Теоретические основы моделирования педагогических систем

УДК 374:5 ББК 74.202:5

Камалеева Алсу Рауфовна

кандидат педагогических наук, доцент

кафедра теории и методики обучения физике Татарский государственный гуманитарно-педагогический университет

г. Казань

Нургазизова Эльмира Фидаиловна

ассистент

кафедра математики и информатики гуманитарных факультетов Татарский государственный гуманитарно-педагогический университет

г. Казань Kamaleyeva Alsu Raufovna Candidate of Pedagogics,

Assistant Professor Department of Theory and Methods of Teaching Physics Tartarian State Arts and Pedagogical University

Kazan

Nurgazizova Elmira Fidailovna

Assistant

Mathematics and Computer Science Department of the Arts Faculty Tartarian State Arts and Pedagogical University

Kazan

Теоретические основы моделирования педагогических систем Theoretical Bases of Pedagogical Systems Modeling Моделирование как гносеологическая категория должно предоставлять возможность переноса результатов, полученных в ходе построения и исследования моделей, на оригинал. Отличительной чертой применения системного подхода в отечественной педагогической науке состоит в том, что объектом системного анализа являются развивающиеся системы и поэтому нами была взята за основу идея такой системы, свойства которой не сводятся без остатка к свойствам составляющих его элементов (неаддитивность свойств).

Modeling as a gnoseological category should give possibility of transferring the results received during models constructing and research to the original. A distinctive feature of the system approach application in domestic pedagogical science lies in the fact that developing systems are the objects of the system analysis and that is why we have taken as a basis the idea of such a system which properties as a whole are not resolved into the properties of its elements.

Ключевые слова: моделирование, системный подход, непрерывное естественнонаучное образование.

Key words: modeling, system approach, continuous natural-science education. Моделирование - изучение объекта (оригинала) путем создания и исследования его копии (модели), замещающей оригинал с определенных сторон, ин-

тересующих исследователя. И.В. Гребенев и Е.В. Чупрунов в своей статье «Теория обучения и моделирования учебного процесса» замечают, что «моделирование как способ деятельности и модели как объекты деятельности являются необходимым элементом инструментария любой области знания, претендующей на статус науки» [4, 28]

А философский словарь дает, на наш взгляд, более уточненное определение, а именно: «моделирование - метод исследования объектов познания на их моделях; построение и изучение моделей реально существующих предметов и явлений и конструированных объектов для определения либо улучшения их характеристик, рационализации способов их построения, управления ими и т. п.» [6, 281].

Таким образом, моделирование является гносеологической категорией, который предоставляет возможность переноса результатов, полученных в ходе построения и исследования моделей, на оригинал. Главное, чтобы моделирование отражало какие-либо стороны, свойства оригинала в пределах упрощений принятых в исследовании теорий и гипотез.

Теорию моделирования в естественных, социальных и гуманитарных науках исследовали отечественные и зарубежные ученые: Е.Н. Богданов,

М.Вартофский, А.А. Деркач, В.Г. Зазыкин, Т. Ван Дейк, О.А. Конопкин, Б.Ф.Ломов, Ю.М. Лотман, А.К. Маркова, Х. Хеккаузен, В.Д. Шадриков и др.

Моделирование в дидактике применяется для решения следующих задач:

• оптимизации структуры учебного материала;

• улучшения планирования учебного процесса;

• управления познавательной деятельностью;

• управления учебно-познавательным процессом;

• диагностики, прогнозирования, проектирования обучения.

В.М. Монахов [3] выделяет четыре возможных результата педагогического проектирования:

1) педагогическая система;

2) система управления образованием;

3) система методического обеспечения;

4) проект образовательного процесса.

Моделирование предполагает использование процедур абстрагирования и идеализации особенно в тех случаях, когда предметом моделирования являются сложные системы, поведение которых зависит от большого числа взаимосвязанных факторов различной природы. Педагогические системы однозначно являются такими системами. Недаром, И.П. Подласый в своем учебнике (2006) по педагогике отмечает: «Характерная черта педагогических процессов - неоднозначность их протекания. Результаты обучения, воспитания, развития зависят от одновременного воздействия многих причин» [7, 142].

Следуя такой логике и принимая во внимание то, что «в ходе познания такие системы отображаются в разных моделях, дополняющих друг друга» [6, 281], мы в своем исследовании разработали две дидактические модели: по формированию самообразовательных умений и навыков (СУН) учащихся среднего и старшего школьного возраста; по формированию основных естественнонаучных компетенций (ОЕК) студентов.

Для изучения и выявления способов решения проблемы формирования СУН школьников мы изучили работы, посвященные изучению психологодидактических основ формирования умений и навыков (О.А.Абдуллиной, Г.К.Селевко, А.В.Усовой и др.), и пришли к выводу, что умение нужно определить как способность личности к эффективному выполнению определенной деятельности на основе имеющихся знаний в новых условиях, а навык - как способность выполнять какие-либо действия автоматически, без поэлементного контроля, т.е. его можно трактовать как автоматизированное умение.

Учебные и самообразовательные умения тесно связаны между собой. Их формирование протекает на основе переноса способа действия в иные условия. Они могут быть специфичными для отдельного учебного предмета и обобщенными, нерациональными и рациональными, репродуктивными и продуктивными. Общее между учебными и самообразовательными умениями обнаруживается также в функциональных связях мотивационного и процессуального ком-

понентов познавательного действия.

Формирование у обучаемых СУН проходит более успешно, если учитываются психолого-дидактические основы формирования у учащихся обобщенных умений. Умения и навыки учащихся могут быть обобщенными для ряда учебных дисциплин, т.е. такими, которые можно использовать при решении широкого круга задач на уроках по многим учебным дисциплинам и специфичными для каждого предмета.

По нашему мнению, самообразовательное умение можно определить как способность личности к эффективному выполнению определенной деятельности в новых условиях на основе имеющихся знаний по инициативе самой личности в отношении предмета занятий и выбора формы удовлетворения познавательных потребностей и интересов, а самообразовательный навык как автоматизированное умение на основе имеющихся соответствующих обобщенных умений и навыков. В качестве критериев сформированности СУН были приняты следующие три уровня:

I уровень (низкий), предполагающий, что обучаемый выполняет лишь отдельные операции, причем последовательность их хаотична, действие выполняется плохо осознанно.

II уровень (средний), фиксирующий, что обучаемый выполняет все операции, из которых слагается действие в целом, но последовательность их выполнения недостаточно продумана, действие выполняется недостаточно осознанно.

III уровень (высокий) означает, что обучаемый выполняет все операции, последовательность их выполнения достаточно хорошо продумана, поэтому они рациональны, действие выполняется вполне осознанно.

Исходя из этого, в процессе исследования мы выявили и разработали на основе авторских алгоритмов формирования основных самообразовательных умений и навыков учащихся среднего и старшего школьного возраста (в процессе обучения предметам естественнонаучного цикла) механизм их формирования, использование которых позволило существенно повысить качество естественнонаучного образования выпускников школ [8, 189].

Обе модели вошли в соответствующие подсистемы, которые должны были, согласно системному подходу, войти в единую систему работы по формированию СУН и ОЕК обучаемых. Создание системы по формированию СУН школьников и ОЕК студентов-гуманитариев педвузов построено на том, что объем базовых знаний, лежащий в основе естественных наук и составляющий их костяк, увеличивается значительно медленнее общего объема знаний. И так как результаты обучения оцениваются с помощью компетенций, и студент получает в вузе по избранному профилю образования: а) определенный необходимый объем базовых (теоретических) знаний; б) совокупность методологий и методик применения этих знаний в практической деятельности; в) определенный опыт подобного применения, мы, определив компетенцию, как способность применять знания, умения и личностные качества для успешной деятельности в определенной области, мы пришли к выводу, что у студентов-гуманитариев, изучающий курс «Концепции современного естествознания» необходимо формировать основные жизненно необходимые для непрерывного образования на протяжении жизни естественнонаучные компетенции. Это: поиск необходимой литературы, работа с каталогами; вычленение и понимание вновь полученной информации; систематизирование, структурирование вновь полученной информации; запоминание и хранение вновь полученной информации; пользование библиографическими справочниками; использование компьютерной техники, Интернета для получения необходимой информации; использование полученной информации в докладе, диспуте, споре; использование полученной информации для написания реферата, курсовой, дипломной работы; применение полученной информации для выполнения типовой задачи, типового задания; применение полученной информации для решения творческой, исследовательской задачи [9, 212-221]. Особенностью вузовской части исследования заключатся в том, что с введением балльно-рейтинговой системы оценивания результатов обучения с использованием модульной технологии обучения в современной российской высшей школе, нами был использован механизм формирования ОЕК студентов, включающих в себя поэтапное формирование

умственной деятельности студентов, использование алгоритмов в обучении, как средства интенсификации учебного и самообразовательного процессов. Внедрение БРС осуществлялось в три этапа: подготовительного, включающего составление и утверждение УМК и учебной карты для студентов по предмету (КСЕ); внедренческого, в котором процесс формирования ОЕК регулировался с помощью авторской организацией деятельности студентов, предполагающей организацию деятельности студентов на аудиторных занятиях и во внеаудиторное время; и завершающего, контролирующего уровень сформиро-ванности ОЕК у каждого студента [10, 39-44].

Задача стояла в том, чтобы определить и обосновать дидактическую взаимосвязь, иерархию и связь между нашими подсистемами. При этом мы руководствовались тем, что педагогическая система сложно взаимодействует со средой и особенно с социальной и что особенностями педагогических систем являются то, что они органичные, целенаправленные, социальные, самоорганизующиеся, динамические, вероятностные, открытые системы и что для них является характерным: а) невозможность полной формализации объекта управления; б) непостоянство структуры и функционирования самого объекта управления; в) многокритериальность управления и нечеткое задание самих критериев целесообразности; г) наличие в системах людей, обладающих свободой действия в рамках функционирования системы.

Так как перед нами стояла задача построения системы непрерывного (профессионального образования) на базе продвинутой общеобразовательной школы, которая активно будет реагировать на быструю смену производственных технологий, то наша научная систематизация состояла не просто в «раскладывании по полочкам» изученных частностей, она предполагала расположение исследуемых явлений в таких связях, которые раскрывают их существенные отношения и глубокие основания. При этом значительно возрастала роль системообразующего фактора нашей системы.

При проектировании нашей системы мы учитывали то, что общими характеристиками любой системы должны быть: целостность (т.е. несводимость лю-

бой системы к сумме образующих ее частей и невыводимость из какой-либо части системы ее свойств как целого); структурность (которая и определяет поведение системы в целом); взаимосвязь системы со средой (в нашем случае открытая связь, преобразующая среду и систему); иерархичность, когда каждый компонент системы может быть одновременно и элементом (подсистемой) данной системы, и сам включать в себя другую систему (подсистему); множественность описания - каждая система, являясь сложным объектом, в принципе не может быть сведена только к какой-то одной картине, одному отображению, что предполагает для полного описания системы сосуществования множества разных ее отображений.

Взяв за основу то, что «модель, в логике и методологии науки - аналог (схема, структура, знаковая система), определенного фрагмента природной или социальной реальности, ... служит для хранения и расширения знания (информации) об оригинале, конструирования оригинала, преобразования или управления им» [6, 282], мы решили при конструировании наших дидактических моделей по формированию СУН у школьников и у студентов ОЕК использовать строгое подчинение компонентов нижележащего уровня одному из компонентов вышележащего уровня в следующей последовательности:

определить цель построения моделей

4

поставить задачи для достижения этих целей

4

выявить дидактические условия, необходимые для решения этих задач,

4

которые определят соответствующие содержания, формы и методы взаимосвязанной деятельности обучающих и обучаемых.

В результате наши дидактические модели, входящие в каждую из подсистем, должны были иметь одинаковую структуру (цель ^ задачи ^ дидактические условия ^ взаимосвязанная деятельность обучающего и обучаемого ^ результат), но разное содержание в соответствии с объектом исследования

(элементом системы), в одном случае это были учащиеся среднего и старшего школьного возраста, в другом - студенты гуманитарных и социальноэкономического специальностей педагогических вузов.

Таким образом, в соответствии с системным подходом, мы должны были определить дидактическую взаимосвязь, иерархию и связь между понятиями и отразить это в двух дидактических моделях, каждая из которых будет иметь одинаковую разветвленную и закрытую структуру, но разное содержание.

Структура же разрабатываемых нами подсистем работы по формированию у школьников СУН и у студентов ОЕК должна была иметь:

а) наиболее существенные вертикальные связи между:

• дидактическими условиями формирования СУН школьников или ОЕК студентов;

• специальной дидактической моделью организации целостной системы работы преподавателей по формированию у учащихся СУН или ОЕК студентов;

• и авторскими алгоритмами формирования у школьников (и у студентов) основных СУН (ОЕК), в процессе реализации предложенных нами механизмов формирования СУН и ОЕК.

б) и горизонтальную (параллельную) связь, необходимую для успешного осуществления на практике плавного перехода от учебных умений через обобщенные в самообразовательные умения и навыки у учащихся среднего и старшего школьного возраста, у студентов еще и основных жизненно необходимых естественнонаучных компетенций, чтобы развить у них способности и умения организовывать, планировать, контролировать естественнонаучное образование в течение всей жизни.

Проектирование системы позволяет предсказывать ее поведение в определенном диапазоне условий, в нашем случае в процессе преподавания естественнонаучных дисциплин в условиях диверсификации и модернизации образования.

И поскольку отличительная черта системного подхода в отечественной педагогической науке состоит в том, что объектом системного анализа, прежде

всего, являются развивающиеся системы, нами была взята за основу идея такой системы, свойства которой не сводятся без остатка к свойствам составляющих его элементов (неаддитивность свойств).

Интегративное свойство нашей системы работы по формированию СУН и ОЕК учащейся молодежи обеспечивает ее целостность, качественно новое образование по сравнению с составляющими ее частями, она выводит на более высокий качественный уровень сформированности умений и навыков обучающихся - на уровень основных естественнонаучных компетенций через формирование последовательно обобщенных, а затем и самообразовательных умений и навыков.

Так как в качестве общих характеристик «системы» в самых различных системных исследованиях фигурируют: целостность, структурность, взаимосвязь системы со средой, иерархичность, рассмотрим последовательно, из каких составных структурных взаимосвязанных частей состоит предлагаемая нами система работы по формированию самообразовательных умений и навыков и основных естественнонаучных компетенций обучающих.

В процессе создания системы работы по формированию СУН и ОЕК обучаемых мы воспользовались возможностью деления системы на две подсистемы (подсистема работы по формированию самообразовательных умений и навыков старшеклассников и подсистема работы по формированию основных естественнонаучных компетенций студентов), способные выполнять относительно независимые функции, подцели, направленные на достижение общей цели системы: разработать теоретические предпосылки и методические условия формирования и развития у учащейся молодежи СУН.

Рис 1. Подсистема работы по формированию СУН учащихся Опережение основных СУН у школьников в процессе экспериментального обучения составил: 19,25%., что наглядно отражено следующей диаграмме и таблице:

Диаграмма 1.

Сравнительные результаты формирования самообразовательных умений после второй ступени эксперимента

100%

90%

80%

70%

60%

50%

40%

30%

20%

10%

0%

Таблица 1.

Сравнительные данные средних показателей изменения основных самообразовательных умений в период до (I) и после (II) проведения

эксперимента

Период Познавательные умения Практические умения Организационною умения Умение проводить самоконтроль

после 78% 81% 86% 76%

до 59% 60% 65% 60%

Опережение в среднем 19% 21% 21% 16%

Дидактические условия Учебные умения 1

формирования ОЕК 1 Дидактическая модель Обобщенные умения 1 Самообразовательные УН

формирования ОЕК 1

1 Основные естественнонаучные

Алгоритмы формирования компетенции

основных самообразовательных 1

умений и навыков Способности и умения организо-

1 вывать, планировать, контролиро-

Механизм формирования ОЕК вать ЕНО в течение всей жизни

Рис 2. Подсистема работы по формированию ОЕК студентов В процессе формирующего педагогического эксперимента велась кропотливая работа по оцениванию и регистрации уровней сформированностей всех десяти выдвинутых проверке естественнонаучных компетенций у студентов. Средние отслеженные нами цифры в процессе дидактического эксперимента следующие: на третий уровень сформированности ОЕК вышли 32% студентов, на второй - 59%, на первый - 9%. Вот, например, каковы результаты одной из групп:

Уровни сформированности основных естественнонаучных компетенций у студентов

Диаграмма

х

00

о

а

Пу

3

2.5 2

1.5 1

0,5

0

а

и

I модуль

II модуль

III модуль

Кроме этого, как подтвердил проведенный нами в течение 19 лет эксперимент, наша система способна переходить из одного состояния в другое, т.е. она обладает поведением. Это подтверждается эффективностью применения подсистемы работы по формированию СУН учащихся и в условиях профилизации школы и гибкостью использования механизма формирования ОЕК у студентов-гуманитариев в процессе интегрированного естественнонаучного образования.

Таким образом, формирующий эксперимент (вузовская часть), подтвердил:

• результативность предложенный нами механизма формирования ОЕК студентов гуманитариев,

• целесообразность внедрения балльно-рейтинговой системы оценки качества подготовки в процесс преподавания КСЕ на основе использования предложенной нами организации деятельности студентов,

• эффективность разработанной подсистемы работы по формированию у студентов гуманитарных и социально-экономических специальностей педвуза ОЕК в условиях интегрированного естественнонаучного образования.

Структура же нашей объединенной системы работы отражает наиболее существенные взаимоотношения между элементами и их группами (подсистемами), которые мало меняются при изменениях в системе и обеспечивают существование системы и ее основных свойств.

Иерархически структура системы представляет собой строгое подчинение компонентов нижележащего уровня одному из компонентов вышележащего уровня, особенно это ярко выражено в дидактических моделях, входящих в каждую из представленных ниже подсистем (цель ^ задачи ^ дидактические условия ^ взаимосвязанная деятельность обучающего и обучаемого ^ результат). Связи между элементами системы и подсистемами, как прямые, так и обратные, как вертикальные, так и горизонтальные.

Кроме этого, как подтвердил эксперимент, наша система способна переходить из одного состояния в другое, т.е. она обладает поведением. Это подтверждается эффективностью применения подсистемы работы по формированию

СУН учащихся и в условиях профилизации школы и гибкостью использования механизма формирования ОЕК у студентов.

Рис.3. Система работы по формированию СУН и ОЕК учащейся молодежи

Библиографический список

1. Дахин А.Н. Моделирование в педагогике: попытка осмысления. http://www.nspu.net

2. Гусинский Э.Н. Построение теории образования на основе междисциплинарного системного подхода. М.; Школа, 1994. -184 с.

3. Монахов В.М. Педагогическое проектирование - современный инструментарий дидактических исследований // Школьные технологии. -2001. - №5. - с. 75-89.

4. Гребенков И.В., Чупрунов Е.В. Теория обучения и моделирования учебного процесса // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского, 2007, №1, с.28-32

5. Янушевский. Педагогическое моделирование профессионального развития студентов филологов в вузе. Автореферат к.п.н., Ульяновск , 2007, 28 с

6. Философский словарь / Под ред. И.Т.Фролова. - 6-е изд., перераб. и доп.-М.: Политиздат, 1991. - 560 с.

7. Подласый И.П. Педагогика: Учебник. - М.: Высшее образование, 2006. - 540 с.

8. Камалеева А.Р. Формирование у учащихся среднего и старшего школьного возраста самообразовательных умений и навыков в процессе обучения предметам естественнонаучного цикла: Монография. - Казань; ТГГПУ, 2007. - 173 с.

9. Камалеева А.Р. Интегрированное естественнонаучное образование (на основе теории сложных систем): Монография. - Казань; ТГГПУ, 2008. - 382 с.

10. Камалеева А.Р. Балльно-рейтинговая система оценки качества обучения студентов по курсу «Концепции современного естествознания» // Образование и саморазвитие. - 2009. - №2(12). - с. 39-44.

Bibliography

1. Dakhin, A.N. Modelling in Pedagogics: Judgement Attempt [Electronic Resource] / A.N. Dakhin. - Access Mode: http://www.nspu.net

2. Grebenkov, I.V., Chuprunov, E.V. Theory of Training and Educational Process Modelling // Bulletin of Nizhni Novgorod University of N.I. Lobachevsky, 2007. - №1. - P.28-32.

3. Gusinsky, E.N. Construction of the Education Theory on the Basis of Interdisciplinary System Approach [Text] / E.N. Gusinsky. - M.: School, 1994. - 184 p.

4. Monakhov, V.M. Pedagogical Designing - Modern Toolkit of Didactic Research [Text] / V.M. Monakhov // School Technologies. - 2001. - № 5. - P. 75-89.

5. Kamaleeva, A.R. Average and Senior Pupils’ Self-Educational Skills Forming While Natu-ral-Science Subjects Teaching: Monograph / A.R. Kamaleeva. - Kazan: TSHPU, 2007. - 173 p.

6. Kamaleeva, A.R. Integrat Natural-Science Education (On the Basis of the Complex Systems Theory): Monograph / A.R. Kamaleeva. - Kazan: TSHPU, 2008. - 382 p.

7. Kamaleeva, A.R. Rating System of Students’ Training Quality While Studying «Concepts of Modern Natural Sciences» // Education and Self-Development. - 2009. - 2 (12). - P. 39-44.

8. Philosophical Dictionary / Under the Editorship of I.T.Frolov. - M.: Politizdat, 1991. -

560 p.

9. Podlasy, I.P. Pedagogics: Textbook / I.P. Podlasy. - M: Higher School, 2006. - 540 p.

10. Yanushevsky. Pedagogical Modelling of Philology Students’ Professional Development at High School: Synopsis of Diss. ... Cand. of Ped. - Ulyanovsk, 2007/ - 28 p.