Визуализация

 Еще каких-нибудь 20-30 лет назад электронные дневники, учебники и журналы казались фантастикой, но в последние десятилетия в области передачи визуальной информации произошли революционные изменения: возрос объем передаваемой информации, возникли новые виды визуальной информации, а также способы ее передачи. Технический прогресс и формирование новой визуальной культуры неминуемо накладывает свой отпечаток на свод требований, предъявляемых к деятельности педагогов.

Одним из средств улучшения профессиональной подготовки будущих учителей, способных к педагогическим инновациям, к разработке технологий проектирования эффективной учебной деятельности школьника в условиях доминирования визуальной среды, считается формирование у них особых умений визуализации учебной информации. Термин «визуализация» происходит от латинского visualis – воспринимаемый зрительно, наглядный.

Визуализация — общее название приёмов представления числовой информации или физического явления в виде, удобном для зрительного наблюдения и анализа.

Под визуализацией понимается всякий способ обеспечения наблю­даемости реальности, а под результатом визуализации или визуальной моделью – любую зрительно воспринимаемую конструкцию, имитирующую сущность объекта познания.

По исследованиям психологов известно, что зрение обеспечивает че­ловеку около 90% информации. Психологами и физиологами доказано, что левое полушарие специализируется на вербально-символических функциях, а правое – на пространственно-синтетических.

Существует серьезная потребность построить обучение с позиции сбалансированной работы и левого, и правого полушарий головного мозга, т.е. на разумном сочетании логического и наглядно-образного мышления. Одно из центральных положений данного подхода – широкое и целенаправленное использование познавательной функции наглядности. Таким образом, необходимо обеспечить реализацию совокупности условий обучения, в которых акцентируется использование резервов ви­зуального мышления учащихся.

Визуализация выступает как промежуточное звено между учебным материалом и результатом обучения, как своеобразный гносеологический механизм, позволяющий «уплотнить» процесс познания, очистить его от второстепенных деталей и тем самым оптимизировать. Визуализация обеспечивает синтез знаний, позволяет опосредованно и наглядно представить изучаемые явления в тех областях, в которых непосредственно наглядное восприятие затруднено или вообще невозможно.

Интерес к ви­зуализации диктуется всем ходом развития человеческой деятельности, практики в самом широком смысле этого слова, нарастанием потока информации, для освоения которой становятся непригодны, громоздки традиционные методы и средства. Для дальнейшего накопления, освоения, хранения, переработки и передачи информации во всех сферах человечес­кой деятельности необходимы новые, компактные, мобильные средства отражения объективного мира в сознании субъекта. Визуализация — одно из этих средств. Необходимость в более компактных, и эффективных средствах обучения становится одной из важнейших задач общества, нуждающегося в систематических знаниях.

Визуальная модель является итогом определенного этапа формирования знания, в том числе теоретического, в зримой форме выражает его результаты, обнаруживает недостатки и противоречия, служит для поиска путей углубления понимания и дальнейшего исследования. В качестве зримой наглядности визуализируются не только образы восприятия, но и идеи, мысли, теоретические конструкции.

Применительно к образовательному процессу решаются вопросы методической подготовки будущих специалистов с целью формирования их готовности к эффективному решению педагогических задач с использованием методов структурирования, уплотнения и визуализации учебных знаний, в том числе с помощью средств мультимедиа, с умением эффективно подать учебный материал с условием его системного усвоения. Никакое знание не может претендовать на статус научности без наглядных визуальных моделей. Неотъемлемой составляющей процесса обучения преподавателей должна стать методология наглядности.

Естественный процесс мышления включает в себя все многообразие психологических репрезентаций реальности и операций с ними.

Экспликация понятия психологическая репрезентация в обучении в соответствии с рисунком 1.1.

Рисунок 1.1 - Экспликация для процесса обучения понятия психологической репрезентации

Готовность преподавателей к визуальному представлению знаний с использованием современных информационно-телекоммуникационных технологий представляет собой совокупность системных свойств личности, включающей:

- владение технологиями представления знаний в «сжатом», «свернутом» виде за счет системного квантования и когнитивной визуализации учебного материала;

- владение технологиями экстериоризации психологических репрезентаций учебного материала путем создания когнитивных графических изображений и визуальных метафор,

- развитое визуально-образное мышление;

- умение сохранять полученную и переработанную визуальную информации, а при необходимости передавать ее для коллективного использования;

- умение четко визуальным способом, излагать результаты деятельности;

- знание правил и приемов композиции и колористики;

- знание основанной на механизмах мышления методологии работы с мультимедиа.

Ниже хотелось бы привести далеко не полный список задач, решаемых визуализацией:

- оптимизация потоков учебных групп;

- оптимизация распределения учебных помещений и учебных пособий;

- облегчение планирования учебного процесса;

- исключение конфликтных ситуаций, связанных с наложением занятий, пересечений учебных групп, либо назначением нескольких учебных групп в одно учебное помещение;

- анализ учебного процесса, оперативное выявление перегруженных и незагруженных участков;

- оперативная информационная поддержка лиц, имеющих отношение к учебному процессу.

На практике, используются более сотни методов визуального структурирования – от традиционных диаграмм и графов до «стратегических» карт (roadmaps), лучевых схем-пауков (spiders) и каузальных цепей (causalchains). Такое многообразие обусловлено существенными различиями в природе, особенностях и свойствах знаний различных предметных областей. Наибольшей информационной емкостью, на мой взгляд, универсальностью и интегративностью обладают структурно-логические схемы. Такой способ систематизации и визуального отображения учебной информации основывается на выявлении существенных связей между элементами знания и аналитико-синтетической деятельности при переводе вербальной информации в невербальную (образную), синтезирование целостной системы элементов знаний.

Освоение перечисленных видов по конкретизации смыслов, разворачиванию логической цепочки размышлений, описанию образов и их признаков мыслительной деятельности, а также операций с помощью вербальных средств обмена информацией формирует продуктивные способы мышления, столь необходимые специалистам при современных темпах развития науки, техники и технологий. Согласно достижениям нейропсихологии «обучение эффективно тогда, когда потенциал мозга человека развивается через преодоление интеллектуальных трудностей в условиях поиска смысла через установление закономерностей».

Визуализация учебного материала открывает возможность не только собрать воедино все теоретические выкладки, что позволит быстро воспроизвести материал, но и применять схемы для оценивания степени усвоения изучаемой темы. В практике также широко используется метод анализа конкретной схемы или таблицы, в котором вырабатывают навыки сбора и обработки информации. Метод позволяет включить обучаемых в активную работу по применению теоретической информации в практической работе. Особое место уделяется совместному обсуждению, в процессе которого есть возможность получать оперативную обратную связь, понимать лучше себя и других людей. Обобщая сказанное, заметим, что в зависимости от места и назначения визуальных дидактических материалов в процессе формирования понятия (изучении теории, явления) к выбору определенной структурной модели и наглядному отображению содержания обучения должны быть предъявлены различные психолого-педагогические требования.

В процессе разработки учебно-методических материалов необходимо контролировать степень обобщения содержания обучения, дублировать вербальную информацию образной и наоборот, чтобы при необходимости звенья логической цепи были полностью восстановлены обучающимися.

С дидактических позиций использование средств визуализации может выполнять общие и частные функции в обучении.

К числу общих можно отнести следующие функции: информативности, интегративности, инструментальности, адаптивности, компенсаторности.

К числу частных функций можно отнести побуждающую, уточняющую, организующую, регуляционную, операционную, объясняющую, эмпирическую, идеографическую, интерпретирующую, эвристическую.

Информация в архивах мультимедиа открывает субъекту доступ к иконографии, звуковым и видеофайлам, схематизированной наглядности, что позволяет обогащать образовательный процесс разнообразной информацией, собственной креативной деятельностью обучающихся в выполнении учебных заданий.

С помощью средств визуализации могут быть задействованы особые методы управления образовательной деятельностью, что оказывает влияние на активность учащихся, их саморегуляцию в обучении. При методически грамотном использовании методов визуализации может происходить переход обучающихся на более высокие уровни познавательной деятельности, стимулироваться овладение предметным содержанием с элементами креативности, эвристики.

Мейер (Mayer) описывает потенциальные преимущества мультимедиа. Давая человеку возможность воспринимать видео и аудио, мультимедиа, считает она, имеет преимущество перед каждой из этих возможностей в отдельности. Кроме того, так как эти два канала обработки информации очень различны, то их комбинация в мультимедиа очень успешна, так как использует преимущества обоих систем. Связи между текстом и графикой потенциально позволяют глубже понять и лучше построить ментальную модель.

На рисунке 1.2 изображена ментальная модель. Читать текстовые блоки (сверху вниз):

- видео (текст, рисунки, видео, анимация);

- аудио (дикторский голос, инструкции, реплики, музыка);

- внимание, рабочая память (обработка данных), (эффект модальности, двойное кодирование, когнитивная перегрузка, повторение, когнитивное связывание);

- длительная память (декларативные знания, условные знания, процедурные знания);

- обучение.

В кружках: управление учащимся (время на задачу, интерактивность, навигация); Мотивация (внешняя, внутренняя); стиль обучения (поверхностный/глубокий, полезависимый/поленезависимый - зависимость от внешних факторов, активный/пассивный, визуальный/вербальный, 4 стиля по Колбу). Далее вниз по рисунку 1.2 идет когнитивное вовлечение, интеллект (общий, специфический) и рефлексия.

Модель помогает разработчикам учитывать, какие факторы и подобные им делают мультимедиа более или менее эффективными для обучения.

Рисунок 1.2 - Модель влияния мультимедиа на обучение

Говоря еще раз, мультимедиа может очень позитивно влиять на обучение, но к их разработке надо подходить очень и очень внимательно. Анализируя исследования Мейера, хочется процитировать, чтобы показать, как влияют мультимедиа на запоминание и передачу информации, если придерживаться принципов, изложенных ниже в таблице 1.1. Эти принципы берут свое начало из представления науки о мышлении, об ограниченности рабочей памяти и принципах кодирования в долговременной памяти.

Таблица 1.1 - Принципы эффективности мультимедиа по Мейеру

Принцип	Описание
Мультимедия	Обучение с использованием текста и графики лучше, чем с использованием только текста
Пространственная связь	При обучении, сопровождающимся текстом и графикой, лучше, когда корреспондирующие текст и графика располагаются рядом с друг другом
Временная связь	При обучении, сопровождающимся текстом и графикой, лучше, когда корреспондирующие текст и графика появляются одновременно, а не друг за другом
Логичность	При обучении лучше, если текст, графика или звук не избыточны
Модальность	При обучении лучше, если анимация сопровождается дикторским голосом, чем если анимация сопровождается экранным текстом
Избыточность	При обучении лучше, если анимация сопровождается дикторским голосом, чем если анимация сопровождается и дикторским голосом и экранным текстом
Индивидуальные отличия	Эффект этих принципов более сильно выражен при обучении начальным знаниям, чем знаниям высокого уровня, и для сильно территориально удаленных учеников, чем для малоудаленных территориально.

Визуализация учебной информации позволяет решить целый ряд педагогических задач: обеспечение интенсификации обучения, активизации учебной и познавательной деятельности, формирование и развитие критического и визуального мышления, зрительного восприятия, образного представления знаний и учебных действий, передачи знаний и распознавания образов, повышения визуальной грамотности и визуальной культуры. Поэтому, преподаватель нового века должен уметь осуществлять технологическую подготовку и эффективно использовать в обучении информационные образовательные продукты различных видов (электронные дидактические материалы, учебники, пособия и т.д). Для этого необходимо понимать место и роль визуальных методов, их грамотного использования в информационных технологиях обучения.