Визуализация учебной информации как необходимое условие формирования компетенций обучающихся

В концепции модернизации Российского образования обозначено, что новое качество образования – это ориентация образования не только на усвоение обучающимся определённой суммы знаний, но и на развитие его личности, его познавательных и созидательных способностей.

Главными факторами развития личности обучаемого, формирования его компетенций являются активная предметно-практическая деятельность и общение. Поэтому в ходе изучении учебных дисциплин акцент переносится на сам процесс познания, его организацию и управление, способствуя реализации деятельностного подхода в обучении. Чем большим количеством эффективных приемов и способов мышления владеет ребенок, тем быстрее и с меньшими затратами он сможет решать любые задачи. При правильной постановке учебной работы задатки ребенка превращаются в способности, становятся реальностями, реализуются, превращаются в действительность.

Согласно требованиям ФГОС, приоритетными целями и задачами урока становится развитие в процессе обучения способностей учеников к продуктивной самостоятельной творческой деятельности в современной информационно насыщенной среде. Педагогу в ходе проектирования урока следует сконцентрировать внимание на реализацию задач, направленных на формирование соответствующих компетенций (универсальных учебных действий). Особое внимание уделяется метапредметным компетенциям, позволяющим использовать образовательные технологии как на других предметах, так и в повседневной жизни.

Сегодня на первое место выходят умения работы с информацией как со стороны педагога, так и учащихся. Эти умения проявляются в деятельности педагога при создании и использовании средств информационно-коммуникационных технологий (ИКТ), а со стороны учащихся – в применении средств, созданных педагогом, и создании собственных. Вследствие чего перед педагогом стоит задача: изменить технологии «подачи» учебного материала, чтобы современным учащимся было комфортно, не нарушив при этом ведущих дидактических принципов образовательного процесса. Одним из методов, позволяющим работать с возрастающим потоком учебной и научной информации, а также реализовывать приемы совместной деятельности обучающихся, является прием визуализации информации и/или знаний.

Исследования психологов подтверждают, что «восприятие не является результатом простой поточечной передачей изображения из рецепторов в мозг. При восприятии некоторой картины человек группирует одни ее части с другими частями, так что вся картина в целом воспринимается как нечто определенным образом организованное».

Психологи считают, что 80% современных школьников визуалы и только 20% аудиалы и кинестетики. Психолого-педагогические исследования показывают, что наглядность способствует более успешному воприятию и запоминанию учебного материала, позволяет проникнуть глубже в существо познаваемых явлений. Это происходит за счёт работы обоих полушарий, а не одного левого, логического, привычно работающего при освоении точных наук. Правое полушарие, отвечающее за образно-эмоциональное восприятие предъявляемой информации, начинает активно работать именно при её визуализации.

Понятие «визуализация» значительно шире понятия «наглядность» и включает самые разнообразные способы создания образа воспринимаемого предмета или явления органами чувств. Ее результатом является не механическое копирование действительности ребенком, а конструирование перерабатываемого сознанием блока информации, получившей индивидуальную окраску.

В школьном образовании всегда применяли и применяют самые разные виды наглядности. Роль их в процессе обучения исключительна. Особенно в том случае, когда использование наглядных средств не сводится к простому иллюстрированию с целью сделать учебный курс более доступным и легким для усвоения, а становится органичной частью познавательной деятельности учащихся, средством формирования и развития не только наглядно-образного, но и абстрактно-логического мышления.

Информацию нельзя непосредственно передать наблюдателю, если не представить ее в структурно ясной, обозримой форме. Каждая дидактическая единица должна быть зафиксирована в виде знаков, схем или рисунка. Эти графические образы применяются для усвоения и переработки информации. Впоследствии любую знаковую информацию можно разложить на отдельные относительно самостоятельные образования, а так же сложить в более крупные объединения.

Визуализацияв широком понимании ― это процесс представления данных в виде изображения с целью максимального удобства их понимания.

Технологии визуализации учебного материала основываются на значимости визуального восприятия для человека, ведущей роли образного восприятия в процессах познания и осознания все более необходимой подготовки человека и его сознания к условиям визуализирующегося мира и увеличения информационной нагрузки.

Технология визуализации учебной информации – это система, включающая в себя следующие слагаемые:

комплекс учебных знаний;
визуальные способы их представления;
визуально-технические средства передачи информации;
набор психологических приемов использования и развития визуального мышления в процессе обучения.

Педагогическая функция визуальных средств обучения «не в том, чтобы дать учащимся живой, красочный образ недостаточно известного им фрагмента действительности и расширить в этом направлении их чувственный опыт, - пишет Ф.Ш. Терегулов, - а в том, чтобы раскрыть перед обучаемыми сущность изучаемых явлений, установить устойчивые связи и отношения между частями изучаемого целого и отношения последнего к более широкому кругу явлений, подвести учащихся к надлежащим научным обобщениям».

Визуализация учебного материала базируется на двух принципах:

принципе системного квантования;
принципе когнитивной визуализации.

Системное квантование вытекает из специфики функционирования мыслительной деятельности человека, которая выражается различными знаковыми системами:

языковыми;
символическими;
графическими.

Всевозможные типы моделей представления знаний в сжатом виде соответствуют свойству человека мыслить образами. Изучение, усвоение, обдумывание текста – это как раз и есть составление схем в уме, кодировка материала. При необходимости человек может восстановить, «развернуть» весь текст.

Принцип системного квантования предполагает учет следующих закономерностей:

учебный материал большого объема запоминается с трудом;
учебный материал, расположенный компактно в определенной системе, лучше воспринимается;
выделение в учебном материале смысловых опорных пунктов способствует эффективному запоминанию.

Принцип когнитивной визуализации вытекает из психологических закономерностей, в соответствии с которыми эффективность усвоения повышается, если наглядность в обучении выполняет не только иллюстративную, но и когнитивную функцию, то есть используются когнитивные графические учебные элементы. Вследствие чего к процессу усвоения подключается «образное» правое полушарие. В то же время «опоры» (рисунки, схемы, модели), компактно иллюстрирующие содержание, способствуют системности знаний.

Функции визуализации очень разнообразны. Она может применяться с целью:

помочь опредмечиванию словесного сообщения или предъявить сообщение, которое ребенок должен будет воплотить в форму рассказа или ответа на поставленные вопросы;
проконтролировать полноту и характер усвоения переданной учителем информации;
способствовать развитию воображения и фантазии;
выявить характер индивидуального восприятия и переработки учебной информации;
активизировать познавательный интерес;
сконцентрировать внимание на чем-то важном;
переключить внимание на другой объект;
вызвать определенные ассоциации;
развить способности к анализу и сравнению;
организовать тренировку внимательности и наблюдательности;
сформировать способности делать выводы и логические умозаключения;
сформировать способности видеть и проводить аналогии, осознавать и обосновывать свою точку зрения, аргументировать свою позицию, закреплять изученный материал;
развить критическое мышление;
интегрировать новые знания;
связать полученную информацию в целостную картину о том или ином явлении или объекте.

К технологиям визуализации учебной информации можно отнести презентации, ментальные карты Бьюзена, дидактические многомерные технологии, кластеры, инфографику.

Визуализацию можно использовать на всех этапах обучения:

при объяснении нового материала;
при повторении материала;
при закреплении и обобщении изученного;
при контроле и систематизации знаний;
при выполнении домашних заданий;
заучивании наизусть;
при работе с текстом произведения;
при самостоятельной работе и т.д.

Все этапы использования визуальных средств в процессе обучения и воспитания педагог определяет самостоятельно.

Использование визуальных средств передачи информации обладает большим потенциалом и решении вопросов, связанных с управлением временем урока, особенно актуальных с учетом постоянной интенсификации образовательного процесса. Главная цель использования любого средства наглядной демонстрации заключается в возможности реализации двухканальной коммуникации, а соответственно и увеличения объема передаваемой информации.

Таким образом, визуализация учебной информации:

облегчает восприятие учебной информации учащимися, представляя ее с учетом и в соответствии с их когнитивными особенностями;
способствует формированию правильных представлений школьников об объекте изучения, избавляя от необходимости в дальнейшем корректировать первоначальные ошибочные представления;
дает возможность сконцентрировать внимание учеников на главных смысловых элементах учебного материала, выделяя их в зрительном образе и одновременно отфильтровывая второстепенные и лишние детали;
позволяет интенсифицировать учебный процесс за счет использования экономичного по объему и времени представления учебного материала в образном виде;
активизирует различные виды мышления и памяти учащихся;
способствует лучшему включению новых знаний в систему ранее приобретенных, а также их усвоению и запоминанию учащимся;
развивает познавательный интерес учащихся;
дает возможность создать позитивный эмоциональный фон на уроке;
облегчает реализацию межпредметных связей в обучении т. д.

Технология визуализации информации на основе использования ИКТ обрела новые качества:

интерактивность (способствует переходу инициативы в обучении от учителя к ученику;
динамичность (динамичными становятся статические образы);
развертываемость (возможность отображения различной структуры связей, поэтапной детализации объекта или его части, последовательности процедур, предшествующих получению результата и т. д.).

Дидактический потенциал технологий визуализации

Рассмотрим дидактический потенциал технологий визуализации посредством реализации основных принципов обучения, характеризующих сущность целостного педагогического процесса и определяющих эффективность обучения.

Принцип наглядности является одним из старейших и важнейших в дидактике. Я. А. Коменский называл данный принцип наглядности «золотым правилом» обучения и понимал наглядность как чувственный компонент, который позволяет с помощью разных органов чувств получить самую полную и достоверную информацию о том объекте или явлении, которые воспринимаются человеком. Связывая наглядность с чувственным познанием, главное место Я. А. Коменский отводил зрению, считая наблюдение основой получения всякого знания. Современные исследователи указывают на важность сочетания наглядности с деятельностью и указывают на необходимость уделять больше внимания деятельностному компоненту наглядности.

Реализация дидактического принципа наглядности в обучении получила новое развитие и воплощение благодаря использованию современных технологий визуализации, с помощью которых можно визуализировать любые объекты, независимо от их природы, в том числе и абстрактные. Сочетание 3-D графики с анимацией предоставляет огромные возможности для воссоздания объекта во всей полноте его форм и красок, отображения его сущностных свойств, связей и взаимодействий с другими объектами. Ни один традиционный способ наглядности не способен предъявить учащемуся для первичного ознакомления объект изучения, на котором он может изменяться, перемещаться, взаимодействовать с другими объектами по законам соответствующей предметной области. Использование в дополнение к этому интерактивных технологий позволяет реализовать различные формы деятельности учащегося с изучаемым объектом, начиная от его наблюдения в разных ситуациях и с разных сторон, до произвольных манипуляций с объектом, а затем и проведения планомерного виртуального эксперимента. В результате таких действий создается богатая эмпирическая основа для обобщающей мыслительной деятельности ученика.

Наглядность нельзя связывать только со зрительными ощущениями, она способствует доступности изложения материала, активности и самостоятельности школьника в учебной деятельности, систематизации полученных знаний, влияет на эмоциональное восприятие материала, его усвоение и запоминание. Таким образом, технологии визуализации способствуют реализации таких принципов, как принцип доступности, сознательности и активности, прочности усвоения знаний.

Применение технологий визуализации помогает повысить доступность обучения, учитывая не только познавательные возможности учащихся, но и их возрастные особенности, ориентируясь на клиповое мышление современных школьников. Использование технологий визуализации дает возможность перевести трудный учебный материал в категорию доступного; представить сложные абстрактные объекты в виде наглядных и понятных образов, используя динамические схемы и анимационные модели; материал, лежащий вне сферы интересов учащихся, сделать увлекательным и захватывающим, привлекая в процесс обучения яркие факты реального мира, комплексно воздействуя на эмоционально-чувственную сферу учащихся. Использование таких возможностей, предоставляемых технологиями визуализации, позитивно отражается на формировании учебной мотивации, повышает уровень познавательной активности ребенка, формирует положительное к учебной деятельности, стимулирует к самостоятельному поиску знаний.

Технологии визуализации расширяют возможности использования в обучении деятельностного похода и проблемных методов обучения, тем самым создавая предпосылки для лучшего усвоения и запоминания учебного материала. Так, например, интеллект-карты, помогают ученику планировать и организовывать самостоятельную учебную работу, способствуют выработке умений ставить перед собой конкретные задачи познавательного характера и находить способы их достижения.

Технологии визуализации создают возможность в процессе проведения контроля учебных достижений погружать учащегося в предметную среду, предоставлять ему возможность демонстрировать свои знания и умения с использованием типичных средств и инструментов предметной деятельности.

Принцип научности находит свое воплощение, прежде всего, в содержании учебного материала, представленного в учебниках, учебных пособиях и т. д. Однако в условиях высокого темпа обновления научных знаний становится неизбежным быстрое устаревание учебной литературы, и реализация принципа научности становится задачей учителя, при этом использование технологий виртуализации помогает без опоры на текстовые источники, адаптированные к учебному процессу, ввести в содержание обучения новые сведения. Также современные технологии позволяют учителю вовлечь учащихся в самостоятельную активную работу с интерактивной визуальной моделью, направленную на изучение объекта. В процессе такой работы учащиеся овладевают исследовательскими умениями.

Принцип системности и последовательности обучения. Использование технологий визуализации, в частности, структурно-логических схем, дает учителю возможность отображать систему внутренних связей в изучаемом материале, демонстрировать иерархию ключевых понятий и отношений; наглядно представлять логику, идейное ядро учебного материала. Опираясь на интерактивность и развертываемость таких схем, удобно отображать место нового материала в структуре темы, его связи с ранее изученным.

Принцип связи теории с практикой утверждает необходимость раскрыть учащимся практическую значимость знаний, сформировать уверенность ученика в том, что приобретаемые им знания помогут преуспеть в практической деятельности. Технологии визуализации играют в реализации этого принципа особую роль, так как предоставляют учащемуся виртуальную модель объекта, которую он может рассматривать, изучать, подвергать различным воздействиям, удовлетворяя свое любопытство и приобретая в процессе такой деятельности основу для осознанного усвоения теоретических знаний. Далее учащийся может использовать приобретенные знания в процессе практической работы не с реальным объектом, а его моделью, и методом проб постепенно приближаться к требуемому результату, анализировать причины возникающих несоответствий, устранять ошибки. В процессе такой деятельности школьник не только апробирует свои знания, но и получает импульс к приобретению новых.

Использование современных технологий визуализации в образовательном процессе создает возможности для повышения качества и результативности обучения за счет возможности реализации на качественно более высоком уровне ведущих дидактических принципов обучения, учета когнитивных особенностей современного поколения учащихся, а также потребностью ёмкого представления учебного материала в виде, наиболее удобном для его восприятия, понимания, усвоения и запоминания.

Список использованных источников:

Белоусова Л. И., Житенева Н. В. Дидактические аспекты использования технологий визуализаций в учебном процессе общеобразовательной школы. ISSN Online: 2076-8184. Інформаційні технологіi і засоби навчання, 2014, Том 40, №2. https://journal.iitta.gov.ua/index.php/itlt/article/viewFile/1017/764
Зайцева, С.А Современные информационные технологии в образовании. http://sgpu2004.narod.ru/infotek/infotek2.htm
Использование информационных и коммуникационных технологий в образовании: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений /С. В. Панюкова. — М.: Академия, 2010. — 224 с. Интерактивная доска. Быстрый старт. Руководство пользователя. – М, Сервис плюс, 2007 – 40 с.
Лаврентьев Г.В, Лаврентьева Н.Б., Неудахина Н.А. ИННОВАЦИОННЫЕ ОБУЧАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКЕ СПЕЦИАЛИСТОВ (ЧАСТЬ 2) http://www2.asu.ru/cppkp/index.files/ucheb.files/innov/Part2/ch8/glava_8_1.html
Магалашвили В. В. Ориентированная на цели визуализация знаний / Магалашвили В. В., Бодров В. Н. // Международный журнал «Образовательные технологии и общество». — 2008. — Том 11. — №1. — С. 420–433. — URL: http://ifets.ieee.org/russian/depository/v11_il/html/11htm
Калмыкова З. И. Продуктивное мышление как основа обучаемости /З. И. Калмыкова. — М. : Педагогика, 1981. — 200 c.
Полякова Е. В. Визуализация как эффективный метод представления информации в сознании человека / Е. В. Полякова // Альманах современной науки и образования. — Тамбов : Грамота, 2012. — № 4 (59). — C. 180–181. — ISSN 1993-5552. — URL : www.gramota.net/materials/1/2012/4/57.html.
Резник Н.А. Технология визуального мышления [Текст] / Н.А. Резник // Школьные технологии. – 2000.-№4. – С. 127 – 141.
Терегулов Ф.Ш., Штейнберг В.Э. Образование – новый взгляд: теория, технология, практика [Текст] / Ф.Ш. Терегулов, В.Э. Штейнберг. – Уфа: Изд-во БИРО, 1998. – С. 40.
Шагилова Е. В. Оптимизация и визуализация образовательного процесса средствами ИТ технологий / Шагилова Е. В., Якомаскин В. В. // Официальный сайт московского государственного областного социально-гуманитарного института. — 2011. — URL: http://www.informatika.mgosgi.ru/files/conf2011/7/Shagilova.pdf.