание новых предприятий и модернизация производства в условиях широкого применения отечественного и импортного оборудования, вычислительной техники и информационных технологий требуют повышения качества подготовки специалистов в сфере техники и технологий. Современный выпускник технического вуза должен не только хорошо знать оборудование и технологии, но и эффективно их использовать. Для этого у выпускников в сфере техники и технологий должно быть сформировано техническое мышление.

Проблема формирования и развития технического мышления не нова для отечественной профессиональной педагогики. К концу XIX века русский инженер-механик П.К. Эн-гельмейер впервые теоретически обосновал данную проблему [ 19 ] . Научно-техническая революция конца 60-х – середины 70-х годов ушедшего века привела к новому «пику» интереса к этой проблеме со стороны педагогов. Исследования Г.С. Альтшуллера, С.М. Васи-лейского, Э.Ф. Зеера, В.П. Зинченко, В.И Кач-нева, Т.В Кудрявцева, Б.Ф. Ломова, И.С. Якиманской и других ученых [ 1, 4, 10, 11, 20 ] позволили выделить техническое мышление, установить его структуру и наметить пути формирования.

Однако на современном этапе развития общества проблема формирования и развития технического мышления обретает новое звучание. Сегодня молодой специалист, имеющий новейшие знания, не может эффективно работать на производстве из-за отсутствия опыта, в который входят такие компоненты мышления как техническая интуиция, догадка и озарение. Формирование их с помощью учебников затруднено, так как за эти составляющие отвечает правополушарное мышление, оперирующее неразделенными образами конкретных ситуаций (гештальтами), в них объекты вместе с их отношениями и признаками неразрывно связаны со временем и пространством, а также с их отражением в эмоционально-волевой сфере человека.

Исключительно важно научиться эффективно задействовать особенности правополушарной работы мозга в профессиональном образовании, ведь данная система обработки информации позволяет резко сократить объем передаваемой информации при сохранении гигантского смыслового объема, эмоционально представить информацию, сформировав устойчивый мыслеобраз для дальнейшего оперирования им, развить интуицию и профессиональное образное мышление.

Техническое мышление, как известно, формируется и развивается в процессе усвоения основ технических наук, технической деятельности и решения технических задач. Специфика технического материала во мно- гом определяет своеобразие деятельности и способов действий с ним. Под технической информацией, согласно ГОСТ 7.0-99, понимается информация, получаемая и используемая в области техники. С ее помощью раскрываются принципы, лежащие в основе характерных для определенных отраслей производственных процессов, теоретические основы устройства и работы оборудования, свойства основных материалов. Технический материал можно представить в виде определенной совокупности трех групп, образующих следующую целостность (табл. 1).

Такое деление носит условный характер, однако оно показывает, что информация, представленная в техническом материале, имеет сложную многокомпонентную структуру, которая характеризуется нестабильностью, так как зависит от неравномерного развития техники и технологии.

Согласно исследованиям, проведенным ранее Т.В. Кудрявцевым, Ю.А. Концевой и И.С. Якиманской, было выявлено, что структура технического мышления является трех- компонентной, «понятийно-образно-практической» [20, с. 27]. Поэтому важно проанализировать роль графического представления информации в каждом из данных компонентов технического мышления. Результаты этого анализа приведены ниже в табл. 2.

Опора на данное структурное представление технического мышления позволяет нам построить модель процесса взаимодействия субъекта с системой графических образов с целью определения тех значений параметров, при которых достигается наиболее оптимальный результат формирования образной составляющей представителей современной техносферы.

Образное мышление оперирует не словами, а образами, поэтому в настоящее время нет соответствующего языка для образного мышления. Будучи более тесно связанными с отражением реальной действительности, образ дает знание не об отдельных изолированных признаках этой действительности, а являет собой целостную мысленную картину отдельного фрагмента действительности.

Таблица 1

Содержание технического материала при обучении

Сырье	Информация о видах, получении, механических, технологических и других свойствах обрабатываемых и производимых материалов
Технология	Теоретические основы и описание технологических процессов, характерных для отрасли в целом и для отдельных профессий, процессы контроля и регулирования, вопросы безопасности труда, гигиены и производственной санитарии
Объекты техники	Информация, касающаяся теоретических основ устройства и работы оборудования, с помощью которого осуществляется производственный процесс, – средств труда (инструменты, приспособления, приборы)

Таблица 2

Роль графического представления информации при формировании технического мышления

Компонент	Функция	Роль графического представления информации
Понятийный компонент	Обеспечивает сформи-рованность технических понятий	Освоение терминологии научного знания помогает соотнести понятия, применяемые в науке и представленные в виде графического образа, с соответствующим набором мыслеоб-разов в сознании индивида
Образный компонент	Способствует возникновению сложной системы образов и умению оперировать ими	Соотнесение образных понятийных представлений с конкретными примерами из жизни, которые даются в качестве иллюстраций к тем или иным теоретическим положениям, утверждениям и выявленным закономерностям. Происходит «подвязка» к обобщённым образным представлениям конкретики жизни, реальных алгоритмов и процессов, с которыми каждый человек в той или иной форме сталкивался в течение своей жизни
Практический компонент	Предполагает обязательную проверку практикой полученного решения	Восстановление человеком в своей психике набора конкретного личного опыта, соответствующего приводимым жизненным примерам и соотнесение его с образными и терминологическими кодами теоретического знания

В данном типе мышления используются в основном операции распознавания, выделения, формирования, преобразования и обобщения содержания отражения образной формы [ 6 ] . Именно эти операции и являются основой создания языка образного мышления. Разработкой данного языка занимаются в основном ученые в области искусственного интеллекта: Б.А. Кобринский, Д.А. Поспелов, И.Б. Фоминых, Л.М. Чайлахян и др. [ 12, 15, 16, 18 ] .

Когнитивные функции графического образа рассматривались рядом ученых (И.А. Бахаревым, А.А. Зенкиным, В.Е. Ледером, Д.А. Поспеловым, Т.А. Ракчеевой и др.). Вопросы, касающиеся функций наглядности в учебном процессе, анализировали С.И. Архангельский, К. Кролл, Р.И. Руденко, Р. Фукс и др. [ 2, 13, 17 ] .

При опоре на их работы нами в настоящем исследовании выделены следующие дидактические функции графического представления информации: 1) мотивационно-стиму-лирующая – формирование и поддержание познавательного интереса к учебному предмету; 2) информационная – фиксация определенного объема учебного материала; 3) когнитивная – способствующая познанию; 4) управленческая – наличие приемов, способствующих эффективному восприятию и усвоению материала; 5) интегрирующая – объединение в целостную картину информации, имеющей отношение к изучаемой науке; 6) воспитательно-развивающая – формирование личности специалиста; 7) дозирующая – определение и фиксация дидактического объема информации, подлежащей усвоению студентами на различных уровнях; 8) контролирующая (закрепление, контроль и самоконтроль) – обеспечение обратной связи о процессе овладения программным материалом.

Для реализации этих функций, по мнению В.И. Загвязинского [9], «…требуется верное соотношение между конкретным и абстрактным. Поэтому наглядность включает переход от чувственно-конкретного, в освоении которого широко используется естественная и изобразительная наглядность, к абстрактному, в освоении которого существенна роль условной, схематической и символической наглядности, а также противоположный переход от абстрактного к конкретному». В связи с этим перед педагогами встает необходимость оценки степени абстрактности графических форм представления информации. Нами предлагается использовать для этого оппози- ционные (полярные) шкалы, предложенные Д.А. Поспеловым. По его теории, оппозиционные шкалы понимаются как образующие модели мира: «Мир для человека устроен в виде системы шкал, где края шкалы связаны между собой чем-то вроде операции отрицания. Например: шкалы: «добро – зло», «красота – уродство», «друг – враг», «умный – глупый» и пр. Всякое явление, всякий объект, всякий субъект, все их деяния – словом, все отображается на подобные шкалы, где середина нейтральна, а далее могут быть градации. Важно, что всегда есть два конца и середина, которая очень важна: она делит всю шкалу на две половины – положительную и отрицательную. Именно середина как бы переключает нас с одного типа оценок на другой» [15, с. 69–84].

Стратификация графических образов по степени их «конкретности – абстрактности» воплощает стратификацию реальной действительности (материальной и идеальной), реалий, стоящих за графическим представлением информации, в зависимости от того, как эти реалии воспринимаются, как переносятся графическими образами в сознание и как «переживается» их смысл.

Под стратификацией графических форм в своем исследовании мы будем понимать разбиение некоторого множества графической наглядности на подмножества, каждое из которых представляет собой группу со сходной степенью абстрактности. На современном этапе в разных областях знаний существуют свои степени абстракции форм, знаков, символов. Для нашего исследования представляет интерес разработанная А.Б. Соломоником иерархия знаковых систем в их развитии и окончательном формировании по фило- и онтогенетическому параметрам [ 14 ] . Основные характеристики знаковых систем задаются семиотическим содержанием базисного знака, степенью его абстрактности, местом в ряду всех указанных базисных знаков. Иерархия, разработанная А.Б. Соломоником, представляет собой следующий ряд: естественные знаковые системы, образные системы, языковые системы, системы записей, математические коды. В ней графические формы представления информации являются подсистемой образных систем.

В качестве прототипа шкалы «конкретности – абстрактности» графического представления информации нами взята сферическая модель координат для категорий философии

Шкала «конкретность – абстрактность»

Таблица 3

Уровни	Подуровни	Обоснование названия подуровня	Примеры
Графические образы, отражающие объекты реальной действительности	о ° о 2 * о О	В графических образах отсутствует какое-либо обобщение наглядной информации. Эти образы – практически полное отражение действительности, они фотографичны и человек может их разглядывать, снимая детали образной информации [7]
Графические образы, выделяющие свойства объектов	CD О Ц hi с 1 о О и '—1 й ж	Происходит первоначальная классификация видов объектов. Появляются правила классификации. Графические образы формируются в процессе обобщения ( накопления ) наглядной информации
	CD ГП й О сч о и	Графические образы существуют в форме контура. Но мы всегда узнаем по контуру объект реальной действительности, так как эти графические объекты сохраняют постоянство составных элементов [8]	^^v^^
Графические образы, раскрывающие связи между объектами	хо । CD 0х О К О s £ 1 § £ m Ш ж	Это уровень предельного обобщения конкретных образов. Это образы, способствующие проявлению свойств объектов и явлений во взаимодействии с другими объектами или явлениями реальной действительности
	^ S § о	Образы, выражающие ряд категорий общечеловеческого значения: справедливость, любовь, добро, зло. Аналитически обработанные образы вызывающие оценочную реакцию субъекта
Графические образы, позволяющие осуществлять действия над объектами	О 05 ^ ж	На этом уровне происходит научение от выполняемых действий с графическими образами, познание наблюдаемой реальности, выработка стратегии	2            - 3
	40 и	Здесь графические образы, содержащие анализ истории изменений или передающие различные варианты прогнозов будущих состояний
	CD К О И ОО CD с	Графические образы, относящиеся к профессиональным знаниям, в которых выработаны конвенциальные символьные значения. По этим графическим образам можно воспроизвести объекты реальной действительности		у      >АМ ^Е * ] ' ф х/»о ?6 ^Жм J~ ^ t24tl           1 "м2. «ГП
	о 1 Рч О О ОО	Графические образы научного знания. Таковы рисунки (их именуют фигурами) в патентных описаниях. Они позволяют проектировать, конструировать, творить	rHi^1 ^ 1 , Т     /       Ти:со:сзДныи
	О ц ^-ч св о п ^ S	Графические образы общечеловеческого знания. «Идея об идее»	Е=|^

А. Подорова. Определяя полюса сферической модели, он использовал модель мировоззрения Г. Гегеля, согласно которой абстрактность в 100 % случаев является «идеей об идее». Согласно Г. Гегелю, для того, чтобы мыслить идею, достаточно одной идеи об идее. Также данной идеи достаточно для составления идей более реальных понятий и предметов. Противоположным полюсом (абстрактность – 0 %) целесообразно считать абсолютный вакуум.

В нашем исследовании крайняя точка шкалы отвечает за графические образы, отражающие объекты реальной действительности. Вслед за А. Подоровым, между полюсами мы выделили следующие интервалы уровней: от 0 до 40 % – физический или жизненный уровень, от 40 до 80 % – модельный уровень, далее следует идеальный уровень мировоззрения. Совместив выделенные уровни с теорией В.П. Гладуна (по ней семантическое представление мира – это композиция сведений: об объектах, их свойствах, связях между объектами и действиях над ними) [5], получим четыре уровня между полюсами (табл. 3). Далее, применяя теорию Т.Н. Березиной (об уровнях обобщения обрабатываемой информации) [3, с. 23], выделим у каждого уровня подуровни.

Выделенные в табл. 3 подуровни названы нами в соответствии с функциями, которые выполняют графические образы в процессе познания.

Предложенная шкала «конкретность – абстрактность» позволяет в процессе обучения предъявлять будущим специалистам графические образы поэтапно, формируя в сознании индивида систему связанных мыслеобразов. Она ориентирована на исключение возникновения в сознании обучающегося образов, не связанных с накопленным опытом субъекта.

Таким образом, нами подчеркнута острая необходимость опоры на образное мышление при формировании технического мышления. Обоснование и разработка шкалы стратификации графических образов по степени абстрактности отвечает дидактическим задачам адекватного представления информации обучающимся в сфере техники и технологий и реализации цели повышения качества отечественного технического образования.

Лихолетов Валерий Владимирович , доктор педагогических наук, кандидат технических наук, профессор кафедры «Экономика фирмы и рынков», Южно-Уральский государственный университет (г. Челябинск).