Развитие визуального мышления как средство повышения качества обучения студентов физико-математических специальностей

РАЗВИТИЕ ВИЗУАЛЬНОГО МЫШЛЕНИЯ КАК СРЕДСТВО ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ОБУЧЕНИЯ СТУДЕНТОВ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ

Фадина А.Г.

Астраханский государственный университет, г. Астрахань, Российская Федерация

Статья посвящена актуальной проблеме повышения качества образования. Предметом анализа выступает нахождение новых инструментов активизации когнитивных процессов и формирования «soft skills». Автор ставит целью раскрыть возможности повышения качества образования на основе развития визуального мышления. В частности рассматривается опыт применения визуального конспектирования при обучении студентов физико-математических специальностей. Особое значение уделяется роли визуализации при организации командного взаимодействия обучающихся и реализации в образовательном процессе техники «равный равному». Показывается эффективность использования визуальных методов при подготовке к занятиям студентами (составление визуальных конспектов) и преподавателями (применение КонцепТестов). Обосновывается эффективность применения визуализации в образовательном процессе. Результаты исследования могут быть полезны преподавателям высших учебных заведений и учителям школ, заинтересованным во внедрении новых инструментов, обеспечивающих повышение эффективности и результативности каждого занятия.

Ключевые слова: визуализация; визуальное мышление; визуальное конспектирование; работа в командах; техника «равный равному»; качество образования; КонцепТест.

THE DEVELOPMENT OF VISUAL THINKING AS A WAY TO IMPROVE THE QUALITY OF STUDENTS' PROCESS OF EDUCATION

FadinaA.G.

Astrakhan State University, Astrakhan, Russian Federation

The article is devoted to the urgent problem of improving the quality of education. The subject of the analysis is to find new activation tools of cognitive processes and formation of «soft skills». The author aims to unveil the opportunities to improve the quality of education

based on the development of visual thinking. In particular the experience of using a visual note-taking in teaching by students of Physical and Mathematical specialties is studied. Particular importance is given to the role of visualization in the organization of team interaction between students and the implementation "peer to peer " method in the educational process. We show the effectiveness of the use of visual methods as part of students' preparation for the lessons (drawing visual summaries) and teachers 'preparation (using ContcepTests). The effectiveness of visualization in the educational process is proved. Results of the study can be useful to teachers of Higher educational institutions and school teachers who are interested in introduction of new tools that enhance the efficiency and effectiveness of each lesson.

Keywords: visualization; visual thinking; visual note-taking; teamwork; "peer to peer" method; quality of education; ContcepTest.

Чтобы обнаружить по-настоящему прорывные идеи, интуитивно их разработать и эффективно поделиться ими с другими людьми, нам нужны картинки

Д. Роэм

Сегодня современной высшей школе необходимо выпускать специалистов, готовых к работе в условиях все возрастающих информационных потоков, функционирования интернациональных команд, постоянной временной и ресурсной ограниченности. Они должны обладать так называемыми «soft skills» («мягкие навыки» или «гибкие навыки»), позволяющими быть эффективными независимо от специфики и направления профессиональной деятельности. К числу этих навыков, а точнее сказать личностных и межличностных компетенций относят: лидерство, креативность, критичность и системность мышления, умение строить эффективные коммуникации, навыки работы в команде, постоянное личностное развитие и т.п.

На первый взгляд «soft skills» относятся к социальным навыкам, напрямую не связанным с деятельностью выпускников физико-математических, информационных и прочих не гуманитарных специальностей. Однако современные тенденции развития общества свидетельствуют об обратном. Создание сложных интеллектуальных продуктов становиться возможным только при условии командной работы, эффективное функционирование которой обеспечивается наличием у её членов выше обозначенных компетенций.

Проблемно- и проектно-ориентированное обучение, всемирная инициатива CDIO (Conceive — Design - Implement - Operate / Задумай - Спроектируй - Реализуй - Управляй), являясь наиболее передовыми и эффективными образовательными практиками, диктуют необходимость нахождения новых методов активизации когнитивных процессов и развития личностных и межличностных компетенции. Все это приводит к модернизации высшего, и в первую очередь технического, инженерного образования. Необходимы новые, оригинальные, но в тоже время, общедоступные

и простые инструменты, способные в будущем помочь выпускникам вузов в решении нестандартных профессиональных и жизненных задач. Мы предполагаем, что развитие визуального мышления в целом и навыков визуализации в частности может способствовать повышению эффективности образовательного процесса с одной стороны и развитию «soft skills» с другой.

Вопросы развития визуального мышления, навыков визуализации информации и знаний давно находятся в поле зрения ученых-исследователей многих областей (психологии, информационных технологий, медицины, менеджмента, физиологии, педагогики и т.д.). Связанно это с целым рядом причин. Мы затронем две из них, которые наиболее ярко проявляют себя в образовательной деятельности. Во-первых, возможности человеческого мозга по восприятию и обработке разрозненных данных небезграничны, и поэтому необходимо находить способы структурирования и упрощения представления информации. Во-вторых, эффективность построения коммуникации непосредственно зависит от выбора способов и формы передачи информации и здесь визуализация так же выступает тем самым инструментом, способным помочь в лаконичном и доступном донесении внутреннего смысла любого сообщения.

На наш взгляд, особое значение развитие навыков визуального мышления имеет для студентов физико-математических специальностей, живущих в мире цифр, схем и формул. Многие студенты данных направлений подготовки предпочитают работать индивидуально. Кроме того зачастую изучение гуманитарных дисциплин вызывает у них затруднения. Поэтому для решения данных задач — повышения качества усвоения студентами дисциплин «Психология», «Лидерство и формирование команды», «Психология делового общения», развития личностных и межличностных компетенций («soft skills») - мы применили такой прием развития визуального мышления, как визуальное конспектирование. Мы исходили из трех позиций Д. Роэма:

1. Нет более мощного способа открыть нечто новое, чем нарисовать простую картинку.

2. Нет более быстрого способа развивать и проверять свои идеи, чем простая картинка.

3. Нет более эффективного способа делиться идеями с другими людьми, чем простая нарисованная картинка [3].

Описание хода исследования. Для оценки эффективности использования визуального конспектирования, как средства повышения качества обучения нами был проведен ряд предварительных исследований. В них приняли участие 108 студентов очного и заочного отделения Астраханского государственного университета физико-технического факультета и факультета математики и информационных технологий. Мы использовали визуализацию в различных формах проведения занятий.

1. Использование элементов визуализации на лекционных занятиях.

Как часто преподаватели сталкиваются с тем, что студенты внимательно слушают лекцию, принимают участие в обсуждении, но в конце занятия не имеют четкого понимания того, что

им теперь нужно делать. Проблемы возникают и на уровне фиксации предлагаемого материала, и на уровне выполнения представленных заданий. В ходе лекционных занятий мы использовали визуализацию в двух ракурсах.

Во-первых, студентам давалось задание в ходе лекционного занятия, наряду с обычным конспектированием использовать специальные значки-маркеры. Варианты значков-маркеров были предложены студентам заранее и относились к трем группам: 1) базовое определение; 2) даты, персоналии; 3) практическое задание. Наряду с предложенными, студенты могли использовать собственные обозначения. Обязательное условие - рядом с определениями, датами, персоналиями и практическими заданиями студенты должны были на полях делать общепринятое или собственное обозначение. Во-вторых, в процессе проверки качества усвоения даваемого на лекционных занятиях материала (теорий, закономерностей, понятий), студентам время от времени предлагались визуальные мини задания, так называемые КонцепТесты. КонцепТест - небольшой опрос на понимание обсуждаемой проблемы [5, с. 8].

В первом случае (конспектирование на лекции с использованием элементов визуализации) студенты работали самостоятельно. Основная цель данного приема (использование значков-маркеров) - структурирование воспринимаемого и фиксируемого материала. Во втором случае (использование визуализации при предъявлении проверочного задания в виде КонцепТеста) студенты работали в парах или в мини группах до 4 человек. В данном случае наряду с активизацией визуального мышления, происходило развитие личностных и межличностных компетенций («soft skills») с помощью применения техники «равный равному».

Не вдаваясь в подробности, обозначим, что педагогическая задача техники «равный равному» состоит в том, чтобы стимулировать интерактивное участие студентов на лекции и акцентировать их внимание к ключевым понятиям. После предъявления студентам КонцепТеста они получают время на то, чтобы сформулировать свои ответы, а затем обсудить их с рядом сидящими студентами (в парах или в мини группах до 4 человек). Это побуждает студентов продумывать аргументированное обоснование своего ответа и дает им и преподавателю возможность увидеть, как они поняли данный концепт (понятие) [5, с. 7-8].

2. Визуальное конспектирование.

Данный вид конспектирования выполнялся студентами индивидуально при подготовке домашних заданий. Как правило, использовались интеллект- карты. Студентам давалось задание подготовить визуальный конспект ответа на вопросы семинара. Далее, при ответах на задания семинара, студенты пользовались данными заготовками. Кроме того, студенты представляли друг другу собственные визуальные конспекты, объясняли их, а затем происходило групповое обсуждения, после чего коллегиально выбирался лучший конспект и «победителю» начислялись бонусные баллы. Важно отметить, что в большей степени оценивалась информативность, ис-

пользованных в конспекте визуальных образов, простота, структурированность, лаконичность, полнота и доступность представленного материала. Это позволило преодолеть сопротивление, связанные с тем, что на начальных этапах студенты говорят о том, что «они не умеют рисовать».

Подчеркнем, что особое значение в использовании данного приема имело именно объяснение студентами своих визуальных конспектов друг другу. В сущности, что представляет собой «объяснение»? Как отмечает Ли ЛеФевер, объяснение — это умение поставить себя на место другого человека. Создание хорошего объяснения требует особого умения, умения отдалиться от собственных представлений и встать на точку зрения слушателя [7]. По сути, в момент представления своего визуального конспекта, студентам необходимо взглянуть на мир глазами своих одногруппников. Этот процесс основан на способности понимать и разделять чувства другого человека, т.е. эмпатии. Что опять же возвращает нас к развитию межличностных компетенций. Мы полностью разделяем мнение Л. ЛеФевера (2012) о том, что объяснение сродни искусству, оно показывает, зачем или в чем причина поясняемых фактов, законов или специфических особенностей и почему они имеют смысл. Кроме того, объяснение преследует и другую цель - студентам необходимо так представить свой визуальный конспект, чтобы заинтересовать других. Заинтересованность порождает желание узнать больше и техника «равный равному» начинает действовать уже не на когнитивном, а на мотивационном уровне. С другой стороны, поясняя свою работу, студент сам глубже проникает в суть излагаемых идей, то есть возникает эффект самообьяснения. Таким образом, создание объяснения может оказаться более эффективным механизмом обучения, чем их получение.

В процессе визуального конспектирования или создания визуальных конспектов образы чувственного, зрительного восприятия переходят на качественно иной уровень, уровень продуктивной мыслительной деятельности. Как известно, обработка вербальной, аналитической информации в основном осуществляется в левом полушарии коры головного мозга. Обработка же визуальных образов, данных, связанных с синтезом и пространственной ориентацией, происходит в правом. Поэтому при традиционном пассивном слушании лекции, подготовке и вербальном воспроизведении информации студенты порождают последовательные, линейные, привязанные ко времени идеи. Создание же визуальных образов в процессе рисования и оперирование ими способствует возникновению непоследовательных (соединяющихся множеством способов), пространственных идей.

Визуальное мышление, в отличие от мышления лишь словесными формами, активизирует огромное количество нервных центров по всему мозгу. Как отмечает Д. Роэм «...визуальная обработка происходит по всему мозгу - в правом и левом полушарии, в верхней и нижней части, в мозге рептилии и неокортексе. ... Вы можете вполне оправдано считать рисование своего рода услугой с «дополнительной ценностью»» [3, с. 97].

Продуктом визуального мышления является порождение образов, активная трансформация существующих оболочек информации и знаний, создание качественно новых визуальных форм, несущих определенную смысловую нагрузку и делающих значение видимым [1, с. 126]. При этом важно отметить, что новый импульс или точнее сказать качественно иной результат получается при использовании групповой визуализации, как происходило на семинарских занятиях в процессе обсуждения индивидуальных визуальных конспектов. Дэвид Сиббет (2014) отмечает, что, несомненно, давая людям говорить, мы усиливаем их вовлеченность в работу. Но визуальный метод позволяет развернуть дискуссию на совершенно новом уровне. Преодоление трудностей в процессе создания единой картины играет существенную роль, благодаря чему все участники группы активно включаются в обсуждение [4, с. 81].

Проведение занятий на данной основе доказали свою эффективность. Работа в парах и мини командах позволила добиться 100 % вовлечения студентов в процесс усвоения знаний. Общая успеваемость по результатам написания письменных контрольных работ повысилась на 47,8 %. На итоговых занятиях 87,2 % студентов могли безошибочно восстановить пройденный материал. Сбор обратной связи показал, что 86,3 % студентов довольны внедрением в учебный процесс вышеописанных технологий. Материал учебных дисциплин описывался ими как «интересный», «понятный», «имеющий практическое значение». Все студенты отмечали «вторичный эффект» от подобных занятий. В частности особое внимание акцентировали на «росте групповой сплоченности в коллективе», «лучшем понимании друг друга», «развитии навыков представления информации».

Новизна освещенного предварительного исследования заключается в том, что в нем на теоретическом и эмпирическом уровнях была обоснована эффективность применения методов визуализации для повышения степени усвоения изучаемого материала студентами физико-математических специальностей, и развития у них личностных и межличностных компетенций. Проведенные исследования позволили нам сформулировать следующие выводы.

1. Использование визуализации (значков-маркеров и визуальных конспектов) способствует повышению качества обучения, поскольку приводить к более эффективному восприятию студентами информации, и содействует ее наилучшему анализу, пониманию, запоминанию и воспроизведению в необходимых ситуациях.

2. Развитие навыков визуализации способствует улучшению личностных и межличностных компетенций («soft skills»), помогает преодолевать коммуникативные, перцептивные и интерактивные барьеры в процессе представления и объяснения сложных конструктов в понятных образах. Визуальное мышление помогает быстро принимать решения и доносить плоды своих размышлений другим людям.

3. Применение визуального конспектирования способствует развитию креативности, лежащей в основе выработки принципиально новых решений, как в типовых, так и в нестандарт-

ных ситуациях. При составлении визуальных конспектов студентами используются такие процессы мышления как систематизация, выделение существенных сторон изучаемого объекта, моделирование и пр.

Представленный подход к организации занятия требует дальнейшего глубокого изучения. Планируется проведение более масштабных исследований с привлечением большего числа участников.

Список литературы

1. Диагностика состояния актуальных проблем математического образования: коллективная монография; Южный федеральный университет. Ростов-на-Дону: Изд. Южного федерального университета, 2014. 206 с.

2. Кайгородов Б.В., Кузнецова Ю.В., Халифаева О.А. Представление о проектном обучении с позиции когнитивного подхода в условиях современного образования II Наука в современном информационном обществе: материалы V международной научно-практической конференции (26-27 января 2015 г.). North Charleston, SC, USA,. 2015. С. 118.

3. Роэм Д. [Roam D.] Практика визуального мышления. Оригинальный метод решения сложных проблем / Пер. с англ. П. Миронова. М.: Манн, Иванов, Фербер, 2014. 396 с.

4. Сиббет Д. [Sibbet D.] Визуализируй это! Как использовать графику, стикеры и интеллект-карты для командной / Пер. с англ. П. Ракитин. Изд. 2-е. М.: Алышна Паблишер, 2014. 280 с.

5. Трещев A.M., Сергеева О.А. Архитектоника вузовской лекции как формы проектно-ори-ентированного обучения // Изменения в образовании в XXI веке: лучшие международные практики и российский опыт. Как сформировать новаторское и предпринимательское мышление: материалы V Международной научно-методической конференции (г. Астрахань, апрель 2014 г.) / Отв. ред. Г. П. Стефанова. Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет», 2014. С. 5—11.

6. Фадина А.Г. Применение когнитивно-визуального подхода к обучению студентов работе в команде // Грани познания. 2015. № 7. С. 207-210.

7. LeFever L. The Art of Explanation - Making Your Ideas, Products and Services Easier to Understand. John Wiley & Sons, Inc., 2012. 256 p.

8. Margulies N., Valenza Ch. Visual Thinking: Tools for Mapping Your Ideas. Crown House Publishing Company, 2005. 176 p.

9. Pillars W. Visual Note-Taking for Educators: A Teacher's Guide to Student Creativity. 1st Edition. New York: W.W. Norton & Company, 2015. 192 p.

10. Sibbet D. Visual Meetings: How Graphics, Sticky Notes and Idea Mapping Can Transform Group Productivity. John Wiley and Sons, Ltd., 2010. 288 p.