что относится к комплексным факторам
Комплексное влияние факторов
Примем без новых доказательств тот факт, что на продуктивность дидактического процесса одновременно и совокупно влияют все причины (факторы). Это влияние имеет комплексный характер. Систему главных причин, влияющих на обучение, очертили еще древние философы. С тех пор исследователи лишь немного усовершенствовали ее, дополнили новыми факторами, обогатили современной научной терминологией, но мало изменили знание по существу. Причины, известные в прошлом, остаются неизменными и по сей день. Работы выдающихся дидактов дают исчерпывающую информацию о продуктогенных факторах на качественном уровне: трудно что-либо прибавить к разъяснениям И. Гербарта, А. Дистервега, К.Д. Ушинского, Д. Дьюи, когда они во всех подробностях и деталях описывают течение и результаты обучения в различных условиях и под воздействием различных причин. В литературе, посвященной обучению, описано влияние всех мало-мальски определенных причин.
Что же остается добавить нам? Ясная в прошлом картина ныне утратила четкость: старые причины начали называть по-новому (например, традиционную педагогическую этику — деонтологией, а школьное управление — менеджментом), выявлены новые, неизвестные ранее причины, привнесенные прогрессом, появились более совершенные технологии и средства обучения (например, компьютерные). Классических представлений для решения современных задач недостаточно. Главная среди них — практическая оптимизация обучения — может быть разрешена лишь на основе совершенного знания причин, от которых зависит успех. Совершенное знание в данном случае означает не только ясное качественное описание, но и количественное представление, измерение. Школьная практика требует нынче постановки и решения вопросов по существу, конкретно.
Но ведь никто не может назвать точного числа причин, действующих в обучении.
Организация экспериментальных исследований
Методы факторного анализа очень деликатные и трудоемкие, а поэтому требуют тщательного соблюдения ряда требований. Если экспериментальные исследования хорошо не продуманы и не выполнены как должно, то ошибочные результаты, воплощенные в математическую форму, совершенно деформируют истину, ведут не к прояснению, а затемнению сущности влияния причин.
Прежде всего необходимо правильно выбрать проблему исследования. Если последняя подсказана внешними случайными обстоятельствами или выбрана из конъюнктурных соображений, то ее исследования, как правило, неперспективны.
Дидактам следует прислушаться и к другим рекомендациям специалистов по факторному анализу:
1. Необходимо, чтобы количество тестов (вопросов в анкетах, альтернативных пунктов и т. п.) превышало как минимум в три раза количество возможных причин (факторов). Только в этом случае можно быть уверенным в том, что выделенные причины будут достаточно обоснованными.
2. Золотое правило, диктуемое практикой факторного анализа, состоит в том, что группа исследуемых учащихся (точно так же, как и группа педагогов, администраторов) должна быть репрезентативной по отношению к генеральной выборке. Установлено, что при изучении коэффициентов корреляции по формуле Пирсона количество исследуемых в группе или количество наблюдений не должно быть меньше 300.
3. Наконец, общее правило для всех, применяющих факторный анализ в педагогике, состоит в том, что процедура формирования и анализа факторов, вычисления корреляций между ними должна быть описана тщательно и полно, чтобы можно было повторить проведенное исследование.
Должны быть четко вычленены и описаны: а) инструкции исследуемым; б) использованные методы; в) шкалы оценок, способы подсчета результатов; г) время выполнения заданий, если оно ограничивалось; д) коэффициент надежности тестов, метод, с помощью которого он рассчитывался; е) статистические показатели — характер распределения результатов, среднее арифметическое или стандартное отклонение (для коэффициента взаимной сопряженности Пирсона не обязательно); ж) характеристика выборки и способы ее формирования; з) метод расчета коэффициентов корреляции; и) аргументы использования именно этого, а не какого-нибудь другого метода; к) интерпретация факторов; л) ссылки на идентичные или близкие исследования; м) объяснение, в чем именно выполненное исследование продвигает вперед теорию обучения.
В результате длительных исследований выделено четыре ге-1 неральных фактора, определяющих в комплексе формирование продуктов дидактического процесса:
1) учебный материал (УМ);
2) организационно-педагогическое влияние (ОПВ);
3) обучаемость учащихся (ОУ);
Общая модель формирования продуктов обучения под воздействием выделенных факторов представлена на рис. 21.
Генеральный фактор «Учебный материал» содержит в себе общие причины информационного происхождения. Учебная информация подразделяется на информацию когнитивную (несущую знания) и информацию управляющую — сигналы о том, как усваивать когнитивную информацию. Поэтому учебный материал — это очень своеобразная информация. Особенностью ее, по сравнению с другой, является наличие дидактической обработки, благодаря чему объективные знания «приспосабливаются» для изучения. Именно от уровня, качества дидактической обработки зависит пригодность информации для учебного процесса, доступность и посильность ее для усвоения определенными контингентами учащихся и в конечном итоге — достигнутые результаты обучения.
В составе данного генерального фактора логически выделяются два комплексных: объективная (чистая) информация и дидактическая обработка. К первому относятся такие общие факторы, как содержание, количество учебного материала, его качество, форма (структура) изложения. Расшифровывая последние, отметим, что количество учебного материала обусловливается такими общими факторами, как количество общих для учащихся понятий, количество всех понятий, количество информационно-смысловых элементов знаний (ИСЭЗ) в них, а качество — сложностью материала, которая определяется через количество новых взаимосвязей или новых операций, длину алгоритма, ведущего к решению задачи (получению ответа на вопрос), и т.д. Форма (структура) изложения материала может быть различной: предметной, логической, образной, символичной и т. п. Важной характеристикой сложности учебного материала является субъективное ощущение трудности учения.
К характеристикам информации, приобретаемой в процессе дидактической обработки и предъявляемой учащимся, относят! ся следующие: способ, структура, доступность изложений (язык, соответствие уровню подготовки обучаемых, уровень избыточности информации и др.). Таким образом, генеральный фактор «Учебный материал» содержит в своем составе два комплексных (объективная информация, дидактическая обработка), шесть общих (содержание, количество, качество, форма, структура, способ изложения) и свыше 50 причин общего характера.
Генеральный фактор «Организационно-педагогическое влияние» объединяет большую группу продуктогенных причин, харастеризующих деятельность учителей, качественные уровни организации учебного процесса, условия учебного и педагогического труда. Два комплексных фактора выделяются в его составе: организационно-педагогическое влияние на уроках (регулярных занятиях) и влияние с учебными целями вне школьных занятий.
К общим факторам обучения, характеризующим ОПВ на уроках, относятся среди прочих следующие: методы преподавания и учения, организационные формы (главная и вспомогательные), учебные ситуации (готового преподнесения учебного материала, естественного самонаучения, управляемой познавательной активности учащихся и др.), работоспособность педагога (длительность труда, нагрузка, смена, чередование труда и отдыха, день недели, четверть, режим труда, возраст и др.), работоспособность учащихся (длительность учения, смена, день недели, урок по расписанию, возраст, четверть, расписание занятий, режим труда и отдыха, объем общей и дидактической нагрузки и т. д.), контроль и проверка результатов работы (частота контроля на один урок, общая и средняя частота контролирования, наличие контроля на предыдущем уроке и др.), тип и структура учебного занятия, практическое применение приобретенных знаний, умений, применение средств обучения, оборудование учебного процесса, условия обучения (в том числе санитарно-гигиенические, психофизиологические, этические, организационные, в частности моральный климат в педагогическом и ученическом коллективах, сотрудничество между педагогами и обучаемыми, отношения между педагогами и родителями и т. д.).
Факторы обучения, действующие вне урока: объем и характер помощи со стороны родителей, взрослых, друзей; режим учебного труда; контроль со стороны взрослых (объем, частота, система и т. п.); использование средств массовой информации с учебными целями (телевидения, газет, журналов), чтение литературы (дополнительной к школьной программе и по интересам); организация самостоятельного учебного труда; отдаленность места проживания от школы, использование транспортных средств; участие в кружках; занятия с репетиторами; общение со взрослыми с познавательными целями и многие другие факторы.
В данном генеральном факторе кроме двух комплексных выделяется 20 общих и более 150 продуктогенных факторов.
Причем некоторые из них, как, например, условия обучения, при ближайшем рассмотрении и детальном анализе состоят из множества конкретных причин и могут претендовать на статус если не генеральных, то комплексных факторов.
Третий генеральный фактор — Обучаемость учащихся — это способность (пригодность) школьников к учению и возможность достижения ими запроектированных результатов в установленное время. Целесообразно рассматривать индивидуальную и групповую (коллективную) обучаемость. Как и в уже рассмотренных факторах, в нем выделяются два комплексных фактора: обучаемость на уроках и обучаемость во внеурочной деятельности.
Обучаемость на уроке характеризуют следующие причины: уровень общей подготовки (эрудиции) обучаемых; способности к овладению определенным учебным материалом, усвоению знаний, умений, навыков; общие способности к учебно-познавательной деятельности; общие характеристики внимания (определяемые особенностями нервной системы, темперамента, возраста); особенности мышления учащихся при изучении конкретного учебного предмета; общие характеристики мышления; психологическая установка на сознательное и прочное усвоение учебного материала (внешняя и внутренняя); мотивация обучения (понимание и осознание целей, интерес к обучению и к изучаемому предмету, действенность стимулов, отношение к выполнению ученических обязанностей и др.); темпы усвоения знаний, умений; здоровье учащихся (утомляемость, заболеваемость и т. д.); возраст обучаемых; их ценностные ориентации; жизненные планы; дисциплинированность, ответственность; ориентация на будущую профессию; стиль (способ) жизни и многие другие причины.
Обучаемость в процессе самообучения (самоподготовки) характеризуется такими причинами, как самоконтроль (объем, частота, качество, система); воля и настойчивость; целенаправленность; умение учиться; режим и организация; работоспособность; ценностные ориентации; стимулирование; мотивация; состояние здоровья; особенности восприятия познавательной деятельности в целом; способности; скорость запоминания и усвоения; уровень и особенности мышления; возрастные и индивидуальные характеристики и т.д.
В данной группе генеральный фактор образуется совокупным влиянием не менее 60 общих факторов обучения.
Четвертый генеральный фактор — «Время». И в нем можно выделить: 1) затраты времени непосредственно на уроке и 2) затраты времени на самоподготовку (самообучение).
К затратам времени на уроке относятся: время восприятия и первичного усвоения знаний; закрепления и упрочения изученного; периодичность контролирования, повторения и закрепления; время, прошедшее после завершения обучения; время сохранения информации в памяти в соответствии с целевой установкой; на выполнение тренировочных упражнений и применение знаний, умений; на повторение изученного; на систематизацию; подготовку и выдачу ответа и многие другие конкретные затраты. Затраты времени, связанные с самообучением: время на выполнение домашних заданий; на чтение дополнительной литературы; посещение факультативов и дополнительных занятий; участие в работе кружков; на занятия по интересам и другие затраты.
В данном генеральном факторе насчитывается более 20 общих факторов, связанных с различными затратами времени в обучении и на подготовку к нему. Всего же, как подтвердил факторный анализ, на течение и результаты обучения на уроке влияет не менее 150 общих факторов, а количество продукто-генных причин достигает 400—450, и это, вероятно, еще не полный реестр последних.
Итак, продуктивность дидактического процесса определяется комплексным влиянием четырех генеральных факторов. Каковы пропорции их влияния, если продуктивность обучения колеблется в пределах 0—100%? Длительные эксперименты, выполненные с применением комплексной методики, показали, что факторы имеют различную весомость влияния, т. е. их вклад в формирование конечного продукта оказывается неодинаковым (рис. 22). В условиях нормального обучения более других значимо организационно-педагогическое влияние — 32%, далее по значимости идут обучаемость учащихся — 28%, учебный материал — 25% и время — 16%. В условиях отклонения обучения от общей нормы это соотношение меняется.
Наибольшее влияние ОПВ легко объясняется хотя бы тем, что данный фактор содержит в себе наибольшее количество продуктогенных причин. Поэтому в практике организации дидактического процесса необходимо прежде всего заботиться о создании надлежащих условий обучения, обеспечении учебного процесса необходимыми средствами, применении эффективных технологий, методов обучения, использовании прогрессивных организационных форм.
Что относится к комплексным факторам
Классификация экологических факторов среды. Общие закономерности действия экологических факторов на живые организмы: абиотических факторов (диаграмма выживания, выносливость, устойчивость); биотических факторов (нейтрализм, аменсализм, комменсализм, конкуренция, мутуализм). Обобщенный закон Либиха и закон толерантности Шелфорда. Экологическая ниша.
Каждый организм находится в прямых или косвенных отношениях с различными природными явлениями. Окружающая среда слагается из множества элементов неорганической и органической природы и элементов, вносимых деятельностью человека. Одни элементы могут быть необходимы организму, другие полностью или почти безразличны, а третьи оказывать вредное воздействие. Для описания взаимодействия живого со своим окружением необходимо ввести понятие об экологическом факторе.
Экологические факторы – это такие элементы или условия среды, способные оказывать прямое или косвенное влияние на живые организмы хотя бы на протяжении одной из фаз их развития. Живые организмы реагируют на них приспособительными реакциями. Один и тот же фактор у различных организмов может вызывать различные реакции. Классификаций экологических факторов существует много в зависимости от критерия. В большинстве случаев классификации факторов построены на принципе антиномий. Обычно выделяют следующие факторы: биотические– абиотические, внутренние – внешние, прямо действующие – косвенно действующие, космические – земные, элементарные – комплексные, природные – антропогенные и т. д. Например, внешние факторы: солнечная радиация, атмосферное давление, температура и т. д.; внутренние факторы (связанные со свойствами самой экосистемы): плотность и структура популяций, численность, пища и её доступность. Можно оценить значимость факторов и выделить главные и второстепенные. Главные (или условия существования) – те факторы, без которых жизнь и развитие организма невозможно – воздух, вода, пища, свет. Другие, действие которых необязательно постоянно, но влияющие на различные проявления жизнедеятельности организмов, называют второстепенными или факторами воздействия. Наиболее часто факторы разделяют по природе и характеру действия.
1) На абиотические факторы – факторы неорганической (неживой) природы. К ним относят:
— климатические (температура, давление, влажность, освещённость, скорость ветра);
— химические (состав воды, воздуха, почвы);
— эдафические или почвенные (механический состав, плотность, воздухопроницаемость);
— орографические (рельеф местности, высота над уровнем моря).
2) Биотические факторы – прямые или опосредованные воздействия других организмов, населяющих среду обитания данного организма. Живые существа являются по отношению к другим организмам хищниками или сами служат источником пищи. Они также могут быть средой обитания, оказывать химическое или механическое воздействие. Факторы живой природы в свою очередь подразделяют:
— на фитогенные (воздействия со стороны растений);
— зоогенные (воздействия со стороны животных);
— микробиогенные (со стороны вирусов, бактерий и простейших).
Взаимоотношения между живыми организмами сложнее абиотических воздействий и труднее поддаются прямому измерению.
— к хозяйственному изъятию природных ресурсов и нарушению естественных ландшафтов (вырубка лесов, осушение болот, промысел растений, рыб, зверей и птиц и т. п.);
— загрязнению природной среды отходами производства и потребления.
Приведённая классификация является достаточно условной, поскольку границы между абиотическими, биотическими и антропогенными факторами не всегда чётки. Некоторые абиотические факторы имеют биогенное или техногенное происхождение (например, состав воздуха или воды, радиоволны), а антропогенные факторы могут иметь биотический и абиотический характер.
Общие закономерности действия экологических факторов на живые организмы
Действие абиотических факторов
Каждый живой организм может нормально существовать и продолжать свой род только в определенных условиях. Существуют верхние и нижние пределы температуры, освещённости, атмосферного давления для нормального существования растений, животного и человека, а также их оптимальные значения. Можно построить график зависимости биологической активности (для отдельного организма это может быть скорость роста и развития, активность; для популяции – выживаемость, численность) от количественных значений какого-либо фактора. Такой график имеет куполообразный вид и называется диаграммой выживания или существования.
Вершина диаграммы совпадает с точкой биологического оптимума, т.е. наиболее благоприятного для организмов данного вида значения фактора среды. При оптимальных значениях фактора организмы активно питаются, развиваются, растут, размножаются. Диаграммы существования, как правило, несимметричны и неодинаковы для популяции и для отдельной особи этой популяции. Их параметры могут быть установлены экспериментально. За пределами оптимума располагаются области, в которых жизнедеятельность не нарушается, но уже требует напряжения функций. Это зоны адаптации. Вместе с зоной оптимума они образуют область биологической нормы (зону нормальной жизнедеятельности). За ее пределами наступает угнетение жизнедеятельности. Чем больше отклоняется значение фактора от оптимального значения, тем менее благоприятно это для организмов. При приближении к критическим значениям возрастает вероятность нарушения отдельных функций и жизнедеятельности в целом. Критическими называются такие значения фактора, при которых возникающие нарушения обратимы, когда еще сохраняется способность к самовосстановлению после прекращения негативного воздействия. За этими пределами находятся условия неминуемой гибели организма.
Данные зависимости используются при разработке нормативов экологической безопасности: определения предельно допустимых концентраций действующих веществ (ПДК), предельно допустимых уровней воздействия (ПДУ). Для этого изучают переносимость вредных воздействий живыми организмами и устанавливают различные дозы воздействия: минимальные, пороговые, средние летальные (погибает 50 % тестируемых объектов) и абсолютные смертельные. Специализированными тест-объектами могут быть штаммы микроорганизмов, растения и животные. Эти граничные величины составляют основу экологического нормирования.
Разные организмы по-разному реагируют на изменение абиотических факторов. Одни организмы при отклонении значений фактора от точки оптимума сразу же изменяют и проявления жизнедеятельности. Они как бы покорно подчиняются ухудшению внешних условий. Так, с понижением температуры среды понижается температура деревьев и замедляется в них обмен веществ. Однако, если благоприятные условия возвратятся, то экологическая потенция восстановится. Это пассивный тип приспособления. Такие организмы называют выносливыми или толерантными. Другое их название – пойкилобионты (от греч. р oikilos – изменчивый, меняющийся) – пассивно изменяющий свое состояние, свой функции, поддаваясь изменениям в среде. К ним относятся растения и животные, пассивно переносящие охлаждение, замерзание, голод и т. п. Крайние проявления такой способности связаны со специальными приспособлениями: глубоким замедлением жизнедеятельности, состоянием спячки у животных и полным, но обратимым замиранием всех жизненных процессов (у спор, семян и многих низших животных). Переход в это крайнее состояние исключает дальнейшее подчинение среде и расширяет возможность выживания организма в самых неблагоприятных условиях. Большинство организмов биосферы – пойкилобионты [2].
Во многих случаях в определенном диапазоне изменений фактора среды нет подчинения им функций организма: включаются механизмы защиты от неблагоприятных воздействий, сопротивления им или их активного избегания. Такие организмы обладают большей или меньшей устойчивостью или резистентностью (от лат. resistere – сопротивляться) организма по отношению к отклонению от оптимума. Это активный путь приспособления. Такие организмы называются гомойобионтами, т. е. способными поддерживать гомеостаз – постоянство своих свойств, функций при изменении условий среды. Например, постоянство температуры тела у млекопитающих и птиц при значительном изменении температуры среды, или постоянство солевого состава при больших колебаниях водно-солевого снабжения организма. Это примеры высокой физиологической устойчивости, иллюстрирующие действие принципа гомеостаза на уровне организма.
Рис. 3. Диаграммы выживания для разных экологических форм организмов:
1 – толерантные организмы ;
2 – резистентные организмы
Выносливость и устойчивость не альтернативны во многих случаях. Они могут встречаться у всех организмов в том или ином состоянии, дополняя друг друга. Одно и тоже растение или животное может быть выносливо к одному фактору и устойчиво по отношению к другому. Или, исчерпав ресурс устойчивости, организм оказывается мало выносливым.
Когда факторы среды отклоняются от оптимальных значений, у многих организмов наблюдается опережающее реагирование – избегание неблагоприятных воздействий и активный поиск других более благоприятных условий и местообитаний – гомеостатическое поведение: миграции, перелеты птиц, создание и использование убежищ. Если не удается избежать неблагоприятных воздействий, то сопротивление им достигается с помощью физиологической регуляции: при низкой температуре у птиц и млекопитающих благодаря уменьшению периферического кровотока и вздыбливанию перьев и шерсти возрастает теплоизоляция тела. Одновременно усиливается обмен веществ в мышцах и во внутренних органах, чем достигается увеличение теплообразования и поддержание постоянной температуры тела.
Физиологическое регулирование может оказаться недостаточным для противостояния неблагоприятным условиям среды. Длительное напряжение физиологических функций приводит к истощению ресурсов организма и может иметь отрицательные последствия. Поэтому, когда отклонения условий среды от биологического оптимума стойкие, происходят изменения физиологической регуляции. Они уменьшают напряжение организма. Подобные изменения носят название физиологической адаптации или акклиматизации. Акклиматизации растений, животных и человека имеют большое экологическое значение. Они связаны с сезонными перепадами температуры, влажности и т. п. Например, утепление покровов пуха, пера, меха осенью у млекопитающих и птиц, накопление подкожного жира. В тканях происходят различные биохимические изменения, направленные на экономное расходование энергии. Новые физиологические качества, приобретаемые во время акклиматизации, утрачиваются при возвращении в оптимальные условия. Эти качества не передаются по наследству.
Совместное действие абиотических факторов
В естественных условиях на живые организмы всегда действует не один, а сложный комплекс факторов. Для существования организма необходимо оптимальное сочетание ряда факторов. Никогда не бывает, чтобы все они были представлены своими оптимальными значениями. Поэтому экологический оптимум сочетания факторов отличается от оптимума какого-нибудь одного фактора. В природных экосистемах действует неограниченное число факторов, но можно выделить всегда конечное число факторов, от которых зависит жизнь организма. Совместное действие этих факторов может быть разным. Оно может быть синергическим, когда различные воздействия как бы усиливают друг друга и производят больший эффект, чем сумма раздельных влияний. Или факторы могут взаимно ослаблять действие друг друга. Почти всегда можно выделить фактор, который сильнее других влияет на состояние организма. Дефицит какого-нибудь одного важного ресурса (света, воды, тепла или пищи) ограничивает жизнедеятельность даже тогда, когда все остальные условия оптимальны. Такие факторы называют ограничивающими или лимитирующими.
В 1840 году немецкий химик Юстус Либих заинтересовался влиянием питательных веществ почвы, таких как калий, азот и фосфор, на урожайность растений. Он установил зависимость, что величина урожая определяется количеством того элемента в почве, потребность растения в котором удовлетворена меньше всего. В качестве пояснения Либих рисовал бочку с отверстиями.
Грани бочки можно рассматривать как экологические факторы, а отверстия в них – значения экологических факторов. Уровень воды в бочке символизирует выносливость организма. Если в такую бочку наливать воду, то вода нальется только до первой дырки. Компонент, значение которого минимально (соответствует на рисунке первой дырке), и будет определять выносливость организма.
Например, магний является центральным комплексообразующим ионом хлорофилла, если нет магния, то не образуется хлорофилл.
Либих сформулировал закон минимума еще до возникновения экологии. Закон этот эмпирический и его дополняют. Либих распространял его на вещества, затем стали учитывать температуру, влажность, освещенность. Поэтому он прибрел обобщенную формулировку: выносливость организма определяется слабым звеном в цепи его экологических потребностей.
Позднее было замечено, что лимитирующим образом на организм может действовать не только минимальное, но и максимальное значение фактора: высокая температура, высокая щелочность и т. п. Это наблюдение легло в основу закона толерантности (выносливости), сформулированного американским учёным Шелфордом в 1913 году: лимитирующим может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости организма к данному фактору.
Закон толерантности очень близок к закону лимитирующих факторов, опубликован позднее, но более известен. Иллюстрировать данный закон можно, наливая воду из ведра в стакан: большой поток воды переворачивает стакан, аналогично при избытке какого-либо экологического фактора происходит отравление организма по этому фактору
Современный эколог Одум внёс дополнения в сформулированные принципы [7].
1. Организм может иметь широкий интервал к одному фактору и узкий к другому.
2. Организмы с широким диапазоном толерантности ко всем экологическим факторам наиболее широко распространены.
3. Если условия по одному фактору не оптимальны, то диапазон в отношении других факторов может снизиться (при уменьшении азота в почве снижается устойчивость злаков к засухе).
Закон Либиха, сформулированный в агрохимии, еще раз показал, откуда берет законы экология. Она берет их из других наук, но в обобщённой форме.
Выявление ограничивающих факторов имеет огромное практическое значение, в первую очередь для выращивания сельскохозяйственных культур. Внесение необходимых удобрений, мелиорация и прочие мероприятия позволяют повысить плодородие почв и урожайность.