Использование идеи укрупнения дидактических единиц как фактора систематизации естественнонаучных знаний

З.А. Скрипко

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИДЕИ УКРУПНЕНИЯ ДИДАКТИЧЕСКИХ ЕДИНИЦ КАК ФАКТОРА СИСТЕМАТИЗАЦИИ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫХ ЗНАНИЙ

Томский государственный педагогический университет

Теория укрупнения дидактических единиц ("УДЕ) в настоящее время используется во всех сферах образования, Скорее всего, идеи УДЕ будут еще более популярны в связи с усилением процессов интеграции в образовании, с введением обзорных и межпредметных курсов.

Идеи укрупнения рассматривались как часть фундаментальной философской проблемы целостности еще в древности [1 ]. Античные ученые Аристотель, Гераклит, Платон видели ее сущность в том, чтобы в исследуемом объекте выделить определенные стороны, компоненты, связи, т.е. различные элементы, составляющие данное целое, а также зависимость элементов между собой, В настоящее время наряду с философией идеи укрупнения рассматриваются в различных научных областях. С точки зрения психологии и педагогики (Д.В. Эльконин, С.Л. Рубинштейн, А.Н. Леонтьев) УДЕ понимали как укрупнение единиц усвоения, укрупнение единиц деятельности.

В дидактике УДЕ рассматривается в основном как обобщение и систематизация знаний. При описании процессов обучения и воспитания необходимо ввести понятие структурной единицы этих процессов. Выделение и изучение структурной единицы связано с разработкой фундаментальных проблем обучения и воспитания. ММ. Махмутов в качестве наименьшей структурной единицы процесса обучения считает дидактический прием. Он является исходным понятием, искомой дидактической «клеточкой», с которой начинается теоретический анализ обучения, представляющий собой сочетание «акта педагогического воздействия» учителя с «целостным познавательным актом» ученика [2].

К структурным единицам процесса обучения относят также акт обучения, отражающий замкнутый цикл, начало которого характеризуется некоторым состоянием или уровнем подготовки ученика к восприятию деятельности учителя и учебного материала, а конец - новым состоянием этой подготовки [3], В методических исследованиях выделяют различные структурные единицы предметного содержания: понятия (А.В. Усова, Н.М. Верзилин, Н.Е. Кузнецова), теории (ЛЛ. Зорина), система заданий (В.А. Черкасов, А.И. Уман), упражнения и системы задач (А.И. Павленко). Согласно Г.И. Саранцеву и Е.Ю. Ми-гановой [1], отсутствие единства в определении дидактических единиц в предметных методиках обусловлено сложностью и смысловой емкостью этого

понятия, а также спецификой среды, в которой оно используется.

Одним из первых, кто применил идею УДЕ как дидактический прием в методике математики, был профессор Калмыцкого государственного университета П.М. Эрдниев, который развивает эту идею как процесс восхождения от абстрактного к конкретному и воссоздания связей исходной единицы с общей структурой знания. Теория УДЕ представляет собой систему крупноблочного построения программного материала, содержание которого использует взаимосвязи и взаимопереходы и выделение крупными блоками целостных групп родственных единиц. П.М. Эрдниев считает, что «УДЕ - это технология обучения, обеспечивающая самовозрастание знаний учащегося благодаря активизации у него подсознательных механизмов переработки информации посредством сближения во времени и пространстве мозга взаимодействующих компонентов доказательной логики и положительных эмоций». Такой подход позволяет преобразовывать разрозненные знания учащихся в целостную систему. При использовании приема обратных задач создаются условия для противопоставления исходного и преобразованного задания. Принцип дополнительности в системе упражнений предполагает использование межкодовых переходов между образным и логическим мышлением, между сознательным и бессознательным, переход с одного языка на другой. При обучении, по возможности, используются все кодовые системы психики человека - слово, предмет, рисунок (чертеж), символ, число. Выполнение укрупненного упражнения обеспечивает в мышлении совместное функционирование логической и образной составляющих информации: т.е. постижение математики по УДЕ происходит на базе «разговора двух кодов в пределах одной головы» (лево- и правополушарных механизмов) [4].

В отличие от фрагментарного уровня познания, технология УДЕ использует интегральное знание. Иногда укрупнение понимается примитивно и сводится лишь к автоматическому увеличению объема информации. П.М. Эрдниев считает, что если при подаче информации крупными блоками она никак не обрабатывается и не структурируется, если ей не придается динамичная форма, то говорить об укрупнении бессмысленно. Некоторые ученые смысл термина УДЕ связывают с поэлементным формированием специальных методов или способов деятель-

ности: каждое последующее действие включает предыдущее, при этом увеличивается степень сложности, Укрупнением является переход от одного действия к другому.

Применение отдельных терминов теории УДЕ в методике обучения различным предметам привело к некоторой их специализации в рамках конкретных предметов. Например, в физике идею укрупнения часто понимают как укрупненный физический эксперимент, состоящий из нескольких экспериментов, раскрывающих сущность взаимосвязанных явлений, процессов, понятий. С другой стороны, за счет крупноблочного построения материала появляется возможность дать сразу правильные понятия, чтобы не переучивать их впоследствии: пусть основной разговор о том или ином предмете, событии, явлении пойдет не сейчас, а позже - через полгода-год, но представление о нем ученик может получить гораздо раньше, когда необходимо подчеркнуть его взаимосвязь с другими событиями или явлениями, показать, что оно неслучайно. Нередко путаница и хаотичное восприятие начинаются уже с изучения азов наук, с мельчайших деталей: сначала ученику говорят, что наименьшая частица - молекула, а через некоторое время уточняют, что атом. Поступательное движение от общего к частному; которое предполагает УДЕ, по мнению педагогов, как нельзя лучше конкретизируют отдельные понятия [4].

Отсутствие единообразного понимания сущности УДЕ. по-видимому, обусловлено разнообразием объектов, рассматриваемых в качестве дидактической единицы, даже в рамках одного учебного предмета. «Одни ученые относят эти объекты к единицам содержания учебного предмета, другие - к дидактическим, третьи называют их единицами содержания предмета или дидактическими единицами. Между тем дидактическая единица должна отражать и другие стороны процесса обучения» [ 1 ]. В этой единице должны фиксироваться интегральные характеристики целого. Известно, что простейшим структурным элементом любой системы, согласно И.Б. Блау-бергу и Э.Г. Юдину; называют объект, который способен самостоятельно существовать и выполнять определенную функцию в рамках целого. Эта единица выступает как неделимый компонент системы, как исходное понятие, на основе которого строится ее теоретическое описание [3].

В частных методиках формой укрупнения дидактических единиц становится укрупнение задач посредством их обобщения, конструирования аналогов, обратных задач, включением предыдущих задач в условия последующих. Последовательное усвоение действий облегчает освоение метода, способствует развитию познавательной мотивации. Усвоенные действия применяются в новых ситуациях, сочетаясь с другими способами деятельности, что приводит к неоднократному неназойливому повторению

[5]. Понятие УДЕ в обучении является многогранным, и, как уже отмечалось, укрупнение подразумевает не количественное увеличение объема системы, а способ рассмотрения ее в более крупном плане, построение простой модификации изучаемого объекта, которая сохраняет свойства последнего. Обычно механизмом осуществления подобного укрупнения принято считать обобщение, а методом и средством -упрощение, которое преобразует систему с понижением ее сложности [1, 4]. Большинство ученых, занимающихся вопросами дидактики, рассматривают УДЕ в основном как обобщение и систематизацию знаний. Выделение и изучение структурной единицы, как отмечалось выше, связано с разработкой фундаментальных проблем обучения и воспитания. М.И. Махмутов в качестве наименьшей структурной единицы процесса обучения считает дидактический прием. В качестве такой единицы выделяют «акт обучения», отражающий замкнутый цикл, начало которого характеризуется некоторым состоянием или уровнем подготовки ученика к восприятию деятельности учителя и учебного материала, а конец - новым состоянием этой подготовки [3]. Дидактическая единица - это единица процесса обучения, который представляет собой систему деятельности учителя (дидактические приемы учителя) и систему познавательной деятельности учащихся (любое задание, требующее осуществления познавательного акта). Укрупняя дидактические приемы учителя, мы обогащаем методы преподавания, укрупняя познавательные действия школьника, приобщаем его к активным методам учения. Познавательные действия ученика обеспечиваются анализом» аналогией, обобщением и рядом других действий. Дидактический прием учителя также складывается из совокупности приемов и процедур. Г.И. Саранцев и Е.Ю. Миганова считают, что основой укрупнения выступают логические операции: объединение, обобщение, аналогия, пересечение, дополнение, расширение, суть которых раскрываются в последовательности действий.

Автором данной статьи идеи УДЕ были использованы при конструировании и преподавании интегрированного курса «Естествознание» в 10-х классах гуманитарного профиля. Одной из основных задач, по мнению многих ученых (В.В. Давыдов, М.Н. Скат-кин, Л.В. Занков), является развитие системного типа мышления. Предполагается, что обучение каждому предмету должно начинаться с простых образований, которые постепенно разворачиваются в сложную целостную систему с определенными внутренними связями. Так, Л.В. Занков считает, что четкое разграничение признаков с целью выявления различий в изучаемых объектах всегда идет в рамках принципа системности, когда каждый элемент знаний должен усваиваться только в связи с другими элементами, лежащими внутри определенного целого. Применяя определенные дидактические приемы, мож-

но создать условия для возможности решения описанных выше задач. Так, основным положением теории УДЕ является идея крупноблочного построения программного материала; согласно которой при рассмотрении взаимосвязей и взаимопереходов следует выделять крупными блоками целостные группы родственных единиц содержания предмета. Изучаемый материал должен подаваться крупными блоками, так как целостные знания более системны и понятны, чем разрозненные элементы. Поэтому все содержание курса естествознания для 10-го класса было разбито на три крупных блока:

1. Строение Вселенной на большом масштабе.

2. Строение Вселенной на среднем масштабе.

3. Малый масштаб в строении Вселенной.

Благодаря такому подходу у учащихся формируется представление о нашем мире как о единой системе, все части которой взаимосвязаны и имплицитно сочетаемы. Основополагающими критериями при такой систематике являются размеры изучаемых объектов и вид фундаментального взаимодействия, определяющий устойчивость данной системы. Один и тот же объект природы может рассматриваться как элемент большого, так и среднего и малого масштаба, при этом изменяется степень включенности И значимости рассматриваемого объекта. При изучении материала, построенного подобным образом, происходит применение уже имеющихся знаний в новых ситуациях в сочетании с новыми знаниями из других областей. При этом происходит обобщение и углубление понятий о природных системах.

Один из элементов УДЕ, используемого П.М. Эр-дняевым, хорошо иллюстрируется словами академика И.П. Павлова, которые он использовал при описании закона оптимального условного рефлекса: «Противопоставление облегчает, ускоряет наше здоровое мышление» [4]. Поэтому после изучения строения Вселенной на большом масштабе (в средней школе этот материал изучается в 10-м классе в курсе астрономии или не изучается вообще), наиболее целесообразно изучать тему «Малый масштаб в строении Вселенной» (в средней школе эта тема изучается в 11-м классе). Таким образом, кроме противопоставлений объектов природы, рассматриваемых на большом и малом масштабах, используются приемы свертывания и развертывания информации, вычленяя при этом главное. Так, рассматривая вопросы строения и эволюции звезд, мы касаемся вопросов радиоактивности, а значит, вспоминаем строение атома. В свою очередь, при рассмотрении строения природы на малом масштабе, при изучении вопросов радиации и термоядерных реакций мы вновь касаемся вопросов строения и эволюции звезд.

При подобном построении учебного материала наглядно видны отношения между объектами природы путем сравнения, так как именно в сравнении приобретается истинное знание. Бессмысленные

факты и числа практически не запоминаются учениками, так как не несут информации, которую можно усвоить. Если сообщается, что длина предмета 1 м, то бессмысленно спрашивать - много это или мало. Если сравнить эту длину с размерами различных объектов природы, становится ясным, что по сравнению с размерами молекулы - это очень много, а по сравнению с размерами галактики - это ничтожно малая величина. Такое построение курса, когда учебный материал представляется в виде отношений, повышает степень системности знаний учеников. Беспорядочные, фрагментарные знания при их систематизации приобретают другое качество, переходят на новый уровень. Это явление подобно фазовому переходу 2-го рода в физике, когда свойства объекта изменяются скачком.

Построение логических цепочек и обратных задач можно использовать не только на материале математических и физических программ. В курсе «Естествознание» для гуманитарных классов не предусмотрено решение математических и физических задач (кроме отдельных специальных примеров), однако логические задачи, нахождение вариантов подтверждения или опровержения того или иного знания о строении и законах природы могут широко применятся. Это можно иллюстрировать следующим примером. При изучении строения Вселенной на большом масштабе одним из этапов является рассмотрение теории Шмидта о возникновении солнечной системы. Затем приводятся научные факты относительно реального строения солнечной системы. Ученики уже знают, чем научная гипотеза отличается от мифов и сказок. Поэтому могут выполнить следующее задание: «Привести известные научные факты, которые использовались при построении научной гипотезы строения солнечной системы». В качестве таких фактов учащиеся называют, например: а) вращение всех планет в одну сторону значит, что первоначально существовавшая газопылевая туманность вращалась в том же направлении; б) так как планеты располагаются в плоскости эклиптики, газопылевая -туманность была сплюснута: в) в составе планет, находящихся на периферии солнечной системы, большое количество водорода и гелия, тогда как в составе планет земной группы их совсем мало -это подтверждает элемент гипотезы о том, что из газопылевой туманности вначале возникло Солнце, вблизи которого облако нагревалось сильнее, в результате чего водород и гелий улетучились из центра системы на периферию. Еще одна задача, решение которой способствует повышению системности знаний, умению выстраивать логические цепочки: «Зная основные этапы образования Вселенной (согласно гипотезе Большого взрыва), объяснить и обосновать свое объяснение: что образовалось раньше - звезды или галактики?» При изучении каждой темы можно использовать подобные задачи, которые повышают

степень системности знаний учеников, помогают увидеть связи между различными элементами природы.

Кроме укрупнения дидактических приемов учителя, необходимо использовать укрупненные упражнения, приобщать ученика к активным методам учения, учитывая индивидуальные особенности его психики и склада ума. При изучении интегрированного курса естествознания применяются схемы, символы, опорные сигналы, визуальные средства. Таким образом, по возможности используются все кодовые системы психики человека-вербальные, визуальные, знаковые, слуховые. Выполнение укрупненного упражнения обеспечивает в мышлении совместное функционирование логической и образной составляющих информации, задействованы лево- и правополушарные механизмы головного мозга. Психологами проведено немало исследований, в которых показано, что ни слова, ни картинки и чертежи не передают сами по себе весь смысл информации. Наиболее эффективны подходы, в которых одновременно используются различные формы представления информации, например словесная и графическая., текст и рисунок, демонстрации опытов и записи формул, объясняющие эти явления. Учитывая гуманитарную ориентацию учеников, для которых преподавался, курс «Естествознание», графические представления и рисунки, особенно выполняемые в творческих домашних заданиях, должны обязательно сопровождаться вербальным описанием, что уменьшает появление ошибок в формируемом представлении об объектах и законах природы.

В используемом нами подходе рассматривается укрупнение области познавательных действий школьника. Как отмечалось Г.И. Саранцевым и Е.Ю. Ми-гановой, дидактическая единица - это единица процесса обучения, который представляет собой систему деятельности учителя и систему познавательной деятельности учащихся. Любое задание, требующее осуществления познавательного акта, активизирует эту деятельность. Укрупняя область познавательных действий школьника, которые обеспечиваются анализом, аналогией, обобщением и рядом других действий, мы приобщаем его к активным методам учения. Таким образом, к укрупнению задачи можно отнести выбор индивидуального деятельностного пути для усвоения и присвоения знаний, используя дидактический прием рефлексии. Рефлексия - это не осознание необходимости и важности определенных знаний, а размышление о знаниях, в которых присутствуют неясности, сомнения. При этом ученику необходимо уточнить фундаментальную основу имеющихся у него знаний и проанализировать роль каждого составляющего элемента, в результате чего восстанавливается вся картина явления.

При изучении интегрированного курса «Естествознание» в 10-м классе ученикам предлагались деятельностные подходы для систематизации и уг-

лубления знаний, необходимым элементом которых являлась рефлексия. После изучения опытов Вольта по созданию первого источника тока, основанных на наблюдениях Гальвани «животного электричества», ученикам предлагается домашнее задание: используя кислые плоды или соленые овощи, сконструировать простейший источник тока и проверить наличие тока с помощью простейшего регистрационного прибора - языка. Работу, совместно с учениками, условно назвали «Дегустация электрического тока». Несмотря на то, что задание давалось в классах гуманитарного профиля, на 100 % состоящих из девочек, ученицы проявили творческий подход, находчивость, собственный вариант практического решения предложенной задачи, а также элементы рефлексивного размышления об исследуемом явлении. В качестве электрочувствитель-ного прибора (не совсем корректно называть его электроизмерительным) все учащиеся использовали язык, так как это делал Вольта, факт был известен из теоретического материала. Тем не менее две ученицы помимо языка использовали простейшие электроизмерительные приборы, которые имелись дома. Разнообразны материалы и предметы, которые были использованы в качестве электродов: серебряные и медные ложки, золотой кулон и железный гвоздь, иголки, проволока. Большинство учениц выбирали материалы для электродов, исходя из аналогии с опытом Вольта - он брал белый и желтый металлы (Ъп и Си). Несколько человек, через рефлексию, пришли к выводу о том, что, видимо, на величину контактной разности потенциалов влияет разная активность носителей тока в различных металлах. Этот вывод не далек от истины. Некоторые девочки, меняли источники электролитов (соленый огурец, лимон, раствор уксусной кислоты), некоторые-виды электродов. Были сделаны выводы о том, что эти изменения влияют на величину токов, фиксируемых языком. На самом деле, токи во всех случаях очень слабые, и таким несовершенным прибором нельзя сравнивать их величины. Но важен тот факт, что в процессе исследования данного явления школьники уточняли свои знания, осознавали роль каждого составляющего элемента, приобретали новые знания и, наконец, восстанавливали всю картину явления.

Еще один пример индивидуального деятельности ого пути, в котором использовался прием рефлексии. Учитывая гуманитарную направленность класса, необходимо широко использовать такие задачи, при решении которых задействованы одновременно такие кодовые системы психики человека, как вербальные и знаковые, визуальные и слуховые. В этом плане интересна работа с такими гуманитарными объектами, как пословицы и поговорки. Кроме того, что в них аккумулируется вековая народная мудрость, они бывают очень точны в описании природных фи-

зических явлений. После изучения темы «Электростатические поля. Атмосферное электричество» учащимся были предложены несколько пословиц о грозе и атмосферных электрических явлениях. Предлагалось описать явления, упоминаемые в пословицах с точки зрения научного знания, отметить неточности, или наоборот, точность описания процессов, изобразить явления с помощью рисунков, чертежей, схем. Существует мнение, что подобные задания особенно нравятся младшим школьникам. Однако старшеклассники с большим интересом и творческим подходом отнеслись к данному' заданию. При описании физических процессов был приведен даже тот материал, который не изучался на уроках, учащиеся пользовались энциклопедией и научно-популярной литературой и описывали физические явления на ином, более научном уровне. Анализ явлений с точки зрения научного знания был сделан в основном правильно, но интересно, что ученики заостряли свое

внимание на различных аспектах изучаемого явления - на внешних эффектах (которые часто изображались на рисунках); на большой мощности тока, которая характерна для молнии, и разрушительных последствиях грозы; на процессах, происходящих в атмосфере и приводящих к появлению разности потенциалов между облаками и землей; и т.д. При выполнении данного задания знания учащихся приобретали более осознанный и системный характер.

Таким образом, несмотря на то, что идеи УДЕ достаточно давно используются педагогами, которые отмечают и плюсы и минусы данного подхода, он не потерял своей актуальности при введении интегрированных и обзорных межпредметных курсов. Дидактический прием УДЕ можно эффективно использовать как для укрупнения дидактических приемов учителя, так и для укрупнения поля для познавательных действий школьников, что приводит к более высокой системности знаний.

Литература

1. Саранцев Г.И., Миганова Е.Ю. Укрупнение дидактических единиц: состояние и проблемы // Педагогика. 2002. № 3.

2. Махмутов М.И. Проблемное обучение: Основные вопросы теории. М., 1975.

3. Дидактика средней школы: Некоторые вопросы современной дидактики / Под редакцией М.Н. Скатки на. М., 1982,

4. Лосевская Е. Идея укрупнения дидактических единиц /'/ Первое сентября. 1999. N2 50.

5. Эрдниев Л,М., Эрдниев Б.П. Укрупнение дидактических единиц в обучении математике. М., 1986.