Начало >> Статьи >> Архивы >> Системный анализ процесса мышления

Задания автоматизированного контрольного урока ботаники - Системный анализ процесса мышления

Оглавление
Системный анализ процесса мышления
Развитие естественно-научных представлений о процессе мышления
Представления древнегреческих материалистов
Концептуальный физиологический подход И. М. Сеченова и И. П. Павлова
Функциональные системы психической деятельности человека
Мышление - как активный системный процесс
Знак, сигнал, значение
Интериоризация
Общая теория функциональных систем и психофизиологическая проблема
Развитие мышления у ребенка
Развитие новых аспектов общей теории функциональных систем
Импринтинговая гипотеза формирования акцептора результатов действия
Отражательная функция мозга человека
Методы изучения организации нейродинамических процессов мозга школьников
Проблема наглядности и ее связь с видами информации
Задания автоматизированного контрольного урока ботаники
Выделение групп обследуемых с высокой и низкой работоспособностью
Анализ нейродинамической организации мозга школьников
Изучение нейродинамической организации мозга в эксперименте Ботаника 6
Типы преобразования информации
Эксперимент Ботаника 1
Системный анализ ЭЭГ-активности при выполнении обследуемыми заданий
Межполушарная асимметрия альфа-активности
Динамика коэффициентов реактивности
Особенности электрографических показателей в группах мыслителей и художников
Заключение
Дополнение
Роль средств обучения в системном квантовании учебных действий школьников
Список литературы

В системе психофизиологического эксперимента мы разработали контрольные уроки для учащихся 5-го и 6-го классов средней школы.
Ботаника была выбрана потому, что изучать ее нельзя без получения информации в образной форме, на что указывал еще Аристотель (384— 322 гг. до н. э.) и его ученик Теофраст — «отец ботаники» (370—285 гг. до н. э.). Теофраст описал 550 видов растений и пытался их классифицировать в трудах «История растений» и «О причинах растений». Классификация же растений требует от учащегося вынесения суждения (понятия). В ботанике как учебной дисциплине очень удачно сочетается образная и словесная форма подачи информации.  За основу заданий контрольных автоматизированных уроков мы взяли контрольные диафильмы для 6-го класса «Цветковые растения и их классификация», для 5-го класса — две контрольные серии диапозитивов «Стебель» и «Лист». Эти диафильмы и серии диапозитивов для контроля знаний были изготовлены по заказу Министерства просвещения СССР под руководством опытного методиста по предметам биологического цикла кандидата педагогических наук А. М. Розенштейна. На основе государственной программы по ботанике и упомянутых диафильмов были разработаны автоматизированные контрольные уроки [Пратусевич Ю. М., Розенштейн А. М., 1986].
Урок для 6-го класса состоял из 32 заданий, из которых в 16 использовалась образная информация (1-й тип задач), а в 16 других — текстовая: письменные вопросы и письменные образцы ответов (2-й тип задач). Автоматизированный характер предъявления контрольных заданий и одновременной оценки ответа школьника, запоминание результатов решения задачи и прием ЭВМ-сигналов ЭЭГ-активности с основных областей мозга, снимаемой при решении контрольных задач по ботанике, потребовали переработать задания таким образом, чтобы они отвечали требованиям автоматизированного психофизиологического эксперимента при сохранении полноценного контроля знаний курса [Пратусевич Ю. М., 1985].
Образные задачи (1-й тип) содержали цветные изображения биологических объектов (растений или их частей: плодов, корней, цветков, листьев) и вопросы, помещенные под изображением. В соответствии с программой у учащегося должно быть сформировано понятие о типах плодов — классификационная схема. Он также должен был владеть критерием отнесения конкретного объекта к тому или иному классу — знать его существенные признаки. Задачи построены с таким расчетом, что учащийся должен указать, к какому семейству относятся растения, изображенные на картинке. Следующий вид задач этого типа основан на выделении отдельных фаз процесса, разворачивающегося во времени. Приведем содержание нескольких задач 1-го типа:

  1. Под каким номером здесь изображен сложный плод?
  2. Данные растения относятся к семейству: 1) злаков? 2) пасленовых? 3) крестоцветных? 4) мотыльковых? 5) разноцветных? 6) сложноцветных?
  3. Каким номером обозначена фаза «выход в трубку»?

Текстовые задания (2-й тип) строились аналогичным образом, но вся информация давалась в словесной форме.

  1. У ландыша лист: 1) цельный? 2) лопастный? 3) раздельный? 4) рассеченный?
  2. Из растений на Земле позже всех появились и оказались наиболее приспособленными к условиям существования: 1) грибы? 2) водоросли? 3) голосемянные? 4) папоротникообразные? 5) покрытосемянные?
  3. Укажите на признак, который не характерен для семейства крестоцветных: 1) соцветие-кисть; 2) чашечка цветка состоит из 4 чашелистиков; 3) плод—стручок или стручочек; 4) венчик цветка состоит из 4 лепестков; 5) цветок имеет один пестик и 6 тычинок.

Урок для 5-го класса также состоял из 32 заданий. Из них 16 заданий были посвящены разделу «Стебель» и представляли собой образные схемы и модели анатомического строения (срезы) стебля растений (1-й тип задач). Учащийся должен был называть отдельные части анатомического строения. Хотя материал предъявлялся в виде изображения, но объектом его был не внешний вид знакомых растении, а их внутреннее анатомическое строение. Ученик, владеющий этим материалом, на схемно-модельном изображении анатомии стебля как бы видит за непосредственной формой строение внутренних частей растения. Тем самым он мысленно за строением представляет функцию частей живого организма. Данный материал выходит за рамки непосредственного созерцания и опыта ребенка и в этом смысле он несколько приближается к абстрактному. Однако это еще не чистая, опирающаяся на слово, абстракция, полученная в результате практического преобразования действительности. Достаточно распилить бревно, чтобы увидеть внутреннее строение ствола дерева. Следовательно, схемно-модельные изображения относятся к образной форме информации, но занимают как бы промежуточное положение между непосредственной предметностью, т. е. конкретно-образной информацией, н ее чисто знаковым замещением в словесной форме.
Следующие 16 заданий были посвящены разделу «Лист» и представляли собой конкретно-образное изображение листьев конкретных видов растений (2-й тип задач). Классификация листьев проводилась по одному из пяти признаков морфологии листа: его общей форме, форме листовой пластинки, форме края, характеру листорасположения, характеру жилкования.
Приведем в качестве примеров несколько задач 1-го типа (схемно-модельные изображения).

  1. Номеру 2 на рисунке соответствует: а) сердцевина? б) верхушечная почка? в) камбий? г) кора? д) боковая почка? е) древесина?
  2. Номеру 4 на рисунке соответствует: а) укороченный стебель-донце? б) боковая почка? в) придаточные корни? г) наружная сухая чешуя? д) верхушечная почка? е) видоизмененный лист — сочная чешуя?
  3. Номеру 3 на рисунке соответствует: а) устьичная клетка? б) устьичная щель? в) бесцветная клетка покровной ткани?

Примеры задач 2-го типа (конкретно-образных изображений):

  1. У клевера лугового листья: 1) тройчатосложпые? 2) пальчатосложные? 3) непарноперистосложные? 4) парноперистосложные?
  2. У липы форма листовой пластинки: 1) округлая? 2) почковидная? 3) сердцевидная? 4) ланцетная? 5) линейная? 6) стреловидная?
  3. У крапивы форма края листовой пластинки: 1) пильчатая? 2) зубчатая? 3) городчатая? 4) выемчатая? 5) цельная?

Таким образом, в автоматизированном уроке для 6-го класса учебная информация предъявлялась в образной форме (изображения растении, схемы, модели его частей и фаз развития) в 1-м типе задач и в словесной форме во 2-м тине задач (знаковая абстрактная система информации, т. е. система речевого кода). В уроке для 5-го класса учебная информация в обоих типах задач предъявлялась в образной форме, но в 1-м типе задач это была схемно-модельная форма информации, а во 2-м типе - конкретнообразная.
Методика автоматизированного контрольного урока ботаники. Системообразующим фактором функциональной организации мозга при решении задачи, как показал П. К. Анохин (1973), была необходимость решить поставленную задачу, т. с. полезный социальный результат. Этот результат определялся по критерию успешности выполнения 16 контрольных заданий для каждого типа задач отдельно. Как было показано выше (см. 2-ю главу), процесс саморегуляции поведения человека заключается в постоянном сопоставлении параметров результата с «целью» (нейронной моделью будущего результата, закодированной в прогнозирующем аппарате функциональной системы психической деятельности человека, определяющей действия субъекта в данном системном фрагменте его целенаправленной умственном деятельности).
Изложенная выше гипотеза определила структуру автоматизированного психофизиологического эксперимента, характер и последовательность процедур обработки экспериментальных данных, реализованных с помощью автоматизированной системы для изучения системной организации ЭЭГ-активности при умственной работе (ЭВМ — электроэнцефалограф — диапроектор— пульт обследуемого). Комплекс программ, обеспечивающих проведение эксперимента, включал 4 режима: а) решение задач, б) запись фона ЭЭГ, в) калибровка каналов, г) запись данных об обследуемом. Через видеотерминал экспериментатор мог запрашивать любой режим работы и управлять ходом эксперимента. Задания состояли из последовательных проб, число которых было задаваемым параметром программы. Каждая проба была учебным интеллектуальным заданием, предъявляемым обследуемому через диапроектор на экране. На основании умозаключения обследуемый отвечал на вопрос задания нажатием на соответствующую кнопку пульта (восемь кнопок под номерами 1—8).  На решение давалось время в секундах (Т), в течение t производились регистрация и считывание ЭЭГ-активности с частотою ш (Гц) с р каналов, после чего зажигался сигнал, разрешающий ответ. Если обследуемый не отвечал за время Т, ему засчитывалась ошибка по данной пробе и предъявлялась следующая. Если он успевал ответить за Т(с), программа оценивала правильность ответа, запоминала его и предлагала следующую пробу. Общее количество проб — N, число однотипных проб — n, заданный порог сигнала — h, при превышении которого по любому каналу программа прекращала считывание ЭЭГ-сигналов, а в паспорте и протоколе пробы отмечала «Артефакт». После возникновения ситуации «Артефакт» следующая проба могла начаться только по сигналу экспериментатора «Пуск» с видеотерминала. В паспорте пробы фиксировалась следующая информация: кодовый номер обследуемого, правильность ответа, время ответа, время записи ЭЭГ.
В экспериментах с проведением автоматизированных контрольных уроков были заданы параметры: Т —50 с, t=I0 с, т=100 Гц, р = 8 каналов, h = = 100 мкВ, N = 32, n=16. Таким образом, на решение обследуемому отводилось время 50 с, 10 с — на чтение условий задачи и ознакомление с ними, Прием ЭЭГ-сигналов автоматизированная система начинала с 11-й секунды и продолжала его до 20-й секунды. ЭЭГ регистрировали монополярно от 8 рабочих электродов, расположенных по системе 10—20%: О1, О2, Р3, Р4, Т3, Т4, F3, F4. Референциальные электроды располагались на мочке ипсилатерального уха.
После эксперимента, чтобы выяснить, как обследуемый ребенок относится к своей работе в эксперименте, как он ее оценивает, нравится ли ему эта работа, мы спрашивали у детей, понравилось ли им участие в эксперименте с решением задач по ботанике, довольны ли они своими результатами, не надоело ли им решать задачи, не устали ли они от работы, не давила ли им маска с электродами на голову, мешая работать, хотят ли они еще раз прийти проверить свои знания путем автоматизированного контроля? Если детям по той или иной причине не правилось участие в эксперименте или оно было для них утомительным, то их данные исключали из дальнейшего анализа.
Затем экспериментатор просматривал контрольную запись ЭЭГ на бумажной ленте и исключал из дальнейшего анализа ЭЭГ-реализации с артефактными изменениями (паводка 50 Гц, волны на ЭЭГ от движений глазных яблок при моргании, амплитуда которых не превышала порога в 100 мкВ), но пропущенные программой по данным печатаемого системой протокола обследования.
Весь эксперимент «Контрольный урок ботаники» продолжается обычно 30—35 мин. Экспозиция задании на экране подбирается эмпирически. Если она будет велика и обследуемые решат все задачи, то это не даст нам количественно-качественной характеристики их работоспособности. То же произойдет, если экспозиция будет слишком мала и все обследуемые не решат ни одной задачи. Целесообразно эмпирически найти такую экспозицию, при которой будет наибольший разброс результатов у отдельных обследуемых: такая экспозиция наиболее критична для получения характеристики работоспособности обследуемых. Экспозиция должна в среднем обеспечить 50% успешных решений, что наблюдается при 50 с.
Нам необходимо было убедиться, что закономерности определения интеллектуальной работоспособности школьников через выяснение системной организации ЭЭГ-паттернов в процессе решения интеллектуальных задач [Пратусевич Ю. М., Дубнер О. Л., и др. 1981; Пратусевич Ю. М, 1983], выявленные на модельных задачах, будут работать и при учебных задачах урока биологии.
С этой целью мы провели первую серию исследований с контрольным уроком для 6-го класса «Цветковые растения и их классификация». Было отобрано 30 учащихся 6-го класса, который имели не менее половины без артефактных записей ЭЭГ по каждому типу задач. Для системного анализа было взято 656 безартефактных ЭЭГ-паттернов, полученных при решении 656 учебных задач. Дискриминантный анализ, проведенный с ЭЭГ-паттернами, описанными 12 признаками (компонентами), подтвердил результаты, выявленные на модельных задачах [Пратусевич Ю. М., Квасов Г. Н., Соловьев А. В., 1984].
Во второй серин исследований, проведенной на материале этого же контрольного урока, было проанализировано 712 безартефактных ЭЭГ-паттернов, полученных у 31 обследуемого 6-го класса при решении 712 задач, с помощью математической модели (основанной на компонентном анализе) в двенадцатимерном пространстве. Из них — 351 ЭЭГ-паттерн при решении задач, предъявляемых в образной форме (конкретно-образной и схемномодельной), и 361 ЭЭГ-паттери — при решении задач, предъявляемых в словесной (знаковой) форме.
В третьей серии исследований, проведенной у учащихся 5-го класса на материале контрольного урока «Стебель», «Лист», было отобрано 38 обследуемых, у которых при решении 971 задачи получили 971 безартефактный ЭЭГ-паттерн, 463 из которых — при решении задач, предъявляемых с помощью схемно-модельной формы информации («Стебель»), и 508 — при решении задач, предъявляемых с помощью конкретно-образной формы информации («Лист»). Анализ ЭЭГ-паттернов в двенадцатимерном пространстве проводился во второй и третьей сериях в зависимости от типа задач и от типа преобразования информации. Как было показано в исследованиях лаборатории [Пратусевич Ю. М., Минервин О. Н., 1984], такой анализ информативен даже по первичным признакам ЭЭГ. В настоящей работе он; впервые проведен на массиве ЭЭГ-паттернов с помощью модели ортогонализации, основанной на компонентном анализе. Информативность компонентного анализа подтверждена во всех исследованиях результатами дискриминантного анализа. Всего проанализировано 2339 ЭЭГ-паттернов, полученных при решении 2339 задач контрольных уроков.



 
« Системная красная волчанка, системная склеродермия, ревматоидный артрит   Системы организма (гистология) »