Результати дослідження. 
Функціональний підхід до використання технологій візуалізації для інтенсифікації навчального процесу

Потужний дидактичний потенціал візуалізації є незаперечним, проте визначальним чинником його ефективної реалізації у практиці навчання є свідома опора на певні дидактичні функції, які є суттєвими в ракурсі розв’язання поставленого педагогічного завдання в конкретній ситуації і певних умовах навчального процесу. У межах нашої статті сконцентруємо увагу на визначенні функцій технологій візуалізації у ракурсі інтенсифікації навчального процесу.

Інтенсифікація потребує збільшення інформаційної насиченості навчального часу, і перш за все — обсягу начальної інформації, яка подається учневі за стандартно відведений термін уроку. Багато дослідників звертають увагу на те, що в умовах стрімкого зростання інформаційного навантаження освіта не може вирішити покладеного на неї завдання — передати підростаючому поколінню накопичений досвід, без переходу до використання компактних способів подання навчальної інформації, які здатні забезпечити її ущільнення, у той же час зберігаючи змістову повноту й цілісність. Поряд із терміном «ущільнення» як рівнозначні вживають також терміни «згортання», «стиснення». Інтерес до візуалізації інформації в означеному ракурсі зумовлений ємністю зорових образів. О.В. Славін зазначає: «Наочний образ як би вбирає в себе всю суму знань про об'єкт, як би „стискає“ і синтезує її» [14]. У науковій літературі останніх років візуалізацію інформації характеризують як засіб компактного відображення об'єктивного світу (А.Г. Рапуто), спосіб подання великих обсягів інформації у лаконічній формі (В.О. Далінгер), представлення навчального матеріалу в наочному образі, яке передбачає згортання інформації (І.В. Андрощук). С. Ф. Клепко звертає увагу на важливий аспект: ущільнення знань не означає їх скорочення або зменшення, яке впливало б на результати навчання. За його визначенням, ущільнення — це процес реконструкції повного фрагменту знання, засвоєння якого в реконструйованому вигляді потребує менше часу, тим не менш породжуючи еквівалентні загально-навчальні і технологічні вміння [7, 228]. Н. М. Манько вбачає шлях до інтенсифікації навчання у використанні візуалізації для подання значних обсягів інформації в лаконічній, згорнутій, логічно організованій формі [10].

Таким чином, перша функція візуалізації як інструмента інтенсифікації навчального процесу полягає у компактному поданні навчального матеріалу, що дає змогу підвищити інформаційну насиченість навчального процесу.

Візуалізація навчального матеріалу полягає у його перетворенні у візуальний формат за допомогою застосування графічних образів, числових позначень, текстових фрагментів, спеціальних позначок, умовних зображень тощо, яким призначаються певні атрибути — колір, форма, розмір, розташування і тощо. Візуалізацію часто називають кодуванням, проте, на нашу думку, це не є правильним, оскільки кодування завжди має на меті досягнення повної відповідності між вхідною і вихідною інформацією, забезпечення можливості зворотного перетворення результату кодування в початкову форму [11, 185]. Візуалізація передбачає проведення попереднього ретельного аналізу навчального матеріалу, його очищення від несуттєвих і зайвих деталей, виділення сутнісного концептуального ядра, опорних смислових елементів, установлення їх взаємозв'язків і залежностей, визначення складних питань, які можуть спричинити утруднення учня, і способів їх роз’яснення. У результаті проведення такої аналітичної роботи навчальний матеріал стає концентрованим, набуває осяжності й прозорості, але зберігає семантичну відповідність вихідному матеріалу. З урахуванням специфіки теми, що вивчається, розробляється загальна структура візуального засобу, здійснюється вибір компонентів зображення, визначаються їх атрибути. Як наголошує Н. М. Манько, «система візуально-понятійного кодування інформації здатна оперувати такими засобами візуалізації і моделювання досліджуваних об'єктів, яким притаманна семантична повнота, структурованість, згорнутість, логічна зв’язаність і впорядкованість складових елементів знань» [10].

Таким чином, друга функція візуалізації полягає у концентрованому поданні навчального матеріалу в осяжному вигляді із збереженням його семантичної повноти.

З педагогічної точки зору цінним є те, що візуалізація поєднує компактність подання навчальної інформації зі зручністю такого подання для сприйняття учнем. О. О. Макарова зазначає, що завданням візуалізації є перетворення величезних масивів інформації в адекватні для людського сприйняття графічні образи, пов’язані єдиним смислообразом [9]. Н. М. Манько звертає увагу на те, візуалізація дає змогу подати навчальну інформацію у формі, зручній та адекватній психофізіології людини. Використання візуалізації спирається на досконалість зорової системи людини, яка формувалася упродовж сотень мільйонів років й досягла надзвичайно високого рівня організації. В обробленні візуальної інформації задіяна суттєва частина мозку людини, завдяки чому зір за ступенем сприйняття перевершує інші органи чуття [1]. В. П. Боюн, характеризуючи потужність зорового аналізатору людини, наводить такі дані: «Візуальна інформація є найбільш інформативною формою відображення зовнішнього світу. Вона представляється у двочи тривимірному просторі, у часі та у трьох кольорових координатах, тобто 6−7-вимірному просторі, вимагає сприйняття у реальному часі ~ 100 Мбайт/с та продуктивності ~10 Гміпс для її обробки… Незважаючи на значні об'єми інформації в зображенні і особливо у відеопослідовності, зорово-аналізуюча система людини досить ефективно й оперативно справляється з цими задачами» [3]. А.А. Афанасьєв зазначає, що «при розгляді візуальних зображень на дисплеї комп' ютера або на інших пристроях реципієнт бачить не просто групу окремих, непов’язаних між собою точок, ліній та інших елементарних геометричних форм; він бачить добре організовані групи об'єктів, які формують певні утворення. Таку організацію і структуризацію об'єктів мозок людини здійснює миттєво, не вимагаючи від неї значних зусиль». З.І. Калмикова звертає увагу на те, що людина, сприймаючи навчальний матеріал у візуальному форматі, може охопити єдиним поглядом усі компоненти, що входять в ціле, простежити можливі зв’язки між ними, провести категоризацію за ступенем значущості, спільності. Все це, на думку дослідниці, є основою для більш глибокого розуміння сутності нової інформації, полегшує встановлення нових зв’язків між особистим досвідом учня і змістом дуже далеких від нього абстрактних знань, служить засобом їх конкретизації.

Зазначимо, що сучасні учні народилися в еру панування Інтернету й адаптувалися до життя в динамічному інформаційному середовищі. Ще на зорі комп’ютерної ери академік А.П. Єршов, один із засновників інформатики і фундатор шкільної інформатики, наголошував, що діти, які зростатимуть серед комп’ютерів, будуть іншими, відрізнятимуться від тих, що виросли серед природи. Отримані на цей час результати дослідження психологічних особливостей учнів, «цифрових від народження», переконливо доводять, що високотехнологічне оточення стає впливовим фактором формування людини, викликає зміни в її когнітивному розвитку, відбивається на протіканні глибинних мозкових процесів, спричинює певні новоутворення когнітивної сфери. сприяє формуванню у молодого покоління таких когнітивних здатностей, які дають можливість ефективно діяти в нинішньому світі. Багато досліджень засвідчують появу у дітей раніше не фіксованої здатності до надшвидкого опрацювання інформації, представленої на екрані комп’ютера.

Отже, третя функція візуалізації в інтенсифікації навчального процесу полягає у забезпеченні адекватності подання навчального матеріалу психофізіологічним особливостям учня; «роблячи знання видимим», візуалізація сприяє зменшенню витрат часу та енергії учня на сприйняття й розуміння великого за обсягом навчального матеріалу.

Окремо відзначимо те, що візуалізація сприяє формуванню в учнів правильних уявлень про об'єкт вивчення. Як підкреслює С.Л. Рубінштейн, «зір дає нам найбільш досконале, справжнє сприйняття предметів. Зорові відчуття найбільш диференційовані від афективності, в них особливо сильним є момент чуттєвого споглядання. Зорові сприйняття — найбільш „опредмечені“, об'єктивовані сприйняття людини. Саме тому вони мають дуже велике значення для пізнання і для практичної дії». У розглядуваному аспекті важливою є універсальність візуалізації, на що звертає увагу А. Г. Рапуто: завдяки візуалізації доступними зору стають не тільки образи сприйняття, а й ідеї, думки, теоретичні конструкції. З огляду на те, що програма шкільної освіти включає досить багато складного навчального матеріалу, передбачає ознайомлення учнів з теоретичними концепціями, з об' єктами різної природи, зокрема й такими, уявлення про які учень отримує тільки в процесі навчання, застосування візуалізації постає як необхідна підтримка учня у його навчально-пізнавальній діяльності. Зазначимо, що О.В. Славін виділяв пізнавальну (інформаційну) функцію наочних образів, яку він вбачав у розкритті властивостей і структури предметів, процесів об'єктивного світу. Візуалізація, виступаючи опорою для формування правильних уявлень учнів про об'єкт вивчення, сприяє кращому розумінню й засвоєнню ними навчального матеріалу, позбавляє вчителя необхідності повертатись до вже викладеного матеріалу, надавати додаткові роз’яснення, що гальмує темп навчання.

На відміну від вербальної, візуалізована інформація не розгортається в часі, а пред’являється цілісно й одномоментно. Це скорочує усний виклад навчального матеріалу, позбавляє вчителя від надання, а учнів від прослуховування розлогих пояснень, що є важливим для сучасних учнів, які народилися в еру панування Інтернету й адаптувалися до життя в динамічному інформаційному середовищі. Отримані на цей час результати дослідження психологічних особливостей учнів, «цифрових від народження», переконливо доводять, що новітнє високотехнологічне оточення стає впливовим фактором формування людини, викликає зміни в її когнітивному розвитку, відбивається на протіканні глибинних мозкових процесів, спричинює певні новоутворення когнітивної сфери. Багато психологів звертають увагу на те, що діти «не здатні зосередитись на великому тексті, вони звикають до коротких повідомлень, які не потребують зосередженості, концентрації уваги, відслідковування сюжетних ліній. „Цифрові“ діти одночасно і перенасичені інформацією і постійно потребують нової інформації, яку не збираються ні аналізувати, ні запам’ятовувати». Американський журналіст Карл Дженсен, з ім'ям якого пов’язують уведення поняття «Junk Food News» (інформаційний аналог фаст-фуду), підкреслює, що інформаційний фаст-фуд призводить до втоми мозку, який просто «об'їдається» інформацією. Відомий піарник Джек Траут у своїй статті «Диференціюйся або вмирай», порівнює мозок людини з губкою, переповненою водою; щоб полегшити свою долю, він починає вбирати в себе тільки найлегше, найяскравіше й ненапружуюче, а все, що вимагає роздумів, — ігнорує. Аналізуючи особливості когнітивного розвитку підростаючого покоління в умовах інформаційного суспільства, до найвагоміших з них психологи відносять нездатність учнів довго затримувати на чомусь увагу, що стає особливо помітним, коли їх починають навчати традиційними методами; відзначають стан «розсіяної уваги» (або «уваги без зосередженості», «беззмістовної уваги»), коли діти ніби і не порушують дисципліну та уважно слухають учителя, але водночас абсолютно не вслуховуються в те, що їм говорять, не можуть повторити почуте. З наведеного можна дійти висновку, що заміщення вербальної форми подання навчального матеріалу візуальною дає змогу уникнути марних витрат часу уроку, оскільки розлогі усні пояснення учні не сприймають.

Отже, четверта функція візуалізації в інтенсифікації навчального процесу полягає в тому, що візуалізація дає змогу підтримувати високий темп навчання, скорочуючи його неефективні або низькоефективні фази.

У психолого-педагогічній літературі широко висвітлюється практика застосування технологій візуалізації. Їх розмаїття дає змогу використовувати візуалізацію не тільки в ході ознайомлення учнів з новими матеріалом, а й на інших ланках дидактичного циклу — в процесі закріплення нових знань, їх застосування учнями, для контролю якості засвоєння навчального матеріалу. Як показують Л. О. Колмакова, Г. В. Лаврентьєв, Н.Б. Лаврентьєва, Н.А. Неудахіна, за допомогою спеціально підготовлених наочних образів (схем, таблиць, схемно-знакових моделей, ментальних карт тощо) можна раціонально організувати навчально-пізнавальну діяльність учнів на різних етапах уроку, певним чином спрямовуючи й регулюючи її і забезпечуючи можливість опрацювання більшого за обсягом матеріалу за меншу кількість часу. На підставі проведеної апробації Л. О. Колмакова, Г. В. Лаврентьєв розкривають ефективні способи використання схемно-знакових моделей представлення знань, а саме, логіко-смислової моделі, опорного конспекту, метаплану у процесі навчання учнів хімії [6]. Спеціально розроблені образні форми подання навчального завдання для самостійного виконання учнем дають змогу зробити прозорою для нього ціль завдання, дати чіткі орієнтири щодо його виконання, вказати, які результати від нього очікуються, задати спосіб і формат їх подання. Іншими словами, візуалізація навчальних завдань алгоритмізує роботу учня з їх виконання.

Таким чином, п’ятою функцією візуалізації в інтенсифікації навчального процесу є сприяння раціональній організації навчально-пізнавальної діяльності учнів на уроці за рахунок її алгоритмізації.

Реалізація окреслених функцій можлива при використанні засобів візуалізації, які є якісними з точки зору урахування дидактичних вимог, психологічних особливостей людини щодо сприйняття візуальної інформації, рекомендацій ергономіки стосовно проектування засобів навчання. Дидактична якість передбачає точність, повноту, системність, логічність, інформаційну збалансованість представленого навчального матеріалу, адекватність його відображення у відповідності до цілей застосування, зручність використання для підтримки того чи іншого виду діяльності, врахування підготовленості учнів до сприйняття й інтерпретації візуальних образів. У відповідності до психологічних особливостей сприйняття зорових образів має бути спроектована загальна структура зображення, визначено взаємне розташування елементів зображення, їх кольорові характеристики, відносні розміри, реалізовані логічні наголоси тощо. Візуальний засіб навчання має відповідати вимогам ергономіки, що зумовлюють необхідність дотримання вимог збереження здоров’я учня, створення комфортних умов для його роботи. Естетичність засобу має приваблювати увагу учня, створювати позитивний емоційний фон навчання. Проте у використанні прийомів реалізації зовнішньої привабливості має бути дотримана певна помірність, точність акцентування, оскільки важливо, щоб учень не тільки дивився, а й бачив.

У теоретичних положеннях щодо інтенсифікації навчального процесу наголошується, що вона досягається не за рахунок збільшення витрат зусиль і часу учнем і вчителем. Використання візуалізації скорочує зазначені витрати під час уроку, але основу такої економії складає значна підготовча робота вчителя, яка здійснюється ним у процесі проектування уроку і за обсягом, трудомісткістю та змістом виходить далеко за межі звичайного планування. Створення візуального засобу є предметом інтелектуально-творчої професійної діяльності вчителя, яка потребує від нього готовності у психологічному, педагогічному, методичному, технологічному аспектах. Широкий спектр інструментальних програмних засобів, призначених для створення візуалізації, полегшує цю роботу, що виступає певним поштовхом для вчителя сформувати власний фонд електронних візуальних засобів навчання, які в подальшому можна багатократно використовувати, вдосконалювати, модифікувати, підвищуючи рівень власної професійної майстерності і досягаючи кращих результатів навчання.

Інтенсифікація навчального процесу постає нагальною і багатоплановою проблемою сучасної педагогіки. Застосування технологій візуалізації дає змогу сприяти досягненню комплексу цілей, суттєво значимих для вирішення цієї проблеми, а саме: підвищити інформаційну насиченість навчального процесу за рахунок компактного й концентрованого подання навчального матеріалу; зменшити витрати часу та енергії учнів на його сприйняття й розуміння, забезпечуючи адекватність способу подання навчального матеріалу психофізіологічним особливостям учня; підтримувати високий темп навчання шляхом скорочення неефективних фаз навчального процесу; раціонально організувати навчально-пізнавальну діяльність учнів на різних етапах уроку, застосовуючи спеціально розроблені візуальні засоби для її алгоритмізації.

Перспективним напрямом подальших наукових досліджень є обґрунтування теоретико-методичних засад підготовки майбутнього вчителя до ефективного використання технологій візуалізації у навчальному процесі.