Михаил Евгеньевич Бершадский. Когнитивные образовательные технологии

Бершадский Михаил Евгеньевич: Учитель, преподаватель высшей школы и системы повышения квалификации, учёный. Родился более полувека тому назад в Полтаве. Детство прошло в бесконечных разъездах с родителями – военными врачами. В г. Орехово-Зуево под Москвой закончил с отличием школу и физический факультет педагогического института. С тех пор вот уже более 35 лет продолжает трудиться в школе.

Научные интересы Связаны с поиском методов интеллектуального развития учащихся. В итоге была разработана Когнитивная образовательная технология. Технология прошла широкую проверку на многочисленных экспериментальных площадках в разных городах России. Применение Когнитивной образовательной технологии приводит к интенсивному интеллектуальному развитию учащихся, формированию информационной компетентности, повышению качества обучения и лучшему пониманию детьми как самих себя, так и окружающего мира.

В последние годы Сфера научных интересов расширилась и стала включать работы в области теории образовательной технологии, мониторинга образовательного процесса, стохастических технологий на основе личностно центрированного подхода Роджерса, моделирования целей и образовательной среды в Российской школе будущего, новых методов представления информации с использованием интеллект-карт и карт понятий.

Достижения Кандидат педагогических наук доцент Профессор кафедры развития образования АПК и ППРО Отличник народного образования Старший учитель, Учитель высшей категории Награждён Почётной грамотой Министерства образования и науки РФ и Почётной грамотой Министерства образования Московской области

Награждён медалью "За вклад в развитие образования" и включён в энциклопедию "Одарённые дети – будущее России" Автор Когнитивной образовательной технологии Автор концепции деятельностно- ценностной модели выпускника, основанной на классификации методов научного познания Автор концепции применения метода интеллект-карт в учебном процессе (в соавторстве с Е.А. Бершадской) Один из авторов концепции российской школы будущего (в соавторстве с В.В. Гузеевым и А.А. Нестер

Когнитивная Когнитивная образовательная технология является общепедагогической предметно независимой индивидуально ориентированной образовательной технологией, обеспечивающей понимание ребёнком окружающего мира путём формирования системы когнитивных схем, необходимых для успешной адаптации к жизни в современном информационном обществе.

Исследование общеучебных умений Мониторинг общеучебных умений включает диагностику следующих групп умений, необходимых для адекватного восприятия и переработки учебной информации: 1. Восприятие и переработка информации, заданной в письменной форме: Составление плана письменного текста; Представление связей между понятиями в виде граф-схемы; Представление связей между понятиями в виде семантической сети; Выделение в тексте исходных суждений и логических умозаключений; Проверка истинности исходных суждений; Обнаружение в тексте необоснованных суждений и ошибочных или недостающих умозаключений; Обнаружение в тексте оценочных суждений; Письменное и устное изложение письменного текста; Составление тезисов изученного письменного текста; Написание конспекта изученного текста; Подготовка реферата по заданной теме;

общеучебные умения 2. Восприятие и переработка информации, заданной в устной форме: Конспектирование устной речи; Комментирование устного выступления; Постановка уточняющих и дополнительных вопросов к устному выступлению; Участие в дискуссии; 3. Поисковые умения: Поиск информации в словарях и справочной литературе; Поиск информации в средствах массовой информации; Поиск информации в Интернете. 4. Перекодирование информации: умение трансформировать информацию, заданную в одной форме, в другие возможные формы представления (графическую, вербальную, образную, символическую, знаковую); 5. Экспериментальные умения: Проведение наблюдения по плану; Разработка плана и проведение экспериментального исследования.

Почему нужна Когнитивная образовательная технология "Особенностью современного этапа развития образования в мире является ведущая роль умственной деятельности, переход к когнитивному обществу, эндогенным процессам, предопределяющим новые открытия и их использование в различных областях человеческой деятельности как в области здравоохранения и защиты окружающей среды, так и производства товаров и услуг". Ведущей целью современного образования должно стать формирование информационной компетентности учащихся.

возникла необходимость в разработке образовательной технологии, которая позволила бы управлять процессом формирования информационной компетентности, адаптируя содержание, методы, организационные формы и средства обучения к когнитивным возможностям каждого ребёнка.

Цели применения Когнитивной образовательной технологии Основной задачей Когнитивной технологии является создание условий для понимания каждым учеником воспринимаемой информации. Приоритетными целями этой технологии являются: 1. Когнитивное развитие учащихся (целью является развитие перечисленных ниже при описании модели учащегося когнитивных способностей на уровне не ниже статистической нормы); 2. Присвоение знаний и формирование способов деятельности в соответствии с требованиями стандарта обучения (технология индифферентна по отношению к содержанию, поэтому её легко настроить на любой стандарт); 3. Формирование информационной компетентности учащихся, под которой понимается совокупность умений использовать информацию, поступающую из различных источников, для рефлексивного контроля и адаптивного изменения

информационная компетентность учащихся включает способность воспринимать информацию, поступающую из различных источников; умение конспектировать (излагать собственные мысли в соответствии с нормами языка и правилами логики); умение аннотировать (осуществлять краткую структурированную запись содержания книг, статей, устных выступлений, теле, видео и других материалов с извлечением релевантной информации и её критическим анализом); умение осуществлять сбор информации по заданной проблеме; умение осуществлять сопоставление информации, полученной из различных источников, по заданным критериям; умение формулировать критерии для сопоставления информации, поступающей из разных источников; умение обнаруживать проблемы и противоречия в воспринимаемой информации;

умение использовать технические средства получения информации; использовать программные средства получения информации; планировать и проводить наблюдение для сбора информации; планировать и проводить эксперимент для получения информации и проверки гипотез; устойчивую познавательную мотивацию; различать аффективные и когнитивные компоненты информации. 4. Формирование критического мышления: проводить различия между фактическими сведениями и оценочными суждениями; проводить различия между фактами и предположениями; умение выделять логические виды связи; выделять специфические предметные виды связей;

умение обнаруживать фактические и логические ошибки в рассуждениях; отличать существенные доводы от не относящихся к делу; разграничивать обоснованные и необоснованные оценки; формулировать обоснованные заключения на основе полученной информации; выделять предпосылки, обосновывающие справедливость выводов. Достижение большинства из перечисленных выше целей можно диагностировать с помощью существующих нормативно и критериально ориентированных тестов, что является обязательным свойством технологии.

Тип технологии Когнитивная образовательная технология является технологией алгоритмического типа, основанной на психологических теориях управления когнитивным развитием учащихся в процессе обучения, результаты которого могут быть объективно диагностированы, т. е. выражены на языке наблюдаемых действий учащихся. Из алгоритмического характера когнитивной технологии следует её структура, общая для всех технологий данного типа. Эта структура изображена на рисунке.

Структура когнитивной технологии

Проектирование учебного процесса Начинается с диагностики исходного состояния учащихся, на основе данных которой, применяя критерии выбора адекватной модели, определяется система обучающих воздействий, отбирается и структурируется содержание обучения. В результате применения выбранной системы воздействий учащиеся переходят в промежуточное состояние, для изучения которого вновь применяются средства диагностики, фиксирующие достижения учащихся и позволяющие обнаружить затруднения школьников при усвоении новой информации. На основе полученных данных учитель модифицирует модель обучения, изменяя методы, формы, приёмы и средства обучения и приводя модель в соответствии с изменившимся состоянием учеников. Результаты вновь диагностируются, что в очередной раз приводит к коррекции модели и т. д. Процесс повторяется до тех пор, пока не будут достигнуты запланированные результаты обучения. Описанная выше структура является общей для всех алгоритмических технологий, так как она базируется на кибернетических принципах проектирования процесса с непрерывной обратной связью.

Структура Когнитивной образовательной технологии Когнитивная технология обучения имеет модульную структуру. Модуль представляет собой систему уроков, объединенных общей дидактической целью. Системообразующим фактором, на основе которого формируется модуль, является процедурная информация, лежащая в основе частного или общего метода научного познания. Модуль имеет блочную структуру и состоит из следующих трех блоков уроков, в каждом из которых решается отдельная дидактическая задача: блок входного мониторинга; теоретический блок – изучение декларативной информации (факты, понятия, определения, законы, даты и т. д.);. процессуальный блок – изучение процедурной информации (способы, приёмы, методы, правила и др.). Последовательность блоков внутри модуля в учебном процессе изображена на рисунке

Используя понятие модуля можно схематически представить структуру учебного процесса (см. рисунок) по изучению определённой темы курса в виде последовательности модулей, в каждом из которых учащиеся изучают частные и общие методы познания, применяемые в данной предметной области. Завершается изучение темы стандартным для многих технологий блоком, включающим уроки обобщающего повторения, контроля и коррекции

Входной мониторинг Входной мониторинг предназначен для исследования исходного состояния учащихся, предшествующего началу учебного процесса. Система мониторинга включает диагностику четырех составляющих когнитивной сферы: Базовые когнитивные характеристики интеллекта, имеющие, в основном, нейрофизиологическую природу (когнитивный мониторинг); общеучебные (метапредметные) умения; межпредметные знания и умения; предметные знания и умения.

Когнитивный мониторинг В рамках данного направления изучается структура интеллекта учащихся, кратковременная память, подвижность нервных процессов, креативность, внимание и некоторые вторичные когнитивные процессы, связанные с результатами предшествующего обучения. Ниже приведён полный перечень тех характеристик, которые изучаются в ходе когнитивного мониторинга: Уровень развития и структура вербального интеллекта; Уровень развития и структура математического интеллекта; Уровень развития и структура пространственного интеллекта; Уровень развития кратковременной памяти; Стратегии формирования абстрактных геометрических понятий; Уровень развития дедуктивного мышления; Длительность удержания произвольного внимания; Уровень интеллектуальной лабильности; Уровень вербальной креативности; Уровень невербальной креативности.

методики измерения Для измерения выделенных характеристик когнитивной сферы ученика применяются следующие методики: Тест структуры интеллекта Р. Амтхауэра; Культурно свободный тест Р. Кеттелла; Тесты интеллекта Г. Айзенка; Методика Дж. Брунера для изучения стратегий формирования абстрактных геометрических понятий; Методика "корректурная проба"; Тест на завершение силлогизмов; Методика для определения уровня интеллектуальной лабильности; Тесты Торренса для определения уровня вербальной и невербальной креативности.

Когнитивная модель учащегося На основе полученных в результате обследования ученика данных строится диаграмма когнитивного профиля, выражающая в графической форме когнитивную модель учащегося (см. рисунок).

Радиус среднего круга на диаграмме соответствует среднему значению измеряемого параметра, измеренного по шкале IQ со средним значением 100 и средним квадратичным отклонением 12. Значения измеряемого параметра от 90 до 110 являются статистической нормой. Таким образом, модель наглядно представляет сильные и слабые стороны когнитивного развития ученика. На основе данной модели осуществляются следующие действия по проектированию учебного процесса: Прогнозирование уровня учебных достижений в различных образовательных областях; Определение причин учебных затруднений и разработка корректирующих упражнений на основе полученных данных; Адаптация содержания обучения к когнитивным возможностям учащихся; Определение скорости усвоения учебной информации и продолжительности обучения; Выбор адекватных методов, форм, средств и приёмов обучения (совместно с данными мониторинга общеучебных, межпредметных и предметных знаний и умений); Уровень детализации при предъявлении новой информации; Возможность выполнения креативных заданий.

Исследование межпредметных знаний и умений Владение декларативными знаниями на уровне воспроизведения (явления, факты, величины, понятия, законы, модели, теории). Владение процедурными знаниями на уровне воспроизведения (операции, действия, методы). Владение процедурными знаниями на уровне применения (операции, действия, методы).

Исследование предметных знаний и умений Владение декларативными знаниями на уровне воспроизведения (явления, факты, величины, понятия, законы, модели, теории). Владение процедурными знаниями на уровне воспроизведения (операции, действия, методы). Владение процедурными знаниями на уровне применения (операции, действия, методы). На основе данных, полученных с помощью перечисленных выше видов мониторинга, определяются уровни когнитивной и общеучебной готовностей школьника к усвоению новой информации. По каждому из этих параметров выделяются три уровня.

Уровни когнитивной готовности 1) низкий (коэффициент интеллекта ниже нормы, низкий уровень интеллектуальной лабильности, не умеет обнаруживать основные виды связей между понятиями, классифицировать их по различным основаниям, отделять существенные признаки понятий от несущественных, не способен к логическим умозаключениям, применяет стратегии сканирования при формировании понятий); 2) средний (коэффициент интеллекта в норме, средний уровень интеллектуальной лабильности, в решении заданий на диагностику вербального интеллекта не стабилен, некоторые виды заданий выполняет лучше, чем другие, допускает ошибки в логических умозаключениях, прибегает к разным стратегиям при формировании понятий); 3) высокий (коэффициент интеллекта выше среднего, средний или высокий уровень интеллектуальной лабильности, в решении задач на диагностику вербального интеллекта стабилен, допускает незначительное количество ошибок в логических умозаключениях, использует, в основном, стратегии сосредоточения при формировании понятий).

Уровни учебной готовности 1) низкий (практически не владеет данными умениями, требуется специальное обучение с показом правильных способов выполнения действий, непрерывным контролем и коррекцией выполнения); 2) средний (может выполнять действия, входящие в состав умений, с помощью учителя); 3) высокий (ученик владеет умениями и может самостоятельно выполнять действия, из которых состоит умения). Однако, для выбора адекватных когнитивному состоянию учащегося методов, форм, средств и приёмов обучения необходимо дополнительно провести анализ содержания обучения, представленного в учебных текстах, доступных учащемуся (учебники, хрестоматии, литературные и научные произведения, энциклопедии, справочники, компакт-диски, видеофильмы, Интернет и т. д.). На основании анализа источников информации в когнитивной технологии выделяются три уровня качества учебных материалов.

Уровни качества учебных материалов 1) низкий (отсутствует обоснование исходных суждений, выводы излагаются без доказательств, при изложении материала не учитываются когнитивные возможности учеников, не выделяется когнитивная информация, предназначенная для интеллектуального развития учащихся; такой текст учащиеся могут только выучить, не понимая его содержания); 2) средний (в тексте присутствуют некоторые из необходимых элементов, как правило, он соответствует когнитивным возможностям среднего ученика, но в нём отсутствует информация, предназначенная для формирования способов мышления в изучаемой предметной области, не выделяются в явном виде новые виды связей и отношений между понятиями); 3) высокий (в содержании выделены исходные суждения и приведено их обоснование, выводы из исходных суждений получены с помощью логических умозаключений; текст соответствует когнитивным возможностям среднего ученика и в него введены вопросы для диагностики понимания с гиперссылками для коррекции усвоения при получении ошибочных ответов; новые виды связей и отношений между понятиями, новые продукции выделяются в явном виде для специального изучения учащимися; в тексте даны различные формы кодирования одной и той же информации, представлены граф-схемы или семантические сети, связывающие новые понятия с ранее изученными).

На основе выделенных параметров с учётом трех значений каждого из них можно построить трёхмерную матрицу, изображённую на рисунке. По вертикальной оси откладываются три уровня учебной готовности, по одной из горизонтальных осей, направленной вправо, отложены три уровня когнитивной готовности. Наконец, по второй горизонтальной оси откладываются три уровня качества учебных материалов. В результате получается куб, содержащий 27 ячеек, каждая из которых отвечает определённой комбинации уровней качества учебных материалов (содержания), когнитивной и учебной готовностей учащегося. В Когнитивной технологии эта модель уровней данных параметров получила название пространственной модели СКУ (аббревиатура от слов "содержание", "когнитивная", "учебная").

На основе данных мониторинга и анализа качества учебных материалов можно найти место каждого ученика в построенном пространстве СКУ. Определив координаты ученика, можно выбрать адекватные формы и методы работы при изучении новой информации

Например: пусть ученик находится в ячейке с координатами (1, 1, 1), поэтому он обладает низкими интеллектуальными возможностями при низком уровне формирования общеучебных умений. Качество учебных материалов, которыми располагает учитель, также является низким. Очевидно, что в этой области пространства СКУ самостоятельное изучение учеником имеющихся учебных материалов не имеет смысла. Столь же очевидно, что ученик не сможет воспринимать объяснительно- иллюстративную лекцию или проблемное изложение материала. Так как такой ученик не может самостоятельно совершать продукции, необходимые для восприятия новой информации, то этот учащийся нуждается в пошаговом управлении его познавательной деятельностью либо: с помощью учителя; с помощью другого ученика, владеющего общеучебными и когнитивными средствами, необходимыми для понимания новой информации; с применением программированного обучения.

Первое предложение об индивидуальном взаимодействии учителя и ученика в условиях класса реализовать невозможно. Реализация второго предложения может принести пользу обучаемому ученику, если обучающий сможет перевести изучаемое содержание на язык понятий и связей между ними, понятный обучаемому, т. е. работать в зоне его актуального развития. Это возможно только в том случае, если обучающий ученик может самостоятельно разобраться в содержании обучения, но по условию качественные учебные материалы отсутствуют. Кроме этого, не совсем ясны и прогнозируемые результаты такого "обучающего изучения содержания" для ученика, играющего роль помощника. Таким образом, адекватной формой изучения нового материала в области пространства СКУ с координатами (1, 1, 1) является программированное обучение. Другими словами, реализовать успешное обучение ученика в зоне (1, 1, 1) без выхода за пределы этой зоны путём создания качественных учебных материалов для программированного обучения невозможно.

В качестве второго примера на рисунке указана область пространства СКУ с координатами (1, 3, 3), соответствующая ученику с высокой когнитивной и учебной готовностью при низком качестве учебных материалов. Ученик с таким уровнем развития вполне подготовлен к самообучению, но в данном случае его возможность ограничивается качеством учебной литературы. Так как учебные материалы не содержат информации, необходимой для развития способов мышления в данной предметной области, то самостоятельное изучение приведёт лишь к накоплению некоторых фактических сведений без обнаружения специфических способов деятельности и приёмов мышления, которые применяются на данном содержании. Поэтому адекватными формами изучения новой информации являются лекция или эвристическая беседа. Лекция выбирается в том случае, если учебный материал содержит принципиально новые для учащихся методы познания или новые специфические связи между понятиями. Если же учебный материал развивается на основе уже известных методов и связей между понятиями, то более целесообразным будет использование беседы как более активной формы работы с непрерывной обратной связью.

В когнитивной технологии используются следующие четыре метода обучения: объяснительно-иллюстративный; программированный; эвристический; проблемный. Основание этой классификации предложил В.В. Гузеев в работе "Методы и организационные формы обучения" (М.: Народное образование, с). Ими являются четыре компонента содержания обучения; 1) начальные условия, характеризующие исходное состояние знаний, умений, представлений учащегося, необходимых для усвоения новой информации; 2) промежуточные цели, которые должны быть достигнуты учащимися при усвоении новой информации; 3) способы достижения промежуточных целей; 4) конечные цели усвоения (планируемые результаты

Выбор того или иного метода зависит как от области в пространстве СКУ, так и от тактических целей данной фазы процесса. Например, объяснительно-иллюстративный метод позволяет учесть особенности когнитивного развития, экономит время передачи информации, позволяет обучать умению аннотировать, относительно независим от качества учебных материалов, но ограничивает самостоятельность учащихся и сводит их деятельность к репродукции того, что было продемонстрировано учителем. Среди множества разнообразных форм обучения в когнитивной технологии применяются: 1)лекция; 2)рассказ; 3)беседа; 4)практикая работа; 5)кум: 6)самостоятельная работа; 7)практическая работа; 8)лабораторная работа; 9)диктант; 10)собеседование; 11)консультация; 12)зачёт; 13)экзамен.

В данном перечне два последних пункта(зачёт и экзамен) относятся к завершающему контролю усвоения, поэтому они не имеют отношения к тем фазам урока, на которых происходит усвоение информации и для которых существенную роль играет адаптация воздействий к когнитивным и общеучебным возможностям ученика. Все остальные формы могут быть использованы именно на тех этапах урока, где принципиально важно обеспечить понимание учеником изучаемого материала.

Третьим вариативным компонентом модели учебного процесса являются средства обучения. Используются: средства наглядности (таблицы, плакаты, модели, кино- и видеофильмы, схемы, демонстрационные программы и т. д.); технические средства обучения (кино-, диа- эпи- и видеопроекторы, электронные доски, компьютеры, калькуляторы и т. д.); демонстрационное и лабораторное оборудование; обучающие, моделирующие и контролирующие программы; источники информации на бумажных и электронных носителях (учебники, хрестоматии, справочники, книги, статьи, иллюстрации, аудиозаписи, Интернет ) задания для управления учебной деятельностью учащихся (сборники упражнений, рабочие тетради, сборники задач, лабораторные, практикумы ) Особенностью Когнитивной технологии являются специфические задания, применяемые для управления учебной деятельностью. Они перечисляются при описании уроков изучения декларативной и процедурной информации.

Спасибо за внимание!