Технология нахождения нового знания

С развитием кибернетики и информатики моделирование прочно вошло в арсенал методов, широко используемых в различных областях науки и техники, и стало одним из основных инструментов обучения.

Отчасти информатика - это наука о правилах целеустремленной деятельности. Она по праву входит в союз с математикой и лингвистикой, закладывая в образование опорный треугольник развития главных проявлений человеческого интеллекта: способность к обучению, способность к рассуждению и способность к действию. Дисциплина действия так же нужна человеку, как дисциплина ума и дисциплина речи. Упражняясь в управлении компьютером, студент вырабатывает способность управлять собой.

Чисто интуитивно мы с раннего детства строим своеобразную модель языка и по ней учимся. Шаг за шагом расширяем ее, включая в нее все правила и все исключения из правил - все нюансы языка. Школу практической лингвистики проходит каждый, совершая творческую работу. Сама природа подсказала совершенные методы наращивания знаний (самостоятельность — эвристический подход — творческая активность — построение ассоциативных связей).

Мыслительный аппарат — это система, которая создаёт модели, образуя их из всего, что человека окружает, а затем распознаёт эти модели и пользуется ими. В этом заключена основа эффективной работы мысли. Поскольку последовательность поступления информации определяет, как именно сведения будут преобразованы в модель, полученные образы неизменно окажутся далеко не самым лучшим вариантом расположения элементов информации. Чтобы обновить такие модели и тем самым получить возможность более полно пользоваться содержащейся в них информацией, нам требуется некий механизм интуитивной перестановки. Его нельзя создать, прибегая к логическому мышлению, которое работает только с общепризнанными понятиями, а не перестраивает их.

«Система моделей — очень эффективный способ обработки информации. Стоит создать такие модели, и они становятся своего рода кодом. Вот в чём преимущество системы кодирования: вместо того, чтобы набирать всю информацию, человек собирает её лишь столько, сколько необходимо для определения закодированной модели, к которой он затем и обращается. Это подобно тому, как с помощью каталожного шифра мы находим в библиотеке книги по нужной тематике» [1, с.11].

Удобно говорить о нашем мыслительном механизме как о некой машине по обработке информации — напоминающей скорее компьютер. Однако наш мыслительный аппарат — не машина, а особая среда, позволяющая поступающей информации выстраиваться в виде стереотипов. Эта «запоминающая» система, способная самоорганизовываться, самоукрупняться, действует очень надёжно, создавая набор стереотипов, — именно в таком процессе и заключается эффективность нашего обычного мышления.

Но огромная продуктивность системы создания моделей или стереотипов влечёт за собой и ряд недостатков. Пользуясь ею, легко располагать стереотипы в различном сочетании и увеличивать их число, но крайне трудно перестроить их самих, чтобы иметь возможность на них влиять. Традиционные методы мышления учат нас, как подвергать такие модели проверке, определяя их действенность. Но мы так и не сумеем воспользоваться доступной информацией наилучшим образом, если не будем знать, как создавать новые модели и избавляться от диктата старых.

В ординарном, традиционном мышлении отсутствуют методы, позволяющие выходить за пределы адекватного. Как только нас что-то удовлетворяет, мы перестаём думать. И упускаем множество более оптимальных комбинаций элементов информации, которые существуют вне рамок адекватного, но мы их ленимся отыскивать. Мы не влечёмся к трудностям. Это не для нас, это нам как раз противоестественно. Мы влекомы трудностями — вот где суть. Щепка не рвётся в реку, пока её туда не забросят, но уже попав, она упоённо кружится в водоворотах поначалу чуждой ей стихии. Всё, что есть, противится не родственному себе, но не может избежать сродства в контакте с ним.

Компьютерное моделирование сейчас представляет надежный метод формирования видов и способов мышления, оно позволяет закреплять терминологию из данной предметной области и совмещает в себе наглядность, технические идеи и оригинальность изложения учебного материала. Новая информация на «тяжёлом и отталкивающем языке» упаковывается легко, доступна и ясна для студентов, их уже не смущает изобилие новых непонятных слов, пестрота технических терминов и книжное объяснение процессов и алгоритмов.

Существует множество различных моделей, отличающихся сложностью, разнообразием задач и целей моделирования, областями применения. На моделях внешнего подобия проводят предварительные испытания. Тренажёры, электрифицированные учебные таблицы и схемы, модели, имитирующие поведение реальных объектов в сложных ситуациях, служат для обучения. Модели-эрзацы заменяют объекты при выполнении определённых функций, их называют также функциональными. Исследовательские модели — математические и имитационные — заменяют реальные объекты в ходе научных исследований.

Построение модели необходимо:

-         чтобы понять, как устроен конкретный объект: какова его структура, основные свойства, законы развития и взаимодействия с окружающим миром;

-         чтобы научиться управлять объектом (или процессом) и определить наилучшие способы управления при заданных целях и критериях;

-         чтобы прогнозировать прямые и косвенные последствия реализации заданных способов и форм воздействия на объект;

-         для развития технического мышления.

Итак, компьютерное моделирование различных систем и процессов — это и безопаснее, и дешевле, чем испытания на реальных объектах. Это прекрасный метод для развития технического мышления.

Цели компьютерного моделирования могут быть:

Прогностическая и дидактическая функции моделирования больше применяются в экономике, профтехобразовании. Диагностическая функция особенно важна при использовании моделирования в технических областях, в биологии, в физике.

С компьютерным управлением процессами тесно связана область машинного проектирования (сокращённо CAD). Эта область бурно развивается в последнее время. Она включает в себя как проектирование машин и устройств, так и электронных систем, в том числе компьютеров. Машинное проектирование применяется в архитектуре и градостроительстве, возведении наземных и морских сооружений и т. д., вплоть до конструирования обуви и одежды. Компьютер помогает проектировщику рассчитать параметры создаваемой конструкции (винты, подшипники), а также «берёт на себя» создание всех чертежей проекта. Работа с такими программами позволяет студенту самому осилить работу инженера. Но в одиночку проектировщик сумел бы найти одно или, возможно, весьма ограниченное число альтернативных решений поставленной задачи. Когда же за один проект возьмётся несколько человек, их появится гораздо больше. Назначение подобных упражнений — научить не самому процессу проектирования, а пользованию мышлением, привлекая сравнение, перегруппировку, “подрезку” и расчленение (в перечне инженерных работ такая задача носит название “ценностное конструирование”), абстрагирование и извлечение, комбинирование. У студентов появляется стремление выяснить, какие компоненты в действительности образуют ту или иную модель (к чему мы стремимся при анализе). Проектирование очень полезно при поиске альтернативных возможностей оценки ситуации. Оно требует значительно больших творческих усилий. Это сильный метод самостоятельной работы.

Первая цель упражнения по проектированию — помочь студентам находить альтернативные решения. Вторая цель — помочь им переступить через барьер адекватности и придумать нечто лучшее. Третья цель — помочь им освободиться от моделей-клише. Эти три цели объединяются в общую задачу освоения мышления.

Преимущества информационной системы с заранее установленными моделями — это быстрота узнавания и стремительность ответной реакции. Поскольку мы можем опознать то, что стараемся найти, то способны также и эффективно исследовать окружающую среду. Недостатки такой системы обработки информации столь же конкретны. Вот некоторые из них:

-        Модели обладают свойством становиться фиксированными, поскольку целиком завладевают нашим вниманием.

-        Крайне трудно изменять модели, как только они становятся фиксированными.

-        Информацию, выстроившуюся в виде определённой модели, почти невозможно использовать как составную часть какой-то иной модели.

-        Обычно возникает и такая тенденция, как «центрирование». Это означает, что всё хотя бы отдалённо напоминающее типовую модель воспринимается именно как типовая модель.

-        Модели могут быть созданы дроблением на части, и оно в той или иной мере произвольно. Нечто целостное можно разделить на отдельные элементы, а затем подвергнуть дальнейшему дроблению. Как только они будут образованы — сразу приобретут свойство самоповторения [1,с.41].

-        Такая система отличается ярко выраженной преемственностью. Небольшое отклонение в сторону в какой-то момент может повлечь за собой значительные изменения всей системы.

-        Последовательность поступления сведений играет слишком важную роль в их расположении. И маловероятно, что какой-либо вариант размещения окажется наилучшим для уже поступившей информации.

-        Существует тенденция скачкообразного переключения, а не плавного перехода с одной модели на другую [1, с.42].

-        Пусть даже две конкурирующие модели очень близки друг другу, но выбрана будет только одна из них, другую же оставят без всякого внимания.

-        Существует заметная тенденция к «поляризации». Это подразумевает стремление выбрать одну из крайностей, вместо того чтобы проявлять сбалансированный подход.

-        Фиксированным моделям свойственно стремление становиться всё крупней и крупней. Другими словами, отдельные модели, сцепляясь, образуют вместе всё более удлиняющуюся цепочку, которая начинает доминировать над своими частями настолько, что сама превращается в некую новую модель. В системе отсутствует механизм, позволяющий прерывать такие длинные образования.

-        Мыслительный аппарат — это система, которая рождает клише и их же постоянно использует [1, с.43].

Поэтому преподаватель, ставя задачу развития технического мышления студентов, должен преодолеть эти недостатки, создав средство для явного преобразования моделей, ухода от моделей-клише и упорядочивания информации как-то по-новому, чтобы вызвать приток свежих идей.

Для этих целей хорошо подходят методы:

-                «Мозговой» штурм.

Это групповая форма соревнования, участники которого помогают друг другу вырабатывать самые неожиданные идеи.

-                Поиск альтернатив.

Бывают случаи, когда представляется разумным попробовать найти иные подходы к ситуации.

-                Пересмотр исходных посылок (бросить вызов допущениям.

Попытка видоизменить существующие модели, так как допущения — это модели, на изменение которых пойти, как правило, очень и очень трудно.

-                Метод «почему».

-                Отложенный приговор.

Откладывание оценки, чтобы прийти не столько к правильному решению, сколько к эффективному.

-                Дробление на части.

Смысл метода дробления не в детальном анализе, а в разрушении монолитности привычной модели.

-                Метод «от противного».

Позволяет перестроить модель более оригинальным способом.

-                Метод аналогий.

Рассматриваемой проблеме находят аналогию, а затем сходная ситуация получает собственное развитие. На каждом этапе промежуточный результат соотносят с первичной проблемой. Тем самым проблема развивается вслед за аналогией.

-                Выбор точки входа и зоны внимания.

Определяет весь ход наших рассуждений. Наше внимание чаще всего бывает направлено на самые очевидные вещи. Если мы хотя бы чуть-чуть сместим взгляд в сторону, этого может оказаться достаточно для кардинальной переоценки всей ситуации. Нужно учитывать все аспекты проблемы, особенно те, которые кажутся второстепенными и незначительными.

-                Метод поляризации.

-                Метод случайного импульса.

Большинство методов основаны на положении, что идея развивается нами изнутри. Мы преобразуем её с помощью ряда шаблонных действий, которые помогают группировать исходные данные в виде новой модели. Но вместо попытки развивать идею изнутри мы можем воздействовать на неё каким-то внешним импульсом. Каким образом совершенно посторонний объект способен помочь нам в перестройке привычной модели? Случайный импульс оказывается полезен только потому, что наш мыслительный аппарат функционирует в виде самоукрупняющейся запоминающей системы. Объём внимания такой системы отличают ограниченность и ассоциативность. Это означает, что при поступлении в систему двух внешних сигналов, какими бы разнохарактерными они ни были, между ними непременно будет установлена ассоциативная связь. Обычно если между такими сигналами нет никакой зависимости, принимается во внимание лишь один из них, а второй игнорируется. Но если наше внимание сознательно направляется сразу на оба сигнала (в специально созданных условиях), тогда между ними будет в конце концов перекинут мостик. Поначалу всё ограничится лишь быстрым переключением нашего внимания с одного объекта на другой, но вскоре благодаря свойствам нашей кратковременной памяти между ними установится прочная связь.

Случайный импульс может оказывать двоякое воздействие. Неожиданный фактор может привести к появлению новой точки входа в интересующей нас проблеме. Случайный фактор можно также использовать для создания аналогии. Найденное в словаре слово может создать ситуацию, которая будет развиваться по своим собственным законам. Если мы соотнесём её с рассматриваемой проблемой, то используем метод аналогий.

Для развития гибкости и мобильности мышления необходимы методы, стимулирующие

Процесс, когда блокировка происходит из-за соответствия привычной модели, преобладает в нашем мышлении, ибо мы вынуждены строить свои догадки и предположения на фундаменте прошлого опыта. Каким бы полезным ни был такой процесс, у него есть некоторые недостатки, особенно ощутимые, когда необходимо создавать новые идеи и приводить существующие модели в соответствие с изменившимися реалиями.

Ассоциативная теория представляет мышление как цепочку идей, связанных общими понятиями. Основными операциями такого мышления являются ассоциации, приобретённые на основе различных связей; припоминание прошлого опыта; пробы и ошибки со случайными успехами; привычные («автоматические») реакции и пр.

Способность к обучению — одна из основных черт разумного, интеллектуального поведения. Не имея такой способности и не обладая абсолютным, «на все случаи жизни» знанием, «жёстко запрограммированный» человек не может успешно действовать в сложных ситуациях, полных неопределённости.

Мышление диалогично. И поэтому диалог преподавателя и студента — наиболее естественная форма «раскручивания» лабиринтов памяти студента, в которых хранятся знания, частью носящие невербальный характер, т. е. выраженные не в форме слов, а в форме наглядных образов. Именно в процессе объяснения преподавателю студент на эти размытые ассоциативные образы надевает чёткие словесные ярлыки, т. е. вербализует знания.

Многолетние исследования показали, что слова кодируются в мозгу и как сложные звуковые сигналы, и как сигналы смысловые, имеющие специальное, «человеческое» значение. Сведения в мозгу шифруются не только последовательностями нуклеотидов в молекулах нуклеиновых кислот. В кодировании участвуют, по-видимому,все уровни - и атомный, и молекулярный, и клеточный, хотя роль молекулярного, то есть химического, вырисовывается все отчетливей.

Медиапедагогика формирует информационный стиль мышления, который связан не с переработкой линейной буквенно-цифровой информации, а принципиально многомерной, многоканальной ее формы (звук-цвет-образ…). Способствует формированию медийных образов и компьютерное моделирование, работа с CAD-системами и другими программами проектирования.

Литература:

1.        Де Боно, Э. Латеральное мышление. — СПб.: Питер Паблишинг, 1997. — 320 с.