§ 4. Обучение языку графических построений на основе семиотических знаний

В исследовании Г. Л. Глотовой был получен чрезвычайно важный факт — возможность осуществления деятельности моделирования без специального ее формирования, а только через усвоение семиотических закономерностей. Вместе с тем, в силу того что в качестве испытуемых в экспериментальном обучении принимали участие дошкольники, формирующая программа, касающаяся семиотического содержания, была проста, хотя и оказалась достаточной для осуществления в дальнейшем деятельности моделирования. Это привело к постановке новой задачи — определение содержания семиотической подготовки, необходимой для формирования разных видов знаково-символической деятельности (замещения, кодирования, схематизации, моделирования) у школьников и студентов для решения учебных и профессиональных задач.

Анализ психолого-педагогической литературы, особенностей деятельности учащихся с графически представленной информацией, а также анализ их ошибок привел к формулированию следующей гипотезы: полноценное владение различными видами знаково-символической деятельности, осуществляемой на графическом материале, возможно через формирование языка графических построений на семиотической основе.

Построение обучающей программы было проведено Т. В. Богословской под нашим руководством.

Проблема повышения графической подготовки учащихся ныне чрезвычайно актуальна. Она широко исследовалась на разных этапах обучения (Б. Ф. Ломов, Е. Н. Кабанова-Меллер, Н. Ф. Четверухин, И. С. Якиманская, А. Я. Блаус, А. Д. Ботвинников и др.). Большое внимание в исследованиях уделялось отбору и принципам построения содержания, методам обучения графической деятельности учащихся. Был обнаружен недостаточный уровень развития графической подготовки учащихся на всех ступенях обучения, который во многих работах связывается с недостаточным развитием пространственного мышления. Поэтому в большинстве исследований разрабатываются методики по диагностике и формированию составляющих пространственное мышление (И. С. Якиманская, А. Я. Блаус и др.).

244

В ряде работ, посвященных проблеме обучения графическим умениям, отмечается наличие особого графического языка, указывается на необходимость специального обучения ему. Однако в работах не приводится его семиотического анализа, соответственно не разработана система обучения на этой основе.

Анализ показал, что вся визуально представленная информация — это графические построения, в которых используется язык, подчиняющийся семиотическим закономерностям. Графические построения можно рассматривать как тексты, принципы кодирования которых и являются предметом изучения на разных этапах обучения.

Мы предположили: формирование у учащихся знаний о семиотических закономерностях может выступить в качестве эффективного средства их графической подготовки. Овладение графическим языком позволит учащимся кодировать и декодировать любые графические тексты (при наличии необходимых предметно-специфических знаний).

На основе анализа графических дисциплин Т. В. Богословская построила обучающую программу на материале черчения, включающую две части — пропедевтическую (учащиеся овладевали семиотическими знаниями, необходимыми для решения конкретных задач) и основную (на семиотической основе вводились предметно-специфические знания из курса черчения).

Пропедевтический курс включал следующее содержание.

I. История развития средств и способов закрепления и передачи информации: 1) три основные ступени развития, преимущества и недостатки разных видов письма: а) рисунчатое письмо — содержание передается без расчленения его на отдельные языковые единицы; б) идеографическое письмо — при помощи условных знаков, каждый из которых обозначает отдельное/слово; в) звуковое (современное) письмо — при помощи букв алфавита, каждая из которых обозначает отдельный звук речи; 2) агализ современных средств и способов закрепления и передачи информации (научные знаки, различные графические изображения); 3) введение понятия графического языка и графического текста. Три вида письма —■ три составляющие графического текста: графическая, буквенно-цифровая, вербальная. Графическая —

245

это изображение пространственно-графическими средствами замещаемого содержания. Буквенно-цифровая — обозначение элементов, связей замещаемого буквенно-цифровой символикой (размерность осей, их обозначение и др.). Вербальная — словесное пояснение к схеме, чертежу, таблице (название, разъяснение графического текста);

4) принципы перевода текста на графический язык.

II. Семиотические знания о закономерностях строения и функционирования любых знаковых систем. Прагматика, семантика, синтактика: 1) введение и отработка на различных примерах основных семиотических понятий, 2) работа с различными текстами, составленными как преподавателем, так и самими учащимися. Анализ любого текста начинается с определения прагматической функции. Выбор средств и правил, при помощи которых осуществляется передача содержания, зависит от целей, задач, решению которых призван служить текст.

III. Семиотический анализ графических текстов:

1) различные виды текстов; 2) три составляющие, входящие в состав каждого из них (графическая, буквенно-цифровая, вербальная), определяется роль каждой; 3) семиотический анализ: а)'определение прагматической функции; б) синтаксический и семантический анализ на уровне линий, фигур, тел.

Основная часть обучающей программы включала формирование на семиотической основе методов проецирования. Деятельность по переводу различной информации на графический язык и обратно включала следующие операции.

I. Выделение прагматической функции, т. е. определение того, где, в какой области и для каких целей функционирует графический язык.

II. На основе прагматической функции выбор конкретного вида графического текста, посредством которого должно быть передано то или иное содержание (диаграмма, график, схема, чертеж и др.). Так, для визуализации количественных отношений, тенденций развития объекта и т. п. (прагматическая функция) адекватным средством является диаграмма'. Графиче-

¹ Венн ввел свои диаграммы для иллюстрации решения задач логики классов В литературе указывается, что диаграммы Венна могут использоваться для решения всех задач математической логики, входящих в ее проблематику в конце прошлого века

246

ские средства, используемые для ее построения,—это линии разной высоты, набор геометрических фигур разной площади, при помощи которых выражается числовое соотношение величин. В этом случае существенным является взаимное расположение и размеры разнообразных носителей информации (секторов, кубиков, прочих фигур, выражающих какой-нибудь статистический признак).

Для визуализации функциональных зависимостей между объектами и явлениями, количественных и качественных зависимостей (прагматическая функция) адекватным средством является график. Для его построения используется система координат, на осях которой откладываются значения исследуемых величин. Зависимость между ними выражается при помощи линий, составляющих графические тексты.

Визуализация существенных свойств и связей предмета, процесса, явления осуществляется в схеме, в упрощенном виде представляющей наиболее существенные признаки предметов, изучаемых явлений. Схема использует систему пространственно-графических средств, организованных по определенным законам, отражающим внутреннюю структуру исследуемого процесса, явления. Система знаков и условных обозначений, применяемых в схеме, зависит от той отрасли знания, где она функционирует. Допускается использование произвольных условных обозначений, но в этом случае их пояснение дается прямо на схеме.

Для изображения трехмерных объектов на плоскости с целью дальнейшего использования в практической деятельности адекватным средством является чертеж. В зависимости от конкретного его назначения используется определенная система условных обозначений и определенный метод перевода трехмерных объектов в их двухмерное графическое изображение (метод проекций).

III. Нахождение метода и вида графических средств, позволяющих адекватно передать то или иное содержание.

IV. Выделение составляющих графических текстов (буквенно-цифровая, вербальная и графическая), проведение семиотического анализа каждой из них.

V. Проведение семиотического анализа синтагматической структуры графического текста.

247

Эта схема заполняется конкретным содержанием самими обучаемыми по мере овладения ими системой предварительных понятий и действий.

Благодаря обобщенности выделенных действий, данная программа обучения представляет собой незамкнутую систему, которую учащиеся по мере накопления знаний могут расширить, вводя в нее более сложные виды графических текстов, сами определяя метод и средства их выполнения в зависимости от стоящих перед ними задач.

Поскольку основная задача курса черчения — перевод трехмерных объектов в двухмерное графическое изображение, необходимо сразу представить учащимся все возможные варианты такого перевода — ортогональные, аксонометрические проекции, развертки. При этом, рассматривая каждую из них, необходимо соотносить их друг с другом и с самим изображаемым объектом. Тем самым раскрывается одна из основных семиотических закономерностей — соотношение плана выражения и плана содержания. Учащиеся подводятся к выводу о том, что одно и то же содержание может быть выражено различными способами (один план содержания может иметь несколько планов выражения). Выбор требуемого плана выражения определяется прагматической функцией (целями и задачами данного графического текста). Усвоение общего метода (метод проецирования) создает возможность переходить от одного-плана выражения к другому (например, по ортогональным проекциям строить аксонометрические; по аксонометрическим проекциям строить развертку и т. п.). При формировании методов проецирования большую роль играет соотнесение материальных объектов с их графическим представлением, постоянный переход из одного (материального) плана выражения в другой (в графический) и обратно.

Подбор учебных заданий основывается на определенных принципах: 1) задания подбирались так, чтобы учащимися были усвоены все основные семиотические закономерности. Для этого предусматривались задания, раскрывающие связь между синтактикой, семантикой и прагматикой. На конкретных задачах учащиеся учились применять один и тот же метод проецирования, одни и те же средства (лини,и разного вида и условные обозначения), изменяя синтаксис в зависимости от цели;

248

2) задания, связанные с переводом плана содержания (трехмерного объекта) в требуемый задачей план выражения и обратно. Они выполнялись через работу с деталями, пластилином, с реальными предметами;

3) задания, связанные с раскрытием парадигматической и синтагматической структур любого текста (в том числе и графического). Они предусматривали проведение анализа чертежа на различных уровнях, начиная с анализа каждой из трех его составляющих и кончая анализом чертежа в целом. Данный анализ проводился на трех уровнях: прагматическом, синтаксическом, семантическом.

Особое внимание при обучении обращалось на графическую составляющую, были рассмотрены: 1) типы и назначение линий, применяемых в чертежах; 2) геометрическая форма (выделение простейших геометрических тел); 3) графическая составляющая в целом как графический текст. Учащиеся подводились к тому, что многие графические изображения являются не просто иллюстративным материалом, облегчающим усвоение знаний, но самостоятельным источником получения новых знаний.

Таким образом, овладение языком графических построений предполагает овладение: 1) различными графическими средствами, позволяющими адекватно передавать то или иное содержание; 2) основными семиотическими закономерностями, позволяющими свободно оперировать в пределах любой знаковой системы, а также переходить от одной системы к другой; 3) методом передачи информации в графической форме.

Экспериментальное обучение происходило в рамках школьной программы на уроках черчения. Оно было выбрано потому, что чертежи представляют наиболее сложные из видов графического текста. Учащиеся овладевали системой обобщенных знаний, помогающей им усвоить язык графических построений. В качестве испытуемых были взяты учащиеся VII класса средней образовательной школы.

В констатирующем эксперименте выявлялся уровень владения графическим языком. При анализе результатов оценивались такие характеристики, как обобщенность, сознательность, разумность. Анализ экспериментальных данных осуществлялся по выделенным компонентам: проводилось соотнесение конкретного графического тек-

249

ста с определенной прагматической функцией, адекватность выбранных средств и метода передачи представленного им содержания в графической форме, знания основных семиотических закономерностей.

Учащиеся выполняли три типа заданий, составленных на основе знакомого им материала. Для их выполнения новые знания не требовались — это соответствовало задачам эксперимента. В I задании было необходимо перевести разнообразную информацию на графический язык; во II — была поставлена обратная задача — прочитать и записать словами графически представленную информацию; в III — дать ответы на вопросы, по которым можно судить об уровне знаний общих семиотических закономерностей.

Правильное выполнение заданий предполагает следующий состав действий: определение прагматической функции, в соответствии с нею выбор графического текста, при помощи которого можно адекватно передать требуемое содержание. Прагматическая функция и вид графического текста определяют графические средства, метод передачи и закрепления информации в графической форме.

Следующий шаг — выделение составляющих графического текста, проведение семиотического анализа каждой из них. Элементы составляющей графического текста упорядочены некоторыми отношениями, определяющими условия ее выбора для создания графического текста. Семиотический анализ предполагает исследование каждой составляющей относительно всех отношений семиозиса и графического текста в целом.

Ответы испытуемых при анализе и построении различных графических текстов свидетельствуют об отсутствии при выполнении задания такого важного свойства, как обобщенность. Графический язык как система для них не существует: каждый из предъявленных графических текстов обучаемые рассматривают изолированно. Отсюда в большинстве ответов прагматическая функция совсем не выделяется или выделяется неверно, неполно, что влечет за собой неадекватный выбор графических средств, следовательно, неадекватное построение графического текста. Семиотический анализ, являющийся главным при работе с графически представленной информацией, не проводится в требуемом порядке и объеме, которые необходимы для свободного вла-

250

дення графическим языком. Это проявляется в том, что обучаемые не могут провести целостный анализ различных структур графического текста. Полностью с заданием не смог справиться ни один учащийся. Ответы на вопросы также свидетельствовали о низком уровне владения графическим языком.

Формирование графических знаний осуществлялось в соответствии с составленной программой. Проводя синтаксический анализ графических текстов, обучаемые при помощи экспериментатора видели, что эти тексты представляют сложную систему, состоящую из элементов, специфичных для разных видов графики. А каждый из таких элементов в свою очередь состоит из линий разного вида и цвета, при этом в некоторых случаях вид и цвет имеют важную роль (например в чертеже), а иногда не несет никакой смысловой нагрузки (в некоторых видах диаграммы, где линии используются для ограничения площадей, при помощи которых выражается статистическая зависимость).

Обучаемые приходят к выводу, что синтаксический анализ графических текстов должен проводиться на трех уровнях: линий, отдельных компонентов, образующих текст, графического текста в целом. Записывался алгоритм анализа, требующий выделить: 1) применяемые в данном графическом тексте типы линий, определить их назначение (в чертеже, например, назначение каждого типа линий строго определено и дается в справочной литературе, а при построении графика выбирается произвольно, при этом дается пояснение); 2) элементы и их связи, образующие графический текст. Анализ должен включать как выделение всех элементов, входящих в графический текст, так и определение связей между ними. Наиболее сложно раскрытие отношений между планом выражения и планом содержания как отдельных элементов, так и всего текста — это задача синтаксического анализа. Понимание содержания чертежа (или серии чертежей) облегчается благодаря выполнению с ним преобразований, связанных главным образом с анализом его графической составляющей (здесь обучаемым необходимы знания, связанные с построением проекций).

Учащиеся получали для анализа различные графические тексты. Определялось отношение между планом выражения и планом содержания каждой составляющей и всего графического текста в целом — как изменяется

251

содержание графического текста при изменении содержания одной из составляющих, в каких случаях возможно такое изменение, в каких — нет.

Прагматический анализ проводится с целью выявления того, насколько данный графический текст выполняет возложенную на него функцию. Существенную роль играет вопрос об оценке информации, извлекаемой из данного текста. Эта оценка может повлечь за собой его перестройку, доработку. Даже может быть принято решение о непригодности, несоответствии чертежа конкретным условиям.

Выполнение каждого типа заданий, предъявляемых обучаемым в процессе овладения языком графических построений, доводилось до заданного уровня сформированное™ и соответствовало в конце обучения заданным характеристикам. Анализируя результаты работ, отметим: в целом обучаемые четко и последовательно выполняли каждое действие. Некоторые трудности для обучаемых представляло построение ортогональных проекций. Для облегчения построения при прохождении материального этапа был введен трехгранный угол, с помощью которого испытуемые научились переводить трехмерные объекты в их двухмерное графическое изображение.

Полученные данные говорят о том, что овладение учащимися основными семиотическими закономерностями на материале черчения (одного из видов графических текстов) дает возможность работать с любой графически представленной информацией при наличии необходимых предметно-специфических знаний. Но это возможно только в том случае, если обучение языку графических построений выступает как предмет специального усвоения и формируется с такими показателями, как разумность, сознательность. Об этом ярко говорят результаты контрольного эксперимента.