По В.И. Гинецинскому [10], это схематизированная форма описания уже достигшей требуемого результата познавательной деятельности, ориентированной на воссоздание ее условий в учебном процессе. Параметрами ее оценки являются корректность, сложность, трудность, диагностичность, креативность. Дидактическая корректность требует нахождения решения в зоне ближайшего развития субъекта учения, сложность определяется числом связей между данными и требуемых для решения операций. Интенсиональную форму учебной задачи принято называть учебным заданием, которое представляет собой прием обучения, состоящий в требовании выполнить учебные действия для усвоения субъектом учения определенного содержания учебной дисциплины.

Из видов учебной деятельности более всего способствуют познавательной активности такие, которые приводят субъекта учения в состояние когнитивного диссонанса, которое характеризуется противоречием в знаниях, порождающим переживания и побуждающим к его устранению [34]. Без преодоления препятствий развития мышления почти не происходит, ему способствует обучение на высоком уровне трудности, выполнение заданий, которые вызывают потребность в новом, подлежащем усвоению знании. При этом разрешение противоречий формирует личностные качества обучаемых, развивает мышление, которое, по сути, только и включается в проблемной ситуации, без которых обучение перестает быть развивающим, если оно не обращается к познавательным противоречиям как единственному источнику развития мышления.

Вызванная противоречием внутренняя и внешняя активность выражается в потребности к деятельности, в данном случае учебной. Без определенного уровня активности не может состояться даже простейший акт познания. В психологическом аспекте она обеспечивается детерминистическим принципом действия внешних причин через внутренние условия, к которым относятся такие субъективные факторы, как прошлый опыт, вид и уровень мотивации, система отношений личности с окружением, способы деятельности и т.п. Внешняя активность выглядит как занятость чем-либо, внутренняя является личностно значимой для человека. Она выступает в умственно-рассудочной или эмоционально-чувственной формах, которые при когнитивном диссонансе интенсивно взаимодействуют друг с другом, что позволяет использовать в подходе к обучаемому его ум и чувства, обеспечивая единство когнитивной и аффективной сфер личности.

Мотивы познавательной деятельности делятся на две большие группы. Для первой характерно, что деятельность есть лишь средство достижения цели, находящейся вне ее, для второй она сама является целью, когда человека интересует процесс и содержание познаваемого, а не только прагматический результат. Последнее, как показывает психология и педагогика, оказывает постоянное и устойчивое влияние на развитие, повышает эффективность процесса обучения. Познавательная мотивация перестраивает когнитивные процессы восприятия и мышления, способствуя выполнению той познавательной деятельности, которая вызвала интерес. Она всякий раз появляется как ситуативная потребность и является атрибутом проблемной ситуации, отражая заданные условия деятельности, ее внешнюю обусловленность.

Интеллектуальное развитие студентов от первого курса к последнему меняется довольно слабо из-за равнодушия к самому процессу мысли и ориентации только на результат, способность учиться и самостоятельно добывать необходимые знания основана на творческом мышлении, которое хотя и присутствует в любом акте мыслительной деятельности, но имеет не деятельностную, а личностную природу.

Прямое обучение творчеству невозможно, но эмпирическое изучение путей решения творческих задач в психологии позволяет давать некоторые рекомендации [34]: сначала попробовать применить способ, успешный в прошлом; приложить больше усилий на поиски новых способов - они пригодятся в будущем; преодолеть известные стереотипы и отказаться от них на время; необходимо чувство успеха, иначе частые неудачи рождают защитные реакции; наибольшую эффективность поиска обеспечивает оптимальная мотивация и эмоциональное возбуждение; подходы тем разнообразнее, чем больше знаний у человека.

С другой стороны всякое знание может быть убийцей творчества - если знаешь, то уже не надо думать [4], тем не менее, развитию креативности мышления способствует решение задач с подсказкой, задач на смекалку, наводящими вопросами, позитивные личностные и ситуативные факторы. Психологи в большинстве случаев склонны называть собственно мышлением именно продуктивное творческое мышление, приводящее всегда к новому результату. По Е.Н. Рогову [39], мышление включает в себя следующие этапы: сознание проблемной ситуации, содержащей противоречие и не имеющей однозначного решения; постановка задачи путем расчленения известного и неизвестного и формулировки цели; ориентировочная основа интеллектуального действия в виде гипотезы пути решения; выбор способа, алгоритма, правила, эвристики; применение их к конкретным условиям. Если эти эвристические приемы не помогают, то после многократных попыток решения наступают стадии творчества: зарождение идеи, ее созревание и накопление сведений, озарение, проверка интуитивно найденного.

Сходные этапы выделяет Р. Солсо [42]: подготовка, т.е. формулировка задачи и попытка решения; инкубация, т.е. отвлечение и переключение на другой предмет; просветление, интуитивное проникновение в суть; проверка, испытание, реализация решения. Инкубация необходима, она снимает утомление, позволяет взглянуть на проблему другими глазами. Интуиция ведет к открытию, озарению, если ум подготовлен к решению многократными рассуждениями, обеспечен достаточной информацией - яблоки открытий падают только на готовую к ним голову. Так и в техническом творчестве все начинается с перебора средств, затем следуют все более и более серьезные попытки изменения объекта, подключение смежных отраслей, полная смена объекта и обращение инженера к науке, и, наконец, изменение всей системы, поиск новых открытий в науке.

Ощущение когнитивного диссонанса возможно в ситуации любого затруднения, которое заставляет задуматься. В процессе учения часто причина кроется в ошибках обучаемых. Многие из них обусловлены неосведомленностью, незнанием или заблуждениями, гораздо больше (до 40 процентов всех) погрешностей запоминания и забывания, вдвое меньше ошибок происходит в результате нарушения когнитивных процессов, последовательности действий, контроля деятельности. На ошибках учатся, но чаще всего на своих. Безусловно, бывают ошибки, типичные для большой части обучаемых. Так весьма общий характер имеют оптические иллюзии, такие как иллюзия Вундта о восприятии длины Т-образных отрезков, иллюзии Мюллера-Лайера и Маха о длине косых стрелок, иллюзия Поггендорфа о пересечении параллельных прямых, иллюзии Целльнера и Херинга об искажении параллельности, пример Толанского о полуширине гауссовой кривой, иллюзии перспективны, миражи и т.д. [22]. Зрение является самым информативным органом чувств, но общие ошибки присущи и ощущениям температуры, громкости, скорости, вкуса. Часто ошибаются в оценке вероятностей событий: упорядоченное любым образом рождение полов столь же вероятно, что и неупорядоченное, то же относится к распределению мячей у детей и т.п. [42].

Попытка выделить учебную деятельность, направленную на анализ типизированных ошибок при обучении физике, предпринята в 1989 г. в Московском областном пединституте ([30], С. 71-73). Педагогический эффект авторы этого доклада связывают с наличием банка типичных ошибок, принципов отбора проблемных ситуаций, методических приемов применения поисковых методов. Решению учебных проблем, связанных с ошибками обучаемых, оказывается присущ ряд общих этапов умственной деятельности: анализ ошибки и осознание противоречия в связанной с ней системе знаний, общая формулировка ошибки, сравнение верных и неверных действий, теоретическая и практическая проверка выявленных различий, поиск правильного решения. Осознание и исправление ошибок приучает студентов самостоятельно мыслить, и способствует развитию.

Мышление как внутренняя активность сознания начинается с сопоставления различных образов предмета, от конкретно-чувственных до абстрактно-логических. Это различие может доходить или не доходить до противоположности, однако при этом быть достаточным для возникновения проблемы ([31], С. 8-9), требующей своего разрешения сознанием. Различные уровни проблемности зависят также от степени несоответствия знаний, умений и личностных свойств обучаемых требуемому уровню [1]. Творческое саморазвитие способности к поиску помогает вскрывать потенциальные возможности, позволяет испытать радость пусть маленьких открытий, удовлетворение от преодоления препятствий и в этом создавать себя.

Для развития субъекта учения необходимо не столько мышление, сколько размышление, которое можно впустить в учебный процесс, если предусмотреть растянутое во времени разрешение учебно-познавательных проблем ([32], С. 11-12), которое потребует подключения памяти, общения с прошлым опытом и активного поиска того нового, без которого разрешение невозможно. Познавательная активность максимальна при нахождении обучаемых в экстремальных условиях, когда эмоциональное возбуждение придает поведению определенную направленность. Внутренняя активность не может быть всеохватной по целому ряду причин, главной из которых всегда остается гетерогенность контингента обучаемых - то, что удивляет и воодушевляет одного, не затрагивает струны в душе другого.

В этом повинны не только психологические различия, но и разные индивидуальные тезаурусы, которые отражают накопленные индивидом сведения о внешнем мире и данной учебной дисциплине. Тезаурус описывает смысловые связи каждого усвоенного понятия и характеризует способность обучаемого воспринимать поступающую информацию в двух отношениях: познавательная активность невелика как при недостаточной подготовленности обучаемого к восприятию сообщения, так вследствие его довольно большой осведомленности. Чувство когнитивного диссонанса возникает, если обучаемый уже обладает минимально необходимым тезаурусом, но оно существенно ослабевает по мере развитости умственного тезауруса, в который входит не только информационное, но и интеллектуальное оснащение ума. Преодоление этого объективного противоречия возможно при внедрении технологии обучения, которая способствует познавательной активности путем эффективного взаимодействия внешних и внутренних факторов и последовательного отслеживания этой эффективности на объективной основе.

1.4 Методологические, дидактические и психологические основания проблемного обучения

Концепция проблемного обучения имеет более чем полувековую историю. Оно возрождалось в разных формах и тридцать, и двадцать лет назад, иногда и в директивном порядке. Был период увлечения проблемным методом преподавания, когда учебный материал преподносится в виде серии проблем, разбор которых проводится с активным участием обучаемых. Проблемное обучение в этом виде стимулирует активность, обеспечивает мотивацию, возбуждает познавательный интерес к предмету, однако оставляет в стороне формирование естественнонаучного мировоззрения и научного мышления, не использует их возможности [2]. Спустя годы метод модифицировался в проблемно-целевой, когда вузам предлагалось считать, что «проблемный характер всему процессу обучения студентов придает четкая постановка важнейших народнохозяйственных задач». Дважды цитируемое в Фейнмановских лекциях по физике утверждение Гиббонса о том, что «обучение редко приносит плоды кому-либо, кроме тех, кто предрасположен к нему, но оно им почти не нужно», казалось бы почти не оставляет места для педагогической деятельности. Однако психологические исследования показывали, что лишь на треть процесс обучения обусловлен способностями обучаемого, а на остальные две трети его эмоциональным состоянием. Последнее и должен создавать преподаватель. Существуют разные методы, в том числе и курьезные. Одним из действенных все же остается проблемное обучение, при котором интерес к обучению основан на самом изучаемом предмете. Это особо подчеркнуто в материалах всесоюзных и международной конференций по проблемному обучению физике, которые были посвящены анализу его состояния, его технологиям, методикам создания и разрешения проблемных ситуаций в учебном процессе [30-32,41].

В работах по проблемному обучению встречаются разные толкования проблемной ситуации. Часто ее интерпретируют как состояние озадаченности и затруднения [29]. Проблема иногда трактовалась как задача, которая не имеет готовых средств и способов решения [36]. Несостоятельность такого подхода довольно резко критиковалась в публикациях [2, 30], хотя и получила некоторое обоснование в теории мыслительной познавательной деятельности. Проблемным обучением названа учебная деятельность, направленная на совместное разрешение проблемно-поисковых задач, в основе которых лежат реальные противоречия [3], из которых выделяются апория, антиномия, дилемма, парадокс. Проблемная ситуация представляется как особый вид умственного взаимодействия с таким психологическим состоянием обучаемого, которое требует новых, ранее неизвестных ему знаний или способов деятельности [28], как система развития [27], оптимального управления познавательной деятельностью [21]. Метод проблемного обучения максимально использует непроизвольное внимание и запоминание путем создания и разрешения проблем.

Сложилось мнение, что бесспорные достоинства проблемного обучения относятся скорее к сфере мотивации и познавательного интереса, чем к выработке и осуществлению стратегии решения, причем считается, что обучаемому отводится роль наблюдателя, а не соучастника. Также иногда утверждается, что переложение вузовских курсов в проблемно ключе невозможно, его использование происходит фрагментарно. Сразу же отметим, что эффектная лекционная демонстрация не менее фрагментарна, однако значительная часть лекции может быть построена на ее основе. Такую композиционную роль сыграют и удачно созданные проблемные ситуации.

Основная масса педагогов по проблемному обучению приняла такой подход, согласно которому проблемное обучение должно быть основано на понятии «научная проблема», сутью которой является противоречие. Причем не формальное противоречие следствия исходным посылкам, а диалектическое, которое затем разрешается и продвигает вперед процесс познания. В проблемной ситуации выделяются две стороны: пассивная - понятие в большей мере психологическое, и активная - сугубо дидактическая (См. [32], С. 5). Пассивная первична, она может служить основой учения, формирования умений, либо стать базой для создания активной ситуации, моделирования условий более эффективного проявления противоречия для глубокого понимания прочного усвоения.

Проблемное обучение проигрывает в информационной передаче фактов, но, обучая принципам, а не рецептам, решает в корне недоступные тому задачи. Недостаточность методологического обоснования проблемного обучения заключалось в отсутствии опоры на самые общие законы психологии познания. Обучение является особым процессом отражения действительности, и его можно и нужно строить и понимать как возникновение и разрешение противоречий. Этот естественный для любого научного познания путь должны проходить и студенты.

Любая научная проблема уже содержит реальные противоречия изучаемых объектов, противоречив сам процесс познания вообще, а кроме того, противоречия имеются в знаниях каждого конкретного студента. Эти три возможности объективно созданы для реализации проблемных ситуаций, которые могут моделировать внутренние противоречия самой науки, строиться на недостаточном или одностороннем ее понимании, либо на небогатом опыте и знаниях студентов. Можно вспомнить все то, чем были обусловлены собственные ошибки при поиске истины, а также взглянуть на все глазами обучаемого, выстраданные на пути проб и ошибок знания которого станут для него родными и прочными. Можно и управлять этим процессом, даже организовывая такие ошибки, на которых учиться будет продуктивнее.

Крупным источником противоречий является практическая деятельность, к которой готовят студента в учебном заведении. Она может наполнить учебный процесс не только придуманными или подобранными, но и вполне объективными противоречиями. Для этого в учебный процесс вводились деловые, ролевые, управленческие, дидактические, учебно-деятельностные и другие игры, которые нельзя заранее формализовать и алгоритмизировать. Но игра не может охватить и организовать весь учебный процесс, нужна повседневная работа, главным образом самостоятельная.

Универсальным методом ее организации может стать система индивидуальных учебных заданий, цель которых - овладение необходимой теорией и умением ее использовать и трансформировать для конкретной ситуации. Все это должно быть дополнено адекватной формой контроля: учебно-исследовательская, курсовая, дипломная работа, задания на выполнение деятельности разного уровня, проблемный экзамен, т.е. тем, что ставит студента в условия реальной практической деятельности, способствует взаимотрансформациям сложившихся представлений, основанных на разных формах памяти и индивидуальных способах восприятия.

Деятельностный подход к проблемному обучению позволяет активизировать творческую самостоятельность студентов, основываясь на индивидуальных особенностях их восприятия и использования информации. Задания проблемного характера заставляют проводить отбор имеющихся знаний и умений, стимулируют поиск необходимых для выполнения догадок и гипотез, анализ своих ошибок и собственных путей их исправления. Учебное исследование ставит студента в положение не только накопителя, но и переоткрывателя знаний, самостоятельно доходящего до обобщений. При его выполнении проявляются и формируются личные качества и психологические особенности обучаемого, направленные на достижение цели. Одни при этом стремятся все понять и освоить самостоятельно, другие ищут помощи у друзей, третьи обращаются к преподавателю, четвертые ждут, когда за них кто-нибудь все сделает. Задача преподавателя - ободрять и направлять, воспитывать и оценивать и тех и других.

Проблемное обучение в современном понимании [16] не только активизирует мыследеятельность, но и формирует диалектическое мышление и научное мировоззрение. При этом основным средством является противоречие, его возникновение и разрешение. Нужна систематизация и классификация противоречий, характерных для изучаемой дисциплины, создание банка проблемных ситуаций, вычленение из учебного материала подходящих для этого вопросов. Особое внимание следует обращать на все парадоксальные и неожиданные результаты, трудные для восприятия места и возможные ошибки студентов, проводя предварительный анализ тех знаний, на основе которых создается проблемная ситуация, прогнозируется возможная реакция студентов и определяются пути разрешения противоречия. В завершение должны проводиться методологический анализ и закладываться основы нового знания.

Проблемное обучение вносит в аудиторию дух соревнования повышенный эмоциональный настрой, вызывает внутренний интерес, состояние мозгового штурма, когда не прерывается цепочка идей. Фактор времени лишь заставляет переносить поиск разрешения противоречия на другие виды занятий, на самостоятельную работу, на зачет и экзамен. Это ведет к большей связности учебного процесса, к ожиданию развязки даже пассивными зрителями, эмоционально вовлеченными в общий процесс [12].

Если классическое понимание рациональности основано на возможно более точном воспроизведении существующей реальности, то неклассическая рациональность ставит задачу воспроизведения условий и структуры проблемных ситуаций, в которые попадает человек во взаимодействии с реальностью природной, социальной, ментальной, а также поиска наиболее эффективных путей выхода из них, она опирается не столько на реальность естественно существующего, сколько на реальность человеческой деятельности [1].

Проблемное обучение возродилось в 70-е годы как альтернатива технократическим формам образования, возникших и развивающихся в предыдущее десятилетие. Наступило время взглянуть на них с позиции сегодняшнего дня, когда образование перестало быть только делом учебных заведений, когда признается, что знание само по себе антикультурно, а культурно лишь индивидуальное и самостоятельное движение к знанию [11], чему противостоит дидактическая программа образовательных учреждений, которая основана на вере в единую истину социально признанного.

Современная же трактовка рациональности исходит из представления о роли субъектов обучения в познании и интерпретации результатов познавательной деятельности. Будущее системы образования определяют те его формы, которые естественным образом непроизвольно складываются в обществе, в его педагогической и социальной практике. Подлинно учебный процесс идет особенно активно при появлении проблемы, разрешение которой выходит за пределы наличного знания; эта проблемность шире обычной дидактической трактовки, она есть спутник жизни. Прохождение проблемной ситуации требует большой затраты сил как платы за подлинное углубление в нее [11].

Проблемное обучение, по сути своей, близко к методу Сократа - не сообщать обучаемому ответы на вопросы, а вскрывать противоречия в его ответе, тем самым, приближая его к истине. Сократическое обучение, по К. Ясперсу [48], есть одна из трех повторяющихся базовых форм образования, она помогает довести латентные мысли до осознания, не навязывая ничего извне. Научное знание по природе своей сократическое, поскольку всегда натыкается на свои границы и требует рассуждения. Это знание методическое, поскольку известно, как к нему пришли и в каких пределах оно верно. Оно надежно, выдерживает испытание логикой, и общезначимо, так как признается всеми, кто его понимает, как объективное оно относится к частному, а не общему. К этому Ясперс добавляет, что образование без веры в него есть просто техника обучения, поскольку человек не может существовать без пафоса абсолюта, однако не декретированного, а принятого по доброй воле.

Социокультурная и научная проблемность, дающая образцы образовательной практики, лежит вне системы образования. Как только проблема разрешена и осознана, она переводится на уровень трансляции: работники науки и педагоги разбирают естественную конструкцию на отдельные блоки, предметные знания и заводят их в вузы, монтируют учебное содержание [11], систематизированное и дидактически препарированное, из которого сняты тайны, загадки, исключительность и неповторимость. По мнению О. Долженко [11], избежать этого можно лишь признавая, что нет простого, оно всегда ретроспективно. Вместе с тем образование - это упорный труд, заучивание и повторение, а не только радость открытий и упоение ими, однако исключив их из учебного процесса, мы оставим в нем скуку и отвержение от учебы, преодолеваемые лишь принуждением.

Авторитарная педагогика, конечно же, удобней и доступней, всегда кажется, что достаточно знать, чему учить и управлять обучением, однако цели и желания человека не совпадают с целями учебного заведения и государства. Соотносимая к прошлым, уже разрешенным проблемным ситуациям, традиционная система образования, хотя и является самой консервативной, все же объективной направлена в будущее. В образовании специалиста строительной отрасли существенно отношение времени жизни существующей технологии к продолжительности его работы: если оно велико, то достаточно овладеть одной системой знаний рецептурного характера, если мало, то нужно научить умению перестраивать деятельность, обновлять и пополнять знания. Профессионально ориентированная модель образования вполне удовлетворяет при стабильной технологии производства, при стабильности самого производства и общества в целом, но она оказывается непригодной в условиях кризиса любой из этих структур.

Предметной системе обучения трудно следовать социальному характеру приобщения к знаниям и согласовывать свое содержание с требованиями времени, мало надежды, что этому приспособлены даже ведущие учебные заведения. Фундаментальное естественнонаучное знание, считает автор работы [11], отрывает от жизни, оно давно отдалено от социально-культурного знания. Проблема разрыва единства двух культур не надумана, она возникала по мере того, как результаты естественнонаучного поиска из культурно-социального опыта человечества превращались в поле деятельности узкой группы профессионалов. Однако такое происходит во всех сферах человеческой деятельности, просто многие из них настолько не включены в сферу общечеловеческой культуры, что не играют в ней сколь-нибудь заметной роли. Кроме того, даже немногочисленные современные исследования, проводимые в молодежной среде, показывают, что она столь же далека от признаваемой гуманитарной культуры, сколь и от естественнонаучной, это явилось одной из причин требования гуманитаризации образования.

Методологический принцип проблемности обучения может быть отнесен к основным принципам дидактики особенно при осмыслении качественных переходов в познании природы ([30], C. 5), которые носят характер научных революций. Единство логического и исторического призван отражать принцип ретроспективности, а целостность курсов - принцип системности, поскольку все они связаны единым объектом познания и его законами (там же, с. 7). Этому же способствуют принципы взаимосвязи и взаимозависимости естественнонаучных понятий и единства дедуктивного и индуктивного в познании. Принцип проблемности имеет логические основания в эпистемологии любой системы научных и учебных знаний, в диалектическом движении от явления к сущности путем выдвижения гипотез, их подтверждений или опровержений, выявления противоречий и их разрешения. Кумулятивная модель развития науки, сводимого к простому накоплению фактов, сведений, положений, утверждений, лежит в основе существующего информационного способа обучения ([30], С. 11).

Такой экстенсивный путь бесперспективен в эпоху информационного бума и его технического обеспечения. Можно было бы принять гнозогенетический закон, сформулированный автором цитированного доклада: учебное познание человека в сжатой форме повторяет научное познание человечества, а методология науки является основой методологии обучения, если бы процесс познания шел достаточно линейно, а не путем долгих исканий и заблуждений. Методологией научного познания можно овладевать не только на исторических примерах, но и на примерах, освобожденных от исторической случайности. Так, сейчас вовсе не обязательно изучать историю время от времени возрождавшихся картезианских идей, достаточно принимать современные представления, а, скажем, планетарная и боровская модели атома в корне им противоречат, при этом обладая весьма сильной дидактической наглядностью, которая в этом случае как раз препятствует движению к истине.

В основе методологии проблемного обучения и должен быть заложен тот третий, уже упоминавшийся во введении, источник научного знания, которое не является результатом ни только эмпирического, ни теоретического познания, мышление способно продуцировать суждения, выходящие за его пределы. Этот третий источник знания есть интуиция, которая позволяет преодолеть ограниченность как эмпирического, так и логического, поскольку новая парадигма никогда логически не следует из старой, а только потом устанавливаются их точки соприкосновения. Именно интуиция и озарение исследователей были источниками всех основополагающих идей, которые двигали вперед науку. Необходимость в ней возникала всякий раз, когда появлялась научная проблема - противоречие нового знания старым концепциям. Способ же создания и разрешения противоречия может быть сделан достаточно современным, пусть даже и внеисторическим ([32], С. 19, 100), а учебная проблемная ситуация предстанет при этом как дидактически переработанная модель реальной.

Перефразируя А.С. Кондратьева [24], можно сказать, что образование - это учебная модель науки, которая требует адекватного учебного представления всей методологии научного поиска, отражения модельного же характера всех научных представлений. Обнаружение внутренней противоречивости научной модели или выход за границы области ее применимости всегда перерастали в научную проблему, разрешение которой продвигало науку вперед. Модель не совпадает с реальным объектом, не отражает полностью его свойства, это всегда упрощение реальности, пренебрежение характеристиками, которые считаются несущественными в конкретности того или иного рассмотрения при сохранении того главного, что делает модель способной описать сущность явления.

Для изучения сложных явлений необходимо построение цепочки моделей, все более точно, глубоко и подробно описывающих объект. И каждый выход за рамки некоторой модели указывает направление, следуя которому разрабатывается следующая модель. Эвристическая ценность достаточно общих теоретических моделей состоит в том, что их следствия охватывают гораздо более широкую область реальности, тем та, которую они моделировали; это всегда ведет к новым открытиям в науке. В обучении часто используются также и другие противоречия и парадоксы, многие из которых возникают в результате фактических, логических и методологических ошибок в рассуждении или интерпретации выводов и заключений. Их избегание привело бы к ущербности научного и учебного знания и мышления [24].

Психологический механизм возникновения и разрешения проблемной ситуации в учебном и научном познании внешне может выглядеть одинаково ([31], С. 198-200). Ставшая толчком развития области знания научная проблема может оказаться учебной, если обучаемые сами обнаружат противоречие, и оно вызовет у них познавательный интерес, вовлечет активно в познавательную деятельность. Добиться этого не просто, поскольку эта деятельность помимо восприятия и внимания требует подключения высших уровней когнитивной сферы, а именно воображения, понимания, мышления и достаточно развитого интеллекта, одновременно способствуя их развитию. Психологи считают, что мышление почти всегда связано с наличием проблемной ситуации, определяя связи вещей, которые в восприятии не даны [34]. Оно требует применения мыслительных операций сопоставления и сравнения, устанавливающих сходство и различие, анализа и синтеза, т.е. выделения связей элементов и реконструкции целого, абстрагирования самостоятельно не существующих сторон, обобщения существенного и суждения о конкретном, формирования понятий, рассуждений и умозаключений.

Проблемная ситуация не порождается простыми заданиями, требующими лишь репродукции усвоенного, однако она не может стать таковой, если задание по своей трудности не отвечает возможностям обучаемого, поэтому бывает сложно ее строить в гетерогенной группе, но в ней вообще трудно разрешима любая дидактическая задача. Тем не менее, даже в таких условиях удается использовать достаточно общие закономерности процесса обучения, которые позволяют вовлекать в создание проблемной ситуации и разрешение противоречия почти весь контингент обучаемых, конкретные примеры этого приводятся в последующем разделе.

2. ОБУЧЕНИЕ СТУДЕНТОВ НА ОСНОВЕ КОГНИТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ С ВНЕДРЕНИЕМ ПРИНЦИПА ПРОБЛЕМНОСТИ

2.1 Определения, понятия и педагогическое провоцирование противоречий учебного знания

когнитивный обучение педагогический проблемный

Попробуем оценить несколько формулировок. Пандус - прямоугольная или криволинейная наклонная площадка, служащая для въезда к парадному входу. Панель - крупноразмерный плоскостной элемент строительной конструкций заводского изготовления. Парапет - ограда, перила или невысокая стенка, проходящая по краю крыши, террасы, балкона, вдоль моста, набережной и т.д. План - выполненное в определенном масштабе графическое изображение горизонтальной проекции здания. Площадь - открытое, архитектурно организованное, обрамленное каким либо зданиями, сооружениями или зелеными насаждениями пространство, входящее в систему других городских пространств. Портал - архитектурно оформленный вход в здание. Пропорции - соотношение величин элементов.

Разрез архитектурный - фронтальная проекция здания или архитектурной детали, условно рассеченная плоскостью. Служит для условного изображения на чертеже конфигурации архитектурных деталей, объемов или внутренних пространств. Ризалит - выступающая часть здания, идущая во всю его высоту. Ротонда - центрическое сооружение, круглое в плане пространство. Такой перечень можно продолжить, все определения окажутся формально справедливыми, но они весьма непривычны и потому внутренне неприемлемы.

Обратимся теперь к ряду других, более знакомых. Арка - криволинейное перекрытие проема в стене или пространства между двумя опорами. База - основание, подножие колонны или столба. Башня - сооружение, высота которого намного больше его горизонтальных размеров. Возвышаясь над окружающей застройкой, башни играют роль основной высотной доминанты архитектурного ансамбля. Вал - криволинейный облом, имеющий в поперечном разрезе вид полукруга. Вилла - загородный дом с садом или парком. Галерея - длинное крытое светлое помещение, в котором одну из продольных стен заменяют колонны, столбы или балюстрада. Город-сад - небольшой город с разреженной застройкой, обилием открытых озеленённых пространств. Замок - укрепленное жилище феодала. Интерьер - внутренне пространство помещения. Композиция (архитектурная) - сочетание объемов, пространства в единую гармоничную систему. Мансарда - любое помещение, устроенное на чердаке под высокой крышей. Мезонин - надстройка над средней частью жилого (обычно небольшого) дома. Мезонин часто имеет балкон. Микрорайон - структурная единица селитебной территории площадью 10-60 га.

Такие определения очень часто используются в учебной литературе, к ним привыкли и студенты и преподаватели, при их употреблении никакого внутреннего протеста не ощущается. Вместе с тем и первые, и вторые построены по единому принципу - в определяющем уравнении одна из величин вдруг принимается за единицу. При этом молчаливо предполагается существование неких безразмерных абсолютных единиц времени, массы, объема, площади или заряда. Противоречие часто выявляется при попытке конкретизации такого рода единиц, в частности при ответе на вопрос, о единицах какой системы идет речь, имеются ли ввиду единицы дольные или кратные, почему именно они выбраны и т.д., пока не доберемся до тупика.

Среди формулировок встречается даже такая: модуль упругости равен силе, вдвое растягивающей стержень единичного сечения. После таких утверждений бывает трудно объяснить, что он никак не может быть равен силе, поскольку является физической величиной другой природы и размерности. Не спасает в таких случаях и добавление «численно равен», ведь оттого, что один метр «численно» равен одному килограмму, никакого физического смысла не возникает. Выработки грамотной формулировки есть активный творческий процесс, развитие логического мышления [38].

Достаточно противоречива и концепция инсоляции помещений.

В учебнике под ред. А.В. Захарова «Архитектура гражданских и промышленных зданий» изложено: «Особое внимание уделяют инсоляции помещений, поскольку солнечные лучи оказывают гигиеническое действие на внутреннюю среду и чисто психологическое тонизирующее влияние на человека. Эффективность инсоляции зависит от ее продолжительности, которую нормируют строительными нормами и правилами. Нормативную продолжительность задают на определенный период года. Норма зависит от климатической зоны размещения здания и непрерывности инсоляции. Звуковой комфорт как физическое явление представляет собой, центростремительное волновое движение упругой среды, физиологический процесс является ощущением, возникающее при воздействии звуковых волн на органы слуха и организм в целом. Органы слуха человека способны воспринимать звуки от 16 до 20 000 Гц и оценивать не абсолютное значение изменения частоты, а относительное». «Увеличение частоты вдвое вызывает ощущение повышения тока на величину называемую октавой. Октава это полоса частот, в которой верхняя граничная частота в два раза больше нижней. В практике спектр воспринимаемых человеком звуков делят на 8 октав.

Звуковое давление (р) представляют как разность между мгновенным полным давлением в момент прохождения звука и средним в среде при отсутствии звукового поля. Звуковое давление выражают в Паскалях. Нижний предел p, за которым человеческое ухо не может ощущать а верхний, который воспринимается как болевое ощущение, - болевым порогом. С физиологической точки зрения звуковые волны делят на полезные звуки и шум. Шум вызывает раздражающее действие на организм.

Предельный уровень звукового давления, длительное воздействие которого не приводит к преждевременным повреждениям органов слуха, равен 80; 90 дБ. Шумовой комфорт необходим человеку для нормальной деятельности нервной системы».

Внутренне противоречиво понятие идеального газа. Размеры его молекул таковы, что можно пренебречь их объемом - при нормальных условиях для воздуха он составляет стотысячную часть объема газа, но категорически нельзя пренебречь их поверхностью - она в тысячи раз больше ограничивающей объем газа и обеспечивает быстрое установление равновесия в результате столкновений. Противоречивой становится любая физическая модель на границах области своей применимости, что весьма часто помогает их устанавливать.

Давать определения вообще неблагодарная задача. По Г. Крамерсу [37], наиболее важными и самыми плодотворными концепциями являются те, которым невозможно придать точно определенный смысл. Однозначно определимы лишь специальные термины, они скорее наименования, чем орудия мысли; только они подчиняются правилу Паскаля о подстановке определения на место определяемого [33]. Основной лексикон науки не всегда поддается строгому определению, однако его употребление устойчиво, неоднозначность ограниченна. Самые же фундаментальные понятия вообще не определимы через род и видовые отличия, их можно только пояснять; для физических величин при этом необходимо указывать их единицы, область применения, ее границы, связь с другими величинами, способ нахождения значения. Дело не в замене слова словом, а в сообщении наибольшей информации об обозначаемом им понятии. Цель определения - уточнение и раскрытие содержания понятия, т.е. признаков входящих в его объектов, отграничение от всех, не входящих в него. Оно должно быть соразмерно определяемому, понятным для тех, на кого рассчитано.

Глубокое понимание определений облегчает усвоение физических законов, раскрытие физической сущности количественных соотношений. Выработанное совместно с обучаемыми как выход из проблемной ситуации надолго останется в их памяти при осознании всей его внутренней логики. Происходящая при этом вербализация понятия способствует воплощению его значения в личностный смысл и, тем самым, интериоризации деятельности по его усвоению, что является, как известно, основным механизмом развития способностей и, вообще, высших психических функций индивида [34].

Определения понятий должны стать естественным итогом процесса изучения свойств объекта, закономерным выводом из усвоения многообразных внутренних связей и целостности системы, в которую входит понятие. По Г. Спенсеру, единственная и главная цель слов во многих случаях состоит в том, чтобы довести ум легчайшим путем до желаемого понятия. Облегчает эту работу часто использование аналогий, т.е. перенесение в одну сферу понятий закономерностей из другой, что дает готовый угол зрения и понятийный аппарат [46] и иногда приводит к успешным результатам, хотя и считается самым бульварным способом мышления, однако во многом способствующим пониманию.

Связывают напрямую слова с вещами так называемые остенсивные определения, производимые путем показа, указания на предмет; они всегда не окончательны, не завершены. Контекстуальные определения обычно неполны и неустойчивы, они вводят понятие неявным образом, а проблемная ситуация возникает почти всегда как недоразумение. Описательные определения просто перечисляют признаки реальных объектов, потому они истинны, насколько точны. Номинальные определения отражают требования, адресуемые к объектам, они должны быть, по меньшей мере, правомерны и целесообразны [13].

Герменевтика как искусство понимания основана на таком истолковании воспринимаемых представлений, образов и понятий, которое связывает их с уже прочно усвоенным в сознании, в конце концов, доходящим до сопоставления логического и чувственного компонентов полного знания. На последнем в большей мере основаны наши повседневные представления, а переход от них к научным и замена тех другими происходят в результате выявления и преодоления внутренних противоречий. Дидактическая реконструкция индуктивного этапа познания посредством разрешения проблемных ситуаций развивает систему представлений обучаемых от обыденного уровня к научному ([30], С. 24-25), способствует осознанному пониманию и трансформации науки описательной в науку объясняющую.

Понимание важной роли построения определений в учебном процессе не находит достаточно широкого отражения в учебной и методической литературе ([31], С. 36-37). Для восполнения пробела преподаватели предлагают свои схемы конструирования определений явлений или эффектов, величин и моделей. Определение первых должно начинаться с названия явления, описания внешних признаков его проявления, условий наблюдения и механизма протекания. Определение физической величины включает ее название, вид, цель введения и способ нахождения значения. Для модели помимо названия и вида следует указывать прообраз и способ построения.

Такие схемы предусматривают достаточно полное и ясное описание признаков понятий, передают логику познания и способствуют познавательной деятельности обучаемых. Творческий характер построения определений по этим схемам требует иногда значительных интеллектуальных усилий и преодоления стереотипов традиционных формулировок. Выработанное при непосредственном участии обучаемых, определение позволит более четко понимать его внутреннюю логику, полнее раскрывать содержание понятия, т.е. совокупность признаков, выделяемых в классе входящих в его объем объектов. Особенно эффективно создание проблемной ситуации перед введением какого-либо нового для аудитории понятия вместо декларативного его изложения с последующей иллюстрацией. Например: Архитектурно-строительные чертежи включают основные проекции здания (фасад, планы, разрез), а также монтажные планы, характеризующие его объемно-планировочное решение.

При формировании и усвоении понятий развиваются умения выяснить свойства, присущие определенному классу объектов. Поскольку понятие характеризует совокупность их существенных признаков, а также связывающих их правил, а все это зависит от конкретных обстоятельств, то различение признаков понятия и связывающих их правил приобретает важное эвристическое значение. Классическими концептуальными правилами связывания признаков для определения понятия являются утверждение, конъюнкция, включающая и исключающая дизъюнкция, импликация и двойное условие (эквивалентности), причем легче всего усваиваются понятия на основе утверждений, а далее трудность возрастает [42]. Как видно, в правила связи признаков входят не все логические связки и операции - отсутствуют отрицание и одновременное отрицание, модальности и кванторы.

В логике давно выяснено, что отрицание признака в определении ведет к противоречию, хотя такие определения все еще иногда используются, особенно в областях неполного знания, где невозможно описать все признаки объектов. Модальности изменяют наше отношение к утверждениям, поэтому не являются атрибутами научных понятий, а кванторы (всеобщности, существования) дают единые утверждения для всех объектов, не выделяя особенных признаков. Идеалом точной науки является понятие, превращенное в термин, однозначность которого абсолютна. При этом оно теряет свою гибкость, а как раз понятия, которые лежат в основе развивающейся теории, не имеют четких определений, пока теория развивается.

Одна из задач определения, причем довольно трудных задач, состоит в раскрытии сущности объектов, отличающей их от других, а сущность, как правило, не лежит на поверхности, она многопланова, может быть неоднозначна и неясна, попытка определять то, что не созрело для этого, зачастую обманчива [13]. В обучении определение должно стать естественным итогом изучения объекта в многообразии его свойств, внешних и внутренних связей. На его ранних этапах, когда знания еще поверхностны, используются упрощенные представления и формулировки, их неправомерное использование приводит к противоречиям, разрешение которых вносит в знания обучаемых необходимые уточнения. Эта ситуация названа Э.А. Аринштейном педагогическим провоцированием ([31], с. 186-187), поскольку упрощения вводились в учебники для обеспечения дидактической доступности изложения.

Провоцированию противоречий способствуют не только упрощения, но и научные и методические погрешности, к сожалению, иногда присущие учебной литературе ([32], с. 102-103). Помимо примеров, приводимых в цитированной здесь работе, укажем ряд других противоречивых утверждений, которые могут стать предметом посильной для разрешения студентами проблемной ситуации. Так, несмотря на то, что современные учебники [40] уже давно цитируют написанную около 40 лет назад фразу Р. Фейнмана, о том, что «во многих книгах по электричеству изложение начинается с закона Кулона в диэлектрике, согласно которому сила взаимодействия двух зарядов в нем обратно пропорциональна диэлектрической проницаемости, а эта точка зрения абсолютно неприемлема», однако даже новые издания школьных и вузовских задачников предлагают обучаемым использовать закон в таком виде для вычислений.

2.2 Проектирование и разрешение проблемных ситуаций

Для учебного процесса наиболее ценными являются проблемные ситуации, которые помогают раскрывать логику развития важнейших научных теорий и идей. Эти идеи возникали всякий раз, когда появились противоречия между положениями теории и новыми опытными фактами, требующими своего осмысления и объяснения, выдвижения новых гипотез. Следование этому естественным путем отражает требования дидактических принципов последовательности и систематичности изложения, сознательности усвоения, повышает научность курса на доступном студентам уровне. Исторически разрешение проблемных ситуаций порой занимало довольно продолжительный период времени, многие их этапы в свете современного знания являются анахроничными. В связи с этим желательно построение курса, свободное от исторических случайностей, но опирающееся на историческую необходимость. Такая методологическая концепция проводится автором [16, 20] и поддерживается участниками конференций по проблемному обучению ([32], С.18-19). Учебное познание не повторяет научное познание во всех деталях, оно оставляет за кадром те проблемные ситуации, которые носили только исторический характер и никого не могут удивить с позиций сегодняшнего дня, либо оказываются недоступными на определенных этапах обучения. В дидактических целях и здесь целесообразно отходить от исторического описания, а использовать или конструировать иные ситуации, приводящие к таким же современным результатам, но более эффективным и коротким путем.

Проектированию проблемных ситуаций способствует систематизация и классификация противоречий, характерных как для учебного процесса, так и самой изучаемой дисциплины. На первом этапе следует провести выделение из учебного материала дисциплины тех вопросов, которые могли бы стать предметом проблемной ситуации. Здесь непременно должны присутствовать реальные противоречия, разрешение которых служило прогрессу науки и сохранило свое познавательное и педагогическое значение. Стоит также определить все трудные для восприятия места, обратить внимание на все парадоксальные, оригинальные и неожиданные результаты. Необходимо изучить предшествующий опыт и спрогнозировать возможные ошибки студентов и даже предоставлять им право ошибаться («педагогическое провоцирование противоречий»).

Второй подготовительный этап должен быть посвящен анализу фактических знаний студентов, на основе которых будет строиться каждая проблемная ситуация, т.к. своевременность ее подачи окажется весьма важной. Затем наступает время непосредственной подготовки противоречия: средства его создания зависят как от вида учебного занятия, так и от характера противоречия. Это могут быть лабораторный или демонстрационный эксперимент, описание реального или гипотетического события, теоретические выкладки. На лекциях и практических занятиях часто используют учебные задачи с невыделенным явно неизвестным, с неполными или избыточными исходными данными, с противоречивыми данными, с бессмысленным формальным решением, с отсутствием решения, с множеством решений, с противоречивым или неожиданным результатом и т.д. [36] (см. также [30], С. 105, 139 и [31], С. 107).

На следующем этапе необходимо спрогнозировать вероятную реакцию студентов на противоречие, их оценку проблемной ситуации, их возможные гипотезы для ее разрешения, степень их затруднения. Это позволяет проектировать пути разрешения противоречия. Его можно полностью предоставить студентам, либо помочь им наводящими вопросами, подсказать возможные ответы, указав направление мысли, перенести на другое занятие, давая возможность поломать голову самостоятельно, либо разъяснить все ошибки и недоразумения и обосновать правильный ответ, сочтя аудиторию достаточно эмоционально подготовленной к его восприятию. Завершающий методологический анализ позволит выявить причины возникновения противоречия, механизмы его проявления, сделать необходимые обобщения и сформулировать практические выводы и рекомендации.

Методика проблемного обучения [2] с разными модификациями и уточнениями широко используется при преподавании экологии, физики, химии, математики, архитектуры. Например: Конструктивное решение зданий. Строительная система связана с выбором материала конструкции и методом его осуществления в натуре. Конструктивную структуру здания составляют отдельные взаимосвязанные части (фундаменты, наружные и внутренние стены, отдельные опоры, перекрытия, крыши или покрытия, лестницы, перегородки, окна и двери), выполняющие определенные функции.

Основные параметры объемно-планировочных элементов и их унификация должны связываться с объемно-планировочным решением и принятой конструктивной схемой здания.

Размеры унифицированных конструкций увязывают с размерами зданий и сооружений и их элементов на основе модульной системы. Это упрощает и удешевляет производство конструкций и деталей и их монтаж. По модульной сетке установлены номинальные пролеты ферм (балок) и плит перекрытий кратным 6,0 м, а в отдельных случаях кратных - 3,0 м. По модульной системе высота этажей установлена в жилых зданиях 2,7 - 3,3 м; назначения помещений - 3,6; 4,2; 4,5 и более. В производственных зданиях высота этажей рекомендуется назначать кратной 12,0 м и 6,0 м, а в отдельных случаях - 3,0 м. При проектировании зданий следует применять сборные элементы по действующим стандартам.