ПРОБЛЕМНЫЕ СИТУАЦИИ В МЫШЛЕНИИ И ОБУЧЕНИИ
МАТЮШКИН АЛЕКСЕЙ МИХАЙЛОВИЧ

В работе "Проблемные ситуации в мышлении и обучении" А.М. Матюшкина наглядно демонстрируется переориентация психологии с обоснования на выработку новых форм и методов обучения, прослеживается решающий вклад психологических исследований в разработку проблемного обучения.

          Печатается по изданию: А.М. Матюшкин. Проблемные ситуации в мышлении и обучении. М.: Педагогика. 1972 г. С. 170-186.

Зависимость качества усвоения от условий обобщения

Рассматриваемая зависимость очень четко проявилась в одном из экспериментальных исследований Л. Секея¹.
           Эксперимент составлял экспериментальное обучение двух групп испытуемых. Обе группы изучали один и тот же учебный материал. Различия заключались в методах обучения. Одна группа (I) обучалась традиционно, другая (II) - проблемным методом. Эксперимент включал две части - обучающую и контрольную. После экспериментального обучения учащиеся обеих групп должны были решить одни и те же контрольные задачи, требовавшие использовать усвоенные знания для обнаружения нового знания. Таким образом, контрольные задания сами требовали от учащихся творческого мышления.
          Этот тип контрольных заданий наиболее адекватен для оценки усвоения. Именно творческие задания позволяют проверить не только степень закрепления учебного материала в памяти, но и одновременно уровень микроразвития процессов мышления. С помощью таких задании раскрываются возможности дальнейшего творческого усвоения учебного материала.
          Экспериментальный учебный материал, изложенный на четырех страницах машинописного текста, разъяснял элементарные понятия механики (работа, мощность, сила, момент инерции, сила вращения) без математических выражений.
          Учащиеся обеих групп ранее не изучали этого учебного материала. Каждая учебная группа состояла из 20 учащихся, равноценных по успеваемости.
          Группа, обучавшаяся традиционным методом, должна была изучить четыре страницы учебного текста, а затем учащимся демонстрировали соответствующие приборы. Например, для иллюстрации момента вращения использовался "крутильный маятник".
          Инструкция для этой группы испытуемых требовала не просто запомнить изученный материал, а по возможности понять его: "Мы проводим обучающий эксперимент. Вы должны изучить эти четыре страницы. На днях я проверю, что вы смогли усвоить и запомнить. Материал заключается в нескольких положениях из области механики. Некоторые из них вам хорошо знакомы из школьного курса, другие будут для вас новыми. Вы не должны заучивать текст наизусть. Ваша главная задача - понять все, что вы читаете. (Это самое важное). Если что-либо вам неясно, тотчас же спрашивайте, я объясню. При проверке в будущем от вас потребуют не повторить прочитанное или изложить его своими словами, а письменно ответить на несколько вопросов по данному материалу". Время, требовавшееся для усвоения учебного материала, не ограничивалось.
          Демонстрируемый ученикам прибор "крутильный маятник" представлял собой брусок около 40 см длиной, подвешенный на нити горизонтально. На нижней поверхности его размещены четыре крючка, расположенные симметрично от места подвески. Два - по краям (внешние), два - ближе к центру (внутренние). Два груза около 50 г прикрепляются на внутренние крючки, после чего брусок приводится во вращение. Затем грузы помещают на внешние крючки и вновь брусок приводят во вращение. Момент вращения в том и другом случае одинаков. Однако моменты инерции различны. Соответственно скорость вращения при нагруженных внутренних крючках вчетверо больше, чем при нагрузке внешней пары крючков. Опыт повторяется два раза, чем и заканчивается обучающий эксперимент.
          В группе, обучавшейся проблемным методом, процесс обучения происходил в ином порядке. После объяснения смысла и особенностей эксперимента экспериментатор демонстрировал учащимся "крутильный маятник". Экспериментатор раскручивал брусок без грузов, останавливал его и спрашивал у учащихся: "Два груза можно подвесить на крючки симметрично относительно точки подвешивания, поближе или подальше от нее. Как вы думаете, будет ли скорость вращения одинаковой при ближнем и дальнем размещении подвесков, если вращающий момент (сила вращения) останется неизменным?"
          Следовали ответы: "Не знаю", "Не думаю, чтобы скорость вращения изменилась, ведь вес груза остался неизменным". Некоторые отмечали, что при наружном расположении грузов скорость вращения должна быть больше, "потому что больше центробежная сила".
          Затем экспериментатор раскручивал брусок при разном расположении грузов. Учащиеся обнаруживали неправильность своих ответов. Брусок вращался с большей скоростью при ближнем размещении грузов. Так у учащихся возникла проблемная ситуация. Потребность в новом знании возникала в связи с необходимостью объяснить новое, неизвестное для учащихся явление.
          Тогда экспериментатор говорил учащимся, что они не могли предвидеть поведение бруска при вращении с разными грузами, потому что недостаточно знают физику. Для того чтобы понять и объяснить новый физический факт, им предлагалось изучить те же самые четыре страницы текста, что и в первой группе. Изучив текст, учащиеся объясняли эффект вращения бруска при разной подвеске грузов. На этом обучение в группе с проблемным обучением заканчивалось.
          Во второй, контрольной части эксперимента испытуемым обеих групп наряду с другими "нейтральными" задачами предлагалась задача о двух шарах. Она состояла в следующем: "Представьте себе, что вам даны два металлических шара равных размеров и веса. Шары одинаково окрашены, так что отличить один от другого невозможно. Вместе с тем есть весьма существенное различие между шарами. Один из них сделан из очень легкого, а другой из очень тяжелого металла. Как это может быть, если шары равны по весу?"
          Большинство испытуемых самостоятельно приходили к тому, что различие между шарами определяется внутренним строением шаров. Тот из них, который сделан из тяжелого металла, внутри полый, а тот, который сделан из легкого, - сплошной. Учащимся, которые не сразу догадывались о различном внутреннем строении шаров, экспериментатор сам объяснял различие, демонстрируя изображение шаров в разрезе по диаметру.
          Экспериментатор отмечал, что полость в шаре из тяжелого металла сферовидная и ее центр совпадает с центром шара. Затем испытуемым предлагалось определить простым способом, какой из шаров сплошной, а какой полый. Но при этом нельзя было применять каких-либо химических или механических способов анализа (распиливать, сверлить и т.п.).
          Решение задачи сводилось к тому, чтобы покатить шары с одинаковой силой или скатить их с наклонной плоскости. При этом полый шар будет катиться медленнее, так как момент инерции будет большим.
          Решение контрольной задачи предполагало творческое использование усвоенных знаний. В соответствии с нашей классификацией проблемных ситуаций можно считать, что учащиеся здесь должны были обнаружить новый способ действия, который им не был известен. Такой вид тестового контроля позволяет не просто проверить характер запоминания или понимания усвоенного учебного материала, но и возможности его использования при необходимости обнаружения неизвестного в новых проблемных ситуациях.
          Результаты эксперимента приведены в таблице 1.

ТАБЛИЦА 1

Результаты решения задачи о шарах

Полученные в эксперименте данные показали, что учащиеся проблемной группы значительно успешнее справились с контрольным заданием.
          При анализе экспериментальных данных А.И. Гебоса мы отмечали, что одна из причин, обусловивших большую эффективность процесса усвоения при проблемном обучении, заключалась в большей интеллектуальной активности учащихся. Зависимость эффективности усвоения от обеспечиваемой в обучении интеллектуальной активности можно считать одной из общих закономерностей процесса усвоения.
          Приведенный эксперимент Л. Секея не только подтверждает отмеченную психолого-педагогическую закономерность, но и позволяет выявить второе важное условие проблемного обучения, обеспечивающее большую эффективность процесса усвоения. Это условие заключается в том, что при проблемном обучении учащиеся раскрывают усваиваемые закономерности или способы действия как обобщенные, позволяющие использовать их в широком классе условий действия и объяснять с их помощью широкий класс явлений.
          Казалось бы, и в условиях проблемного и в условиях непроблемного обучения изучаемая закономерность была представлена одним единственным случаем - фактом вращения бруска с грузами. Однако в непроблемном обучении этот факт выступал как иллюстрация частного случая проявления изучаемой закономерности. Поэтому изучаемая закономерность воспринималась учащимися как относящаяся лишь к данному конкретному случаю.
          В условиях проблемного обучения тот же самый факт вращения бруска с различной скоростью при различно расположенных грузах вызывает проблемную ситуацию, неизвестным в которой является общая закономерность о моменте инерции. Учащиеся проблемной группы усваивали тот же самый учебный материал иначе - как общую закономерность, с помощью которой можно объяснить и случай различной скорости вращения "крутильного маятника". Именно поэтому эта группа учащихся смогла найти способ определения различий между шарами в контрольной задаче, построенной на основе той же самой закономерности, которая была изучена в первой части эксперимента. А группа с традиционным обучением воспринимала контрольную задачу как совершен но отличную от изученного учебного материала.
          При анализе вопросов эффективности проблемного обучения иногда высказывается соображение о том, что средняя более высокая эффективность в группах проблемного обучения, возможно, достигается за счет больших успехов "сильных" учащихся. Такое представление основано на неправильном понимании проблемного обучения, как предназначенного лишь для "сильных" учащихся. Как показывают результаты экспериментов, проблемное обучение обеспечивает большую эффективность усвоения учебного материала не только "сильными", но и "слабыми" учащимися.
          В рассматриваемом эксперименте в предварительных опытах все учащиеся - участники эксперимента были распределены в две группы - "слабую" и "сильную" в зависимости от их школьной успеваемости по 20 человек в каждой.
          Группы проблемного и непроблемного обучения состояли соответственно из 10 "сильных" и 10 "слабых" учащихся.
          Приведенные выше данные о результатах выполнения контрольного задания следующим образом распределены между "сильными" и "слабыми" учащимися (см. табл.2).

ТАБЛИЦА 2

Результаты выполнения контрольного задания "сильными" и "слабыми" учащимися

Как показывают приведенные данные, из числа "слабых", обучавшихся проблемным методом, половина учащихся решила контрольную задачу, в то время как в "обычной" группе ни один "слабый" учащийся не смог ее решить. Эти данные убедительно свидетельствуют о том, что проблемное обучение обеспечивает эффективность усвоения учебного материала не только "сильными", но и "слабыми" учащимися. Конечно, при любых методах обучения менее способные учащиеся достигнут менее высоких результатов в усвоении знаний. Но можно предполагать, что именно для этой группы учащихся особенно необходимо проблемное обучение, позволяющее выполнять посильные творческие задания и тем самым способствующее развитию их мышления.

Возможности развития мышления учащихся в проблемном обучении

Один из важнейших показателей эффективности обучения заключается в том, как обеспечивается в процессе обучения психическое развитие ребенка и, в частности, развитие его мыслительных способностей. Обеспечение возможностей развития мышления характеризует процесс формирования способностей ребенка в обучении. Даже незначительные успехи в этом направлении неизмеримо повышают общую эффективность наших обучающих воздействий.
          В экспериментальном исследовании Г.В. Кирия (1962), посвященном изучению закономерностей формирования конструктивно-технических умений у старшеклассников, была рассмотрена проблема возможностей развития мыслительных действий при различных типах обучения.
          В специальной серии экспериментов две равноценные по успеваемости группы испытуемых старшеклассников обучались решению десяти конструктивно-технических задач. Обучающие задачи предлагались по степени возрастания их трудности. Целью обучения было формирование обобщенных конструктивно-технических умений.
          Группы обучались с помощью двух различных методов. Испытуемые первой группы (24 человека) обучались традиционным методом. Они получали от экспериментатора одновременно с условием задачи конструктивно-техническую карту с подробными указаниями, как конструировать требуемую в задаче кинематическую систему.
          Испытуемые второй группы (23 человека) обучались проблемным методом. В процессе обучения решению задач они не получали подробных инструкций о путях и способах решения, но им предлагалась система вопросов и указаний, побуждающих к самостоятельному поиску решения.
          Для сопоставительной оценки результатов обучения в конце эксперимента испытуемым обеих групп предлагалась одна и та же система тестовых задач, позволявшая выявить достигнутые в обучении уровни обобщенности конструктивно-технических умений и соответственно достигнутые возможности (уровни) решения новых задач.
          Результаты экспериментального обучения представлены в следующих таблицах (см. табл. 3 и табл. 4).

ТАБЛИЦА 3

Зависимость развития степени обобщенности способа решения задач от типа обучения

ТАБЛИЦА 4

Зависимость уровня решения от типа обучения

Полученные данные убедительно свидетельствуют о том, что в условиях проблемного обучения учащиеся достигли более высоких степеней обобщенности в способах решения предлагавшихся контрольных заданий. Собственно, если судить по наиболее высоким степеням обобщенности способов решения (III и IV), то можно считать, что процесс обобщения способов действия при проблемном обучении осуществляется эффективнее более чем в два раза. Третьего уровня обобщенности способа действия достигло при традиционном обучении 18%, а при проблемном - 39%, четвертого уровня, соответственно, - 12 и 34%.
          Важным показателем развития мышления в обучении является достигаемый уровень выполнения мыслительных действий, возможности их использования при решении новых задач. В анализируемом эксперименте наиболее высокий, пятый уровень решения задач характеризовался значительной сокращенностью поиска нужного способа решения, возможностью решать задачу в уме без развернутого анализа ее условий. Процесс поиска нужного решения осуществляется при этом на основе предвосхищения условий и способа действий.
          Эксперименты показали, что при проблемном обучении процесс формирования наиболее высокого, пятого уровня решения задач более чем в четыре раза эффективнее по сравнению с традиционным обучением. При проблемном обучении число решенных задач на этом уровне составляет 73%, а при традиционном - лишь 15%. Практически это означает, что при традиционном обучении достижение более высокого уровня развития мыслительных действий возможно лишь наиболее способными учащимися. В условиях же проблемного обучения большая часть учащихся достигает требуемого уровня развития мыслительных действий.
           Таким образом, подводя итоги этого раздела, можно сказать, что большая эффективность усвоения и большие возможности развития мышления при проблемном обучении достигаются за счет использования в обучении двух главных закономерностей процесса усвоения. Первая закономерность составляет зависимость эффективности процесса усвоения от оптимальной степени интеллектуальной активности учащегося Процесс мышления не может быть вызван с помощью тех или иных непосредственно действующих стимулов. Он вызывается сложным комплексом условий, приводящих к возникновению познавательной потребности и обеспечивающих возможности ее "удовлетворения" с помощью процессов мышления. Задача дальнейших исследований состоит в разработке дидактически целесообразных способов создания проблемных ситуаций, вызывающих необходимую интеллектуальную активность учащихся в процессе усвоения.
          Вторая закономерность характеризуется тем, что в условиях проблемного усвоения учебного материала обеспечиваются возможности усвоения общих закономерностей, общих способов и условий действий, что создает большие возможности использования усвоенных знаний и способов действия для решения новых практических и теоретических задач, приводит к большим возможностям в последующем усвоении новых знаний и способов действия. Задача исследований - раскрыть допустимые степени обобщения, предлагаемые учащимся в последовательной системе проблемных заданий, найти конкретные способы создания таких проблемных ситуаций при изучении различного учебного материала.

ПРАВИЛА ПРОБЛЕМНОГО ОБУЧЕНИЯ

Правила создания проблемных ситуаций

Правило первое. Для создания проблемной ситуации перед учащимся должно быть поставлено такое практическое или теоретическое задание, при выполнении которого учащийся должен открыть подлежащие усвоению новые знания или действия.
          При постановке задания, вызывающего проблемную ситуацию, необходимо соблюдать следующие основные условия:
          1. Задание основывается на тех знаниях и умениях, которыми владеет учащийся. Они должны быть достаточными для понимания условий задания, достигаемой конечной цели и путей его выполнения. Задание должно включать один неизвестный элемент (отношение, способ или условия действия), потребность в котором должна вызываться у учащегося в процессе выполнения задания.
          2. Неизвестное, которое нужно открыть для выполнения поставленного задания, составляет подлежащую усвоению общую закономерность, общий способ действия или некоторые общие условия выполнения действия.
          3. Выполнение проблемного задания должно вызвать у учащегося потребность в усваиваемом знании.
          Правило второе. Предлагаемое ученику проблемное задание должно соответствовать его интеллектуальным возможностям. Степень трудности предлагаемого проблемного задания можно оценивать по двум главным показателям: 1) по степени новизны подлежащего усвоению учебного материала и 2) по степени его обобщенности. Чем большими интеллектуальными возможностями обладает учащийся, тем большей степени новизны и тем большей степени обобщенности могут быть те подлежащие усвоению знания и способы действия, необходимость в которых возникает при выполнении проблемного задания.
          Правило третье. Проблемное задание должно предшествовать объяснению подлежащего усвоению учебного материала. Однако при отсутствии у учащихся достаточных сведений об изучаемом явлении или некоторых элементарных способов действия первым этапом в обучении будет этап сообщения учащимся таких сведений или обучение их таким действиям, которые необходимы для создания проблемной ситуации.
          Следует различать учебный материал, необходимый для постановки проблемного задания (его сообщение должно предшествовать постановке самого проблемного задания), и тот учебный материал, который усваивается после постановки проблемного задания, после возникновения у учащегося потребности в этом учебном материале. При подготовке учебного материала, подлежащего усвоению, нужно выделять в нем 1) материал, который должен быть сообщен учащимся, и 2) тот материал, который должен быть усвоен ими творчески. К первому типу учебного материала относятся фактические сведения, описания процессов и т.п., а также необходимые умения. Ко второму типу учебного материала относятся общие закономерности, общие способы действия, общие условия выполнения усваиваемых действий.
          Правило четвертое. В качестве проблемных заданий могут служить: а) учебные задачи, б) вопросы" в) практические задания и т. п. Однако нельзя смешивать проблемное задание и проблемную ситуацию. Проблемное задание само по себе не является проблемной ситуацией. Оно может вызывать у учащихся проблемную ситуацию только при строгом соблюдении перечисленных выше условий.
          Вопрос, поставленный учителем, не составляет сам по себе проблемной ситуации. Вопрос может быть показателем проблемной ситуации в том случае, когда он возникает у учащегося при выполнении поставленного перед ним практического или теоретического задания. Формулирование вопроса учителем должно соответствовать тому реальному вопросу, который возникает у учащегося. В том случае, когда учитель формулирует вопрос, не соответствующий тому реальному вопросу, который возник у учащегося, такой вопрос не отвечает условиям проблемного обучения. Вопрос, формулируемый учителем, должен соответствовать вопросу, возникающему у учащегося.
          Правило пятое. Одна и та же проблемная ситуация может быть вызвана различными типами заданий. Так, проблемная ситуация может быть вызвана с помощью теоретического проблемного задания, требующего объяснить или предсказать определенные события, процессы или действия. В этом случае постановке теоретического задания должны предшествовать демонстрация, описание или сообщение необходимых фактов. Теоретическое задание, вызывающее проблемную ситуацию, должно основываться на соответствующих фактах, составляющих условие постановки проблемного задания.
          Проблемная ситуация может быть создана с помощью практического задания. При этом проблемная ситуация возникает в результате того, что поставленное учебное задание не может быть выполнено учеником. Невозможность его выполнения с помощью известных учащемуся способов вызывает проблемную ситуацию, центральным звеном которой становится потребность в новом неизвестном способе действия, в неизвестной новой закономерности.
          Правило шестое. Возникшую проблемную ситуацию должен формулировать учитель путем указания ученику на причины невыполнения им поставленного практического учебного задания или невозможности объяснить им те или иные продемонстрированные факты. Например, "Вы не могли построить треугольник по трем данным углам, потому что в этом задании нарушен один из важных законов о треугольнике". "Вы не могли объяснить этого явления, потому что не знаете соответствующего закона физики" и т.п. Такое фиксирование проблемной ситуации учителем подчеркивает учебный характер предлагаемого ученику проблемного задания и определяет область поиска требуемого неизвестного. Оно завершает этап создания проблемной ситуации и является необходимым переходным звеном к объяснению учебного материала, требуемого созданной проблемной ситуацией.

Правила управления процессом усвоения в проблемной ситуации

Правило первое. Объяснение (изложение) усваиваемого учебного материала должно следовать за возникшей проблемной ситуацией и отвечать возникшей познавательной потребности. Подлежащие усвоению знания и способы действия учащийся приобретает из уст учителя, из учебных предметов или с помощью специальных средств обучения (учебного кино, с помощью телевидения, программированных пособий и т.п.). Однако при проблемном обучении изложению учебного материала, демонстрации образцов усваиваемых действий предшествует создание проблемной ситуации.
          Правило второе. Возможны различные типы сообщения усваиваемых сведений для учащихся с разной степенью подготовленности и с неодинаковыми творческими возможностями. В одних случаях, при большей подготовленности учащихся, можно ограничиться лишь отдельными подсказками, позволяющими учащемуся самостоятельно понять и сформулировать требуемую закономерность, найти нужный способ или условие действия. В других случаях, при меньшей подготовленности учащихся, необходимо помочь учащимся сформулировать усваиваемую закономерность, продемонстрировать усваиваемый способ действия, выполнить требуемое действие в новых условиях.
          Правило третье. Учащийся должен использовать полученные сведения или требуемый способ действия для выполнения поставленного в начале обучения проблемного задания. В одних случаях использование усваиваемых сведений (закона) будет составлять объяснение некоторых фактов, в других выполнение нужных действий, определение искомого в случаях решения проблемных задач.
          Правило четвертое. В случае большой трудности предлагаемого учебного задания оно может быть дано учащемуся в виде последовательной системы частных проблемных заданий, включающих в качестве неизвестного менее информативные и менее общие отношения. Так одно проблемное задание может быть представлено в виде двух или трех последовательно предъявляемых проблемных заданий.

Правила, определяющие последовательность проблемных ситуаций

Правило первое. Чтобы обеспечить проблемное усвоение более или менее сложной системы знаний и действий, необходимо создать последовательную систему проблемных ситуаций. При этом в каждой проблемной ситуации в качестве неизвестного выступает одно усваиваемое отношение, принцип действия или существенное условие его выполнения.
          При подготовке учебного материала к проблемному обучению необходимо предварительно разработать такую систему заданий, которую учитель мог бы поставить перед учащимися для создания проблемных ситуаций при изучении соответствующего учебного материала.
          Правило второе. Разрабатываемая система проблемных заданий, вызывающих проблемные ситуации, должна охватывать ту или иную изучаемую тему целиком. Система проблемных ситуаций должна обеспечивать последовательное развитие усваиваемых учащимся знаний и действий, развитие возможности теоретического анализа изучаемого учебного материала и возможности совершенствования усваиваемых действий.
          Правило третье. В системе проблемных ситуаций на различных этапах усвоения системы знаний (темы) различные проблемные ситуации выполняют различные дидактические функции. Первая проблемная ситуация, которая создается в начале изучения темы, должна вызывать у учащегося познавательную потребность в усвоении общей закономерности, изучаемой в данной теме. Такие проблемные ситуации, которым предшествуют усвоение изучаемой системы знаний, называются основными или тематическими. Вся система последующих конкретных проблемных ситуаций служит дальнейшему раскрытию этого основного проблемного задания, вызывающего необходимость не в отдельном конкретном знании, а во всей системе усваиваемых знаний и действий. Проблемные ситуации, служащие усвоению тех или иных частных закономерностей, способов действия и условий их выполнения, составляют частные, вспомогательные проблемные ситуации.
          Правило четвертое. Последовательные проблемные ситуации, вызываемые системой проблемных учебных заданий, составляют те последовательные шаги в процессе усвоения новых знаний и действий, которые должен осуществить каждый учащийся в обучении. Индивидуальные различия в возможностях учащихся определяют трудность тех шагов, которые они должны делать в процессе обучения. Чем большими возможностями обладает учащийся, тем меньшее число шагов необходимо ему для усвоения новой системы знаний и действий. Чем меньшими возможностями обладает учащийся, тем большее число шагов необходимо ему для усвоения новой системы знаний и действий. Соответственно информативность каждого шага усвоения в первом случае значительно выше, чем во втором, значительно выше при этом и достигаемая в каждом шаге ступень обобщения.
          Правило пятое. При разработке системы проблемных ситуаций необходимо сначала выделить основные единицы подлежащих усвоению знаний и действий, определить степень их обобщенности (их уровень) и оптимальную последовательность, обеспечивающую возможности развития познавательной деятельности и усваиваемых действий. В соответствии с намеченной системой усваиваемых закономерностей и способов действия далее должна разрабатываться система проблемных заданий, обеспечивающих возникновение требуемых проблемных ситуаций.