Абстрагирование
Широта применения -- один из ключевых факторов, определяющих ценность научных теорий [Atkins, 2010], которые формулируются таким образом, чтобы сфера их охвата была по возможности максимальной [Suppe, 1972; Toulmin, 1958]. По определению Эрнста фон Глазерсфельда (Ernst von Glasersfeld), абстрагирование -- это процесс генерации «общих идей на основе опыта» и «подмена некоего заполнителя или переменной абстрагированными эффектами субъективного восприятия тех или иных вещей» [von Glasersfeld, 1991].
В теориях, выработанных учениками, об абстрагировании свидетельствует использование обобщенных («сначала меняется быстро, потом медленно»), а не контекстно зависимых формулировок (например: «Меняется медленно, пока не достигнет максимальной температуры помещения»). На этапе установления закономерностей ставилась задача подбора общих терминов, употребление которых обеспечило бы применимость теорий к широкому кругу феноменов.
Активное пользование общими терминами позволило сделать формулировки теорий более абстрактными [Swanson, forthcoming]. Большинство практикантов описывали закономерности без ссылок на конкретные события: «Когда нужно пройти большую дистанцию, скорость высокая, а когда расстояние уменьшается, она падает. По завершении всего пути происходит остановка». Заметно реже встречались формулировки, описывающие закономерности в контексте фиксированных явлений, например: «Мы пользовались монетами, переложили их в контейнер, пересчитали и сделали это еще раз».
С высокой вероятностью, ключевую роль в обучении навыкам разработки общих теорий сыграл анализ разнородных примеров. Ввиду того что учебные теории нуждались в расширении для охвата непохожих кейсов, исключались внешние псевдоаналогичные элементы.
Так, в ходе прохождения «порогового» блока пришлось пересмотреть теорию, которая считалась достаточной для объяснения ситуаций с мостом из спагетти и каплями воды на монете. Замена понятия «разрушение» на «изменение» при характеристике реакции позволила распространить теорию на третий пример, в котором яйцо не разрушается, а всплывает. Процесс абстрагирования базовой идеи на основе анализа аналогов, исследованный Мэри Гик (Mary Gick) и Кейтом Холояком (Keith Holyoak), получил название «индукция схемы» (schema induction) [Gick, Holyoak, 1983, p. 8]. Он заключается в «отбрасывании различий между аналогами при фокусировании на общих характеристиках». Гик и Холояк установили, что наблюдателям редко удается идентифицировать схему с опорой на единичный пример, но при наличии двух аналогов их усилия обычно завершаются успехом.
Совершенствование повседневного мышления
Можно констатировать, что описываемый курс позволил студентам усовершенствовать свое повседневное мышление, обогатив его «научными» компонентами. Ключевую роль сыграли обсуждения разрабатываемых теорий [Swanson, Collins, 2018]. В частности, в кейсе с нагреванием холодной воды до комнатной температуры данные о тепловой динамике собирались с помощь компьютерной программы. скорость нагрева интерпретировалась как «быстрая, затем медленная». Практиканты предложили собственные объяснения этой закономерности, а затем под руководством преподавателя совместными усилиями сформулировали и уточнили причинно-следственную связь процесса.
Начальные описания идей носили необычный характер. Например: «Температура воды тормозит до полной остановки, подобно спортсмену, замедляющему бег, чтобы не врезаться в стену, а в начале процесса она растет быстро, поскольку до стены далеко и опасаться нечего». Идентификация, презентация и осмысление предложений позволили уточнить и адаптировать формулировки к концепции дифференцированного темпа перемен [Swanson, Collins, 2018].
Каждому ученику была отведена своя роль в контексте учебного процесса, обеспечившая ощущение равноправного участия в производстве научного знания. Характеристики приемов, применяемых в этих целях, описаны в табл. 4.
Табл. 4. Педагогические приемы, использованные в рамках курса
|
Целевое назначение |
Эффекты |
|
|
Выявление идей |
Стимулирование учеников к высказыванию, формулированию и обоснованию идей, развитие творческого мышления, получение «сырья» для генерации формализованных знаний |
|
|
Презентация |
Создание общих артефактов для групповой рефлексии и выработки уточнений, путем вербальных формулировок и записи идей на классной доске |
|
|
Вовлечение в осмысление идей |
Способность к глубокому осмыслению идей одноклассников развивает критическое мышление, но нередко приводит и к появлению новых идей, следовательно, стимулируя творческое мышление |
|
|
Помощь в определении своего места в более широком ландшафте |
Оценка вклада дискуссий в выполнение задач текущего блока. Участники курса должны фокусироваться на оценке перспективы и динамики дискуссионного процесса, а не содержания конкретной дискуссии. Фокус на процессе создания знаний способствует развитию метапознания |
|
|
Развитие чувства принадлежности к созданию научного знания, обеспечение равноправного участия |
Создание комфортной атмосферы с позитивной и корректирующей обратной связью. Позиционирование идей учащихся как ценного вклада в коллективное создание научного знания, стимулирующее их вовлеченность в процесс и усиливающее интерес к его творческой составляющей |
|
|
Источник: составлено авторами. |
Заключение
В статье представлена экспериментальная учебная программа, призванная вовлечь учащихся средней школы в «интеллектуально беспристрастное» создание научных теорий.
Рассмотрены четыре навыка, приобретаемые в процессе обучения, а также методики, способствовавшие их развитию и формированию теоретического склада ума.
Результаты нашего исследования позволяют заключить, что ученики при поддержке преподавателя с готовностью вовлекаются в разработку научной теории и приобретают необходимые навыки.
Полученные выводы ставят под сомнение общепринятые стереотипы об ограниченном потенциале молодых людей к освоению методов выявления внутренней структуры феноменов и абстрагирования [Chi et al., 1981; Larkin, 1983].
Разработка теорий позволяет глубже понять суть науки, так как отражает процесс создания научного знания.
Представленный курс основан на конструктивистском подходе к аудиторному обучению, стимулирует генерацию идей учениками, их заинтересованность в самостоятельном и коллективном осмыслении.
Мы полагаем, что преимущества от обучения разработке теорий в школе не ограничиваются приобретением соответствующих навыков и знаний. мышление образовательный научный
Благодаря подобным занятиям формируется реалистичное представление о науке как профессии.
Повышается информированность школьников о специфике научной деятельности и значении ее творческой составляющей. У них формируется представление о создании научного знания как конструктивном процессе, а не просто акте открытия.
Как следствие, развеиваются мифы, сложившиеся вокруг ученых и научного знания.
Учащиеся обретают чувство принадлежности и надежду на то, что сами когда-нибудь внесут вклад в широкий научный дискурс.
При работе с учащимися из исторически маргинализированных социальных групп особенно важно донести мысль, что они могут участвовать в создании и апробации научных результатов.
Примерив на себя роль генераторов и критиков таких знаний, обучаемые получают инклюзивный опыт научной работы за счет расширения «содержания и формы научных знаний, оцениваемых и транслируемых через учебный процесс» [Bang et al., 2012, p. 304].
В основе представленного курса лежит уважительное отношение к логическому мышлению учащихся [Warren et al., 2001] в сочетании с критическим восприятием ранее полученных знаний [Bang, Medin, 2010].
Подобный подход облегчает реализацию общей для многих преподавателей цели: сделать работу в классе более инклюзивной и равноправной.
Учет особенностей мышления отдельных учащихся и предложение разных подходов к созданию научных знаний способствуют генерации широкого спектра идей и создают здоровую экосистему науки. По замечанию Пола Фейерабенда (Paul Feyerabend), «распространение альтернативных теорий полезно для науки, в то время как единообразие ослабляет ее критическую силу» [Feyerabend, 1993, p. 24].
В более широком контексте развитие теоретического мышления имеет стратегическое значение.
Общество сталкивается с многочисленными глобальными проблемами, включая распространение опасных заболеваний, загрязнение окружающей среды, учащение экономических кризисов и природных катаклизмов, усиление зависимости от технологий и т. д.
Адекватные решения для них можно найти, только обладая новым мышлением -- отличающимся от того, которое привело к их возникновению.
Следует уделять больше внимания развитию критического мышления и навыков рефлексии над сложными жизненными проблемами [Collins, 2017]. Для разработки нестандартных, действенных решений необходимо понимать внутреннюю структуру и причинно-следственные механизмы, стоящие за комплексными явлениями и процессами.
Развитие теоретического склада ума поможет подрастающему поколению в поисках ответов на вызовы сложного и быстроменяющегося мира.
Библиография
1. Atkins P. (2010) The laws of thermodynamics: A very short introduction. Oxford: OUP Oxford.
2. Bang M., Medin D. (2010) Cultural processes in science education: Supporting the navigation of multiple epistemologies // Science Education. Vol. 94. № 6. P. 1008-1026.
3. Bang M., Warren B., Rosebery A.S., Medin D. (2012) Desettling expectations in science education // Human Development. Vol. 55. № 5-6. P. 302-318.
4. Bruner J.S. (1977) The process of education. Cambridge, MA: Harvard University Press.
5. Chi M.T., Feltovich P.J., Glaser R. (1981) Categorization and representation of physics problems by experts and novices // Cognitive Science. Vol. 5. № 2. P. 121-152.
6. Collins A. (2017) What's worth teaching: Rethinking curriculum in the age of technology. New York: Teachers College Press.
7. Devaney R.L. (1992) A first course in chaotic dynamical system: Theory and experiment. Reading, MA: Addison-Wesley Publishing Co. Devlin K. (2012) Introduction to mathematical thinking. Palo Alto, CA: Keith Devlin.
8. diSessa A.A. (1991) If We Want to Get Ahead, We Should Get Some Theories // Proceedings of the Thirteenth Annual Meeting of the North American Chapter of the International Group for the Psychology of Mathematics Education / Ed. R.G. Underhill. Vol. 1 (Plenary Lecture and Reaction). Blacksburg, VA: Virginia Tech. P. 220-239.
9. diSessa A.A. (2014) The construction of causal schemes: Learning mechanisms at the knowledge level // Cognitive Science. Vol. 38. № 5. P. 795-850.
10. Einstein A. (1936) Physics and Reality // Journal of the Franklin Institute. Vol. 221. № 3. P. 349-382.
11. Feyerabend P.K. (1993) Against Method. London: Verso.
12. Gentner D. (1983) Structure-mapping: A theoretical framework for analogy // Cognitive Science. Vol. 7. № 2. P. 155-170.
13. Gentner D., Colhoun J. (2010) Analogical processes in human thinking and learning // On Thinking: Vol. 2. Towards a Theory of Thinking / Eds. A. von Muller, E. Poppel, B. Glatzeder, V. Goel, A. von Muller), Heidelberg; New York; Dordrecht; London: Springer, pp. 35-48.
14. Gick M.L., Holyoak K.J. (1983) Schema induction and analogical transfer // Cognitive Psychology. Vol. 15. № 1. P. 1-38.
15. Hempel C. (1974) Formulation and Formalization of Scientific Theories: A Summary-Abstract // The Structure of Scientific Theories / Eds.
16. T.S. Kuhn, F. Suppe. Chicago: University of Illinois Press. P. 244-254.
17. Hempel C.G., Oppenheim P. (1948) Studies in the logic of explanation // Philosophy of Science. Vol. 15. № 2. P. 135-175.
18. Kolodner J.L., Camp P.J., Crismond D., Fasse B., Gray J., Holbrook J., Puntambekar S., Ryan M. (2003) Problem-based Learning Meets Case- based Reasoning in the Middle-school Classroom: Putting Learning by Design into Practice // Journal of the Learning Sciences. Vol. 12. № 4. P. 495-547.
19. Larkin J.H. (1983) The Role of Problem Representation in Physics // Mental Models / Eds. D. Gentner, A.L. Stevens. Hillsdale, NJ: Lawrence Erlbaum Associates, Inc. P. 75-98.
20. Loewenstein J., Gentner D. (2001) Spatial mapping in preschoolers: Close comparisons facilitate far mappings // Journal of Cognition and Development. Vol. 2. № 2. P. 189-219.
21. Smith III J.P., diSessa A.A., Roschelle J. (1994) Misconceptions reconceived: A constructivist analysis of knowledge in transition // Journal of the Learning Sciences. Vol. 3. № 2. P. 115-163.
22. Suppe F. (1972) What's wrong with the received view on the structure of scientific theories? // Philosophy of Science. Vol. 39. № 1. P. 1-19.
23. Suppe F. (1974) The search for philosophic understanding of scientific theories: Introduction // The structure of scientific theories / Eds. T.S. Kuhn, F. Suppe. Chicago: University of Illinois Press. P. 244-254.
24. Swanson H. (forthcoming) Refining everyday thinking through scientific theory building // Deeper learning, communicative competence, and critical thinking: Innovative, research-based strategies for development in 21st century classrooms / Ed. E. Manalo. Abingdon-on- Thames: Routledge.
25. Swanson H., Collins A. (2018) How failure is productive in the creative process: Refining student explanations through theory-building discussion // Thinking Skills and Creativity (Advanced online publication). Режим доступа: https://doi.org/10.1016/j.tsc.2018.03.005, дата обращения 04.02.2019.
26. Toulmin S.E. (1958) Introduction to the Philosophy of Science. Watford: William Brendan and Son.
27. von Glasersfeld E. (1991) Abstraction, re-presentation, and reflection: An interpretation of experience and Piaget's approach // Epistemological foundations of mathematical experience / Ed. L. Steffe. New York: Springer. P. 45-67.
28. Warren B., Ballenger C., Ogonowski M., Rosebery A.S., Hudicourt-Barnes J. (2001) Rethinking diversity in learning science: The logic of everyday sense-making // Journal of Research in Science Teaching. Vol. 38. № 5. P. 529-552.
29. Wilensky U., Rand W. (2007) Making models match: Replicating an agent-based model // Journal of Artificial Societies and Social Simulation. Vol. 10. № 4. Article 2. Режим доступа: http://jasss.soc.surrey.ac.uk/10/4/2.html, дата обращения 04.02.2019.
Аннотация
Развитие навыков теоретизирования в условиях сложного и быстроменяющегося мира. Хиллари Суонсон, Доцент-исследователь, Школа образовательной и социальной политики (School of Education and Social Policy)
Аллен Коллинз, Почетный профессор, Северо-Западный университет (Northwestern University), США, 633 Clark St, Evanston, IL 60208,United States
Развитие в современном быстроменяющемся контексте зависит от умения по-новому осмысливать сложные проблемы и принимать решения в условиях неопределенности. Подобные навыки не находятся в фокусе системы образования. В статье представлена методика их формирования путем обучения разработке научных теорий, которая прошла апробацию в одной из школ США.