Карпенко М.П. Телеобучение

Подождите немного. Документ загружается.

М.П. Карпенко. Телеобучение

161

уровня неспецифической активации мозга. Это означает, что удалось най-

ти метод, позволяющий измерять индивидуальный уровень активации и

прогнозировать индивидуальный темп обучения.

Кроме того, становится очевидным, что медленный темп усвоения зна-

ний может иметь прямо противоположные причины: либо недостаточную,

либо избыточную активацию мозга. Ясно, что и педагогическая тактика в

этих двух случаях должна быть разной. Если в первом случае целесооб-

разны «активирующие приемы», то во втором необходимо стремиться к

снижению уровня активации до оптимального уровня. Эффект такой оп-

тимизации удалось проследить в следующей серии экспериментов, посвя-

щенной феномену умственного утомления.

Количественная оценка умственного утомления. Умственное утомле-

ние – важнейший фактор, ограничивающий возможности человека в про-

цессе трудовой и особенно учебной деятельности. Изучением механизмов

умственного утомления, поиском средств его диагностики занимаются

специалисты разных направлений: физиологи, медики, психологи, педаго-

ги. Но, несмотря на многочисленные исследования, природа умственного

утомления до конца не ясна.

Признано, что развитие умственного утомления включает психоло-

гические, физиологические и биохимические механизмы. Но определить

умственное утомление в виде стандартного набора признаков пока не уда-

ется. Кроме того, определенная степень умственного утомления даже про-

дуктивна, поскольку активизирует резервные возможности мозга. Иначе

говоря, не исключено и положительное влияние умственного утомления

на скорость и прочность усвоения учебного материала.

Феномен умственного утомления обычно изучают на модели опера-

торской деятельности или других видов монотонных действий. Исследо-

вания, проводимые в ИКН СГА, отличаются тем, что для моделирования

умственного утомления был использован естественный, повседневный

вид умственной нагрузки – многочасовая работа на компьютере.

Методика эксперимента включала запись ЭЭГ, а также психологичес-

кое тестирование: оценивали уровень реактивной тревожности, концент-

рацию внимания, объем оперативной памяти и скорость запоминания (по-

казатель ТУЗ). Все эти измерения проводили до и после 4-часовой работы

на компьютере (редактирование текста).

Оказалось, что главным критерием умственного утомления является

возрастание альфа-ритма ЭЭГ и снижение КДА. Иначе говоря, умствен-

162

Когнитивная нейрология и психология обучения

ное утомление связано со снижением исходного уровня активации мозга. Но это

означает, что избыточную активацию, которая мешает обучению, можно

устранить. Для этого потребуется длительная умственная нагрузка, спо-

собная вызвать утомление.

Проверке этой гипотезы были посвящены эксперименты, в ходе кото-

рых был открыт стимулирующий эффект умственного утомления.

Этот эффект наблюдался у испытуемых с избыточной активацией

мозга (рис. 4.5). После интенсивной умственной нагрузки у них значи-

тельно возрастала мощность альфа-ритма и уменьшался КДА, т. е. умс-

твенное утомление возвращало мозг в зону «оптимального функциональ-

ного состояния». Важно, что при этом возрастала и скорость заучивания

(по показателю ТУЗ). Таким студентам необходим режим нарастающей

в течение дня учебной нагрузки, чередование нескольких дней интен-

сивных занятий с днем полного отдыха. Подобные рекомендации, воз-

можно, противоречат привычному требованию систематической, еже-

дневной работы, но они обоснованы физиологически, поэтому очень

важно распознать таких студентов уже на этапе вступительного тестиро-

вания.

а б

Рис. 4.5. Положительный эффект умственного утомления при избыточной активации

мозга. Мощность альфа-ритма (спектральный анализ ЭЭГ)

а – до умственной нагрузки: низкая мощность альфа-ритма – избыточная активация;

б – умственое утомление: повышение мощности альфа-ритма – устранение избыточной ак-

тивации

Определение индивидуального уровня активации в условиях массового

тестирования. Для массового тестирования процедура электроэнцефалог-

рафии слишком громоздка. Поэтому в ИКН СГА был разработан упро-

щенный метод измерения неспецифической активации, базирующийся на

М.П. Карпенко. Телеобучение

163

принципах вариационной пульсометрии (программно-аппаратный комп-

лекс «Пульсар-А»).

Работа программно-аппаратного комплекса «Пульсар-А» основана на

хорошо известном методе вариационной пульсометрии, в котором мате-

матическому анализу подвергаются два основных параметра пульса: час-

тота и вариабельность. Первая модификация прибора «Пульсар-А», была

разработана специалистами СГА для экспресс-оценки уровня функцио-

нальных возможностей, работоспособности и переносимости физических

и умственных нагрузок.

Программно-аппаратный комплекс «Пульсар-А» позволяет оценить

уровень неспецифической активации в условиях массового тестирования.

По сравнению с другими приборами, использующими метод вариацион-

ной пульсометрии, «Пульсар-А» имеет ряд существенных преимуществ.

Прежде всего, он хорошо адаптирован к системе массового обследования:

прост в обращении, не требует сопровождения специалиста, интегрирован

в информационную среду СГА. Все данные на каждого студента автома-

тически сохраняются на сервере и подвергаются автоматической обработ-

ке. Кроме того, программно-апаратный комплекс «Пульсар-А» работает в

режиме экспертной системы: индивидуальные результаты автоматически

обобщаются, сравниваются с нормативными, формируется индивидуаль-

ное заключение, каждый студент относится к одной из пяти групп. При

регулярных обследованиях легко получить сведения о динамике функцио-

нального состояния всех студентов каждого учебного центра.

Процедура тестирования предельно проста. На указательном пальце

испытуемого укрепляют оптоэлектронный датчик. В течение двух минут

производят запись пульсовых волн (рис. 4.6). Затем получают распечатку

результатов, которую выдают на руки студенту. Распечатка содержит об-

щую оценку уровня функциональных возможностей и работоспособнос-

ти, а также рекомендации по режиму физических и умственных нагрузок.

Расчетные показатели, необходимые для работы экспертной сис-

темы и предназначенные для специалистов, на дисплей не выводятся и

сразу поступают в информационную систему для последующей обра-

ботки.

Для измерения индивидуального уровня неспецифической активации

была разработана следующая модификация прибора – «Пульсар-К», поз-

воляющая сравнивать параметры пульса в двух ситуациях: в состоянии

покоя и при умственной нагрузке.

164

Когнитивная нейрология и психология обучения

Запись производят два раза: сначала без каких-либо инструкций, а во

второй раз испытуемого просят считать количество пиков кривой на экра-

не, при этом предупреждают, что от точности подсчета существенно зави-

сят результаты тестирования.

Возможно ускорение, замедление или отсутствие изменений частоты

пульса. Замедление пульса при умственной нагрузке свидетельствует о по-

вышенном уровне познавательной активности с установкой на увеличение

объема воспринимаемой и обрабатываемой информации. Ускорение пуль-

са – признак «реакции избегания», пониженной познавательной активнос-

ти, установки на минимизацию объема воспринимаемой и обрабатывае-

мой информации. Отсутствие изменений – оптимальный для умственной

деятельности уровень активации.

Таким образом, метод вариационной пульсометрии, реализованный в

программно-аппаратном комплексе «Пульсар-К», дает возможность опре-

делять индивидуальный уровень активации без громоздкой и дорогостоя-

щей процедуры ЭЭГ-обследования.

Диагностика индивидуального уровня активации становится важной

частью учебного процесса. При этом параллельно должны развиваться ме-

тоды и приемы целенаправленного воздействия на индивидуальный уро-

вень активации мозга. Важность таких разработок подтверждают резуль-

Рис. 4.6. Программно-аппаратный комплекс «Пульсар-А»

(на экране видны пульсовые волны)

М.П. Карпенко. Телеобучение

165

таты серии исследований, в которых был открыт феномен «неспособности

к полному усвоению».

Модель «полного усвоения» в контексте психофизиологии. Современ-

ные образовательные технологии основаны на модели «полного усвоения»

(«mastery learning»). Инновационность таких технологий заключается в

том, что они гарантируют достижение учебного результата практически

всем.

В основе модели «полного усвоения» лежат идеи, выдвинутые амери-

канским психологом Б.С. Блумом.

Он исходил из посылок, согласно кото-

рым разброс успеваемости – следствие разброса способности к обучению.

Поэтому постоянным, фиксированным параметром обучения должен

стать именно результат. А все другие параметры обучения должны менять-

ся, подстраиваясь под достижение всеми учащимися заранее заданного ре-

зультата. И прежде всего необходимо отказаться от единого усредненного

темпа учебной работы, снять ограничения на временные рамки усвоения

учебного материала.

Все это означает, что, используя при построении учебных программ и

учебных планов показатель «время усвоения материала», обычно имеют в

виду его полное усвоение.

Но как показали исследования Института психологии обучения СГА,

есть люди, которые не могут запомнить учебный материал полностью.

Феномен неспособности к полному усвоению был обнаружен в серии экс-

периментов, где испытуемые должны были выучить список из 20 пар слов

(методика ТУЗ) полностью, затратив на это столько времени, сколько пот-

ребуется.

Но некоторые так и не смогли запомнить весь список, несмотря на уве-

личение времени заучивания и количество попыток. Чем старше возраст-

ная группа, тем больше в ней было испытуемых, неспособных запомнить

весь список. Этот факт наводит на мысль, что модель «полного усвоения»

нуждается в поправках – по крайней мере применительно к обучению

старших возрастных групп.

Следует признать, что темп обучения не может оставаться решающим

фактором, если есть случаи, когда увеличивая время заучивания все равно

не удается достичь «полного усвоения». Значит, под достижение «полно-

го усвоения» необходимо подстраивать какие-то другие параметры. Какие

именно – предстоит выяснить.

Bloom B.S. All our children learning: a primer for parents, teachers and other educators.

N.Y.,1981.

166

Когнитивная нейрология и психология обучения

Первый шаг в решении этого вопроса был сделан в исследованиях ИКН

СГА. Были рассмотрены психофизиологические особенности испытуемых,

которые не смогли полностью заучить 20 пар слов. Прежде всего, выяс-

нилось, что неспособные к «полному усвоению» обладают меньшим объ-

емом оперативной памяти. Кроме того, у них обнаружились особенности

субъективного восприятия времени, а именно склонность преуменьшать

длительность временных интервалов (рис. 4.7). Иначе говоря, для лиц, не-

способных к «полному усвоению», время как бы течет быстрее.

При записи ЭЭГ также обнаружились интересные особенности. У не-

способных к «полному усвоению» она была «плоской», т. е. низкоампли-

тудной, со слабо выраженным альфа-ритмом.

II группа

(неспособные к

«полному усвоению»)

I группа

(способные к

«полному усвоению»)

5 секунд

10 секунд

30 секунд

Рис. 4.7. Индивидуальные результаты оценки интервалов времени

(по вертикальной оси – длительность субъективного интервала времени в секундах)

М.П. Карпенко. Телеобучение

167

Низкоамплитудная ЭЭГ свидетельствует о стойкой повышенной акти-

вации мозга. Обычно это сочетается с повышенной тревожностью. Плос-

кая ЭЭГ встречается также при неврозах, астенических состояниях, а так-

же некоторых заболеваниях, в частности при нарушениях мозгового кро-

вообращения и болезнях щитовидной железы (с возрастом вероятность

развития этих состояний, естественно, повышается).

Кроме того, у всех испытуемых, неспособных к «полному усвоению»,

был видоизменен эффект депрессии альфа-ритма: при умственной нагруз-

ке падение амплитуды альфа-ритма либо практически отсутствовало, либо

наблюдалось в течение очень длительного периода, в 3–5 раз дольше, чем в

норме (рис. 4.8).

Момент подачи вспышки отмечен вертикальной линией, участок десинхронизации –

стрелкой.

В норме этот эффект длится 3–5 с – (А); у неспособных к «полному усвоению» участок де-

синхронизации либо удлинен – (Б), либо укорочен – (В), либо укорочен, и за ним следует

усиление альфа-ритма – (В)

Рис. 4.8. Десинхронизация ЭЭГ в ответ на вспышку стандартного фотостимулятора

168

Когнитивная нейрология и психология обучения

Все эти особенности ЭЭГ имеют общий нейробиологический «зна-

менатель»: нарушение функции активирующих систем мозга. Причиной

такой дисфункции могут быть индивидуальные особенности нервной

системы, функциональные расстройства и соматические заболевания. Но

общий итог в любом случае – повышение тревожности, что и сопровожда-

ется расстройствами познавательной деятельности.

Одно из проявлений дисфункции активирующих систем мозга – нару-

шение чувства времени. Склонность к значительному «сжатию» временных

интервалов продемонстрировали практически все испытуемые, неспособ-

ные к полному запоминанию. Это означает, что обучение происходит у них

на фоне субъективного дефицита времени и, как следствие, нарастающей

эмоциональной напряженности.

Таким образом, нарушение полного запоминания представляет собой

внешнее проявление многоуровнего, системного процесса (рис. 4.9).

Нейробиологическая основа процесса – дисбаланс активирующих

систем мозга, обусловленный индивидуальными свойствами нервной сис-

темы, функциональными расстройствами или соматическими заболевани-

ями. Фактор возраста играет в данном случае предрасполагающую роль,

т. е. способствует проявлению и усиливает уже имеющийся дисбаланс сис-

тем неспецифической регуляции.

Такой же многоуровневой должна быть и система воздействий, позво-

ляющая достичь полного усвоения знаний.

К главным параметрам, воздействие на которые повысит результаты

обучения, относятся:

– функциональное состояние (баланс активирующих систем мозга);

– индивидуально-типологические свойства (в частности, тревож-

ность);

– когнитивные характеристики (в первую очередь показатели внима-

ния и памяти).

Специалистам образования важно знать, что при обучении лиц с из-

быточной активацией мозга следует избегать стрессогенных ситуаций, от-

давая предпочтение индивидуальным формам занятий. При этом «снятие

временных ограничений» как главный принцип модели «полного усвое-

ния» необходим именно при проверке знаний, когда эмоциональное на-

пряжение особенно велико. Зачетное тестирование и экзаменацию следует

предварять тренировочными попытками, что значительно ослабит стрес-

совый фактор.

М.П. Карпенко. Телеобучение

169

ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ

СОСТОЯНИЕ

ИНДИВИДУАЛЬНО-

ТИПОЛОГИЧЕСКИЕ

ХАРАКТЕРИСТИКИ

КОГНИТИВНЫЕ

ПРОЦЕССЫ

ПРОЯВЛЕНИЯ

СНИЖЕНИЕ

ПОКАЗАТЕЛЕЙ

ВНИМАНИЯ И

ПАМЯТИ

НЕСПОСОБНОСТЬ К

ПОЛНОМУ

УСВОЕНИЮ

МЕХАНИЗМ

ДИСФУНКЦИЯ

СИСТЕМ

НЕСПЕЦИФИЧЕС-

КОЙ РЕГУЛЯЦИИ

ПОВЫШЕННАЯ

ТРЕВОЖНОСТЬ

ПРИЧИНЫ

• ВРОЖДЕННЫЕ

СВОЙСТВА

НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ

• АСТЕНИЧЕСКИЕ

СОСТОЯНИЯ

• НЕВРОЗЫ

• СОМАТИЧЕСКИЕ

ЗАБОЛЕВАНИЯ

ПРЕДРАСПОЛА-

ГАЮЩИЙ ФАКТОР

• ЕСТЕСТВЕННОЕ

СТАРЕНИЕ

• ЛЕЧЕНИЕ

СОМАТИЧЕСКИХ

ЗАБОЛЕВАНИЙ

• АНТИОКСИДАНТЫ

• ВИТАМИНЫ

• НООТРОПНЫЕ

ПРЕПАРАТЫ

• ЭКСПРЕСС-

ДИАГНОСТИКА

ФУНКЦИОНАЛЬНОГО

СОСТОЯНИЯ

• ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ

ТРЕНИНГИ (МЕТОД

БИОЛОГИЧЕСКОЙ

ОБРАТНОЙ СВЯЗИ)

• УСТРАНЕНИЕ

СТРЕССОГЕННЫХ

СИТУАЦИЙ

• ПСИХОТЕРАПИЯ

• ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ

ФОРМЫ ЗАНЯТИЙ

• СТРУКТУРИРОВАНИЕ

УЧЕБНОГО

МАТЕРИАЛА

• СИСТЕМЫ ПОДСКАЗОК

• МУЛЬТИМЕДИЙНЫЕ

СРЕДСТВА ОБУЧЕНИЯ

Рис. 4.9. Неспособность к «полному усвоению»:

структура нарушения и уровни коррекции

170

Когнитивная нейрология и психология обучения

Снижение концентрации внимания, ухудшение механической памяти

можно компенсировать за счет повышения структурированности учебного

материала, за счет использования логических схем и системы подсказок.

При обучении взрослых, особенно старших возрастных групп, необ-

ходимы специальные дидактические приемы и методики, которые предус-

матривают не только компенсацию возрастного снижения когнитивных

функций, но и опору на возрастные преимущества – высокую мотивиро-

ванность, самостоятельность, жизненный опыт и т. д.

Специфика обучения взрослых является предметом самостоятель-

ной науки – андрагогики. Одним из ее приоритетных направлений может

стать адаптация дистанционных образовательных технологий к услови-

ям обучения взрослых. Необходимые теоретические и эксперименталь-

ные разработки в области возрастной физиологии и психологии ведутся

в ИКН СГА.

Необходимо и специальное исследование самого феномена «неспо-

собности к полному усвоению». Уже первая попытка понять природу это-

го явления привела к заключению, что трудности в обучении, особенно

в старших возрастных группах, обусловлены функциональными механиз-

мами, которые хорошо поддаются коррекции. Продолжение поиска в этом

направлении позволит пересмотреть и существенно дополнить как саму

модель «полного усвоения», так и основанные на ней инновационные об-

разовательные технологии.

Теоретические модели когнитивных функций остаются весьма ак-

туальными для практики образования, по-видимому, до тех пор, пока не

станет окончательно ясно, как мозг записывает и воспроизводит инфор-

мацию и как, собственно, происходит обучение. Одна из таких моделей,

разработанная и применяемая в СГА (автор – проф. М.П. Карпенко), поз-

воляет не только описывать когнитивные явления, но и использовать их

как методологическое средство оптимизации процесса обучения.

4.1.4. Гипотетическая модель когнитивной функции мозга

В основе модели лежит понятие «гомункулуса» (человечка). Этот тер-

мин плодотворно использовали в своих теоретических конструкциях пси-

хологи А.Р. Лурия, У. Найссер, Д. Деннет, М. Познер и другие исследователи.

В данном контексте гомункулус понимается как внутренний наблюда-

тель, состоящий из нейроподобных элементов и представляющий основу