Электронный научно-педагогический журнал. Издается с 7 ноября 1995 года.

Электронное научное издание. Зарегистрировано в Федеральном депозитарии электронных изданий ФГУП НТЦ "Информрегистр" Министерства связи и информатизации РФ.
Государственная регистрация  # 0420700031 от 27.11.2006

Роберт Дж. Виржбицки
доктор, профессор Университета  прикладных наук Митвейда, Германия
WIЕRZВIСКI.0RG

«Квадрат знаний»

Применение нелинейных методов при очном обучении представляет собой трудную задачу для преподавателей, разрабатывающих модели передачи знаний в аудитории. Не так давно, актуальным являлся вопрос обнаружения наиболее удобного способа усовершенствования очного обучения с помощью гиперсреды и компонентов электронного обучения. На сегодняшний день, все более актуальным становится вопрос адаптации очного обучения к принципам дидактики, основанной на применении информационных  технологий.   Изменился   взгляд   на  способ использования информационных технологий в процессе передачи знаний. Если раньше обучение с использованием информационных технологий, в частности компьютеров, считалось предпочтительным, то теперь оно стало обязательным. Тем не менее, нелинейные методы в очном обучении,   основанные на парадигме гиперсреды, не выполняют свое дидактическое предназначение. Нелинейность в ходе обучения воспринимается, главным образом, в группах особенно одаренных и мотивированных студентов, способных быстро адаптироваться к новым условиям. В стандартной ситуации, наиболее предпочтительным среди студентов является линейный метод, при котором передача учебного контента осуществляется преподавателем. Весьма вероятно, что это породит новые споры. В данной работе рассматриваются проблемы, связанные с нелинейными концепциями в очном преподавании в контексте простой модели передачи знаний в учебных группах. Данная модель получила название «Квадрат знаний». В работе также представлен ряд идей по разработке наиболее абстрактных учебных программ,  необходимых для стимулирования креативного мышления у студентов, особенно у обучающихся по специальности «менеджмент». 

ДИДАКТИКА, ОСНОВАННАЯ НА ПРИМЕНЕНИИ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Различным сценариям использования принципов дидактики, основанной на применении информационных технологий, было посвящено множество статей. До недавнего времени основной вопрос был связан с тем, смогут ли информационные технологии облегчить и улучшить процесс обучения. В настоящее время является бесспорным тот факт, что процесс обучения может быть упрощен посредством использования информационных технологий, и теперь больше внимания уделяется тому, каким образом мы можем эффективно использовать технологии для активации, мотивации и стимулирования студентов, а также, каким образом электронное обучение может расширить традиционные подходы к обучению. Наряду с постоянными изменениями в практике и поведении студентов, обусловленных возросшим опытом использования информационных технологий в образовательных целях, а также с постоянными изменениями в культуре обучения, студенты более уверенно воспринимают нелинейные концепции в ходе электронного обучения. Удивительно, что большинство студентов осознанно отказывается от использования нелинейных методов при очном обучении, отдавая предпочтение такой системе, при которой заранее определены этапы получения знаний и применяются предварительно разработанные программы.

Сегодня, при разработке учебных планов преподавателям, стремящимся к упрощению процессов обучения, необходимо учитывать индивидуальные особенности слушателей (Виржбицки и Ванкельмут, 2003г. [10]). Преподаватели также должны уметь быстро распознавать слабые и сильные стороны студентов, предоставлять помощь, повышать мотивацию и создавать гибкий учебный план с учетом индивидуальных потребностей, который в силу своего характера не может быть составлен заранее в полном объеме. Для того, чтобы отвечать требованиям времени, структура современного обучения должна быть пересмотрена. Один из наиболее актуальных вопросов, заключается в том, каким образом нелинейные концепции способствуют усовершенствованию принципов дидактики и каким образом эти более абстрактные подходы могут применяться наряду с преподаванием, основанном на применении высоких технологий и прочими видами обучения.

ЛИНЕЙНОСТЬ И НЕЛИНЕЙНОСТЬ В ОБУЧЕНИИ

Линейность и нелинейность в обучении главным образом определяются в контексте образования с использованием компьютеров. Тем не менее, оба термина также используются как в очной, так и в любой другой системе обучения. Линейное обучение (преподавание) описывает системы обучения, при которых обучающий материал представлен в виде точно определенной линейной системы в соответствии с заранее определенным списком тем (например, преподавание с использование учебников или линейное повествование), либо в виде жесткой иерархической структуры (например, образовательные телепередачи). Конечная точка повествования определена, и возможность управления потоком контента отсутствует. С другой стороны, нелинейное обучение (преподавание) относится к системе обучения, напоминающей гиперсреду с более или менее непредсказуемой программой обучения. Данная непредсказуемость связана с возможностью взаимодействия с учебным контентом и выбора любой его части без необходимости соблюдать какую-либо установленную последовательность тем (рисунок 1).

Как в линейной, так и в нелинейной системе, мы четко представляем себе «учебный контент» как индивидуальную часть информации той или иной степени важности, определяющей ее структуру. Носителем данной части информации может быть приложение CD-ROM, веб-сайт или любая гипертекстовая структура.

ЗАЧЕМ ИСПОЛЬЗОВАТЬ НЕЛИНЕЙНЫЕ МЕТОДЫ?

Человеческий мозг отвечает за разумное поведение, которое достигается посредством обработки информации с использованием сверхсложного, нелинейного, параллельного метода. Все наши знания, определенные как сохраненная информация, используемая для интерпретации, прогнозирования и соответствующей реакции на внешнюю среду (Фишлер М.А. и Фиршайн О., 1987г. [3]) функционируют на уровне многомерных образов и являются нелинейными по сути. По мере увеличения объема знаний, управлять комплексом данных, используя линейный, механический и однонаправленный подход в обучении становится невозможно «Необходима взаимосвязь знаний, а также знания в контексте. Необходимо иметь возможность использования многочисленных источников знаний и точек зрения..." ("New Educator", 2002г. [6]).

Спиро и другие ученые разработали очень интересную конструктивистскую теорию обучения, получившую название «Теория когнитивной гибкости» (Спиро Р. Дж., Коулсон Р.Л., Фелтович П. Дж. и Андерсон Д. (1988г.) [7], Спиро Р. Дж. и Йенг Дж.(1990г.) [8], Спиро Р. Дж., Фелтович П. Дж., Якобсон, М.Дж., и Коулсон Р.Л. (1992г.) [9]). Согласно этой теории, большинство областей знаний представляют собой плохо структурированные домены. Восстановление недостатков обучения, связанных со сложностью доменов и беспорядочностью, требует внедрения учебных процессов, которые бы способствовали увеличению когнитивной гибкости, т.е. способности самопроизвольно реструктурировать знания, в большинстве случаев, в виде адаптационной реакции на радикальные изменения ситуативных требований. Цель обучения заключается в обеспечении возможности отображать знания с различных концептуальных и ситуативных точек зрения, что дает возможность представлять и изучать аналогичные объекты знаний в различных ситуациях и с различной целью. Более того, Спиро и прочие утверждают, что когнитивные теории и образовательные практики также хорошо применяются в подготовительном обучении, но не могут применяться для профессионального обучения.

Нелинейные методы помогают лучше продемонстрировать разнообразие возможных вариантов, связанных с одной темой, а также обнаружить соответствующие решения различных задач. Они также помогают объяснить, почему одно определенное решение является эффективнее остальных. Нелинейность в качестве модели обучения и преподавания, несомненно, имеет преимущества перед любыми другими концепциями, поскольку она наилучшим образом отражает систему обработки знаний и информации.

НАСЛЕДСТВЕННЫЕ МОДЕЛИ И КУЛЬТУРА ОБУЧЕНИЯ

Процесс неформального обучения детей является нелинейным и многомодульным. Начальное обучение приводит к тому, что дидактические ограничения блокируют наши обучающие привычки и индивидуальные особенности, создавая форму приобретения знаний, которая известна как структурированное или формальное обучение. Родика Мокан утверждает : Весь опыт обучения, с детства до зрелого возраста, представляет собой утрированное линейное повествование. Мы получаем знания из книг, которые разработаны линейным методом, и учимся думать линейно. Наша культура, воспитанная на аналоговом телевидении, радио и прессе, превратила нас в пассивных получателей информации.(Мокан Р., 2004г. [5]).

Эти модели поведения наследуются на всех этапах обучения. Они осуществляют решительный вклад как в формирование своего рода стандартного общепринятого стремления к линейному обучению, так и к образованию нашей культуры обучения, которая, с точки зрения ценностей, практик и поведения студентов, является наследственной (внушаемой), подверженной влиянию окружающей среды и обусловленной разнообразными человеческими факторами, такими как индивидуальная когнитивная структура, личная мотивация, самодисциплина и социальное положение. Мы часто полагаем, что любое неприятие студентами определенных дидактических подходов возникает главным образом в результате плохих методов преподавания и неправильных установок, а не вследствие самой культуры обучения студентов. Зачастую, студенты оказываются перегруженными понятиями гиперсреды, в результате чего, они не всегда могут получить настоящую пользу от нелинейного образования (см. Чен С.Й., 2002г. [2]). Проблема становится более очевидной по мере роста необходимости абстрактных моделей, особенно моделей передачи знаний при очном обучении в аудиториях, а также по мере увеличения усилий, направленных на раскрытие креативных способностей студентов. Работая со студентами и применяя нелинейные методы обучения, я столкнулся с негативной реакцией и неприятием данного подхода. Я не объяснял студентам, каким образом собираюсь осуществлять обучение, а также не предоставил им точной информации об учебном контенте. Семинар был разработан в виде случайного ряда различного набора тем, направленного на создание очень специфичного представления о предмете (мультимедийные системы), при этом была предусмотрена возможность индивидуального критического анализа, рассматриваемых проблем, демонстрирующего однородность на фоне разобщенности. Данный подход ошеломил и обескуражил студентов. Курс оказался беспорядочным. Студенты замолчали и были не в состоянии связать материал воедино, либо провести какие-либо параллели с тем, что они только что узнали. Тем не менее, самым худшим опытом было не неприятие данного метода обучения как такового: хуже всего было то, что студенты не смогли обсудить проблему и выражали недовольство у меня за спиной. Под влиянием эмоционального стресса они не смогли принять вызов и выработать какую-либо мотивацию.

ПРАВИЛЬНОСТЬ ПРОЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОГО ПРЕПОДАВАНИЯ

Быстрые изменения на медиа-рынке, главным образом в той области, где информационные технологии играют существенную роль, свидетельствует о необходимости новых, гибких и адаптивных методов обучения. Рассмотрим стандартную ситуацию: необходимо осуществить управление каким-либо проектом, для чего приобретаются новые разносторонние знания. В рамках графика проекта никогда нет достаточно времени для выполнения задач линейным способом. Также, время, отведенное на реализацию проекта, как правило, ограничено для планирования каких-либо кривых обучения. В частности, вы никогда не пытаетесь узнать что-либо с нуля, а обращаетесь к тем источникам, в которых более вероятно обнаружить соответствующую информацию, необходимую для разрешения промежуточных проблем. Данная процедура является нелинейной и играет важную роль в успешности проекта. Структуры заранее сформированных знаний не применимы в рамках проекта. Акцент должен быть перемещен на создание гибкой системы, адаптируемой к определенным ситуациям. Это необходимо для развития интеллекта членов проектной группы в части успешного решения проблем, возникающих в новых ситуациях посредством соответствующей адаптации поведения (Фишлер М.А. и Фиршайн О., 1987г. [3]).

Основной проблемой, с которой нам приходится столкнуться на пути к проблемно- и проектно-ориентированному обучению, является вопрос, связанный с тем, каким образом необходимо структурировать надлежащую учебную программу, передавать необходимые знания с учетом индивидуальных требований и увеличивать уровень осведомленности о многообразии возможных способов решения определенной задачи, сохраняя мотивационные системы. Разработка системы обучения и планирования обучающих программ часто относится к понятию «иерархии обучения» (Гайн Р.М., 1985г. [4]). Гайн утверждает, что облегчение процессов обучения требует наличия иерархически организованных правил, поскольку как знания, так и обучение имеют иерархический характер. Для борьбы с возможным неприятием и нежеланием студентов использовать нелинейные методы обучения, а также с ощущением диссонанса, которое они могут вызывать, необходимо попробовать установить хотя бы незначительную связь между сегментами учебного материала с тем, чтобы наблюдалась минимальная связь между последовательными темами и создавалась иерархия обучения. Это представляется целесообразным (Буш В. 1945г. [1]): Человеческий разум ... использует ассоциации. Одно событие моментально вызывает следующее событие, возникающее в результате активации сложной системы ассоциаций с хранящейся в памяти информацией.

КВАДРАТ

Накопление знаний в нелинейных условиях требует сложной и искушенной предварительной логики. Всегда существует четко определенная заранее отправная точка, но то, как именно передаются знания и как усложняется процесс, становится все более непредсказуемым. Рассматриваются все новые, более трудные для понимания варианты, связанные с предметом.

Ситуация в некоторой степени напоминает опыт с Доской Гальтона (см. http://таthworld.wolfram.сот). В этом приборе (в упрощенном варианте также называется квинкункс) шарики падают через полосу вбитых в доску в шахматном порядке гвоздей и попадают в расположенную снизу решетку для сбора падающих шариков (см. рис. 2). Каждый раз, когда шарик ударяется об один из гвоздей, он может  отскочить от него вправо или влево с определенной (как правило, одинаковой) вероятностью. Накапливающиеся в отделениях внизу доски шарики создают биноминальное распределение. Этот эксперимент иллюстрирует так называемую теорему о центральном пределе (если выборка n достаточно велика, распределение суммы набора n случайных величин будет следовать нормальному распределению независимо от типа распределения каждой отдельной случайной величины). Удивительно, но она может использоваться для визуализации и моделирования более абстрактного, нелинейного учебного плана.

На рисунке 3 приведен пример комбинированного учебного плана, построенного с использованием принципа квинкункса. Схема отражает простой подход, который, тем не менее, выходит за рамки стандартной практики исключительно линейного построения учебного плана. Связи, отмеченные на рис. 3 стрелками, позволяют создать различные многочисленные сквозные связи в рамках одной и той же структуры. Выбирая предпочтительные для нас направления, мы можем построить различные подходы к одному и тому же предмету, т.е. различные пути приобретения знаний. Выбор пути может относиться к фактическому развитию интересов в группе, но также и следовать некоторым другим потребностям, которые могут зависеть, например, от профиля знаний группы, ее мотивации или социальных характеристик. В конце концов, в обычной группе студентов совместную деятельность осуществляют люди с различными навыками и различным уровнем знаний.

По аналогии с Доской Гальтона (наличием различных путей получения знаний) сквозные связи лежат в основе распределения знаний, передаваемого различным группам в различные периоды времени. Довольно интересно, что процесс передачи знания становится математически объяснимым. Расположение важнейших предметов в центре построенного по принципу квинкункса учебного плана повысит вероятность включения их в рассматриваемые учебные планы на более долгий период времени и для большего количества проходящих обучение групп.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Многие дидактические проблемы возникают из-за использования упрощенческих, линейных подходов к образованию. Нелинейные методы преподавания, особенно касающиеся очного компонента комбинированных программ обучения, предлагают многообещающий путь к более сложному и современному восприятию информации в классе. Современное образование должно рассматриваться скорее как процесс построения знаний, чем их воспроизведения (последний аспект типичен для традиционного обучения). Целью преподавания в нелинейных условиях является выход за пределы стандартной практики и составление учебного плана, который является многообещающим, привлекательным и эффективным, построенным на идее создания гибких и открытых учебных пространств без постоянной концентрации внимания на отдельных темах в рамках предопределенных направлений. Эти цели соответствуют структуре парадигмы «когнитивной гибкости», разработанной Спиро и др. [7-9]. Спиро проработал некоторые фундаментальные вопросы современного образования и подчеркнул необходимость воспитания способности адекватного использования умственных ресурсов и передачи знаний в новых ситуациях.

В данном докладе был представлен очень простой подход к построению более сложных, но тем не менее хорошо структурированных учебных планов, что позволяет прекратить использование исключительно линейных средств при передаче знаний группам учащихся, при одновременном поддержании желаемого уровня восприятия структурированного учебного контента и обеспечения восприятия представляемого материала учебного курса как последовательной информации за счет связей между отдельными темами. Эта новая модель, получившая название «квадрат знаний», облегчает рассмотрение нового проблемного вопроса - построения среды комбинированного обучения за счет адаптации нелинейных концепций в области технологического образования, построенных по принципу гиперссылок, к реальному взаимодействию в классе. Построенный по принципу квинкункса учебный план не действует как строго нелинейный, очевидная непредсказуемость выбора следующего предмета позволяет курсу развиваться с учетом имеющегося спроса, что демонстрирует новый и регулируемый способ передачи знаний в рамках классной комнаты. Различные пути получения знаний являются основой итогового распространения знаний, которое почти аналогично распределению шариков в классическом опыте с Доской Гальтона. Это также позволяет подвести под новый формат учебного плана определенную математическую основу и помогает визуализировать разнообразные пути получения знания при получении содержания учебного плана. Одновременно новый формат помогает отобразить знания в группах обучающихся как распределяемые умственные ресурсы, которые в конечном счете могут быть описаны с помощью математических уравнений. Представленный в данном докладе формат передачи знаний не учитывает избыточность предметов в структуре учебного плана, построенного по принципу квинкункса. Однако было бы разумно неоднократно разместить некоторые группы предметов в учебном плане, чтобы структура позволяла устранить потенциальную угрозу слишком значительного удаления от основного пути, где расположены предметы наибольшей важности.

Литература

1. Bush, V. (1945) As we may think. Atlantic Monthly 176, July 1945. Доступ: http://www.theatlantic.com/doc/194507/bush

2. Chen, S.Y. (2002) A cognitive model for non-linear learning in hypermedia programmes. British Journal of Educational Technology 33, 449-460.

3. Fischler, M.A. and Firschein, О. (1987) Intelligence. The Eye, the Brain and the Computer. Addison-Wesley.

4. Gagne, R.M. (1985) The conditions of learning. Holt, Rinehart and Winston, New York, 4th edition."Galton Board", Доступ: http://mathworld.wolfram.com/GaltonBoard.html

5. Mocan, R. (2004) Interactive Reporting -from Mass media to Cross-media. A New Paradigm [доклад, представленный на Конференции сетевых преподавателей 2004, Вена, Австрия].

6. "New Educator", Pioneering a New Way of Learning in a Complex and Complicated World,   Доступ:
   http: //www.educ.msu.edu/neweducator/spring02/faculty1.htm  

7. Spiro, R.J., Coulson, R.L., Feltovich, P.J., and Anderson, D. (1988) Cognitive flexibility theory: Advanced knowledge acquisition in ill-structured domains. In V. Patel (ed.). Proceedings of the 10th Annual Conference of the Cognitive Science Society. Hilisdale, NJ: Eribaum.

8. Spiro, R.J. and Jehng, J. (1990) Cognitive flexibility and hypertext: Theory and technology for the non-linear and multidimensional traversal of complex subject matter. D. Nix & R. Spiro (eds.), Cognition, Education, and Multimedia. Hilisdale, NJ: Eribaum.

9. Spiro, R.J., Feltovich, P.J., Jacobson, M.J., and Coulson, R.L. (1992) Cognitive flexibility, constructivism and hypertext: Random access instruction for advanced knowledge acquisition in ill-structured domains. In T. Duffy & D. Jonassen (Eds.), Constructivism and the Technology of Instruction. Hilisdale, NJ: Eribaum.

10. Wierzbicki, R.J. and Wankelmuth, G. (2003) How much standardisation does e-learning need?, in: Viteli, J., Eskola, H. (Hrsg.), Proceedings of the EUROPRIX, The Scholars Conference 2003, "Understanding the Future of European e-Content Industries", Tampere, Finland: European Academy of Digital Media - EADiM and MindTrek Association 2003, Доступ: http://www.wierzbicki.org/papers/How much Standardisation does e-Learning need.pdf

Подготовлено к публикации по материалам доклада автора на конференции ONLINE EDUCA MOSCOW 2007( Москва,2007)
О.А.Кизик, канд. педагогических наук, отв. секретарь редакции