ПСИХОЛОГИЯ ДЛЯ ИНФОРМАТИКИ ИЛИ ИНФОРМАТИКА ДЛЯ ПСИХОЛОГИИ? . Емельянова Е. Ю. (Северск, Томская обл.)

«Каждая решенная мною задача становилась образом, который служил впоследствии для решения других задач». Декарт Р.

Слово "информатика" имеет несколько значений, и возникли они не одномоментно. Сначала наукой кибернетика были названы исследования, связанные с использованием информации в системах управления, и некоторое время она была синонимом информатики. Позже, следствием развития науки стала ее дифференциация, что позволило выделить кибернетику во вполне самостоятельное научное направление, составляющее лишь часть информатики. В англоязычных странах новую науку стали называть вычислительной наукой (Computer Science), а во франкоязычных странах появился термин "информатика" (Informatique). Именно из французского и был заимствован этот термин, который, начиная с середины 70-х гг. прочно вошел в обиход.

В информатике выделяют восемь основных направлений: 1) теоретическая информатика; 2) кибернетика; 3) программирование; 4) искусственный интеллект; 5) информационные системы; 6) вычислительная техника; 7) информатика в обществе; 8) информатика в природе. Все эти направления взаимосвязаны и взаимообусловлены. Искусственный интеллект тесно связан с теоретической информатикой, откуда он заимствовал многие модели и методы, например активное использование логических средств для преобразования знаний, а также с кибернетикой. Математическая и прикладная лингвистика, нейрокибернетика и гомеостатика теснейшим образом связаны с развитием искусственного интеллекта. И конечно, работы в области создания интеллектуальных систем напрямую зависят от развитых систем программирования.

Предметом данной статьи является рассмотрение влияния изучения информатики на развитие когнитивных процессов человека, в частности, школьника; обозначение связи психологии и информатики, позволяющей признать информатику важным средством развития креативного мышления ученика.

В условиях современного информационного общества информатика становится ключевой наукой. Более того, Информатика выполняет функции Метанауки в области информационного познания. Если Философия – универсальная методология познания мира и общества, то Информатика – универсальное Методическое средство Осуществления процессов познания.

Одним из приоритетных направлений информатики является искусственный интеллект. Основная цель работ в этой области — стремление проникнуть в тайны творческой деятельности людей, их способности к овладению навыками, знаниями и умениями. Для этого необходимо раскрыть те глубинные механизмы, с помощью которых человек способен научиться практически любому виду деятельности. Если суть этих механизмов будет разгадана, то есть надежда реализовать их подобие в искусственных системах, т. е. сделать их по-настоящему интеллектуальными.

В связи с этими исследованиями в настоящее время активно развивается особое направление психологии – когнитивная психология, изучающая закономерности и механизмы познания, которые интересуют специалистов в области искусственного интеллекта.

Общее обсуждение процессов решения задач с позиций когнитивной психологии было дано Дж. Грино (Greeno, 1973). Согласно его определению, в случае решения задач «речь идет о нахождении способов трансформации исходной ситуации (или заданных переменных) в желаемую ситуацию (или неизвестные переменные)». Это понимание разделяют и другие авторы, в частности А. Ньюэлл и Г. Саймон, монография которых «Решение задач человеком» (Newell & Simon, 1972) длительное время считалась наиболее авторитетным руководством в данной области. Это определение является достаточно общим, а потому применимым в разных направлениях, связанных с изучением мышления.

Анализируя процесс решения задачи, Грино выделяет пять последовательных стадий: 1) чтение текста задачи, 2) интерпретация понятий, 3) извлечение релевантной информации, 4) создание плана решения, 5) выполнение вычислительных операций. Эта модель становится более содержательной, когда Дж. Грино детально рассматривает стадию извлечения релевантной информации, выделяя в зависимости от характера этих процессов несколько типов задач: одни задачи требуют преимущественного извлечения правил оперирования (то есть процедурного знания), другие — хранящихся в памяти пропозиций (декларативного знания), третьи — дополнительной трансформации уже имеющихся знаний (то есть применения метапроцедур).

Предметом исследования психологии информатики является деятельность программиста, психологические закономерности приема и переработки информации, функционирование психических приемов памяти и мышления у программиста, его работоспособности, вопросы профессионального отбора. Точкой отсчета начала повышенного интереса к вопросу психологии программирования считается выход первого издания книги Вейнберга "The Psychology of Computer Programming" более 30 лет назад. Около 20 лет действует и проводит ежегодные конференции "Psychology of Programming Interest Group", что подчеркивает актуальность данной работы. За это время были осуществлены попытки выбора вектора исследований: поиск лучшего языка программирования (1960-е годы), технологии программирования (1970-е годы), инструментария программирования (1980-е годы), систем качества (1990-е). И только центральному и ключевому фактору - фигуре самого программиста - внимание почти не уделялось.

И вот теперь, в начале XXI века возникла ситуация аналогичная той, что сложилась вокруг теории относительности в начале XX века. Возникает новая наука о ближайшем к нам удивительном и непознанном объекте Вселенной - Человеке, наука о его устройстве, развитии и Обучении.

«Образовательный процесс выступает в качестве «исходной территории», на которой происходит встреча индивида и науки, а также его подготовка к жизнедеятельности в данном обществе и формирование зрелой личности». (Кохановский В. П.). Действительно, образовательная информатика является своеобразным «срезом» науки информатики, и было бы весьма логично использовать ее передовые достижения в содержании и организации образовательного процесса, в частности, исследования в области когнитивной психологии. Более того, на основании этих открытий, можно сделать вывод о том, что Информатика сама по себе является базовым инструментом развития интеллектуальных способностей ребенка (его ума), без привязки к какому-либо конкретному школьному предмету, ибо она сама тот самый предмет.

Рассмотрим пересечение смыслового поля когнитивной психологии и информатики.

Обучение решению задач – наиболее трудно поддающееся развитию направление информатики (как, впрочем, и математики). Определение можно выучить, «зазубрить» и воспроизвести, а затем воспроизведенное сравнить с текстом учебника. Решение же задачи – процесс многоплановый, могущий быть непредусмотренным, неожиданным и верным одновременно. В решениях задач фигурируют многоэтажные формулы, которые могут быть представлены учащимся совершенно по-разному, сравнить которые с образцами в памяти компьютера – сложная программистская задача.

Обучение с использованием информационных технологий активизирует применение специальных методов, позволяющих добиться наиболее благоприятных условий для развития творческой личности. К таким методам относятся:

· методы аналогий; различают тривиальную аналогию и нетривиальную аналогию, являющуюся механизмом творчества;

· методы реальной действительности; реализуют обращение к опыту обучаемых, способствуют объективной оценке окружающей действительности; применение мультимедийных технологий и средств виртуальной реальности позволяет использовать эти методы шире;

· методы транспозиции; перестановка компонентов в пределах системы; эти методы используют при моделировании и при изучении графических редакторов;

· методы моделирования; позволяет детально разобрать функционирование технических механизмов и природных явлений;

· методы геометрических трансформаций; основаны на использовании программ, позволяющих производить преобразование объектов, показе их под разными углами зрения; развивают пространственное воображение, позволяют самостоятельно устранить ошибки или упущения при построении трёхмерных изображений;

· методы эвристического комбинирования; в основе методов лежит набор операций по перестановке элементов проектируемого объекта, акцентированию отдельных из них, приспособлению объектов к возможностям человека и условиям среды;

· методы использования случайностей и ассоциаций; могут дать наибольший эффект, если используется взаимосвязь и взаиморазвитие идей.

В основе процесса решения задачи лежат активность и цикличность. Изначально воспринимается явление, активизируя область эмпирического знания. Затем осуществляется отбор и обобщение информации, попытка выявить очередную относительную истину, в области теоретического знания, т. е. познается сущность, причем постижение сущности углубляется в ходе осуществления все более целенаправленного воздействия на объект. Схема процесса познания раскрывает суть информационного взаимодействия активного познающего субъекта и исследуемого объекта, отражая механизм движения познания от относительной истины к абсолютной. Каждый текущий результат оценивается на фоне все возрастающего уровня знаний. Это и есть процесс познания, «вечное, бесконечное приближение мышления к объекту», ко все большему соответствию наших представлений об объективной природе вещей.

Компьютер на уроках информатики способен повысить активность на порядок, обеспечить цикличность в реальном масштабе времени, предоставить индивидуализацию и дифференциацию обучения (один из ведущих принципов развивающего обучения). Появляются все условия для полной реализации схемы процесса познания.

Самое ценное в работе педагога – наблюдать процесс внезапного озарения у школьников в процессе решения задач. В такие моменты в полной мере проявляется демиургово начало ребенка-творца! И тогда возникают вопросы – можно ли управлять этим процессом, и в какой степени? Какие условия необходимо создать для включения триггера творчества? Как достичь стабильности успеха при реализации задач? Чтобы ответить на эти вопросы, необходимо понимать логику взаимодействия сознательных и подсознательных мозговых процессов. Ведь любому открытию предшествует соответствующая мыслительная деятельность и бОЛьшая ее часть выполняется на подсознательном уровне. Можно отметить два момента обращения к бессознательному. Первый: это рождение идеи решения задачи. Второй: реализация метода решения задачи на компьютере, в идеале выполняемая так же автоматически, как набор текста на клавиатуре. Итак, процесс решения задачи основан на взаимосвязи сознательных и подсознательных процессов.

Анри Пуанкаре в докладе «Математическое творчество» отмечает: «Яподсознательное нисколько не является низшим по отношению к Я-сознательному, оно не является чисто автоматическим, оно способно здраво судить, оно имеет чувство меры и чувствительность, оно умеет выбирать и догадываться... оно преуспевает там, где сознание этого не может». То, что называют внутренним озарением, является результатом длительной неосознанной работы; роль ее несомненна и она плодотворна лишь в том случае, когда ей предшествует и за ней следует сознательная работа. Ж. Адамар выделяет четыре стадии работы над проблемой: подготовка; инкубация; озарение; проверка (завершение). Первая и четвертая относятся к сознательной работе. Во время периода инкубации не заметно никакой сознательной работы ума, но в подсознании, как показал А. Пуанкаре, происходит «прокрутка» огромного количества различных комбинаций, сочетаний, соответствующих проблеме, сравнение их между собой. Творить - это значит не заниматься бесполезными сочетаниями, а исследовать только полезные, которые составляют лишь небольшое меньшинство. Когда и как осуществляется выбор? На стадии озарения и (по А. Пуанкаре) «среди бессознательных идей привилегированными, т. е. способными стать сознательными, становятся те, которые прямо или косвенно наиболее глубоко воздействуют на наши чувства».

Процесс отыскания решения, отчасти интуитивный (подсознательный), порождает новое знание, синтез информации в отдельную целостную структуру. Знание, полученное посредством интуиции, возникает как «скачок» на основе удивительной «смеси», соединения сознательного и бессознательного.

Подводя итог вышесказанному, можно сделать следующие выводы.

1). Компьютер – инструмент полной реализации схемы процесса познания.

2). Информатика – инструмент развития мыслительных способностей школьников, т. е. инструмент развития интеллекта.