Моделирование как метод обучения

Моделирование как метод обучения

Д.З.

1. самостоятельное изучение материала

2. краткий конспект

Моделирование как метод обучения применялся с первых шагов человека по передаче своего опыта подрастающему поколению. Однако лишь настоящему времени принадлежит его активное теоретическое осмысление, а следовательно, и более осознанное применение в практике. По своей сущности это метод, в котором эмпирическое и абстрактное (теоретическое) слиты так тесно, что ряд ученых не считают его практическим методом. Особенностью моделирования является и то, что зачастую здесь ход деятельности воспринимают как от абстрактного (сначала создание мысленной идеальной модели) к конкретному. На самом деле и здесь имеет место первоначальное непосредственное восприятие предметов и явлений, хотя его можно осуществить и в процессе моделирования. В этом случае большую роль сыграют ранее образованные представления. На основе этих восприятий и представлений и создается мысленная модель.

Так что же такое моделирование? Название метода произошло от слова «модель», определение которого неоднозначно. Кибернетик Н.М. Амосов определяет модель как систему, в которой отношения между элементами отражают другую систему, т. е. модель, которую мы создаем, отражает систему реального объекта, явления. Философ В. А. Штофф под моделью понимает такую мысленно представляемую или материально реализуемую систему, которая, отображая или воспроизводя объект исследования, способна замещать его так, что ее изучение дает нам определенную информацию об этом объекте.

Модели бывают материальные (вещественные) и идеальные (умозрительные, мысленно построенные). К материальным моделям относятся глобус, модели термометра, холма, цветка, сердца, головного мозга и т.п. Немало моделей создается по истории. Это модели (макеты) крестьянской избы, ее внутреннего убранства (быта), модели дворцов, храмов, сражений, внутреннего вида мастерских, изделий мастеров прошлых лет и т. д. Среди идеальных выделяют модели образные и знаковые. Эти модели создаются мысленно на основе анализа реальной действительности. Чтобы их сохранить, сделать достоянием других, они переносятся на бумагу, доску, компьютер в виде знаков, рисунков, схем, таблиц, диаграмм, формул и т.д. Примером знаковых моделей являются условные знаки для обозначения погоды, природоохранные знаки, условные знаки плана и карты и др. В старших классах учащиеся будут иметь дело со знаковыми моделями при изучении химии — это формулы молекулы веществ, химических реакций. Образные модели строятся из чувственно-наглядных элементов. Таковы, например, схемы круговорота воды в природе, развития растения из семени, связей отдельных компонентов природы между собой, схемы продвижения войск, сражений во время военных действий, различного рода инструктивные рисунки (правила ухода за комнатными растениями, изготовление фильтра и др.). Образными моделями можно считать планы и карты.

Однако не следует путать модель как наглядное пособие и моделирование как метод обучения. В ряде случаев в литературе изучение ребенком готовой модели считается применением метода моделирования. Мы придерживаемся другого мнения. Если на урок принесена готовая модель, например глобус, заранее начерченная схема, то здесь мы имеем дело с моделью как наглядным пособием. Моделирование выполняет функцию метода, когда ребенок на основе созданного в голове образа сам создает модель и в процессе деятельности получает информацию о моделируемом предмете, явлении. Отличие понятий «модель» и «моделирование» отчетливо прописано А. Ф. Кузиным. Он определяет моделирование как «изучение объекта (оригинала) путем создания и исследования его копии (модели), заменяющей оригинал с определенных сторон, интересующих познание. Модель всегда соответствует объекту-оригиналу в тех свойствах, которые подлежат изучению, но в то же время отличаются от него по ряду других признаков, что делает модель удобной для исследования изучаемого объекта»^{^[1]}. Как видим, А. Ф. Кузин рассматривает моделирование как процесс создания модели. Так, в практике преподавания начального курса «Окружающий мир» можно применить моделирование детьми в ходе практической работы из песка, глины, пластилина и других материалов форм поверхности, различных видов водоемов, фрагментов сообществ; в тетрадях учащиеся сами создают (вычерчивают) модели направлений сторон горизонта, местности или пути движения в виде плана, схемы развития растения из семени, , круговорота воды в природе, образования родника, схемы продвижения первопроходцев в Сибири, модель школьного музея природы и истории своей местности и др. При этом учебная роль моделирования и созданных детьми моделей может быть усилена применением разных цветов, раскрашивания. Обращаем внимание и еще на одну важную деталь процесса моделирования, выделенную в приведенном высказывании А. Ф. Кузина: в учебном моделировании можно особо выделять в создаваемой модели свойства, признаки объектов, явлений окружающего мира, на которые и нужно обратить внимание в учебном процессе.

Следовательно, понятия «модель» и «моделирование» нельзя воспринимать как однозначные. Модель — это некий материальный или идеальный (в виде мысленного образа, перенесенного на бумагу графическими средствами), готовый, кем-то созданный продукт. Моделирование — процесс, в котором идет создание продукта и одновременно его познание. Именно так определяет моделирование философский словарь: «метод научного познания, сущность которого заключается в воспроизведении свойств, структуры и функций объекта познания на специально устроенной ее модели»^{^[2]}.

Каково же значение моделирования в учебном процессе? Почему вместо самого объекта или явления нужно брать его модель?

Моделирование имеет огромное познавательное значение. В процессе создания модели идет интенсивное овладение знаниями о моделируемом объекте или явлении, об отдельных его свойствах, отношениях, связях. Моделирование позволяет получить информацию об объектах и явлениях природы, которые нельзя принести в класс для изучения, их нельзя увидеть целиком в окружающем мире. В этом нетрудно убедиться, если проанализировать перечисленные выше модели. В самом деле, для формирования представлений о земном шаре нельзя его представить ученикам в натуре, принести в класс. Рисунок или таблица дают плоскостное изображение земного шара. Лишь модель, каковой и является глобус, способна в максимально возможной степени полно по сравнению с другими имеющимися наглядными пособиями создать у учащихся образ планеты. Следовательно, модель дает более полное представление об объекте или явлении, чем таблица или другое плоскостное наглядное пособие.

Модель и моделирование позволяют формировать целостное представление о процессах, которые протекают довольно длительное время, когда наблюдение хотя и возможно, но нецелесообразно. Например, дети должны узнать, как развивается растение из семени, как идет процесс развития насекомого, лягушки и т.п. Можно посадить семя какого-то растения и неотрывно наблюдать процесс его развития до нового семени. Наблюдение в данном случае может дать ответ на вопрос только в том случае, если оно выполнялось непрерывно в течение всего вегетационного периода. Очевидно, что такой способ получения информации абсолютно не рационален. Достаточно провести наблюдения отдельных этапов развития растения и составить на их основе модель-схему, которая и даст целостное представление о данном процессе.

При помощи моделей и моделирования возможно формировать представления об объектах и явлениях, которые имели место в прошлые времена, а в настоящее время недоступны непосредственному наблюдению. Понятно, что это важно для усвоения исторического учебного материала. Примеры таких моделей приводились ранее. Подобные модели могут создавать, т.е. моделировать, сами дети.

Модель и моделирование дают возможность выделить недоступные простому наблюдению свойства и отношения объектов, процессов, их частей. Так, модель-схема круговорота воды в природе позволяет увидеть взаимоотношения и взаимосвязи отдельных этапов этого процесса, установить их последовательность, связь этапов круговорота со свойствами воды, водяного пара и др.

Как указано ранее, при моделировании модель представляется ребенку не в готовом виде, а создается им в ходе практических действий, поэтому к изучению объекта кроме зрения подключаются другие органы чувств. Это позволяет формировать более точные и полные представления. В процессе моделирования исследуемые стороны оригинала могут быть изучены значительно легче, чем при непосредственном его наблюдении. Моделирование сокращает процесс исследования каких-то длительно протекающих процессов. Так, совсем не обязательно наблюдать весь процесс развития растения из семени, который может длиться в течение целого вегетационного периода. Достаточно провести наблюдения за узловыми моментами этого процесса, такими, как посев семян, появление всходов с семядольными листьями, появление 3 — 4 настоящих листьев, цветение растения, образование плодов, семян. Из этих моментов и строится целостная модель-схема развития растения. Аналогичное можно сказать и о круговороте воды в природе, об образовании оврагов, об исторических объектах, процессах и др.

Следующей существенной положительной стороной моделирования является то, что этот метод, как равно и другие практические методы, исключает формальную передачу знаний учащимся; изучение объекта, явления протекает в ходе активной самостоятельной практической и умственной деятельности ребенка. Ведь всякая модель представляет собой единство чувственного, наглядного и логического, конкретного и абстрактного. Процесс создания модели всегда сопряжен с выбором вариантов действий, с необходимостью придумывать какие-то новые подходы, делать какие-то предсказания. Очевидно, что применение метода моделирования развивает самостоятельную познавательную деятельность, речь, мышление и творческие способности ребенка.

Важно также, что в процессе познавательного процесса с помощью моделирования работают разные анализаторы, что способствует развитию сенсорной сферы детей. Велика роль моделирования в развитии пространственных представлений детей, на что учителю следует обратить особенное внимание и именно в младшем школьном возрасте. Применение этого метода в учебном процессе развивает у детей понимание и умение замещать получаемую информацию символами, знаками, что важно для становления информационной культуры и умения меньшим временем и пространством сохранять больший объем сведений. Например, подробные описания состояния погоды можно заменить несколькими условными знаками; словесную характеристику местности — ее планом, описание продвижения войск — схемой и т. п. Моделирование как метод обучения способствует освоению детьми одного из способов получения информации, что важно для развития у детей информационной культуры.

Вместе с тем этот метод имеет и некоторые отрицательные стороны. Модели строятся по принципу эффективных упрощений. В самом деле модель отражает объект или явление в обобщенном виде, упуская какие-то подробности, детали и, напротив, усиливая существенные стороны, поэтому в них возможно некоторое несходство с оригиналом, как это показано выше на примере создания модели- схемы развития растения из семени. Таким образом, ученик как бы недополучает какую-то информацию. Однако чаще всего эта информация не оказывает существенного отрицательного влияния на развитие способов деятельности, на знания о данном объекте, явлении. Например, знание о том, что развитие растения от семени до семени представляет собой последовательный процесс, не будет менее качественным, если ученик проследит отдельные этапы и не будет фиксировать появление, например, каждого нового листочка. Но в этом и большая ценность модели, так как она позволяет давать знания, исключив многочисленные сходные между собой элементы. К недостаткам следует отнести и необходимость иметь в наличии материалы, определенное оборудование, знать и соблюдать правила гигиены. У младших школьников еще слабы практические способы действий, что может отразиться на качестве создаваемой модели, ее эстетичности. Некоторые трудности испытывают дети при замещении словесной информации символами. Однако освоение детьми этого вида деятельности обычно бывает положительным, так как основано на необычности, а значит, и особом интересе учащихся к этой деятельности.

Каков же общий план применения метода моделирования?

Первоначальное ознакомление с объектом или процессом путем наблюдения отдельных их составляющих, постановка опытов, работа с наглядными пособиями, текстом и др. Последующее моделирование может быть основано на одном или нескольких перечисленных видах деятельности, поэтому перед организацией данного этапа для учителя важно четко определить виды деятельности и при необходимости обеспечить его оборудованием.

1. Анализ полученных детьми восприятий и представлений, нахождение общих признаков, сторон изучаемых предметов и явлений, определение ведущих этапов явления, существенных признаков объекта.

2. Построение каждым учеником идеальной (мысленной) модели.

3. Коллективное обсуждение вариантов моделей. При этом ученик, предлагающий свою модель, может изобразить ее в виде схемы на бумаге, доске и т.п. и использовать как наглядность к своей идеально (мысленно) построенной, а теперь словесно излагаемой модели.

4. Выбор формы представления модели: схема, рисунок, таблица, символ (условный знак), материальная модель и т.д.

5. Самостоятельное моделирование объекта, явления. Этот этап может быть и коллективным и самостоятельным, индивидуальным, что зависит от возраста учащихся (класса обучения) и частоты применения моделирования в учебном процессе в определенном классе, с данными учащимися.

6. Контроль (учителем), взаимоконтроль и самоконтроль соответствия созданной модели оригиналу.

7. Использование созданной модели в учебном процессе, что не обязательно должно быть на данном уроке.

Таким образом, модель является средством, а ее создание — моделирование — способом, т. е. методом формирования и развития способов действий, развития личностных качеств ребенка, методом получения информации об окружающем мире.

Методика работы с планом. Как уже отмечалось выше, план является моделью местности, которая перенесена на бумагу с помощью специальных топографических знаков. Несмотря на то что работа с планом — это работа с готовой моделью, мы сочли возможным обратить на это внимание читателя. Обычно на каждом плане помещены знаки с описанием их содержания. В ряде учебников предлагается готовый план. Это наглядное пособие, по которому можно прочитать, что находится на местности. Данную задачу помогают решить условные знаки. На плане направления север и юг обозначены стрелкой, которая рисуется в правом верхнем углу плана в соответствии с условно принятым положением сторон горизонта на бумаге: верхний край листа — север, нижний — юг, следовательно, слева находится запад, справа — восток. Мы считаем, что учить наизусть условные знаки не обязательно. Важно научить способу действия: с помощью условного знака понимать, что и где находится на местности. Для обучения чтению плана перед классом следует ставить вопросы и задания такого типа: найдите на плане населенные пункты. Как они называются? В каком направлении от города Климова находится село Покровка? В каком направлении течет река Студеная? Куда она впадает? Покажите на плане луг и т. п. Вместе с тем применительно к плану возможно и моделирование. В настоящее время рекомендуется создавать с детьми только схематические планы, т.е. учащиеся не измеряют расстояния на местности и не соотносят их с масштабом. На схематический план наносятся объекты условными знаками на приблизительном расстоянии друг от друга, но в более или менее точном расположении относительно сторон горизонта, для чего может быть использован компас. Такие планы широко применяются в быту, поэтому считаем возможным формировать у детей эту деятельность. Приведем еще примеры моделирования плана. Учитель дает описание местности. Это может быть сделано на доске, в виде плаката или роздано в руки детям в виде карточек. В последнем случае могут быть даны разные описания местности. Например, в центре местности находится крупное село Лукино. К северу от него раскинулось болото, к востоку — большой луг. Местность к югу от села занимает смешанный лес, а к западу находится озеро Белое. По этому описанию дети составляют план местности. При этом они используют топографические знаки, помещенные в учебнике. Если учитель вводит какой-то объект, условного знака которого нет в учебнике, он рисует этот условный знак на доске. Отдельные дети по желанию могут дать план (модель) этой местности в виде рисунка. Возможен обратный вариант: учитель изображает план местности условными топографическими знаками, а дети описывают местность словами. Так получается текстовая модель.

Методика работы с картой. Карта, как и план, является моделью какой-либо территории. Но если на план наносятся небольшие участки местности, то на карту — довольно крупные территории: области, государства и даже весь земной шар. Карта, на которую нанесен земной шар, называется картой полушарий. Для начальной школы рекомендованы карта полушарий, физическая карта России, желательно карта природных зон России и физическая карта своего края (области, республики). Кроме того, применяются исторические карты, на которых дано изображение России в разные исторические периоды. Как и на плане, на каждой карте даны условные знаки, поэтому учить наизусть их не надо, так как при необходимости их всегда можно найти. В отличие от плана здесь применяются другие условные знаки. Отличается и способ изображения направлений: на плане север и юг показаны стрелкой, на карте север и юг — вертикальными линиями — меридианами, а запад и восток (горизонтальными) — параллелями. При работе с картой важно формировать умение соотносить условный знак и изображение, т. е. развивать умение читать карту. Для этого используются вопросы и задания типа: покажи на карте холмистую равнину, низкие горы, реку, найди и покажи приток какой-нибудь реки и т. п. Для выполнения таких заданий у ребенка надо развивать умение работы с картой, а именно: дети должны уметь правильно показывать реки (от истока к устью), горы (в зависимости от расположения, либо с севера на юг, либо с запада на восток), озеро (обводя его по берегам с запада), если показывают город, то не название, а только пунсон. Не следует требовать от детей заучивать географическую номенклатуру. При предложенных выше заданиях дети сами будут интересоваться названиями географических объектов и лучше запомнят их, чем если бы их задали выучить наизусть, а потом спрашивали: покажи реку Волгу, Каспийское море, город Ростов-на-Дону и т. п. Ничего более ужасного для ребенка, с нашей точки зрения, нет. Но все же отдельные географические названия учащиеся могут запомнить, но при этом еще и обязательно показывать на карте. Так, все дети должны знать Москву, одну из значимых рек: для детей европейской части это, конечно, Волга, для азиатской — одна из великих сибирских рек, какое-то одно озеро, одну горную систему. Учащиеся должны научиться правильно показывать границу России, при этом не называть, с какими странами мы граничим, а достаточно пояснить, например так: западная граница проходит сначала по суше, затем по морю, затем опять по суше и т.д. Показывать по карте дети должны указкой и стоять сбоку от нее в полоборота. А вот на карте полушарий и глобусе они должны знать названия и расположение материков и океанов и уметь их показывать. Все, что здесь написано о работе с картой — это не моделирование, а работа с готовой моделью. Примером моделирования карты является работа с контурными картами, однако этот вид деятельности детей не предусмотрен Примерными программами начального общего образования, предложенными к ФГОС НОО. Но возможны словесные описания или рисунки какой-либо территории в соответствии с условными знаками. Такие модели несут в себе много творчества.