«И.А. Сычев О.А. Сычев Формирование системного мышления в обучении средствами информационно-коммуникационных технологий Монография Бийск АГАО им. В.М. Шукшина 2011 ББК 88 С 95 Печатается по решению ...»

Когда предметом исследования становится мышление лиц юношеского и зрелого возраста, например, студентов, выделенные в исследованиях системного мышления детей умения также остаются в числе его необходимых компонентов. Однако их чересчур общий характер приводит к тому, что наряду с перечисленными выше умениями выделяется также множество более частных, конкретных. Например, С.С. Смирнов в исследовании системного мышления студентов выделяет в его структуре множество умений, связанных с теми, что уже были рассмотрены выше при анализе системного мышления детей. В качестве примера перечислим некоторые из них, имеющие наиболее близкое отношение к нашему исследованию [138]:

1. Умение выделять системы и называть их.

2. Умение видеть структуру систем.

2.1.3. Умение видеть систему как часть своей надсистемы.

3. Умение описывать системы целостно, через множество их свойств.

4. Умение выделять и описывать процессы, происходящие с системами предметной области, и решения, принимаемые в ней различными субъектами.

4.1.1. Умение называть процессы.

4.1.2. Умение классифицировать объекты по их роли, которую они играют при осуществлении процесса, то есть умение выделять объекты, субъекты и компоненты действия.

4.1.3. Умение различать отдельные ситуации предметной 4.1.4. Умение видеть процесс (принимаемое решение) как причинно-следственную взаимосвязь между ситуациями, Такая универсальность некоторых умений для разных возрастных групп позволяет отнести их к числу базовых компонентов системного мышления. Обобщая рассмотренные выше подходы, и, опираясь на определение умений как обобщенных способов действия, можно выделить следующие наиболее существенные умения системного мышления.

Самым простым и одновременно базовым является связанное с наиболее общими системными представлениями человека о системных объектах умение узнавать системные объекты и отличать их от несистемных. Это – умение самого «низшего» порядка, которое, повидимому, уже присутствует в той или иной мере у всех учащихся старших классов общеобразовательной школы. Следующим базовым умением, по-видимому, можно считать умение видеть систему как иерархическую структуру взаимодействующих между собой элементов.

Это умение подразумевает способность не только узнавать системные объекты и отличать их от несистемных, но и понимать «внутреннее устройство» системы, учитывая взаимосвязи элементов внутри системы, взаимодействия её разноуровневых подсистем. Такое умение невозможно без некоторых базовых теоретических знаний из области системного подхода.

Более сложным является умение выделять общий принцип построения системы и её интегративные свойства, которое основывается на описанных выше умениях и требует понимания основных системных закономерностей и принципов. Умение конструировать на основе заданных интегративных свойств новую систему или разрабатывать и использовать модель системы является умением самого высокого уровня.

Оно предполагает и умение анализировать структуру системы с выделением взаимодействующих элементов и подсистем, и понимание интегративных свойств системы.

Среди зарубежных ученых особенно значительный вклад в исследование умений и навыков системного мышления внес Б. Ричмонд [198; 199]. Им было выделено и подробно описано семь критических умений (skills) системного мышления, которые довольно тесно связаны между собой. Основываясь на его работах, приведем здесь их краткую характеристику [198; 199].

1. Динамическое мышление (dynamic thinking). Это – умение видеть и анализировать целостный паттерн поведения системы (т.е. поведение в его развитии) вместо концентрации на отдельных событиях.

Проявлением этого умения выступает способность увидеть в феномене проявление некоторых длительных развивающихся процессов, а не завершенный продукт действия ограниченного набора внешних сил. Так, например, когда речь идет о моделировании экономических систем в сельском хозяйстве важно понимать, что текущий урожай – это продукт длительного развития целостной социально-природной системы, а не просто результаты посевной и уборочной компаний.

2. Циклическое мышление (closed-loop thinking). Под циклическим мышлением Б. Ричмонд понимает умение видеть циклы обратной связи, ответственные за некоторое поведение системы. Такого умения не хватает порой при решении некоторых задач в области экономики, социальных и естественных наук, когда вместо поиска внешних сил, вызывающих «странное» поведение системы необходимо лишь обратить внимание на существующие в системе обратные связи, через которые результат оказывает обратное влияние на его причину.

3. Обобщенное мышление (generic thinking). Это – умение видеть за отдельными конкретными событиями и явлениями порождающие их обобщенные тенденции, связанные с внутренней логикой развития системы. Это умение связано с глубоким пониманием как качественных, так и количественных закономерностей функционирования различных систем, так что, по мнению Б. Ричмонда, для его развития полезным оказывается опыт математического моделирования системных процессов.

4. Структурное мышление (structural thinking). Здесь речь идет об умении грамотно анализировать и моделировать структуру системы с квалифицированным применением при необходимости соответствующего инструментария, например, в виде структурных схем и диаграмм.

5. Операциональное мышление (operational thinking). Это умение отражает способность видеть и анализировать как на самом деле «работает» некоторая система, что в реальности происходит с системой в процессе её функционирования. Б. Ричмонд подчеркивает, что речь здесь идет именно о способности понимать и моделировать реально происходящие процессы во всей их полноте, вместо привычного построения абстрактных, полностью отвлеченных от жизни математических моделей.

6. Континуальное мышление (continuum thinking). С этим умением связана способность учитывать и прогнозировать не только ограниченный спектр альтернатив, но и многообразие различных «промежуточных» вариантов в широком диапазоне возможностей. Это умение важно в связи с тем, что хорошая модель должна учитывать не только дискретные альтернативы по принципу «если… то… иначе…», но и многие другие возможные в реальности исходы.

7. Научное мышление (scientific thinking). В отношении научного мышления, пожалуй, менее всего применим термин умение, ведь даже при очень существенном упрощении это скорее система умений и навыков. Для Б. Ричмонда научное мышление означает, в первую очередь, умение исследовать проблему путем выдвижения и проверки гипотез [198]. Ввиду сложности задач системного характера, по мнению данного автора, именно осознанное использование такого способа поиска решения является наиболее эффективным. И, во-вторых, научное мышление – это ещё и склонность к более или менее строгой количественной оценке изучаемых объектов или явлений в сочетании с пристальным вниманием к количественным отношениям. Стремление к более или менее строгому моделированию количественных отношений в системах рассматривается здесь как одна из весьма существенных особенностей системного мышления.

Рассмотренные умения системного мышления характеризуются как критические, то есть необходимые для продуктивного решения соответствующих проблем. Их развитие может рассматриваться как одна из основных задач работы по формированию системного мышления.

Можно согласиться с мнением Б. Ричмонда, который отмечал, что компьютерное моделирование оказывается весьма эффективным средством развития данных умений [198]. Хотя все эти умения рассматриваются как необходимые для системного мышления, это не значит, что все они используются при решении каждой из системных задач. Чаще всего на практике в зависимости от специфики решаемой задачи наибольший вес приобретает одно из них или очень немногие. Повидимому, наиболее универсальными и базовыми для системного мышления являются динамическое, обобщенное и структурное мышление, которые близки по существу к умениям, выделенным в отечественных исследованиях. Другие умения (циклическое, операциональное, континуальное, научное мышление), вероятно, можно считать производными, так как они скорее характеризуют развитое системное мышление профессионала, возникая в результате длительного обучения и приобретения значительного опыта в конкретной предметной области.

Особенно значимым среди описанных Б. Ричмондом умений нам представляется структурное мышление, понимаемое как умение грамотно анализировать и моделировать структуру системы. Необходимо отметить, что в целом ряде педагогических исследований и методических работ [16; 92; 112; 130; 131; 158; 164; 169] вопросы формирования системного мышления рассматриваются в контексте обучения школьников моделированию систем. В работах некоторых авторов системное мышление практически отождествляется со способностью к моделированию. Так, например, C.C. Смирнов понимает под системным мышлением способность строить и сознательно использовать модели объектов [138]. По мнению В.В. Черникова, «исходя из практического опыта, можно утверждать, что понимание внутренней сущности компьютерного моделирования и умение строить простейшие компьютерные модели сложных процессов и систем является важнейшим критерием сформированности системного мышления у старшеклассников» [169, с. 128]. Таким образом, умение строить модель системы выступает как одно из наиболее важных, центральных умений системного мышления. Способность конструировать модель системы фактически эквивалентна способности разработать новую систему с заданными свойствами. Так что правомерно, по-видимому, считать умение конструировать новую систему или модель уже существующей системы одним из центральных умений системного мышления.

Процедурное знание в структуре системного мышления представлено не только в виде некоторых умений и навыков. В литературе описаны также разнообразные принципы или законы системного мышления, которые, по существу, в более или менее общем виде отражают рекомендации относительно действия в отношении системных объектов с учетом их природы. Количество таких законов представленных в соответствующей литературе, довольно велико в силу того, что различается их уровень обобщенности и сферы применения. Это могут быть достаточно узкие обобщения, применимые к системам лишь определенного типа (например, только к социальным, экономическим или экологическим системам), а могут быть и очень широкие, глобальные принципы, применимые к самоорганизующимся системам любой природы. Их список может различаться в зависимости от той конкретной сферы практики, где их пытаются применять.

В качестве удачного примера таких процедурных знаний рассматривать обоснованные идеями системного подхода законы развивающейся организации, подробно описанные в работе P. Senge [204]. Им были выделены системные принципы и идеи, которых придерживаются системно мыслящие менеджеры, а также заблуждения (или ловушки) механистического мышления, которых можно избежать, опираясь на системное мышление. Не углубляясь в детали, приведем здесь в качестве иллюстрации список этих системных законов:

1. Сегодняшние проблемы есть порождение вчерашних «решений».

2. Сила действия равна силе противодействия.

3. Поведение сначала улучшается и только потом делается хуже.

4. Легкий выход обычно приводит нас назад.

5. Бывает, что лекарство горше болезни.

6. Быстрее – значит медленнее.

7. Причины и следствия разъединены во времени и в пространстве.

8. Результаты малых изменений могут быть очень значительными, но трудно найти подходящий объект для воздействия.

9. Можно и иметь пирог, и есть его, но не одновременно.

10. Разделив слона пополам, вы не получите двух маленьких слоников.

11. Винить некого.

В статье B. Thornton, посвященной анализу роли системного мышления в деятельности менеджеров образовательных учреждений, было показано, что эти законы имеют большое значение в преодолении многих типичных для западной системы образования проблем [206].

Опора на эти законы, по мнению данного автора, позволит менеджерам сферы образования более эффективно решать сложившиеся проблемы и осуществлять инновационную деятельность в своих образовательных учреждениях, способствуя, в конечном итоге, повышению уровня достижений учащихся [204]. Не принижая практической ценности подобного рода принципов и законов системного мышления, мы считаем необходимым обратить внимание на тот факт, что в отличие от научных законов в строгом смысле слова они не обеспечивают надежных предсказаний поведения объекта, а лишь направляют мыслительный поиск в направлении наиболее вероятного решения.

Анализ подобных законов или принципов системного мышления, описанных зарубежными авторами, позволяет сделать вывод, что одним из качеств системного мышления является его эвристичность, то есть направленность на поиск решения с помощью специальных эвристик, которые, с точки зрения современной когнитивной науки выступают как упрощенные стратегии поиска, зачастую ускоряющие нахождение решения, но не гарантирующие его [26, с. 179]. Такого рода эвристики можно рассматривать как одну из чрезвычайно важных процедурных компонент системного мышления. Их роль особенно велика в мышлении профессионалов, взаимодействующих с естественными самоорганизующимися системами, которые зачастую не вполне доступны для достаточно полного анализа в силу их сложности.

Характеристика структуры системного мышления останется неполной без анализа вопроса о соотношении в ней понятийных (абстрактных), образных и процедурных компонентов. Этот вопрос представляется нам особенно важным ещё и в связи с тем, что в ряде исследований исключительное внимание уделяется понятийным элементам системного мышления при практически полном игнорировании других его составляющих. В решении этого вопроса имеет смысл опираться на выводы, полученные психологами в исследовании иных видов мышления, близких по своему содержанию к системному.

В ходе исследования естественнонаучного мышления Г.А. Берулавой было показано, что оно связано с активным функционированием как абстрактного, так и образного компонентов. Она отмечает, что «для решения естественнонаучных задач очень важна способность индивида преобразовывать предметную реальность в образную, а затем в знаковую модель, а также осуществлять обратный переход, производя содержательную интерпретацию формализованной конструкции» [13, с.

132]. Ввиду сложности естественнонаучных объектов и наличия множества взаимосвязей, при решении естественнонаучных задач для их решения ситуация должна быть идеализирована, т.е. необходимо построить определенную модель.

Подчеркивая ранее недооцененную роль наглядно-образных компонентов естественнонаучного мышления Г.А. Берулава отмечает, что «изучаемые закономерности любой степени сложности всегда требуют определенного наглядного воспроизведения. И современная наука для этой цели использует новые образы – образы-модели, благодаря которым чувственно невоспринимаемые явления мы можем представить себе наглядно» [13, с. 121]. Взаимосвязь абстрактнологической и наглядно-образной составляющих, по мнению это психолога, является одной из специфических сторон естественнонаучного мышления.

Обобщая результаты исследований технического мышления, Т.В.

Кудрявцев также указывает на существенную роль наглядно-образных компонентов в структуре технического мышления [75]. Кроме того, он отмечает, что отсутствие такой структуры мыслительной деятельности, недостаточное развитие какого-либо одного или нескольких компонентов ведут к неудачам в решении конструктивно-технических задач. Аналогичным образом, видимо, обстоит дело и с системным мышлением, которое должно быть довольно близко к техническому мышлению, ввиду схожести задач и содержания мыслительной деятельности.

На существенную роль образных и процедурных составляющих в системном интеллекте указывают также финские исследователи E.

Saaren и R. Hamalainen [202], которые отмечают, что многие люди демонстрируют способность предпринимать адекватные действия в отношении различных сложных систем, не располагая при этом вербальным знанием идей и принципов системного подхода. Важная роль процедурного знания (знания того, как следует действовать в отношении систем) в системном мышлении, представленного в форме умений и навыков, эвристических принципов и законов, не вызывает сомнений.

В то же время роль конкретных или в какой-то мере схематизированных образов в системном мышлении менее очевидна.

Однако, по нашему мнению, использование образных представлений или наглядно-схематических моделей системы может оказаться не менее полезным для решения сложных системных задач, чем значительный объем абстрактных знаний. Это подтверждается, например, словами А.

Эйнштейна, который, характеризуя особенности своей мыслительной деятельности, писал: «Слова, написанные или произнесенные, не играют, видимо, ни малейшей роли в механизме моего мышления. Психическими элементами мышления являются некоторые, более или менее ясные, знаки или образы, которые могут быть «по желанию» воспроизведены и скомбинированы» [2, с. 80]. Такие образы, преимущественно визуального характера, по словам Эйнштейна, являются исходными в процессе решения, а вербальную формулировку итогов приходится подыскивать (иногда с трудом) уже на следующей стадии, когда получен необходимый результат.

Таким образом, в структуру системного мышления, по-видимому, следует включать не только вербальные компоненты, основанные на понятиях системного подхода, но и невербальные, связанные, например, с наглядным представлением некоторых законов и зависимостей (например, обратной связи или иерархической упорядоченности) и с процедурным знанием о том, как реализуются некоторые действия и навыки. Отдавая себе отчет в том, что вербальный уровень является ведущим в системном мышлении культурного человека, мы полагаем, что не следует недооценивать значение других уровней.

Обобщая результаты проведенного анализа, мы приходим к выводу о том, что структуру системного мышления можно рассматривать в двух аспектах или плоскостях, выделяя горизонтальную структуру, отражающую психологические составляющие мышления данного типа и вертикальную, уровневую структуру, характеризующую качественное своеобразие системного мышления на различных ступенях его развития.

Рассматривая структуру системного мышления в первом аспекте можно выделить содержательные (понятийные и наглядные) и процедурные (или процессуальные) составляющие. Среди понятийных компонентов центральное место принадлежит понятию «система», которое можно рассматривать как клеточку системного мышления.

Определение других базовых понятий системного мышления представляет собой самостоятельную задачу, требующую дополнительных исследований. Наглядные компоненты системного мышления наименее изучены и практически не описаны в известных нам публикациях. Тем не менее, попытки их формирования с помощью наглядно-схематических иллюстраций законов и принципов системного подхода не лишены смысла. Процедурные компоненты включают в себя умения и навыки системного подхода, а также эвристики, выступающие в форме рекомендаций или не вполне строго сформулированных законов, направляющих поиск решения проблемы.

Среди умений и навыков системного мышления могут быть выделены некоторые базовые, такие как умение… 1) узнавать системные объекты и отличать их от несистемных;

2) видеть систему как иерархическую структуру взаимодействующих между собой элементов;

3) выделять общий принцип построения системы и её интегративные свойства;

4) конструировать на основе заданных интегративных свойств новую систему или разрабатывать и использовать модель системы.

Рассматривая структуру системного мышления во втором (уровневом) аспекте, можно попытаться выделить некоторые ступени или уровни развития. Каждый уровень должен определяться с качественной стороны определенной сформированностью его основных составляющих и отношений между ними, а с количественной стороны – продуктивностью системного мышления в целом. В целях теоретического анализа проблемы ограничимся на данном этапе выделением двух таких уровней:

минимального и основного.

Содержательные и процессуальные составляющие системного мышления можно рассматривать в рамках предложенной двухуровневой структуры. Для содержательного компонента первый – минимальный уровень – подразумевает владение базовыми понятиями и категориями системного подхода. Второй – основной уровень – предполагает теоретические знания из области системного подхода, то есть знание принципов и закономерностей построения, функционирования и развития систем. Процессуальный компонент также охватывает два уровня. Минимальный уровень – это общие для всех видов мышления умственные действия и операции: анализ, синтез, сравнение, обобщение, абстрагирование и др. Основной уровень – специфические умения и навыки системного мышления – «системные умения».

В результате такого анализа получается структурная схема, отражающая структуру системного мышления в единстве его разнокачественных и разноуровневых компонентов. В наглядной форме она представлена в таблице 2.

Структурные компоненты системного мышления Минимальный Владение базовыми Мыслительные операции:

Основной Знание принципов и Специфические умения уровень закономерностей системного мышления – Минимальный уровень – это уровень, который формируется в процессе обучения в общеобразовательной школе. Его можно рассматривать как результат овладения базовыми понятиями системного подхода на уровне эмпирических обобщений по В.В. Давыдову. Этот уровень не предполагает наличия специфических для системного мышления умений и навыков. Такой уровень системного мышления рассматривается как минимальный, поскольку лишь его достижение гарантировано в рамках традиционного среднего образования, однако его невозможно признать достаточным для полноценного овладения многими современными профессиями. В нашем исследовании поставлена задача выявления педагогических условий для формирования основного уровня системного мышления – уровня, который обеспечивает прочную базу для становления профессионального практического мышления в различных сферах общественной практики.

ГЛАВА 2. Теоретические и методологические вопросы формирования системного мышления на материале курса 2.1. Развитие и методологические предпосылки формирования системного мышления Определив понятие системного мышления, его базовые характеристики и место в структуре познавательной деятельности, обратимся далее в соответствии с задачами педагогического исследования к анализу вопросов развития системного мышления в онтогенезе и методологических основ его формирования.

Если историческое развитие системного мышления в ходе эволюции научной мысли достаточно хорошо освещено в современных философско-методологических исследованиях [77; 146], то вопрос о развитии системного мышления в онтогенезе остается малоизученным. В этой связи было бы оправданно, с нашей точки зрения, начать с общих психологических теорий развития мышления ребёнка.

В основе большинства современных психологических исследований развития мышления лежат два подхода: значительное число зарубежных ученых опирается на достижения Женевской школы генетической психологии, во главе которой стоял Ж. Пиаже, в то время как исследования большинства отечественных и некоторых зарубежных психологов основываются на культурно-исторической концепции формирования высших психических функций Л.С. Выготского.

Основная идея, развиваемая во всех работах Пиаже, состоит в том, что интеллектуальные операции осуществляются в форме целостных структур [118]. Эти структуры формируются благодаря равновесию, к которому стремится эволюция. Мысль Пиаже о том, что интеллектуальное развитие стремится к стабильному равновесию, то есть к установлению логических структур, означает, что логика не врожденна изначально, а постепенно развивается. Вместе с тем, её развитие определяется не влияниями внешней среды, ими оно лишь стимулируется, в то время как развертывание мышления ребенка идет по внутренним биологическим закономерностям, проявляющимся в последовательной смене этапов. Согласно Пиаже, можно наблюдать уменьшение или увеличение среднего хронологического возраста появления той или иной стадии в зависимости от уровня активности самого ребенка, его спонтанного опыта, школьной или культурной среды, однако порядок следования этапов и их содержание остаются неизменными.

Возможности мыслительной деятельности ребенка на каждом из этапов развития определяются господствующими умственными структурами. Развитие мышления выступает как смена господствующих умственных структур, которые складываются на основе реальных предметных действий ребенка. На всех этапах развития познание постоянно связано с действиями или операциями, то есть трансформациями, преобразованиями объекта [118].

Самая первая из четырех стадий развития мышления по Ж. Пиаже – стадия сенсомоторного интеллекта, которая соответствует возрастному периоду от рождения до примерно середины второго года жизни. Ее характерной особенностью является отсутствие внутреннего (как чувственно-образного, так и символического) плана деятельности – вся активность разворачивается первоначально только во внешнем, доступном непосредственному восприятию мире.

Формирование схем действия и овладение речью образуют основу для перехода на следующую стадию. Она называется в теории Пиаже дооперациональным мышлением, поскольку появляющиеся на этой стадии изменения перцептивных образов и символьных репрезентаций еще не имеют системности логико-математических операций, в частности, они не обладают свойством обратимости. Для дооперационального мышления (от 2 до 7 лет) типичны разнообразные проявления эгоцентризма, ставшие известными как феномены Пиаже.

Ребенок на этой стадии развития интеллекта не может описать ситуацию из перспективы своего собеседника. Он испытывает трудности в контроле согласованности последовательных высказываний. Его оценки физических величин обнаруживают непонимание законов сохранения вещества и количества, например, оценки количества жидкости в сосуде могут зависеть от формы сосуда, а оценка числа объектов – от их взаимного расположения.

Для третьей стадии, или стадии конкретных операций (с 7 до 11 лет) характерно преодоление феноменов эгоцентризма. Это развитие, называемое Пиаже децентрацией, объясняется в его теории появлением обратимых когнитивных операций, которые первоначально применяются лишь по отношению к конкретному и известному из собственного опыта материалу. Данное ограничение в свою очередь снимается на стадии формальных операций, достигаемой обычно в возрасте 11-13 лет. Эта последняя стадия знаменует окончание процесса созревания абстрактной, применимой по отношению к любому материалу логики взрослого человека.

Описывая мышление на стадии конкретных операций (у детей в возрасте 7-11 лет), Ж. Пиаже отмечает, что даже в наглядном плане «ребенок легко центрирует свое внимание отдельно на всём В или на частях А и А', уже разизолированных в мысли, но трудность состоит в том, что, центрируя свое внимание на А, он разрушает этим целое В, так что часть А тогда не может сравниваться больше ни с чем, кроме другой части А'. Следовательно, здесь вновь имеет место распадение целого изза недостатка мобильности в последовательных центрациях мышления»

[118, с. 147]. Ещё большие трудности вызывает соотнесение части и целого в вербальном плане: результаты исследований Ж. Пиаже показали, что самые простые задачи на рассуждение, требующие включения части в целое, координации отношений и мультипликации классов, то есть нахождение части, общей двум целым, вызывают у детей 11-12 лет неожиданные трудности.

Поскольку понятия целого и части являются центральными для системного мышления, по-видимому, из исследований Ж. Пиаже следует вывод о невозможности полноценного системного мышления у детей до 11-12 лет. В соответствии с таким подходом только выход на последнюю стадию развития интеллекта – стадию формальных операций – открывает возможности для формирования подлинного системного мышления.

Формирование абстрактных понятий системного мышления и навыков применения этих понятий для анализа различных систем с точки зрения данного подхода практически невозможно до возникновения формальных операций. Однако необходимо подчеркнуть, что такой вывод не является бесспорным.

Идеи Ж. Пиаже подвергаются в последнее время критике как со стороны отечественных, так и зарубежных психологов. Например, по мнению Б.М. Величковского, вызывает большие сомнения характеристика последней стадии развития как периода доминирования абстрактно-логического мышления [26]. Он подчеркивает, что в реальности мир предстает перед мыслящим и действующим человеком как сложная открытая система, а не как совокупность дискретных и абстрактных логических задач. Чисто логические умозаключения, напротив, не являются сильной стороной мышления даже у взрослых, вполне образованных и разумных людей.

В решении реальных жизненных проблем наибольшее значение имеет не столько абстрактное мышление по жестким логическим схемам, сколько обширные, хорошо организованные знания и эвристики, выступающие как упрощенные стратегии, ускоряющие нахождение решения [26, с.

186].

Ещё в начале 1930-х годов Л.С. Выготский высказал в адрес подхода Пиаже ряд критических замечаний, которые сегодня начинают определять направление исследований развития познавательных функций в мировой психологии. Л.С. Выготский выступил против представления о развитии мышления как процесса внутреннего созревания, подчеркнув значение коммуникативного взаимодействия ребенка с его социальным окружением [31].

Согласно Л.С. Выготскому, высшие (специфически человеческие) психические функции возникают первоначально как форма коллективного поведения ребенка, как форма сотрудничества с другими людьми, и лишь впоследствии они становятся индивидуальными функциями самого ребенка [31]. Так, например, сначала речь – средство общения между людьми, но в ходе развития она становится внутренней и начинает выполнять интеллектуальную функцию.

Отличительные признаки высших психических функций – опосредованность, осознанность, произвольность, системность – образуются в результате овладения специальными орудиями, средствами, выработанными в ходе исторического развития общества. Развитие высших психических функций связано с обучением в широком смысле слова, оно не может происходить иначе как в форме усвоения заданных образцов.

По Л.С. Выготскому, движущая сила психического развития – обучение. Обучение не тождественно развитию. Оно создает зону ближайшего развития, то есть вызывает у ребенка интерес к жизни, пробуждает и приводит в движение внутренние процессы развития, которые вначале для ребенка возможны только в сфере взаимоотношения с окружающими и сотрудничества с товарищами, но затем, пронизывая весь внутренний ход развития, становятся достоянием самого ребенка.

Если, по мнению Ж. Пиаже, эффективным может быть лишь такое обучение, которое соответствует достигнутому уровню развития ребенка, то для Л.С. Выготского обучение ведет за собой развитие.

Рассматривая развитие мышления ребенка, Л.С. Выготский подчеркивал «зависимость развития мышления от речи, от средств мышления и от социально-культурного опыта ребенка» [31, c. 339].

Развитие мышления в этом случае оказывается тесно связанным с развитием понятий, составляющих основное средство мышления.

Следовательно, основываясь на концепции Л.С. Выготского можно сделать вывод, что развитие системного мышления должно быть основано, в первую очередь, на усвоении соответствующих понятий.

Л.С. Выготский ввел в психологию деление понятий на научные, усвоение которых начинается с осознавания существенных признаков понятия, и ненаучные – «житейские», формирующиеся стихийно на основе жизненного опыта ребенка, как правило, без учета всех существенных признаков. Житейские понятия обеспечивают эффективное решение мыслительных задач лишь в относительно узком кругу практических задач, не выходящих за пределы повседневного опыта человека, они лежат в основе эмпирического мышления. В то время как теоретическое мышление, делающее возможным решение всеобщих проблем в плане абстракций, требует использования научных понятий [108]. Научные понятия необходимы и для действительно эффективного и креативного практического мышления, основанного на понимании сути проблемной ситуации, а не поверхностного решения по аналогии.

Понятия системного мышления, также, по-видимому, могут существовать и существуют как на уровне житейских, так и на уровне научных. Однако подлинное системное мышление возможно лишь при усвоении научных понятий системного подхода. Следовательно, одним из решающих факторов развития системного мышления должно быть формирование соответствующих научных понятий. Эти понятия могут быть сформированы на основе анализа и обобщения различных научных понятий, описывающих различные частные примеры систем, изучаемых в разных науках.

Учитывая тот факт, что в современной школе систематическое изучение основ наук и усвоение сложных научных понятий приходится преимущественно на средние и старшие классы, можно сделать вывод о том, что именно в старших классах складываются наиболее благоприятные условия для усвоения системных понятий. Основываясь на идеях Ж. Пиаже и Л.С. Выготского именно этот возрастной период мы склонны считать сензитивным для формирования основ системного мышления.

Необходимо отметить, что некоторые положения концепции Л.С. Выготского в настоящее время претерпели изменения. Так, Л.С. Выготский сводил развитие обобщений к процессам речевого взаимодействия людей, например, указывая на единство общения и обобщения. Впоследствии отечественными психологами было показано, что в основе развития обобщений лежит не общение языкового типа, а непосредственная практическая деятельность субъекта [148].

Становление понятий – это процесс формирования не только особого образа мира, но и определенной системы действий. Вне соответствующей деятельности невозможно формирование понятийного мышления.

С точки зрения современной отечественной науки именно категория «деятельность» является адекватной основной для анализа проблем формирования и развития мышления. Хотелось бы подчеркнуть наличие существенного различия между понятием «обучение» и понятием «деятельность»: в термине «обучение» приставка «об» несет смысл внешнего принуждения, как бы минующего самого ребенка. Понятие «деятельность» подчеркивает активность субъекта и его связь с предметами окружающей его действительности, оно переворачивает всю проблему развития, обращая её на субъекта. Такой подход, выдвигающий на первый план «деятельность» как основную объяснительную категорию, по нашему мнению, может быть весьма продуктивным в решении задач формирования системного мышления.

Становление деятельностного подхода в педагогике тесно связано с появлением и развитием идей этого подхода в отечественной психологии.

Общепсихологические идеи, положенные в основу деятельностного подхода, оказали значительное влияние на разработку проблем педагогической психологии и через неё проникли в педагогическую науку и практику.

Основы деятельностного подхода в психологии были заложены С.Л. Рубинштейном [83] и А.Н. Леонтьевым [129]. С.Л. Рубинштейн сформулировал один из основополагающих принципов деятельностного подхода – принцип единства сознания и деятельности: «Формируясь в деятельности, психика, сознание в деятельности, в поведении и проявляются» [129, с. 21]. Данный тезис, подчеркивающий факт формирования психики в деятельности, выступает в качестве одного из руководящих педагогической практикой принципов, в соответствии с которым развитие ребенка в ходе обучения возможно исключительно за счет вовлечения его в соответствующую деятельность – учебную деятельность.

Опираясь на этот принцип, в педагогике под деятельностным подходом в самом широком смысле этого термина понимают такой способ организации учебно-воспитательного процесса, в котором акцент переносится с обучающей деятельности преподавателя на учебную деятельность учащегося [7; 180]. Так, например, по мнению В.И. Загвязинского, суть деятельностного подхода в обучении состоит в направленности «всех педагогических мер на организацию интенсивной, постоянно усложняющейся деятельности, ибо только через собственную деятельность человек усваивает науку и культуру, способы познания и преобразования мира, формирует и совершенствует личностные качества» [56].

Для педагогической теории и практики существенное значение также имеет ещё один аспект деятельностного подхода, связанный с социальнодеятельным пониманием природы личности. Ещё С.Л. Рубинштейн, полагая, что «психические свойства личности в её поведении, в действиях и поступках, которые она совершает, одновременно и проявляются и формируются» [129, с. 516], подчеркивал одновременно общественный характер человеческой деятельности. В самом деле, деятельность детей и подростков, так или иначе, обусловлена их взаимодействием со сверстниками и взрослыми. При этом характер этих взаимодействий и взаимоотношений приобретает ведущее значение в формировании и развитии личности. Эта идея, по сути, была положена в основу воспитательной практики таких выдающихся педагогов как А.С. Макаренко и В.А. Сухомлинский. Все эти педагогические идеи и подходы, по существу, уходят своими теоретическими корнями в психологический принцип «единства сознания и деятельности» С.Л.

Рубинштейна.

А.Н. Леонтьев вместо того, чтобы провозглашать «единство»

предварительно разъединенных психики и деятельности, предложил иной подход, подчеркивающий их принципиальное родство [83]. Он рассматривал человеческую деятельность как процесс, в котором в качестве необходимого момента возникает психическое. С этой точки зрения психическое выступает как особая внутренняя деятельность, в которой человек оперирует не с реальными предметами, а использует для этого их идеальные модели, представления и образы предметов, преобразуя их посредством умственных действий. В рамках такого подхода предполагается, что внутренняя деятельность, являясь вторичной по отношению к внешней, формируется в процессе интериоризации – перехода внешней деятельности во внутреннюю [32;

148].

Представление о внутренней деятельности, формирующейся из внешней в процессе интериоризации, имело принципиальное значение для педагогической психологии. В первую очередь, это означало, что исследование процесса интериоризации дает возможность влиять на формирование таких сложных психических явлений как, например, мышление. На основе понимания и учета закономерностей интериоризации возможно управлять процессом усвоения знаний, умений, навыков и формированием мышления в ходе обучения.

Исследования, проведенные в этом направлении П.Я. Гальпериным и его последователями, позволили сформулировать весьма полезную для педагогической практики теорию поэтапного формирования умственных действий [32].

Вместе с тем, представления о психических процессах (например, мышлении) как деятельности позволяют исследователям применять для анализа этого явления общую схему структуры деятельности, разработанную А.Н. Леонтьевым. Применяя эту схему к анализу мыслительной деятельности, удалось выделить и исследовать умственные действия и операции, обеспечивающие решение интеллектуальных задач. Развитие мышления стало возможным рассматривать как формирование умственных действий и операций путем интериоризации элементов внешней предметной деятельности.

Развитие деятельностного подхода в психологии опиралось не только на исследования А.Н. Леонтьева и С.Л. Рубинштейна, но и на положения культурно-исторической теории Л.С. Выготского в рамках которой развитие мышления тесно связано с усвоением понятий и категорий, составляющих основное средство мыслительной деятельности. Один из наиболее ярких представителей такого подхода к исследованию развития мышления – В.В. Давыдов – подчёркивал, что мыслительная деятельность человека тем продуктивнее, чем полнее и глубже он присвоил всеобщие категории мышления [42].

Надо сказать, что формирование у детей обобщений и понятий традиционно считается одной из главных целей школьного образования.

Специфика деятельностного подхода, кардинальным образом отличающая его от традиционной дидактики, состоит в том, что формирование понятий вне соответствующей деятельности признается невозможным. По словам В.В. Давыдова, «чтобы сформировать у ребенка понятие нужно найти и построить у него адекватную деятельность. В основе научных понятий лежит дискурсивная деятельность ребенка…» [42, с. 396].

Мнение о важнейшем значении усвоения понятий для развития мышления учащегося в его соответствующим образом организованной деятельности является общепризнанным и в современной педагогической науке. Об этом свидетельствуют, например, слова В.И. Загвязинского, который, раскрывая сущность деятельностного подхода в контексте проблем обучения, обращает особое внимание на «выявление и описание тех способов действия в деятельности, которые должны привести к раскрытию содержания понятия в изучаемом учебном материале и полноценному усвоению соответствующих знаний» [55, с. 48].

Наиболее полно в отечественной психолого-педагогической науке вопрос о формировании понятий как средств мыслительной деятельности в ходе обучения рассматривался В.В. Давыдовым [42; 43]. Теоретический анализ философских, психологических и педагогических исследований мышления позволил В.В. Давыдову дать психологическую характеристику эмпирическому и теоретическому мышлению, в основе которых лежат понятия разного типа и различные способы умственных действий.

Эмпирическое мышление (рассудок) направлено на расчленение и сравнение внешних свойств и отношений предметов для абстрагирования формальной общности и придания ей формы понятия [43]. Подчеркнем, что в ходе эмпирического мышления познаваемый объект отражается со стороны его внешних, наблюдаемых данных в непосредственном чувственном опыте связей и свойств. При этом внутренние, существенные зависимости, которые непосредственно наблюдаться не могут и обнаруживаются лишь в результате анализа системы, внутри целого, в его становлении, раскрываются с помощью теоретического мышления. Теоретическое, диалектическое мышление (разум) связано с исследованием природы самих понятий, оно вскрывает их переходы, движение, развитие.

Сущность теоретического мышления, по В.В. Давыдову, состоит в том, что это – особый способ подхода человека к пониманию вещей и событий путем анализа условий их существенных связей и отношений в рамках целостной системы, их происхождения и развития. Анализируя содержание эмпирического и теоретического мышления, В.В. Давыдов подчеркивал важные в контексте данного исследования различия:

«Теоретическое мышление имеет свое особое содержание, отличное от содержания эмпирического мышления, это область объективно взаимосвязанных явлений, составляющих целостную систему. Без нее и вне её эти же явления могут быть предметами лишь эмпирического наблюдения» [43, с. 313].

Главное отличие теоретических понятий от общих представлений – эмпирических понятий состоит в том, что эти понятия «воспроизводят развитие, становление системы, целостности, конкретного и лишь внутри этого процесса раскрывают особенности и взаимосвязи единичных предметов» [43, с. 315]. Только в теоретических понятиях, по В.В. Давыдову, возможно адекватное отражение системных феноменов и закономерностей, так что необходимым условием становления системного мышления является, по нашему мнению, формирование у школьников базовых понятий системного подхода на уровне теоретического мышления.

Большинство учащихся старших классов часто употребляют понятие системы, например, в составе таких терминов как «операционная система», «система программирования». Многие школьники даже более раннего возраста способны отличать системные объекты от несистемных с относительно небольшим числом ошибок. Тем не менее, большинство таких школьников затрудняется в назывании существенных признаков системы, а понимание сложных системных закономерностей (например, связанных с порождением системных качеств или развитием и взаимодействием систем), как правило, оказываются для них слишком сложной задачей. Всё это говорит о том, что понятие «система»

сформировано у многих учащихся старших классов как эмпирическое понятие, однако этого совершенно недостаточно для продуктивного системного мышления.

Рассматривая проблему формирования понятий, В.В. Давыдов особое место отводил действию обобщения. В процессе формирования теоретических понятий невозможно опираться на эмпирические обобщения: в основе научного, теоретического понятия, по мнению В.В. Давыдова, лежит теоретическая абстракция и обобщение содержательного типа [43]. Если эмпирическое обобщение идет от частных предметов и явлений через их сравнение к общему эмпирическому понятию, то теоретическое, содержательное обобщение осуществляется путем анализа явления, отношения внутри некоторого целого, чтобы открыть генетически исходное, существенное, всеобщее отношение, закон единства и становления этого целого.

В ходе формирования теоретических понятий используется также такой способ мыслительной деятельности как восхождение от абстрактного к конкретному. Исходным пунктом обучения при опоре на этот способ выступает не эмпирическое обобщение частных примеров, а содержательное обобщение, абстракция. Восхождение от абстрактного к конкретному выступает общим принципом ориентации учащихся во всем многообразии учебного материала. Мыслительная деятельность учащихся направляется не индуктивным путем «от частного к общему, от конкретного к абстрактному», а наоборот – дедуктивным, то есть «от общего к частному, от абстрактного к конкретному».

Опора на содержательное обобщение и восхождение от абстрактного к конкретному не означает игнорирование эмпирических сведений и предметных действий. Дело в том, что именно конкретные факты, явления и соответствующие действия над ними, выполняемые учащимися, позволяют им выявить то отношение, которое имеет всеобщий характер, осуществить обобщение и сформулировать абстракцию. Однако, как отмечал сам В.В. Давыдов, одной из больших трудностей такого подхода является то, что порой необходимо длительное психологическое исследование для того, чтобы найти эти особые действия, открывающие учащемуся содержание соответствующих абстракций, обобщений и понятий [43, с. 424].

Подводя итог обзору теории В.В. Давыдова, можно сделать вывод о том, что необходимым условием становления системного мышления является формирование у школьников базовых понятий системного подхода на уровне теоретического мышления. Формирование системных понятий, по нашему мнению, может не только существенно продвигать развитие мышления учащегося, но и способствовать становлению научного мировоззрения, усложнению образа мира.

Другое направление исследований формирования мышления на основе деятельностного подхода связано с теорией поэтапного формирования умственных действий П.Я. Гальперина [32]. Развивая идеи А.Н. Леонтьева, П.Я. Гальперин подверг тщательному анализу ход интериоризации, выделив в этом процессе ряд последовательных, закономерно сменяющих друг друга этапов, которые отражают модификацию формы действия от внешней материальной или материализованной до внутренней.

Исходной формой действия, подлежащего освоению учащимся, является материальная или материализованная. Если в материальной форме действие выполняется с реальным предметом, то в случае материализованной формы объектом действия служит не сам предмет, а его заместитель, модель. Следующая форма действия, представляющая собой новый этап в его усвоении – внешнеречевая форма. Во внешнеречевой форме учащийся выполняет то же самое действие, с такими же предметами. Для перехода действия в умственную форму важным является следующий промежуточный этап, связанный с использованием внешней речи про себя: ученик проговаривает все операции, но уже беззвучно, про себя. Со временем постепенное проговаривание становится ненужным, и действие выполняется исключительно посредством внутренней речи. При использовании действия в этой форме со временем отдельные его элементы автоматизируются, сокращаются, сворачиваются, уходят на фоновый неосознанный уровень и тогда уже можно говорить об итоговой форме действия – внутренней, умственной. На этапе умственного действия ученик, выполняя действие, оперирует не реальными внешними предметами, а их ментальными репрезентациями: наглядными образами или понятиями. Таким образом, теория П.Я. Гальперина отвечает на вопросы о том, из каких этапов складывается процесс усвоения умений и навыков мыслительной деятельности и как обеспечить успешное формирование умственных действий и операций.

Вместе с тем, другие психологические исследования и педагогическая практика показывают, что не всегда этот процесс происходит по всем трём указанным этапам. Вместо этого, он может сразу начинаться с формирования умственного действия во внешнеречевом плане, что зависит от предшествующих достижений умственного развития ребенка.

Этот факт особенно важен для работы с учащимися подросткового возраста, в котором происходит интенсивное развитие понятийного мышления. В этом случае на практике далеко не всегда следует начинать формирование умений и навыков системного мышления с этапа материального или материализованного действия, хотя в некоторых случаях, по-видимому, это необходимо.

С точки зрения теории поэтапного формирования умственных действий, структура любого действия складывается из трёх основных фаз: ориентировочной, исполнительной и контрольно-корректировочной.

Основной, в наибольшей мере определяющей успешность действия, является ориентировочная фаза, в которой складывается ориентировочная основа действия – система представлений человека о цели, плане и средствах осуществления предстоящего или выполняемого действия. На основе ориентировочной основы разворачивается следующая фаза действия – исполнительная, связанная с преобразованием предмета, ситуации и получением результата действия.

В ходе контрольной фазы осуществляется слежение за ходом исполнения действия, оценка его соответствия намеченному плану, проверка соответствия реального результата запланированному и коррекция действия при обнаружении рассогласования.

С точки зрения педагогической практики важно, что существует три основных типа ориентировочной основы действия (ООД) в зависимости от её полноты, степени обобщенности и способа её предъявления учащимися [32; 148]. Первый тип ООД характеризуется неполной схемой указаний и ориентиров для выполнения действия, даваемой учащимся в готовом виде. Второй тип связан с предъявлением уже полной ООД, хотя и тоже в готовом виде. Хотя второй тип ориентировки является гораздо более эффективным и сводит возможность ошибок к минимуму, но он так же, как и первый, не обеспечивает возможность переноса сформированных у учащихся на этой основе умственных действий и понятий в новые условия, поскольку как в первом, так и во втором случае ориентировка носит частный, конкретный характер. Наиболее эффективной является третья ориентировочная основа, отличительной особенностью которой является ее полнота и обобщенность для значительного класса явлений. Ориентировочная основа при этом составляется учащимися самостоятельно на основе общего теоретического принципа.

З.А. Решетова, применяя теорию П.Я. Гальперина к исследованию системного мышления, выделила ещё один новый тип ориентировочной основы специфичный для этого типа мышления – это «ориентировка системного типа», которая опирается на понятия и категории системного анализа [162]. Формирование ориентировки системного типа в ходе обучения, по мнению З.А. Решетовой, является решающим фактором развития системного мышления.

Итак, усвоение понятий и категорий системного подхода на уровне теоретических обобщений необходимо для формирования системного мышления. Этот понятийный аппарат общенаучного характера, обеспечивающий ориентировку системного типа, является одной из основных составляющих структуры системного мышления. Для усвоения системных понятий и категорий на уровне теоретического мышления важно формировать их в контексте целостной системы теоретического знания, а не путем обобщения житейского опыта или разрозненных учебных примеров.

Вместе с тем, системное мышление не сводится лишь к знанию системных понятий и категорий. Наряду с содержательным аспектом в системном мышлении можно выделить и процессуальный аспект, включающий в себя умения и навыки системного мышления.

Формирование этих умений, как и других умственных действий, происходит, по-видимому, путем интериоризации изначально внешнего предметного или речевого действия. Это значит, что процессом усвоения умственных действий можно управлять, опираясь на положения теории поэтапного формирования умственных действий. В ходе работы по формированию системных умений у старших школьников и студентов необязательно начинать с этапов материального или материализованного действия, хотя зачастую это желательно. Достаточно высокий уровень развития понятийного мышления учащихся этого возраста позволяет начать с внешнеречевой формы. При этом принципиальным требованием к организации такой работы является использование ориентировочной основы системного типа.

2.2. Модель формирования элементов системного мышления учащихся старших классов на материале курса Отталкиваясь от результатов проведенного анализа природы и структуры системного мышления, учитывая теоретические данные о развитии мышления и опираясь на методологические предпосылки его формирования, приступим к разработке модели формирования элементов системного мышления учащихся и студентов на материале курса «Информатика и ИКТ».

Об актуальности такой работы свидетельствует тот факт, что в отечественной образовательной практике проблема формирования системного мышления как в профессиональном, так и в школьном звене пока ещё не получила достаточного освещения. Вопросы развития системного мышления в обучении затрагиваются лишь в небольшом ряде психолого-педагогических исследований, выполненных И.Ю. Асмановой [6], Д.О. Даниловым [44], Е.В. Иваньшиной [59], Л.С. Сагателовой [130] и некоторыми другими авторами [141; 176]. Формированию системного мышления на материале предметной области информатики посвящены работы Н.В. Городецкой [37], Г.С. Молоткова [101], Н.Н. Усковой [158], В.В. Черникова [168; 169]. В первых двух работах исследуются различные аспекты формирования системного мышления студентов ВУЗа посредством введения в учебный план специальной дисциплины.

Исследование Н.Н. Усковой посвящено формированию элементов системного мышления учащихся младших классов с помощью информационного моделирования. Из перечисленных выше работ только исследование В.В. Черникова касается проблемы формирования системного мышления учащихся старших классов в курсе информатики, а также в ряде других дисциплин (физики, астрономии, экологии).

Обобщая перечисленные выше работы, необходимо отметить, что в образовательном процессе возможны различные организационные подходы к формированию системного мышления. Например, в исследованиях Н.В. Городецкой [37] и Г.С. Молоткова [101], посвящённых формированию системного мышления студентов ВУЗа, основы системного мышления закладываются в рамках специальной дисциплины «Теория систем и системный анализ», изучение которой встраивается в учебный план наряду с другими дисциплинами. Подобный спецкурс «Теория систем» для учащихся старших классов предлагает Д.М. Жилин [53]. В то же время ряд авторов (Д.О Данилов [44], Е.В. Иваньшина [59], В.В. Черников [169]) предлагают формировать системное мышление в рамках уже имеющихся школьных дисциплин.

Таким образом, формирование системного мышления учащихся возможно в виде следующих организационных подходов:

• Системное мышление формируется в рамках соответствующей дисциплины («Теория систем», «Системология», «Системный анализ»), которая вводится в учебный план. Но обучение системному подходу без специальных мер, направленных на развитие системных умений, не приведёт к формированию системного мышления. По мнению Ю.В. Сенько, вооружение учащихся системой научных знаний не обеспечивает автоматически формирование у них научного стиля мышления – мышления, основанного на методологических принципах системного подхода [133].

• Системное мышление формируется в рамках уже существующих учебных курсов. Этот организационный подход в наибольшей степени соответствует критериям В.С. Леднева к отбору содержания образования [82]. Мы полагаем, что в нашем исследовании этот подход более целесообразен.

Так как системное мышление в исследовании формируется в рамках курса «Информатика и ИКТ», и, по-видимому, процесс формирования такого мышления имеет (как и процесс обучения) определённую структуру, то для нашего исследования необходимо построить специальную модель – модель формирования системного мышления, которая будет являться основой для разработки соответствующей технологии. К разработке такой модели необходимо подходить с позиций системного подхода – учитывать, что процесс обучения, как и всякая система, обладает определённым набором компонентов, взаимодействие которых обеспечивает достижение поставленных целей.

Наиболее типичной в настоящее время является последовательность и содержание компонентов процесса обучения, предложенные Ю.К. Бабанским [9]. В структуре процесса обучения Ю.К. Бабанский выделяет следующие компоненты:

1. Целевой.

2. Стимулирующе-мотивационный.

3. Содержательный.

4. Операционно-действенный.

5. Контрольно-регулировочный.

6. Оценочно-результативный.

Целевой компонент представляет собой постановку педагогом и принятие обучаемыми целей и задач обучения.

Стимулирующе-мотивационный компонент отражает меры по формированию познавательных потребностей, мотивации самостоятельной учебной деятельности.

Содержательный компонент процесса обучения – это содержание обучения, определяемое государственными образовательными стандартами, учебными программами, учебными пособиями.

Операционно-действенный компонент процесса обучения отражает его процессуальные характеристики, формы, методы и средства, применяемые в учебном процессе.

Контрольно-регулировочный компонент предполагает осуществление контроля педагогом и самоконтроля учащихся с целью установления обратной связи и корректировки хода процесса обучения.

Оценочно-результативный компонент объединяет оценку педагога и самооценку обучаемых, позволяет выяснить степень соответствия результатов поставленным целям, выявить причины их возможного несоответствия с целью дальнейшей корректировки процесса обучения.

Все компоненты процесса обучения тесно взаимосвязаны. Принятие цели требует воздействия на мотивационно-потребностную сферу учащихся. Цель обучения определяет его содержание. Цель и содержание требуют определённых методов, средств и форм организации учебного процесса. В процессе обучения необходим контроль – он позволяет установить обратную связь, выявить степень успешности учения. Оценка результатов определяет новые цели процесса обучения. Только реализация всех компонентов в комплексе обеспечивает достижение поставленных целей. Опираясь на идеи Ю.К. Бабанского, нами была разработана модель формирования системного мышления учащихся, в которой присутствуют следующие блоки: целевой, содержательный, процессуальный, результативный (рисунок 1).

Целевой блок является системообразующим, он определяет принципы, содержание, педагогические условия, методы, формы и средства обучения, способы контроля. Целевой компонент представляет собой совокупность цели и задач. Целью предлагаемой модели является формирование элементов системного мышления учащихся на материале курса «Информатика и ИКТ». В соответствии с целью сформулированы следующие основные задачи:

• Ознакомление учащихся с основными системными понятиями, принципами, закономерностями.

• Формирование у учащихся специфических системных умений и Помимо цели и задач процесс формирования системного мышления учащихся определяется действием как общих принципов педагогического процесса, так и целым рядом дополнительных принципов [79]. Общедидактические принципы, определяющие содержание, организационные формы и методы учебного процесса, были изложены в работах М.А. Данилова, В.А. Дистервега, Б.П. Есипова, И.Я. Лернера, М.Н. Скаткина [86; 88; 135] – это принципы воспитывающего и развивающего обучения, связи обучения с жизнью, научности и посильной трудности, систематичности и последовательности, сознательности и творческой активности, наглядности в обучении и другие.

ЦЕЛЕВОЙ БЛОК

Цель: формирование системного мышления в курсе «Информатика и ИКТ».

Задачи:

1. Ознакомление с основными системными понятиями, принципами, закономерностями.

2. Формирование специфических системных умений.

ДИДАКТИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ

1. Принцип проблемности в обучении.

2. Принцип содержательного обобщения на всех уровнях.

3. Принцип диалогичности в обучении.

4. Принцип самостоятельной учебной деятельности.

5. Принцип системности.

ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ СОДЕРЖАТЕЛЬНЫЙ БЛОК

УСЛОВИЯ

1. Опора на системные представления как при 2. Рассмотрение других разделов изложении теоретичес- курса «Информатика и ИКТ»

кого материала, так и в с системных позиций.

процессе решения задач.

2. Использование специПРОЦЕССУАЛЬНЫЙ БЛОК ально разработанного комплекса задач.

3. Применение в учебном процессе специального Пропедевтический Творческий программного способствующего формированию системного мышления.

РЕЗУЛЬТАТИВНЫЙ БЛОК

Уровни системности мышления Досистемный Эмпирико- Интегративно- Конструктивносистемный системный системный Результат: обучаемый с высоким уровнем развития системного мышления.

Рисунок 1. Модель формирования элементов системного мышления учащихся в курсе «Информатика и ИКТ»

В ходе работы по формированию системного мышления учащихся мы полагаем необходимым опираться дополнительно на следующие принципы:

1. Принцип проблемности в обучении. Проблемная ситуация, как особое психическое состояние, существенно активизирует процесс мыслительной деятельности, позволяет акцентировать внимание учащихся на процессуальной стороне мышления (Ю.В. Громыко [39], И.А. Ильницкая [60], В.Т. Кудрявцев [74], И.Я. Лернер [87], А.М. Матюшкин [95], М.И. Махмутов [96; 97], Р. Ничкович [103], В. Оконь [109], В.Ф. Паламарчук [114], А.В. Хуторской [166] и др.).

Проблемно-ориентированные вопросы преподавателя могут «подталкивать» учащихся к выявлению системных свойств, отношений, закономерностей в процессе анализа условий задачи и её решения.

2. Принцип содержательного обобщения на всех уровнях. Системномыслящий учащийся должен видеть любую систему в её наиболее общих существенных системных отношениях и закономерностях, абстрагируясь от излишне конкретного материала, частностей. В процессе обучения содержательные обобщения должны использоваться, по возможности, на всех уровнях – на уровне фактов, понятий, законов, принципов, теорий (В.В. Давыдов [42]).

3. Принцип диалогичности. Проявляется в раскрытии различных, часто противоречащих друг другу сторон изучаемых явлений в процессе учебного диалога (В.С. Библер [17], С.Ю. Курганов [80]).

4. Принцип самостоятельной учебной деятельности учащихся.

Принцип, направленный на создание условий по включению учащихся в различные виды самостоятельной деятельности (Б.П. Есипов П.И. Пидкасистый [119]). Эффективное формирование системных умений, в соответствии с основными положениями деятельностного подхода, возможно только в процессе самостоятельной учебной деятельности учащихся. В частности, в исследовании Е.В. Иваньшиной по развитию системного мышления учащихся на материале курса «Естествознание» в качестве существенных предпосылок для формирования системного мышления выделяются самостоятельность в обучении и способность к непрерывному самообразованию [59].

5. Принцип системности. По мнению Л.Я. Зориной: «Системность – это такое качество некоторой совокупности знаний, которое характеризует наличие в сознании ученика структурных связей (связей строения), адекватных связям между знаниями внутри научной теории» [58, с. 5]. Системное мышление, в соответствии с данным нами определением, подразумевает восприятие учащимися любой школьной дисциплины в целом, с системных позиций, выделение системных отношений между элементами теоретических знаний. Последовательное изложение теоретических положений любого курса должно опираться на определённый методологический аппарат, и может следовать предлагаемой Л.Я. Зориной, схеме: 1) объект изучения теории; 2) предмет изучения теории; 3) основания теории; 4) инструментарий теории; 5) следствия теории и их проверка; 6) границы применимости теории [58; c. 86]. Таким образом, опора на принцип системности в подаче учебного материала также, по-видимому, способствует формированию элементов системного мышления у учащихся старших классов.

Основной проблемой дисциплины «Информатика и ИКТ», на материале которой проводилось исследование, является, по мнению А.А. Кузнецова, фрагментарность курса, отсутствие системного взгляда на предмет. Это связано с тем, что для информатики ещё не завершился процесс формирования научного аппарата, методологии, методических подходов к преподаванию [76].

Следующим компонентом предлагаемой модели является содержательный блок, который отражает содержание учебной общеобразовательной школы. Мы не привносим в курс нового содержания, а выделяем, переструктурируем и адаптируем тот материал, в рамках которого можно наиболее эффективным способом достичь поставленной цели. Это, прежде всего, разделы курса, посвященные моделированию – однако и другой учебный материал курса может быть рассмотрен учащимися с системных позиций. По-видимому, подобное переструктурирование возможно и в рамках других дисциплин: физики, химии, биологии.

Процессуальный блок представлен в соответствии с целью, принципами, содержанием обучения. Так как системное мышление формируется в учебной деятельности, то необходима такая организация этой деятельности, при которой формирование системного мышления будет происходить наиболее эффективно. Эффективность, в свою очередь, будет обеспечиваться выбором наиболее оптимальных методов, форм и средств обучения, форм контроля.

Из деятельностного подхода следует вывод о том, что для успешного формирования системного мышления необходимо включение учащихся в адекватную этой задаче деятельность. Анализ психолого-педагогической и методической литературы, выполненный в первом параграфе, позволил нам выдвинуть предположение о том, что такой деятельностью, в которой органично происходило бы формирование системного мышления, является деятельность по моделированию систем [38; 172].

Действительно, построение модели системы невозможно без анализа системной природы исходного объекта [139; 178]. В ходе моделирования субъект должен, проанализировав исходную систему, сконструировать другую систему, выступающую в качестве модели для исходной. Иными словами, в деятельности моделирования у обучаемых реализуются и формируются все основные умения системного мышления от узнавания системного объекта до конструирования сложных систем. Это даёт основание считать, что именно деятельность по моделированию систем является наиболее адекватной задачам формирования системного мышления.

Моделированию в курсе информатики посвящены публикации и учебно-методические пособия С.А. Бешенкова [16], В.М. Казиева [63], Н.В. Макаровой [90; 92], А.В. Могилева [100], Н.И. Пака [112], Л.И. Раскиной [126], И.Г. Семакина [131], Н.Д. Угриновича [156], Е.К. Хеннера [164] и др.; а также диссертационные исследования Р.И. Георгиевой [34], О.Н. Поповой [122], Н.Н. Усковой [158] и др. Роль и место моделирования в школьном курсе информатики обозначил С.А. Бешенков: «…информатика – единственный из школьных предметов, который даёт представления о ряде фундаментальных идей, которые, если угодно, «управляют» современным миром. Таких идей, по сути, только три: моделирование и формализация, автоматизация, управление» [15, с. 2].

В методическом пособии С.А. Бешенкова, Е.А. Ракитиной [16, с. 12] моделирование в обучении предлагается рассматривать в трёх аспектах:

1. Моделирование как средство обучения. Значительная часть учебной информации поступает к школьникам в виде различных учебных моделей – словесное описание, таблицы, графики, макеты, чертежи, схемы, формулы и пр.

2. Моделирование как инструмент познания. Любая познавательная деятельность связана с построением во внутреннем плане представлений об объекте изучения – по сути, информационных моделей.

3. Моделирование как объект изучения. Любая модель может рассматриваться как системный объект, обладающий некоторыми свойствами. Для любых моделей можно выделить инвариантные особенности, которые могут выступать в качестве объекта изучения.

При формировании системного мышления в курсе «Информатика и ИКТ» должны быть представлены все эти три направления моделирования, причём, по-видимому, неодинаково на разных этапах и в разных содержательных линиях курса.

Моделирование в нашем исследовании рассматривается как системное умение наиболее высокого уровня в структуре мыслительной деятельности, подразумевающее знакомство учащихся с основными системными понятиями и категориями, принципами и закономерностями, и опирающееся на другие умения и навыки системного мышления.

Создание и использование моделей реальных систем требует глубокого понимания природы самих моделируемых систем, и, соответственно, осуществляется на материале конкретной предметной области в процессе решения задач.

В процессе компьютерного моделирования можно объединить алгоритмическую и технологическую составляющие курса «Информатика и ИКТ» и, тем самым, заложить основы целостного восприятия этой дисциплины у учащихся. Действительно, по мнению С.А. Бешенкова, под компьютерным моделированием подразумевается не только математическое моделирование, но и моделирование в среде прикладных офисных пакетов [16]. Кроме того, существуют прикладные программные среды, например, «Stratum 2000», в которых математическое моделирование «инкапсулировано», максимально скрыто от пользователя, а разработка моделей осуществляется в среде визуального конструирования с дружественным графическим интерфейсом. Такие среды также могут и должны использоваться в учебном процессе – их роль в формировании системного мышления пока ещё не оценена в полной мере.

Процесс формирования системного мышления учащихся подразумевает различные формы деятельности. А.С. Шаров выделяет три базовых формы деятельности в процессе изучения любой учебной дисциплины: знаковую, моделирующую и проективную [175, с. 55]. Под знаковой формой деятельности автор понимает усвоение учащимися содержания знаний как системы понятий. Активность учащихся при такой форме деятельности проявляется, в основном, в процессах восприятия и запоминания. Чтобы учащийся умел применять полученные знания на практике, он должен осуществлять какую-либо деятельность. В качестве такой деятельности выступает деятельность моделирования и проективная деятельность [175, с. 58]. Таким образом, основываясь на выделенных в исследовании А.С. Шарова формах деятельности, в нашей работе мы предлагаем следующие этапы формирования элементов системного мышления учащихся: пропедевтический, основной и творческий. На каждом этапе задаются учебные цели, определяются методы, формы и средства обучения, а также формы контроля (таблица 3).

Этапы формирования системного мышления учащихся (на примере дисциплины «Информатика и ИКТ») Пропедевтический Основной Творческий Таким образом, в соответствии с целью, задачами, дидактическими принципами и на основе содержательного и процессуального блоков модели были сформулированы следующие педагогические условия, выполнение которых обеспечивает эффективное формирование элементов системного мышления учащихся старших классов на материале курса «Информатика и ИКТ»:

1. Опора на системные представления учащихся, как при изложении теоретического материала, так и в процессе решения задач.

2. Использование специально разработанного комплекса задач.

3. Применение в учебном процессе специального программного обеспечения способствующего формированию элементов системного мышления учащихся.

Результативный блок модели подразумевает итоговый контроль и оценку результатов – уровня сформированности элементов системного мышления учащихся старших классов. Контроль подразумевает обратную связь и, в случае необходимости, коррекцию методов, форм, средств обучения, форм контроля в учебном процессе.

Для оценки сформированности системного мышления учащихся необходимо выделить и обосновать уровни и соответствующие им критерии. Хотя ранее мы уже касались вопроса уровневой структуры системного мышления в теоретическом аспекте, рассмотрим его подробнее с целью определения уровней и их основных характеристик, пригодных для использования в опытно-экспериментальной работе.

В исследовании проблемы формирования системного стиля мышления старшеклассников, Л.С. Сагателова выделяет всего три уровня сформированности системного стиля мышления старших школьников [130, с. 15]:

1. Дискретный уровень. Характеризуется осознанием необходимости деятельности, но противоречивым, без ярко выраженного интереса отношением к ней. Знания понятий и терминов не соответствуют программе, качественные признаки мышления развиты слабо.

2. Фрагментарный уровень. Характеризуется положительным, но неустойчивым отношением к процессу и содержанию деятельности, наблюдается недостаточный объём знаний по программе, их фрагментарность и поверхностность, непрочность. Учащийся владеет умениями, как воспроизводить действия в знакомой ситуации по образцу, так и в несколько изменённой ситуации. Мышление характеризуется полнотой, глубиной, относительной устойчивостью, проявляется гибкость и критичность.

Целостный уровень. Характеризуется увлечённостью, творческим подходом к собственной деятельности, сознательным и ответственным отношением, сопровождающимся ярко выраженным интересом к учению. Объем знаний ученика соответствует программным требованиям, наблюдается стремление к постоянному их пополнению и обновлению. Умения характеризуются высокой эффективностью и оригинальностью.

Автор описывает, также, целый ряд критериев системного стиля мышления учащихся старших классов: мотивы учебной деятельности, отношение к себе и к своей деятельности, правильность, полнота, прочность, структурированность знаний, величина тезауруса, степень осознанности и степень владения операциями и приёмами мыслительной деятельности, состояние и возрастающая динамика качеств ума.

Выявленные исследователем критерии и уровни, на наш взгляд, оценивают скорее учебную деятельность школьников в целом, чем специфические характеристики системного мышления учащихся.

Более релевантны задаче оценки системности мышления уровни и критерии, приведённые в работе Д.О. Данилова, посвященной формированию системного мышления в процессе обучения физике. Им было выделено четыре уровня системного мышления [44, с. 114]:

1. Учащийся отслеживает логику учителя при анализе объекта.

Воспроизводит данный материал.

2. Учащийся, с помощью учителя, обнаруживает связи между элементами системы.

3. Учащийся самостоятельно анализирует объект как систему связанных элементов и выделяет общий принцип построения этой системы.

4. Учащийся не только выявляет связи между элементами системы и принцип её построения, но и конструирует новые системы на основе выделенного принципа.

Ранее в нашей работе в целях теоретического анализа структуры системного мышления была предложена двухуровневая классификация, включающая в себя минимальный и основной уровни (см. параграф 1.3).

Однако для решения педагогических задач в процессе опытноэкспериментального исследования такая классификация оказывается слишком общей, не учитывающей весь спектр проявлений системного мышления школьников и некоторые существенные особенности его развития. Поэтому, для решения задач, связанных с диагностикой системности мышления школьников и оценкой динамики его развития в ходе обучения, данная структурная схема была доработана и конкретизирована с учетом предложенных Д.О. Даниловым уровней и критериев системности мышления.

В результате были выделены и описаны следующие четыре уровня развития системного мышления: досистемный, эмпирико-системный, интегративно-системный, конструктивно-системный. Последние два уровня можно условно отнести к основному в нашей исходной классификации уровней, в то время как эмпирико-системный – к минимальному. Основанием для выделения уровней, как и прежде, выступает сформированность основных компонентов в структуре системного мышления и отношений между ними, а также продуктивность решения задач системного типа. Уровни и описание соответствующих им критериев приводится в таблице 4.

Уровни системности мышления учащихся и их критерии Уровни системности Критерии сформированности Досистемный Незнакомство с системными понятиями, Эмпирико-системный Поверхностное понимание системных Интегративно- Глубокое понимание системных понятий, системный принципов и закономерностей. Полное и Конструктивно- Глубокое понимание системных понятий, системный принципов и закономерностей. Полное и Для оценки системности мышления учащихся на этапе эксперимента был разработан ряд диагностирующих задач, ориентированных на выявление основных системных умений в структуре мыслительной деятельности учащихся – эти задачи будут рассмотрены в следующей главе. О глубоком понимании системных понятий и категорий, принципов и закономерностей говорило адекватное контексту, а также способствующее решению поставленной задачи использование их учащимися.

Необходимо отметить, что в нашей модели нет однозначного соответствия между этапами и уровнями системности мышления, то есть на разных этапах могут одновременно формироваться разные уровни системности мышления. Уже на пропедевтическом этапе у учащихся могут формироваться не только элементы эмпирико-системного уровня, но и основы интегративно-системного уровня (рассматривается понятие «интегративные свойства системы»), и даже элементы, характерные для конструктивно-системного уровня, например, в процессе разработки простейших моделей средствами информационных технологий. На последующих этапах основное внимание уделяется формированию интегративно-системного и конструктивно-системного уровней в процессе решения задач на моделирование. Завершающий – творческий этап полностью ориентирован на «подтягивание» учащихся к конструктивно-системному уровню, который представляет собой для старшеклассников «зону ближайшего развития» [31] и подразумевает полную сформированность предыдущих уровней системности мышления.

Таким образом, разработанная модель формирования элементов системного мышления учащихся (на материале курса «Информатика и ИКТ») включает в себя следующие блоки: целевой, содержательный, процессуальный, результативный. Процессуальный блок содержит три этапа: пропедевтический, основной, творческий. Модель основывается на выделенных нами принципах и реализуется посредством создания особых педагогических условий. Для оценки системности мышления учащихся предлагаются следующие уровни: досистемный, эмпирикосистемный, интегративно-системный, конструктивно-системный.

ГЛАВА 3. Опытно-экспериментальная работа по оценке эффективности модели и технологии формирования системного мышления в курсе «Информатика и ИКТ»

3.1. Технология формирования системного мышления В соответствии с современными подходами к процессу обучения формирование системного мышления должно осуществляться путём создания особых педагогических условий, предназначенных как для усвоения определённого содержания, так и для приобретения специальных системных умений. Решение этих задач возможно при наиболее оптимальном сочетании методов обучения, организационных форм и форм контроля, дидактических средств.

Предлагаемая технология должна также опираться на содержание предметных областей, где задействуются системные представления обучаемых. Очевидно, что полноценное усвоение системных понятий требует определенного уровня подготовки по целому ряду фундаментальных дисциплин (математика, физика, химия, биология, информатика), поэтому целесообразно начинать формирование системного мышления в старшем школьном возрасте и далее продолжать этот процесс в учреждениях профессионального образования. Кроме того, необходимо обеспечить непрерывность, преемственность в развитии такого вида мышления в системе «школа-вуз». Несмотря на то, что экспериментальная часть данного исследования была выполнена на базе старших классов общеобразовательной школы, основные выводы, по-видимому, можно перенести и на процесс обучения студентов первых курсов вузов. Такая преемственность обеспечивается спецификой выбранной предметной области – информатики – области, которая носит интегративный, межпредметный характер, охватывает процесс обучения от старшего школьного возраста до первых курсов вузов, а также задействуется далее для решения задач профессиональной деятельности.

Дисциплина «Информатика и ИКТ» уже давно заняла прочное место в учебном процессе общеобразовательной школы. В рамках этой дисциплины уже на базовом уровне возможно формирование основных системных понятий и умений. В соответствии с обязательным минимумом образования дисциплина «Информатика и ИКТ» включает, наряду с другими, линию «Моделирование и формализация», которая является сквозной для всего курса и охватывает некоторые основные понятия содержательной составляющей системного мышления:

«Моделирование как метод познания. Формализация. Материальные и информационные модели. Информационное моделирование. Основные типы информационных моделей (табличные, иерархические, сетевые).

Исследование на компьютере информационных моделей из различных предметных областей» [145].

Вместе с тем, анализ методической литературы [16; 81] показал, что ряд вопросов, имеющих отношение к формированию системного мышления не получил достаточного освещения. С точки зрения формирования системного мышления, на наш взгляд, в содержательной линии «Моделирование и формализация» должны быть более подробно представлены следующие вопросы:

1. Понятие системы и структуры системы.

2. Интегративные (эмерджентные) свойства системы.

3. Понятие модели системы или процесса.

4. Цели и технология процесса моделирования.

5. Методика проведения вычислительного эксперимента.

6. Анализ адекватности модели.

Исходя из обязательного минимума содержания, а также в соответствии с анализом литературных источников можно сформулировать некоторые требования к уровню подготовленности выпускников общеобразовательных школ в данной области. В частности, учащиеся должны знать:

• что такое система, структура системы, интегративные свойства системы;

• что такое модель, основные виды моделей;

• в чем состоит цель моделирования;

• основные этапы моделирования;

• что такое формализация;

• что означает «адекватность модели оригиналу».

Учащиеся должны уметь:

• отличать системные объекты от несистемных, приводить примеры систем из разных областей знаний;

• видеть структуру и взаимосвязи, взаимодействия между элементами в системах;

• выделять общие принципы построения, интегративные свойства систем;

• приводить примеры моделей систем, выделять их интегративные свойства;

• проводить простейший анализ системных объектов с целью построения информационных моделей;

• разрабатывать информационные модели средствами информационно-коммуникационных технологий;

• планировать и осуществлять вычислительный эксперимент над несложными математическими моделями;

• оценивать адекватность разработанных моделей оригиналу.

Именно такой набор знаний и умений, на наш взгляд, может обеспечить дальнейшее успешное обучение выпускника общеобразовательной школы в вузе.

В учебном плане вузов также присутствуют дисциплины, связанные с информационно-коммуникационными технологиями и их применением в профессиональной деятельности: «Информатика», «Математика и информатика», «Информационные технологии», «Информационнокоммуникационные технологии» и др. В содержании этих дисциплин, как правило, можно обнаружить содержательную линию или раздел курса, посвященный вопросам компьютерного моделирования.

Таким образом, вопросы, связанные с моделированием систем в той или иной мере освещается почти во всех авторских программах и учебных пособиях по информатике [81]. Вместе с тем, формированию наиболее общих, фундаментальных системных представлений в данной предметной области уделяется явно недостаточное внимание.

Существует небольшое количество методических пособий ориентированных на формирование системного мышления средствами информационно-коммуникационных технологий.

Из методических работ, посвященных развитию системного мышления в курсе «Информатика и ИКТ» необходимо отметить, прежде всего, учебные пособия и публикации Н.В. Макаровой [90; 91; 92].

Разработанный под редакцией Н.В. Макаровой учебно-методический комплект базируется на «объектно-информационной концепции».

Согласно этой концепции, процесс формирования системного мышления сводится к моделированию с помощью обобщённой ориентировочной схемы: постановка задачи – разработка модели – компьютерный эксперимент – анализ результатов. Основное внимание уделяется построению информационных моделей в среде пакета Microsoft Office.

Авторский подход, на наш взгляд, отличается некоторой поверхностностью – недостаточно глубоким рассмотрением наиболее общих системных понятий и принципов, недостаточным анализом системных свойств, отношений и закономерностей, что, вместе с тем, нисколько не уменьшает практической значимости упомянутых пособий для преподавания в общеобразовательной школе и вузе.

Более полно и глубоко системные представления излагаются в учебных пособиях под редакцией И.Г. Семакина, Е.К. Хеннера – раскрываются понятия системы, системного эффекта, структуры системы, информационной модели, описываются типы моделей, приводятся основные этапы решения задач методом математического моделирования, рассматриваются этапы компьютерного эксперимента.

Предлагается дополнительный материал – основы системного анализа, моделирование в виде графов, представление системы в виде «черного ящика», рассматриваются вопросы систематизации и классификации информации. Недостатком, на наш взгляд, является то, что все основные системные понятия усваиваются учащимися либо на примере решения задач не связанных с компьютерным моделированием, либо на примере достаточно сложных задач математического моделирования, изучение которых целесообразно уже на профильном уровне [61; 62] или на первых курсах вуза.

Отбирая системные понятия для нашего исследования, мы учитывали, помимо использования в перечисленных выше учебно-методических работах, следующие факторы:

1. Представление понятия в обязательном минимуме содержания по дисциплине «Информатика и ИКТ».

2. Научную и практическую значимость понятия для учащихся старших классов и студентов вуза [91; 163].

3. Важность формирования понятия в соответствии с экспертными оценками ведущих преподавателей кафедры информатики ГОУ ВПО «Бийский имени В.М. Шукшина» (приложения 3, 5).

Одна из проблем данного исследования состояла в том, что некоторые системные понятия не имеют общепринятых определений. В таком случае Н.В. Макарова, анализируя базовые понятия раздела «Моделирование и формализация», рекомендует использовать наиболее общие определения, по возможности краткие и удобные для запоминания [91]. В формулировках системных понятий мы руководствовались наиболее авторитетными с одной стороны и наиболее адаптированными для уровня старшеклассников и студентов первых курсов вузов с другой стороны определениями. Далее приведем описание основных системных понятий в том виде, в котором они излагались в рамках данного исследования.

Базовое понятие исследования – понятие системы является общенаучным, широко используется в различных предметных областях и имеет множество определений. Один из основоположников общей теории систем Л. фон Берталанфи определяет систему как совокупность элементов, находящихся в определенных отношениях друг с другом и со средой [12]. В.Г. Афанасьев считает, что система – это целостное образование, обладающее характеристиками, не содержащимися в образующих его компонентах [8].

Автор факультативного курса «Теория систем» Д.М. Жилин даёт определение системы, используя понятие интегративных (эмерджентных) свойств [53, с. 47]. По мнению автора, система – это совокупность объектов, обладающая свойствами, не являющимися суммой свойств отдельных объектов совокупности – интегративными свойствами системы. Объект (системный объект) в данном понимании – «некоторая часть окружающего мира, рассматриваемая человеком как единое целое» [91, с. 4]. Кроме того, взаимодействуя с другими системами, и сами системы могут выступать как системные объекты. В качестве системного объекта может рассматриваться и некоторый процесс – как изменение свойств объекта с течением времени.

При изучении понятия системы наиболее наглядными являются примеры из естественных областей – системные объекты живой и неживой природы. Можно предложить обучаемым для обсуждения следующие проблемно-ориентированные вопросы: «Является ли системой груда камней?», «Является ли системой грядка овощей?», «Является ли системой набор мебели в комнате?» и т. п. В обсуждении необходимо обязательно требовать обоснование собственной позиции, причём в процессе обоснования могут дополняться и развиваться сами проблемно-ориентированные вопросы. Пример рассуждений: «Груда камней, конечно, не является системой – она не обладает интегративными свойствами. Но если груда камней представляет собой курган, то для учёного-археолога это, безусловно, система». Дальнейшее развитие эта задача получает после вопроса: «А является ли курган системой для обычного человека?». Этим вопросом можно подвести обучаемых к осознанию включенности субъекта, объекта исследования и отношений между ними в единую систему, что является характерным, по мнению В.С. Степина, для постнеклассического типа научной рациональности [146].

Элемент (компонент) системы можно рассматривать как один из объектов в составе системы. Любой элемент системы имеет входы и выходы. Связь между элементами системы осуществляет преобразование выхода одного элемента во вход другого.

Закон преобразования входов в выходы представляет собой функцию элемента системы, а сам процесс преобразования называется – функционированием. Функция может описываться математически и, в этом случае, мы имеем математическую функцию. Система взаимосвязанных математических функций, ориентированных на решение какой-либо задачи образует математическую модель решения задачи [53]. Систему можно описать в виде, так называемого, «чёрного ящика» – указать её входы и выходы, а также зависимости между ними [61, с. 64].

Любая система функционирует во внешней среде, испытывая на себе воздействия последней. Таким образом, под описанием системы следует также понимать указание состава системы, связей между ее элементами и связей системы с внешней средой [53, с. 49].

Структура системы – внутренняя организация системы определяется составом и совокупностью связей, отражает наиболее существенные взаимосвязи между элементами, которые обеспечивают существование системы в целом. В частности, Н.Н. Поспелов в формировании мыслительных умений у старшеклассников подчёркивает необходимость анализа не только элементов и свойств системы, но и системных связей и отношений [123].

Системы включают в себя меньшие системы – подсистемы и являются частью более крупных систем – надсистем. Подсистема – часть системы, осуществляющая относительно независимые функции в рассматриваемой системе. Подсистема представляет собой систему нижележащего уровня иерархии в структуре системы. Надсистема – система вышележащего уровня иерархии, включающая в себя рассматриваемую систему.