Концепция естественнонаучного подхода к анализу процессов информационного обмена

Шепель О.М.

Национальный исследовательский 

Томский политехнический университет



КОНЦЕПЦИЯ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОГО ПОДХОДА К АНАЛИЗУ 

ПРОЦЕССОВ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБМЕНА

Отсутствие теоретических принципов построения процессов образования обуславливает в России поисковое перманентное изменение форм: школьного, среднего специального и высшего профессионального образования. Не секрет, что в настоящее время реализуется подход, ориентирующий формы Российского профессионального образования на западноевропейские стандарты, с целью получения его признания зарубежными работодателями. Хотя, очевидно, что реализация этого подхода не будет способствовать повышению качества образования, поскольку авторы зарубежных образовательных систем также не владеют теорией построения процессов образования, лишь ожидающей своей разработки.

В настоящей работе предпринимается попытка выявить наиболее фундаментальные закономерности информационного обмена при обучении. Сразу отметим, что общеизвестная теория информации не может быть взята за ту основу, которая бы позволила осмыслить закономерности интенсивного информационного обмена между педагогом и обучающимися и использовать их для совершенствования учебного процесса, поскольку, согласно её основным положениям,  количество информации представляет собой всего лишь величину, являющуюся функцией измеряемого количества знаков, кодирующих сведения, и вероятности их использования. На основании сходства между уравнением           Л. Больцмана и формулой для расчёта количества информации К. Шеннона в ней постулируется тождественность негэнтропии и количества информации. Но, названная теория, разработанная для решения конкретных технических задач, существенно дополненная и расширенная Н. Винером, Р.В.Л. Хартли,   А.Н. Колмогоровым, преобразуемая в синергетическую теорию информации В.Б. Вяткиным, оказывается совершенно неприменимой к процессам информационного обмена между педагогом и обучающимися. Кроме того, в её рамках не удалось установить аналогий с другими фундаментальными понятиями естествознания, тесно связанными с энтропией, такими как энергия, температура, масса, количество вещества, время, пространство. 

Согласно предлагаемой нами концепции естественнонаучного подхода к анализу процессов информационного обмена, информация – это сведения, закодированные в ощущениях, являющихся результатом взаимодействия объек-та – источника информации – и субъекта. При этом, под источниками информации подразумеваются источники ощущений. Ещё раз подчеркнём, что информация является результатом взаимодействия объекта и субъекта. В постулатах указанной концепции, приведённых в таблице, подразумевается, что:







Таблица 

Постулаты концепции естественнонаучного подхода к анализу процессов информационного обмена

№

пп

                                                       Постулат

  1.

Принцип подобия. Закономерности мышления, обмена знаниями и информацией  аналогичны закономерностям вещественно - энергетического обмена, наблюдающимся в физических, химических и биологических процессах.

  2.

Аналогом вещества, измеряемого массой и количеством, является информация, обладающая информационной массой и информационным количеством.



  3.

Аналог пространственно-временного континуума  – сознание и память.

	

- информационная масса –  это общее количество закодированных сведений, в первом приближении тождественное количеству информации, рассматриваемой в классической теории информации;

- информационное количество – это количество закодированных сведений, несвязанных между собой связующими или системообразующими сведениями и (или) преобразованиями; 

- связующие сведения – это сведения, обеспечивающие логическую взаимосвязь двух различных понятий;

- системооборазующие сведения – сведения, объединяющие в единую логическую систему не менее трёх понятий;

- сознание – свойство воспринимать (отражать)  информацию.

	Кроме того, предлагаемая концепция включает в себя следующие понятия:

- знание – это информация, воспринятая (отражённая) сознанием, то есть, ментальная система, включающая информацию и сознание;

- понимание нового учебного материала – это знание конкретных форм его взаимосвязи со знаниями, приобретёнными ранее.

- система – это совокупность объектов, взаимодействие которых обусловливает наличие новых интегративных качеств, не свойственных образующими её частям; 

-  организм – любая вещественная живая система.    

- жизнь – это совокупность процессов, обеспечивающих развитие, размножение и сохранение гомеостаза системы;

- развитие – это течение необратимого процесса.

	Сопоставление процессов функционирования: физико-химических синергетических систем, живых систем, ментальных систем (рис.1), проведённое исходя из предложенных постулатов и определений, позволяет утверждать, что все они являются частными случаями единого синергетического развития – течения самоорганизующегося необратимого недетерминированного процесса (рис.2). 





Рис. 1. Модели функционирования:

1.1 – живой системы (а, b – продукты питания; z, e – отходы жизнедеятельности; х, у – промежуточные продукты переработки);

1.2 – физико-химической синергетической системы (а, b – входящие компоненты; z, e – исходящие компоненты; х, у – интермедиаты);

1.3. – ментальной системы (а, b – сведения, предоставляемые обучаемому на различных  дисциплинах; z, e – сведения, излагаемые обучаемыми при их аттестации; х – знания, усвоенные на дисциплине а;  у – знания, усвоенные на дисциплине b)

























Рис. 2. Модель единства закономерностей функционирования: 

физических систем, организмов, знания. Обозначения приведены на рис. 1.







Изложенная точка зрения снимает антагонизм противоречия между двумя доминирующими концепциями современного естествознания: физикоцентризмом, утверждающим объяснимость всего мироздания одними физическим явлениям и витацентризмом, постулирующим жизнь как вселенскую стихию, присущую любому феномену. Концепция, предложенная в настоящей работе, не противопоставляет явления физические и живые, а, наряду с явлениями ментальными, предлагает воспринимать их аспектами единого неразрывного целого. 

Поскольку, согласно концепции естественнонаучного подхода к анализу процессов информационного обмена, непонимание какой-либо новой темы оказывается обусловленным отсутствием связующих или системообразующих сведений, вызванным нескоординированным обучением различным фрагментам учебного материала, то в рамках этой концепции была разработана методология координации естественно-математического образования, рассматривающая согласование содержания:

— различных тем (модулей) внутри одной дисциплины (физики, химии, биологии, математики);

— различных естественно-математических дисциплин между собой;

— естественно-математических и гуманитарных дисциплин; 

— естественно-математического образования с содержанием достижений современной науки. 

В процессе разработки опирались на определение, предложенное академиком РАО Новиковым А.М. и член-корреспондентом РАН Новиковым Д.А., которые, проанализировав ряд справочных и энциклопедических определений, пришли к мнению, что  методология – это учение об организации деятельности. В настоящей работе рассматривается учебная деятельность, а именно, организация формирования содержания естественно-математических дисциплин. Согласно указанным авторам, «схема структуры методологии» должна включать следующие элементы:                     .                                                                                                1. Основание методологии,  которым в данном случае является концепция естественнонаучного подхода к анализу процессов информационного обмена;

2. Характеристики деятельности: особенности, принципы, условия, нормы деятельности;                                                                                                                  

3. Логическую структуру деятельности: субъект, объект, формы, результат деятельности;                                                                                                                       4. Временнýю структуру деятельности: фазы, стадии, этапы.       

      В качестве характеристики предлагаемой нами методологии координации содержания естественно-математического образования приведём следующие особенности: 

знание студента предлагается воспринимать как невещественную ментальную систему, включающую в себя информацию, сознание и обладающую некоторыми признаками живых систем, нуждающихся в питании;

		питание (информация, излагаемая обучающимся) должна быть усвояемой, т.е. интегрируемой в систему уже потреблённых знаний, и развивающей, т.е. подготавливающей формирующееся знание к среде взрослого обитания;

	усвояемость питания (информации) в рамках предлагаемой методологии обеспечивается разработкой связующих и системообразующих сведений, объединяющих в единое целое отдельные фрагменты знания; развивающие свойства обеспечиваются учебными материалами, соответствующими современному постнеклассическому этапу развития науки; 

	связующие и системообразующие сведения должны обеспечивать единство:

— различных тем (модулей) внутри одной дисциплины (физики, химии, биологии, естествознания или математики);

— различных естественно-математических дисциплин между собой;

— естественно-математического образования с содержанием достижений современной науки; 

— естественно-математических и гуманитарных дисциплин. 

Представляя логическую структуру деятельности, охватываемой предлагаемой нами методологией, следует указать, что её объектом является содержание естественно-математического образования, субъектом – преподаватель естественно-математических дисциплин. Предполагаемые формы: образовательные программы, методические и учебные пособия, лекции, семинары, практические работы на занятиях по физике, химии, биологии, естествознанию, математике. Результатом деятельности по реализации методологии координации содержания естественно-математического образования становится восприятие обучающимися отдельных физико-математических дисциплин как аспектов единого целого, неразрывно связанного с гуманитарной сферой познания, и отражающего самые современные достижения современной науки.

Временнáя структура деятельности в рамках методологии координации содержания естественно-математического образования разбивается на три этапа: 

— мониторинг – систематический просмотр изучаемых тем, поиск и исследование несогласованностей, нарушений логики последовательности изложения учебного материала, которые могут возникать внутри одной дисциплины, между различными дисциплинами, между содержанием учебного материала и достижениями современной науки; 

— устранение несогласованностей – разработка способов, методов и методик устранения обнаруженных нарушений логики изложения материала с помощью связующих и системообразующих сведений;

—систематизация – поиск возможностей интеграции предлагаемого студентам материала, позволяющей воспринимать разрозненные сведения аспектами единого целого.

	В целом, реализация предложенной концепции и разработанной на её основе методологии позволит не только улучшить качество естественно-математического образования, но и повысить его уровень до высоты, соответствующей уровню современного постнеклассического этапа развития науки. 

1