Моделирование как метод педагогического исследования

МОДЕЛИРОВАНИЕ КАК МЕТОД ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

Е.Н. Землянская

Аннотация. Статья посвящена раскрытию функций и содержания метода моделирования. Дается определение модели, раскрываются подходы к многомерной классификации научных моделей. Особое внимание уделено проблеме соотношения модели и оригинала и построения процесса исследования на основе моделей. Раскрываются возможности метода, а также гностические функции моделей. Выявляются особенности научных моделей и моделирования в педагогике.

Ключевые слова: модель, оригинал, моделирование, исследование, гностические функции моделей, метод, педагогическая теория.

Summary. The article is devoted to the disclosure of functions and content of modeling method. It also defines the model and reveals a multidimensional approach to the classification ofscientific models. Special attention is paid to the problem of the relation between the original model and the research process and creation of research process on the basis of models. The article reveals the possibilities of the method, as well as Gnostic function models (reflective, concretizing, interpretive, explanatory, predictive). Ratures ofscientific models and modeling in pedagogy come to light.

Keywords: model, original, modeling, research, gnostic function models, methods, pedagogical theory.

Повышение роли педагогической теории - необходимое условие и важнейшее требование при переводе образовательных учреждений в режим развития. Достижение нового качества образования в школе невозможно без ведения учителем научно-исследова тель ской деятельности, основы которой закладываются в высшей школе. Моделирование -один из методов педагогического исследования, который, к сожалению, знаком педагогам поверхностно. Статья посвящена раскрытию функций и содержания данного исследовательского метода; предназначена в первую очередь студентам, аспирантам, выполняющим исследования в области педагогики.

В контексте нашей проблематики важно различать моделирование как метод исследования, с одной стороны, и использование моделей как метод обучения, с другой. Последний берет свои истоки в принципе наглядности. Моделям-аналогам и методам их построения и использования в учебном процессе придавали большое значение многие педагоги-дидакты: В.П. Вахтерев, Н.П. Кашин, К.Д. Ушинский, а также

A.П. Аношкин (1998), С.И. Архангельский (1980), С.П. Баранов, Ю.В. Варданян (1990), В.П. Мизинцев (1977), Ю.И. Кулюткин (1981), Д. Толлингеро-ва (1994), А.И. Щербаков (1988) и др.

B.В. Давыдов обосновал учебные моде-

35

ВЕК

36

ли, выявив специфику наглядности, обусловленную теоретическим обучением, а Д.Б. Эльконин полагал моделирование ребенком определенных сторон действительности общим принципом усвоения. Этими и другими педагогами разработаны принципы построения и использования учебных моделей в обучении, дана их классификация, выявлены психолого-педагогические условия и закономерности.

Моделирование как метод познания (исследования) связан с приемом аналогии - умозаключении о сходстве объектов в определенном отношении на основе их сходства в ряде иных отношений. Сущность этого метода состоит в том, что непосредственно исследуется не сам объект, а его аналог, заместитель - модель, а затем полученные при изучении модели результаты по особым правилам переносятся на сам объект.

Моделирование как метод научного исследования менее знаком педагогам, хотя почти в каждой диссертации последних лет на соискание ученой степени доктора или кандидата педагогических наук мы можем видеть задачу «разработать модель какого-либо процесса, явления». Обратимся к процессу исследования и попробуем ответить на следующие вопросы: В чем смысл моделирования в исследовании? Его функции? Что принципиально новое может дать использование этого метода по сравнению с другими? Модель - это лишь удобная форма представления результатов научного поиска или самостоятельный объект изучения? Какова структура процесса исследования на основе моделей и моделирования? Является ли построенная в диссертации модель конечной целью и научным результатом или это лишь средство дальнейшего научного поиска?

Проблема моделирования - одна из важнейших методологических проблем, выдвинутых на передний край развития ряда естественных наук XX в., в особенности физики, химии, кибернетики. Именно с возникновением последней вопрос о методе познания с помощью моделей встал с особой остротой, подняв в свою очередь вопросы о гносеологической природе моделей, их функциях, месте моделей среди других средств познания. Обобщая в методологическом плане новые методы современной науки, пришедшие из естественных наук, модель как средство познания и важная гносеологическая категория заняла сейчас прочное место и в психолого-педагогической науке. Концептуальные идеи о модельном подходе к изучению действительности, теоретическое представление о моделях и методах моделирования в педагогике даны многими учеными: Ю.К. Бабанским, В.П. Беспалько, А.А Братко, Т.А. Ильиной, Л.Б. Ительсоном, Н.В. Кузьминой, А.Н. Леонтьевым, Ю.О. Овакимяном и др.

Определение модели. Модель - от латинского "modus, modulus", что означает «мера, образ, способ». Его первоначальное значение было связано со строительным искусством и почти во всех европейских языках оно употреблялось для обозначения образца или вещи, сходной с другой. Еще и теперь в обыденной жизни под моделью понимают копирование тех или иных внешних свойств объекта, чаще всего его пространственных форм («модель судна», «модель знания»).

В современной науке произошел отход от первоначального понимания модели как образа, образца, прототипа, аналогии. Более глубокое толкование слова «модель» предполагает, что основное внимание уделяется моделированию скрытых внутренних свойств объекта,

Преподаватель ^

3 / 2013

то есть рассматривается способность модели отображать, воспроизводить и тем самым замещать объект изучения существенным признаком модели. Подобные модели существуют лишь в описании и, как правило, не нуждаются в изготовлении их в виде тех или иных физически ощутимых объектов. Пример. 1о-воря о модели атомного ядра, современный физик не предполагает, что речь идет о демонстрации модели, изготовленной из дерева, металла, пластика, которую можно подержать в руках, измерить, взвесить, покрутить и т.п. Под моделью он понимает совокупность научных гипотез о строении ядра, позволяющих не только правильно описать и интерпретировать то, что уже известно об этом объекте, но и предсказать новые, еще не открытые наукой факты.

Из приведенного примера ясно, что моделирование любого объекта, явления, процесса в подобном смысле -это фиксация того или иного уровня познания этого объекта, позволяющего описывать его строение и функционирование, а также с некоторой степенью приближения описать его поведение. Поэтому часто говорят, что такого рода модели - модели информационные, подчеркивая тем самым, что речь идет об информации о данном объекте, имеющейся в нашем распоряжении.

В современном понимании модель есть такая мысленная представляемая или материально-реализованная система, которая, отображая или воспроизводя объект исследования, способна в определенном отношении замещать его так, что ее изучение дает нам информацию об этом объекте [1; 2]. При этом не всякое изображение можно назвать моделью, а лишь такое, которое, с одной стороны,

фиксирует именно всеобщее отношение некоторой системы, с другой - обеспечивает его дальнейшее изучение. Сходство между объектами по случайным (несущественным) признакам не может считаться моделью. Поэтому следует различать моделирование и лишь изображение внешних черт изучаемых объектов.

Под моделированием в педагогической науке понимается иногда процесс создания модели, что нам представляется не совсем верным, слишком узким толкованием. Корректнее рассматривать научное моделирование как метод исследования различных объектов на их моделях. Поясним свою мысль.

Моделирование как создание модели - лишь часть процесса познания или процесса исследования1. Созданная модель должна быть зафиксирована каким-либо способом. При этом надо иметь в виду (и мы это продемонстрируем дальнейшим изложением), что зафиксированная тем или иным способом информационная модель неспособна дать большее число выводов о поведении смоделированного объекта, чем те выводы, которые были заложены в нее с самого начала, то есть она статична. Для перехода к динамическому моделированию, динамичной модели необходимо предпринять ряд манипуляций, интеллектуальных действий с этой моделью, преобразовать заложенную в нее информацию. Вот в этом и состоит истинное моделирование, которое собственное и является методом научного познания.

Классификация научных моделей. Одна из классификаций, продолжая высказанную выше мысль, основывается на различиях в способе отображения объекта. Модели, следовательно, могут

37

1 Познание - творческая деятельность субъекта, ориентированная на получение достоверных знаний о мире. Исследование - процесс и результат научной деятельности, направленный на выявление общих фактов, связей и закономерностей изучаемого процесса или его аспекта.

38

быть: материальные (вещественные, реальные) и мысленные (идеальные, воображаемые). Первая группа моделей - это макеты, муляжи (пространственно-подобные), а также физически и математически подобные объекты. С ними возможны модельные реальные эксперименты, они существуют объективно. Понятно, что педагогические модели главным образом относятся ко второй группе (см. табл.). Эта группа моделей представлена всевозможными мысленными образованиями, которые строятся по определенным правилам и законам исходя из соображений, продиктованными изучаемыми объектами и наблюдаемыми фактами. Они приобретают материальную форму и выражаются в виде чертежа, схемы, рисунка. Все преобразования с такой моделью, в отличие от моделей первой группы - материальных, осуществляются исследователем в его сознании. Они - основа и компонент мысленного экспериментирования.

Как любое сложное понятие, модели предусматривают многомерную классификацию. Так, различают модели стохастические и однозначно детерминированные; дискретные и непрерывные; простые и сложные; схематические и детальные. Исходя из целевой направленности создаваемой

Классификация моделей по

модели и из характера той стороны объекта, которая подвергается моделированию, они подразделяются на структурные и функциональные. В первом случае изучается структура объекта, во втором - его поведение (функционирование протекающих в нем процессов и т.п.). Понятно, что различение структурного и функционального моделирования приобретает четкий смысл в педагогической науке.

В целом, можно утверждать, что единая классификация видов моделей невозможна в силу многозначности понятия «модель» в различных отраслях наук [подробнее см., напр.: 3].

Модель любого вида может считаться удачной только при соблюдении двух условий:

1) если она демонстрирует поведение, подобное поведению оригинала, выполняет аналогичные функции;

2) если на основе изучения поведения и структуры этой модели можно обнаружить новые особенности или свойства оригинала, не содержащиеся в явном виде в исходном фактическом материале.

Соотношение модели и оригинала. Моделирование значительно расширяет возможности всякого исследования, так как дает возможность изучать

Таблица

способу отображения объекта

№ п/п Класс моделей Характеристика / примеры

1 Материальные

1.1 Пространственно-подобные Макеты, муляжи

1.2 Физически подобные Обладающие механическими, динамическими, кинетическими и другим физическим подобием с оригиналом

1.3 Математически-подобные Аналоговые, цифровые, функциональные

2 Мысленные

2.1 Образные Гипотетические, аналоги, идеализации, представления

2.2 Знаково-символические Схемы, графики, карты, чертежи, графы, структурные формулы

2.3 Смешанные Иные знаковые системы

Преподаватель XXI 3 / 2013

ВЕК

интересующие нас процессы и явления на моделях с последующим переносом результатом исследования на прототип. Таким образом, моделирование заключается в том, чтобы воспроизвести характеристики некоторого объекта на другом, специально созданном для изучения, который и называется моделью. Поэтому возникает вопрос о соотношении модели и оригинала. Под «оригиналом» мы понимаем объекты, явления, процессы реального окружения.

Смысл моделирования заключается в возможности получения информации об оригинале путем переноса на него знаний, полученных при изучении соответствующей модели. Решающим фактором здесь выступает человеческое мышление, которое способно к абстрагированию.

Процесс моделирования требует установления между оригиналом и моделью некоторых определенных отношений, на основании которых и можно проводить изучение тех или иных сторон изучаемого объекта. Понятно, что модель не может содержать все свойства изучаемого оригинала, поскольку в противном случае становится идентична ему, а потому способна дать информации о нем ровно столько, сколько и оригинал. Следовательно, моделирование как процесс создания модели предполагает выделение некоторых свойств объекта и пренебрежение, отбрасывание других. Таким образом, замещая изучаемое явление моделью, следует указать, в отношении каких свойств модель должна быть изоморфна изучаемому явлению, указать его существенные черты.

Кроме того, существенна не только простота восприятия тех свойств и отношений, которые содержит изоморфная

оригиналу модель, но и простота оперирования с этими свойствами. Это обстоятельство позволяет организовать изучение модели в процессе модельного или мысленного экспериментирования, а получаемые при этом данные могут служить посылами для выводов об оригинале.

Иногда исследователи представляют оригинал системой видовых моделей, которые в комплексе отражают структуру, функцию, назначение, применение оригинала в практике. Полезность представления такого рода состоит во всестороннем раскрытии причинно-следственных связей изучаемого явления. Собранная с позиций системного подхода такая совокупность моделей, способов их выражения и преобразования по сути представляет собой целостную научную теорию изучаемого объекта.

Процесс исследования на основе моделей. Научный метод моделирования состоит из следующих основных этапов:

1) эвристического - формулирование модели системы на основе накопленных фактов, гипотез, теорий об изучаемом процессе;

2) когнитивного - манипулирование моделью и получению с ее помощью определенных выводов, познания существенных признаков в процессе мысленного или модельного эксперимента;

3) прагматического - перенесение полученных выводов на реальную систему (оригинал), в постановке эксперимента для проверки правильности выводов;

4) объяснительного - переформулирование модели в свете результатов такой проверки.

Эти этапы также представляют модельный эксперимент - лабораторное исследование изучаемого объекта на его

39

2 Изоморфизм - взаимно однозначное соответствие.

40

материальных моделях. Понятно, что модельное экспериментирование имеет свою специфику по сравнению с обычным: возрастает роль и удельный вес теоретических средств исследования.

Процесс исследования на основе

" 3

моделирования - итерационный3 процесс. Выделенные выше четыре этапа циклически повторяются каждый раз на более высоком уровне обобщенности. При этом после каждой итерации у исследователя появляется новое знание об оригинале.

Процесс моделирования изображен на схеме, на которой сплошная стрелка характеризует непосредственное воздействие на объект, прерывистая - отношение модели к оригиналу.

Таким образом, исследовательская схема оригинал - модель - оригинал начинается с первичного представления об объекте, корректируется на основе модели, правомерность ее подтверждается вновь примерами реальной действительности, но на более высоком уровне абстракции. При этом этап восхождения к оригиналу после формирования и корректировки модели является важнейшим аспектом исследования, поскольку способствует познанию реальной действительности, ее закономерностей и взаимозависимостей, прогнозированию поведения изучаемого объекта в контексте последствий решений.

В контексте исследовательской деятельности важно иметь в виду два обстоятельства.

Во-первых. Моделирование, отображая существенные с точки зрения цели исследования свойства оригинала и отвлекаясь от остальных, обязательно предполагает использование абстрагирования и идеализации. От уровня этих

абстракций и идеализаций зависит весь процесс переноса знаний с модели на оригинал. В таком случае уместно выделять модели различного уровня: потенциальной осуществимости; реальной осуществимости (хотя бы и в далеком будущем); практической целесообразности (перенос знаний с модели на оригинал желателен для решения конкретных практических задач) [см., напр.: 4].

Во-вторых. Модель не может быть тождественна оригиналу - тогда зачем она? Если предметом моделирования являются сложные системы, поведение которых зависит от значительного числа взаимосвязанных факторов различной природы, то такие системы отображаются в различных моделях. При этом одни из моделей могут быть близкими друг к другу, другие же могут оказаться существенно различными. Следовательно, ситуация, когда создаются взаимодополняющие или противоречащие друг другу модели, может иметь место. В ходе развития науки и появления моделей более глубокого уровня, возникшие противоречия устраняются. Это обстоятельство чрезвычайно важно для педагогического исследования.

Вопрос об истинности и ложности моделей. Вопрос о соотношении модели и оригинала естественным образом поднимает вопрос о соответствии или несоответствии модели оригиналу. В таком случае можно говорить об истинности или ложности модели. Истинность или ложность присущи моделям, поскольку они всегда детерминируются определенным уровнем научного знания, а также в силу наличия или отсутствия изоморфизма модели изучаемому процессу. При этом в отношении одних свойств оригинала модель может

3 Итерационный процесс - приближение к конечной точке на основе последовательности мелких шагов - итераций.

Преподаватель XX

3 / 2013

Объект

М4

М3

М2

М,

Исследователь

Схема. Процесс исследования на основе моделирования

быть изоморфна, и тогда она истинна, в отношении других - неизоморфна, и тогда вопрос об истинности не стоит.

Вопрос о соотношении в модели истины абсолютной и относительной может быть решен следующим образом. Ни одна модель не может дать абсолютно полного и абсолютно точного отражения оригинала, поскольку это следует из самого определения модели как упрощенного образа, не обладающего изоморфизмом с объектом на всех уровнях абстракции и во всех отношениях. Однако научные модели содержат элементы абсолютной истины в форме истины относительной (Ю.А. Гастев). В самом деле:

• характер любой модели исторически преходящий в силу непрерывности и неограниченности процесса познания;

• модель всегда содержит элементы условности, научной фантазии и авторского произвола;

• модель носит частичный, а не всеобъемлющий характер.

Но именно это и делает модели методом научного исследования.

Возможности метода. Принципиальной особенностью метода моделирования, отличающей его от других

методов, можно считать опосредованное изучение объекта, проводимое с помощью исследования другого объекта -его модели. Именно отсюда и вытекает ряд важных возможностей этого метода.

1. Особое значение приобретает метод моделирования в тех случаях, когда эмпирическая картина изучаемого явления неполна, не детализирована. Моделирование позволяет синтезировать имеющиеся знания об объекте, выявить важные для исследования неизученные стороны.

2. Психолого-педагогические объекты отличаются от объектов другой природы необычайной сложностью. Отдельные изучаемые явления (например, психические процессы) не выступают перед исследователем в явном виде, а носят скрытый или опосредованный характер. Такие процессы иногда трудно исследовать, не нарушая их. Эти процессы многоплановы, они зависят от множества случайных и субъективных факторов. Целесообразность изучения этих процессов на основе модельного экспериментирования обусловлена тем, что позволяет выделить для изучения внутренние, существенные зависимости явления, при этом абстрагируясь от «шума» - отвлекающих несущественных свойств оригинала.

3. Моделирование рассматривается как высшая и особая форма наглядности. Оно помогает систематизировать знания об изучаемом явлении или процессе, предсказать пути описания и познания, намечает структуру связей между компонентами, открывает возможность для более глубокого проникновения в суть явления, для управления

41

ЕК

42

ими, для выявления путей улучшения характеристик изучаемых явлений и процессов. Психологическая функция модели, таким образом, состоит в том, что она служит как бы внешней опорой внутренних действий.

4. Моделирование - универсальный метод исследования. Он может применяться как на теоретическом уровне исследования для построения теории или освоения, так и на эмпирическом путем организации эксперимента. Помимо этого, уникальность метода состоит в том, что позволяет переносить выявленные теоретические положения в практику и наоборот, подмеченные практические факты включать в существующую теорию, обеспечивая таким образом устойчивую органическую связь теории с практикой. Поэтому метод моделирования нельзя с уверенностью отнести ни к теоретическим, ни к эмпирическим методам исследования.

Принципы моделирования как метода научного исследования.

1. Наглядности - очевидная выразительность модели: конструктивная, знаковая, символическая, изобразительная, функциональная.

2. Определенности - четкое выделение существенных сторон объекта изучения и несущественных.

3. Объективности - независимость исследовательских выводов от личных убеждений исследователя.

Гностические функции моделей. Представление ученого о возможных функциях моделей в процессе познания способствует целеполаганию в его исследовании.

1. Отражательная. Сущность модели - не в копировании объекта, а в описании его поведения, при этом модель -вторична по отношению к оригиналу. Модель - это сознательно созданный

гносеологический образ объекта, используемый в целях его познания. Поэтому велико значение моделирования в процессах упрощения, идеализации, в абстракции потенциальной осуществимости. Она позволяет мысленно представить и проанализировать так называемые предельные случаи, которые в действительно не реализуются, сделать выводы, проверяемые экспериментально.

2. Конкретизации. Модель - это способ конкретизации изучаемых сторон объекта. Это достигается на основе детализации абстрактных конструктов, а также путем построения дополнительных моделей. Таким образом, мысленные модели помогают диалектически связать абстрактное и конкретное.

3. Интерпретационная. Эта функция моделей реализуется в двух аспектах: модель как интерпретация формальной теории; модель как интерпретация наблюдаемых явлений. При использовании моделей в качестве интерпретации процессов и явлений они позволяют дать сначала гипотетическое, а после опытной проверки - объяснение наблюдаемых фактов. Тем самым в процессе итерационного моделирования осуществляется переход от интерпретирующей модели к модели объясняющей. Таким образом, модель, с одной стороны, реализует теорию, с другой - гомоморфно отображает действительность.

4. Объяснительная. Эта функция заключается в том, что модельное причинное объяснение строится на основе сходства объясняемого явления с уже получившим достоверное причинное объяснение явлением. Подмечая внешнее сходство в чем-либо двух явлений, исследователь делает предположение о сходных причинно-следственных зависимостях. Объяснение на основе моделей, таким образом, строится по следующей

Преподаватель век

3 / 2013

схеме: (1) описывается модель, ее причинные законы; (2) описываются правила перевода информации, полученной на модели, в информацию об оригинале; (3) фиксируется вероятностный характер модельного причинного объяснения как бы в противовес отсутствующим причинным связям в оригинале.

5. Прогностическая. Эта важная познавательная функция моделей состоит в том, чтобы служить импульсом, источником новых теорий. Нередко бывает так, что теория первоначально возникает в виде модели, дающей приближённое, упрощённое объяснение явления. В процессе моделирования могут возникнуть новые идеи и концепции, то есть модель выступает в качестве рабочей гипотезы последующего исследования.

Педагогические модели. В моделях, относящихся к педагогическим наукам, представляется фрагмент определенной природной и (или) социальной реальности, продукта человеческой культуры. При этом функциональные модели отображают педагогические явления, например, модель школы как системы управления, и педагогические процессы, например, модель деятельности куратора студенческой группы.

Структурные модели чаще представлены моделями личности как ориентирами для целей образования - модель учителя, модель ученика и др. Модель личности при этом понимается как диагностическое описание со всей возможной полнотой всех существенных для жизнедеятельности в современном мире сторон, свойств и качеств личности. Например, термин «модель учителя» именно в этом плане и следует понимать. Модель учителя - это мысленный образ оригинала идеального профессионала, включающий квалификационные харак-

теристики и профессиограмму. Очевидно, что модель учителя включает не все его качества, а только существенные. Это эталон, который вполне уместно использовать в характеристике педагога, целесообразно применять в научном исследовании педагогической профессии, однако для конкретной практической деятельности его использование, очевидно, имеет ограничения.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ

1. Штофф В.А. Моделирование и философия. - М.: Наука, 1966.

2. Сластенин В.А., Фрумкин М.Л. Обучение студентов решению педагогических задач // Советская педагогика. - 1984. - № 7.

3. Аношкин А.П. Основы моделирования в образовании: Учебное пособие. - Омск: Изд-во ОмГПУ, 1998.

4. Гастев Ю.А. Модель // Философская энциклопедия. - Т. 3. - М., 1964.

5. Бабанский Ю.К. Проблемы повышения эффективности педагогических исследований. - М.: Педагогика, 1982.

6. Бирюков Б.В., Геллер Е.С. Кибернетика в гуманитарных науках. - М., 1973.

7. Братко А.А. Моделирование психики. -М., 1969.

8. Гастев Ю.А. О гносеологических аспектах моделирования // Логика и методология науки. - М., 1967.

9. Давыдов В.В. Виды обобщений (психолого-педагогические проблемы построения учебных предметов). - М., 1972.

10. Землянская Е.Н. Социализация младших школьников в процессе экономической подготовки. - М.: МПГУ, 2006.

11. Кан-КаликВ.А., Никандров Н.Д. Педагогическое творчество. - М.: Высшая школа, 1990.

12. Кочергин А.Н. Роль моделирования в процессе познания // Некоторые закономерности научного познания. - Нсб., 1964.

13. Кузьмина Н.В. Методы исследования педагогической деятельности. - Л., 1970.

14. Мизинцев В.П. Применение моделей и методов моделирования в дидактике. -М.: Знание, 1977.

43

ВЕК