Managing the audience attention using object-hierarchical method of modelling and dosing of the information (on the example of a training session)

Цель настоящей работы – изучить возможности управления вниманием школьной и студенческой аудитории за счёт иерархического структурирования и дозирования преподаваемой информации. Прежде всего необходимо отметить, что «многими авторами подчёркивается «несамостоятельность» внимания как психического процесса» ^{[1, с. 114]}. Например, С. Л. Рубинштейн пишет, что внимание всего лишь «сторона всех познавательных процессов сознания» и «особого содержания не имеет» ^{[2, с. 335]}. Так же полагает Б. М. Теплов: «Внимание нельзя назвать особым психическим процессом в том же смысле, как мы называем особыми процессами восприятие, мышление, воспоминание и т. д... Внимание – это свойство психики, это особая сторона всех психических процессов». ^{[3, с. 34]}. Таким образом, необходимо учитывать, что внимание неразрывно связано с эмоциями, волей, мышлением, памятью и другими познавательными процессами и, следовательно, можно предполагать, что количественные характеристики внимания совпадают с количественными характеристиками других процессов, прежде всего, памяти.

Наиболее значимой характеристикой внимания является его объём – «количество объектов, которые одновременно могут находиться в сфере внимания человека» ^{[4, с. 174]}. Как отмечают Б. Г. Мещеряков и В. П. Зинченко, «объём внимания – один из первых показателей, которые пыталась измерить экспериментальная психология...», причём  «распространено отождествление объёма внимания с объёмом восприятия (и даже с объёмом кратковременной памяти): за объём внимания принимается то количество объектов, которые могут быть правильно восприняты при кратковременном одновременном предъявлении. Объём восприятия зависит от времени экспозиции, характера стимульного материала, опыта субъекта. При экспозиции зрительных стимулов в 0,1 с. средний объём восприятия составляет около 7 отдельных объектов» ^[5].

В свою очередь, источником общепринятого в настоящее время мнения о том, что объём внимания (а также объём восприятия и объём кратковременной памяти) равен 7 +–2 объекта, является статья Д.-А. Миллера «Магическое число семь: некоторые пределы нашей способности перерабатывать информацию» ^[6]. Тем не менее, как указывают Б. Г. Мещеряков и В. П. Зинченко, «величины объёма внимания будут существенно отличаться при разных задачах», при этом «подавляющее большинство экспериментов по объёму внимания выполнено на зрительном восприятии» ^[5].

Вышесказанное означает, что некорректно механически переносить данные, полученные на зрительном восприятии (причём именно длительностью 0,1 с.) на педагогические ситуации, где речь идёт не об одновременном восприятии не связанных по смыслу зрительных стимулов, а о долговременном слушании логически взаимосвязанной информации. Между тем формула «7+–2» служит практически единственным количественным ориентиром по дозированию информации, и отсылки к ней то и дело встречаются в педагогической литературе, в том числе в работах по программированному обучению. «Средствами кибернетики (точнее, средствами теории информации) можно подсчитывать лишь формальную информационную ёмкость, объём сообщения, а не смысловую их ценность для получателя... Этот факт не нашёл ещё должной оценки в дидактике, и до сих пор все дидактические построения лишены каких бы то ни было измерителей и измерений [Выделено мной, – Е. С.]» ^{[7, с. 29]}. Далее автор констатирует, что, даже осознавая данную проблему, сторонники программированного обучения опираются на формальный подход, принятый в программировании, т.е. подсчитывают количество любой информации (различной по своему содержанию и структуре!) в байтах, а при решении проблемы дозирования руководствуются «числом Миллера» ^{[7, с. 32]}.

Между тем, наряду с формулой Миллера «7+–2», существуют и другие оценки объёма восприятия. «Гамильтон [Уильям Гамильтон (1788–1836), – Е. С.] выдвигает вопрос о количестве объектов, которые могут быть долговременно в сознании... До его опытов существовало два мнения – о том, что в сознании в каждый данный момент может находиться лишь одно представление, и о том, что сознание способно заключать в себе одновременно до шести ясных и раздельных состояний [Выделено мной, – Е. С.]. Гамильтон на основании самонаблюдения и опытов над своими студентами присоединился к мысли последних. Этим открывается серия опытов, направленных на выяснение объема внимания» ^{[8, с. 9]}.

К несколько иным выводам привели эксперименты В. Вундта: «Буквенные обозначения, благодаря своим характерным отличиям, имеют ту выгоду, что они легко удерживаются в сознании даже после мгновенного воздействия, почему после опыта возможно бывает дать отчёт об отчётливо воспринятых буквах. Если мы будем производить опыты указанным образом, то заметим, что неопытный ещё наблюдатель, по большей части, может непосредственно схватить не более 3-4 букв. Но уже после немногих, конечно, как было сказано, каждый раз с новыми объектами произведённых опытов число удержанных в сознании букв повышается до 6. Но уже выше этого числа количество удержанных букв не поднимается, несмотря на дальнейшее упражнение, и остаётся неизменным у всех наблюдателей. Поэтому его можно считать постоянною величиной внимания для человеческого сознания [Выделено мной, – Е. С.]» ^{[9, с. 27]}. Схожей позиции придерживается С. Л. Рубинштейн: «Согласно ряду исследований... объем внимания взрослого человека достигает в среднем примерно до 4–5, максимум 6 объектов... Речь при этом идет о числе друг от друга не зависимых, не связанных между собой объектов (чисел, букв и т. п.)» ^{[2, с. 344]}.

Эксперименты Д.-М.Кеттелла выявили меньший максимальный объём внимания. «С помощью специального прибора – тахистоскопа – Кеттелл определял время, необходимое для того, чтобы воспринять и назвать различные объекты – формы, буквы, слова. Объем внимания колебался в пределах пяти объектов. Он оставался таким же и тогда, когда этими объектами были не разрозненные буквы, а знакомые испытуемому целые слова и даже предложения [Выделено мной, – Е. С.], т.е. речевые или смысловые единицы, состоящие из значительно большего числа букв или знаков» ^{[10, с. 77]}.

   Таким образом, формула «7+–2» не бесспорна. В 1994 г. английский физиолог А. Бэддели объявил результаты Д.-А. Миллера недостоверными, поскольку пришёл к выводу, что работы, описывающей само исследование, не существовало, а опубликован был только доклад Д.-А. Миллера на конференции ^{[11, с. 62–64]}. Во всяком случае, в пользу мнения А. Бэддели говорит тот факт, что в самой статье «Магическое число семь...» экспериментальных данных, подтверждающих формулу «7+–2», не приводится, а доводы апеллируют к интуиции:

«Повсюду меня преследует один знак. В течение семи лет это число буквально следует за мной по пятам, я непрерывно сталкиваюсь с ним в своих частных делах, оно встает передо мной со страниц самых распространенных наших журналов. Это число принимает множество обличий, иногда оно несколько больше, а иногда несколько меньше, чем бывает обычно, но никогда не изменяется настолько, чтобы его нельзя было узнать. Та настойчивость, с которой это число преследует меня, объясняется чем-то большим, нежели простым совпадением. Здесь чувствуется какая-то преднамеренность, все это подчинено какой-то определенной закономерности. Или в этом числе действительно есть что-то необычное, или я страдаю манией преследования» ^{[12, c. 192]}.

В качестве же аргументации автор указывает на широкую включённость числа 7 в культурный контекст. «И наконец, как же обстоит дело с магическим числом 7? Что можно сказать о 7 чудесах света, о 7 морях, о 7 смертных грехах, о 7 дочерях Атланта – Плеядах, о 7 возрастах человека, 7 уровнях ада, 7 основных цветах, 7 тонах музыкальной шкалы или о 7 днях недели? Что можно сказать о семизначной оценочной шкале, о 7 категориях абсолютной оценки, о 7 объектах в объеме внимания и о 7 единицах в объеме непосредственной памяти? В настоящее время с пока предпочитаю воздержаться от суждения. Вероятно, за всеми этими семерками скрывается нечто очень важное и глубокое, призывающее нас открыть его тайну. Но я подозреваю, что это только злое пифагорейское совпадение» ^{[12, с. 224]}.

Наконец, формула «7+–2» оспаривается в работе американского  психолога Н. Кована  «Магическое число четыре в кратковременной памяти» ^[13], где автор доказывает, что большинство людей может удерживать в рабочей памяти и одновременно оперировать всего тремя-четырьмя объектами (до тех пор, пока не произойдёт прерывание обработки этой инфомации), и лишь немногие способны оперировать пятью объектами, поэтому правильной, по его мнению, является формула «4 плюс-минус 1».

В частности, Н. Кован отмечает, что когда человек запоминает телефонный номер, то всегда разбивает его на блоки по 3-4 цифры (процесс такой группировки получил в психологии название «чанкинг»). Огромную важность имеет та часть его выводов, где утверждается, что люди способны оперировать одновременно максимум четырьмя объектами независимо от расы, пола и возраста. Даже в тех случаях, когда человеку удаётся запоминать очень много информации с первого раза, всё сводится к четырём основным направлениям деятельности («векторам», как называет их Н. Кован).

Как уже было сказано, внимание неразрывно связано с мышлением. В свою очередь, мышление, по определению И. М. Кондакова, это «процесс моделирования неслучайных отношений окружающего мира на основе аксиоматических положений» ^[14]. Иначе говоря, мышление – это создание мысленных моделей объектов и явлений окружающего мира, а также  моделирование связей между ними. Таким образом, исследуя внимание, необходимо понимать, что на самом деле мы изучаем внимание не просто к каким-то объектам, а к объектам, связанным либо линейно, либо иерархически (см. глоссарий), и утверждение о том, что объём восприятия равен стольки-то «отдельным объектам», содержит в себе неточность. Например, бессмысленные слоги в знаменитом эксперименте Г. Эббингауза ^[15] – это линейная последовательность. Если бы  слоги объединялись в какие-то смысловые группы, это была бы последовательность иерархическая. Впрочем, любые звуковые последовательности (будь то слоги Г. Эббингауза или нотные последовательности  из экспериментов В. Вундта) неизбежно объединяются в ритмические группы, а, следовательно, представляют собой несколько линейных последовательностей, объединённых иерархически. Телефонный номер из семи цифр, разбитый при запоминании на блоки по 3 и 4 цифры (так называемые «чанки») – это две линейные последовательности, объединённые иерархически. «Четыре направления деятельности», о которых говорит Н. Кован, это, по сути, четыре ветви иерархии, имеющие определённое количество ступеней, на каждой из которых находится линейная последовательность из определённого числа объектов. Таким образом, исследуя внимание, необходимо уточнять линейно-иерархическую структуру той совокупности объектов, на которые это внимание обращено. Нельзя отрывать внимание от процесса мышления, а, следовательно, от моделирования объектов внимания и связей между ними. В противном случае, результаты экспериментов рискуют стать несопоставимыми, а причины расхождения в результатах – необъяснимыми.           

В статье ^[16] автором настоящей работы была рассмотрена проблема описания и измерения информации на естественном языке (в том числе с включением математических и иных формул). Были проанализированы различные подходы к выделению единиц информации и описанию смысловых взаимосвязей между ними. Также предложен метод моделирования информационной структуры текста или речи и измерения количества содержащейся в тексте или речи информации. Этот метод был назван объектно-иерархическим.

Настоящая работа посвящена, в основном, результатам группового естественного эксперимента, проводившегося в 2000–2004 гг. с использованием данного метода в Высшем колледже информатики НГУ, где автор преподавал историю и обществознание. Занятия записывались на диктофон, после чего составлялась их объектно-иерархическая структура. Подробно объектно-иерархический метод моделирования и подсчёта вербальной информации описан в работе ^[16].

На составленных схемах отмечались те фрагменты иерархической структуры, где аудитория проявляла признаки повышенного внимания или, наоборот, наблюдалось рассеивание внимания и нарушение дисциплины. Основным критерием для констатации повышенного внимания было сохранение тишины, что фиксировалось с помощью диктофонной записи, а также традиционные признаки внимания, принятые в психологии: «Внешние реакции – моторные, позотонические... обеспечивающие условия лучшего восприятия сигнала. К ним относятся поворот головы, фиксации глаз, мимика и поза сосредоточения, задержка дыхания» ^{[17, с. 115]}.

Далее то же самое по содержанию занятие проводилось в параллельной группе, но объектно-иерархическая структура менялась, и на новой схеме также отмечались фрагменты, где наблюдалось повышенное внимание и, напротив, его ослабление и нарушение дисциплины.

В итоге была подтверждена следующая гипотеза, выдвинутая в ходе предшествующих эмпирических исследований, результаты которых приведены далее:

Максимальное внимание и дисциплина обеспечиваются при следующей структуре урока. Материал темы, предназначенной для одного занятия, следует упорядочить в виде иерархической структуры, где каждое абстрактное понятие иллюстрируется 3–5 предметными понятиями (выделенные курсивом термины см. в глоссарии).

При этом данный материал, организованный в виде иерархической структуры, должен иметь глубину иерархии от 3 ступеней до 5 ступеней, то есть каждое понятие иллюстрируется 3–5 единицами информации, которые тоже, в свою очередь, иллюстрируются 3–5 единицами информации, а те также иллюстрируются 3–5 единицами информации.

После изучения материала, организованного таким образом, допускается перейти к изучению другого материала, однако в нем не должно содержаться информации, пересекающейся с предыдущей темой.

Последнее наблюдение полностью согласуется с моделью забывания Д. Нормана и Н. Во. «Одна из первых моделей, почти полностью воспроизводящая идею Джеймса, была предложена Во и Норманом в 1965 г. Авторы полагали, что информация из первичной памяти теряется не просто потому, что она там постепенно затухает, а из-за того, что она вытесняется вновь поступающей информацией, т.е. из-за интерференции» ^{[18, с. 93]}.

Проиллюстрируем выведенное правило структурирования информации схемой удачного урока зоологии, наблюдаемого автором настоящей работы в новосибирской школе № 162 (см. рис 1). В работе ^[16] данная схема использовалась для демонстрации метода измерения количества вербальной информации. На протяжении описываемого урока наблюдался очень высокий уровень внимания, причём на следующем занятии учащиеся оказались в состоянии назвать и показать на плакате практически все особенности млекопитающих, т.е. данная структура благоприятна и с точки зрения запоминания.

Модель этого урока имеет лишь незначительные отступления от вышеуказанной «идеальной модели». Например, это фрагмент, где абстрактные объекты 4.1.2.2 и 4.1.2.2.2 раскрыты лишь через два предметных.

Прокомментируем данную схему. В центре – тема урока «Строение млекопитающих». Это корневой объект, т.е. нулевой в иерархии объектов урока. Этот объект является абстрактным,т.е. нуждающимся в дальнейшем раскрытии, поскольку на момент начала урока об общих чертах, свойственных всем млекопитающим, учащиеся ещё не знают.

От темы отходят пять ветвей с абстрактными, т.е. нуждающимися в раскрытии, объектами: «Особенности внешнего строения», «Кожа», «Роговое вещество», «Скелет» и «Основные мышцы».

Каждый из этих подразделов, например, «Особенности внешнего строения млекопитающих», в свою очередь, тоже является абстрактным, то есть нуждающимся в раскрытии, объектом, но уже первой ступени иерархии.

Учитель задаёт вопрос об особенностях внешнего строения млекопитающих, и ребята с его помощью приходят к выводу, что для млекопитающих характерно наличие волосяного покрова, кожных желёз, наличие губ, наружных ушных раковин, а также конечностей, расположенных под туловищем, а не сбоку, как у пресмыкающихся. Таким образом, в процессе беседы абстрактный объект-понятие «Особенности внешнего строения млекопитающих» иллюстрируется несколькими предметными объектами, и эти объекты относятся ко второй и третьей ступеням иерархии. Например, учитель объясняет, что кожные железы делятся на потовые и сальные, и эта информация относится к третьей ступени иерархии.

Рис. 1

Рассмотрим самую большую ветвь, которая имеет название «Скелет». Она разветвляется ещё на три абстрактных, т.е. нуждающихся в раскрытии, ветви: «Отделы скелета», «Функции скелета» и «Особенности скелета».

Ветвь «Отделы скелета», в свою очередь, разветвляется на четыре объекта: «Череп», «Отделы позвоночника», «Пояс передних конечностей» и «Пояс задних конечностей». Обратим внимание, что эти четыре объекта являются визуально представимыми (учитель даже показал их для наглядности на плакате), и далее, на нижних ступенях иерархии этой ветви, идут только визуально представимые объекты. Для удачного, с точки зрения поддержания внимания, урока это не случайно: каждая ветвь должна заканчиваться объектами, не требующими дальнейшего раскрытия, то есть хорошо знакомыми и понятными слушателям. Иначе говоря, должен соблюдаться принцип: «всё абстрактное – ближе к центру»,ведь в центре объектно-иерархической схемы расположены «названия обобщающих картин» – абстрактных понятий, объединяющих в себе множество раскрывающих их объектов. В то же время периферия объектно-иерархической структуры должна представлять собой предметные объекты, не требующие дальнейшего раскрытия.

Обратим внимание, что иерархия объектов не превышает пяти ступеней, за исключением фрагмента, где говорится о наличии ключиц у млекопитающих (объект 4.1.2.2.2).

Составление таких радиальных схем и подсчёт с их помощью количества информации даёт возможность достоверно предсказать, на каком этапе урока ученики будут отвлекаться. Например, кратковременное отвлечение учащихся на данном уроке произошло, когда учительница допустила шестиступенную иерархию, рассказывая о вышеупомянутом объекте 4.1.2.2.2.

Чтобы удерживать внимание слушателей, информацию следует подавать блоками по 3–5 объектов, представляющих собой линейную последовательность, т.е. находящихся на одном уровне иерархии и, соответственно, представляющих собой элементы общей картины, названием которой является раскрываемый абстрактный объект предыдущего уровня иерархии. Информация, поданная таким образом, понимается с первого прослушивания или прочтения и очень хорошо сохраняется в памяти, что демонстрируют последующие опросы.

Как вышеописанный групповой эксперимент в ВКИ НГУ, так и проводившееся параллельно с ним эмпирическое исследование в виде наблюдения за уроками других преподавателей в ВКИ НГУ и школе № 162 показали, что систематическое раскрытие абстрактных объектов за счёт только одной или двух единиц информации (т.е за счёт лишь одного или двух предметных объектов) приводит к рассеиванию внимания. По-видимому, это происходит из-за того, что слушатели начинают отвлекаться на домысливание недостающих подробностей, хотя, возможно, дело ещё и в том, что подобная структура воспринимается как слишком примитивная, не требующая сосредоточения внимания, и аудитория постепенно отвлекается.

Во всяком случае, в ходе описываемых исследований выяснилось, что абстрактные объекты, раскрытые 3–5 предметными, ученики запоминают без специального заучивания и надолго, а запоминание абстрактных объектов, раскрытых менее чем тремя предметными, происходит только за счёт многократного повторения. При этом отмечено, что заучивание материала, не имеющего указаннного числа подробностей, требует от учеников заметных усилий воли. Объяснить это можно положениями, которые высказывались ещё У. Джеймсом и Н. Н. Ланге.

У. Джеймс считал, что невозможно непрерывно сосредотачивать внимание на неизменяющемся объекте мысли. «Повторяю еще раз: объект внимания должен изменяться. Объект зрения с течением времени становится невидим, объект слуха перестает быть слышим, если мы будем неподвижно направлять на него внимание», а если насильно заставить себя смотреть на один объект, то через несколько секунд внимание начинает переключаться то на одну, то на другую сторону того же объекта ^{[19, с. 127–128]}. В подтверждение последнего положения У. Джеймс ссылается на опыты Г. Гельмгольца. Аналогичную мысль высказывал и Н. Н. Ланге, описавший феномен периодических колебаний внимания в своей работе «Теория волевого внимания» ^[20].

В связи с вышесказанным, необходимо подчеркнуть недопустимость употребления понятий «концентрация внимания» и «устойчивость внимания» в значении «способность удерживать внимание на одном и том же объекте или виде деятельности», ведь на самом деле речь идёт о способности в течение какого-то времени ограничивать внимание определённым кругом объектов, связанных линейно и иерархически и объединённых неким центральным корневым объектом.

Исходя из понимания информации как линейно-иерархической структуры, также требуется уточнение термина «распределение внимания». Согласно В. М. Блейхеру и И. В. Крук, распределение внимания – это «качество внимания, заключающееся в способности одновременно выполнять несколько видов деятельности» ^[21]. Тем не менее, виды деятельности, которые зачастую именуются как «разнородные» или «не связанные по смыслу», на самом деле являются связанными линейно и иерархически. Например, именуемые объектами, связанными лишь ассоциативно, ноты мелодического ряда из опытов Вундта ^[9] – это ничто иное как последовательность, связанная и линейно, и иерархически. Последний тип связи имеет место, поскольку любая последовательность нот и даже одинаковых по высоте ударов барабана объединяется в следующие единицы музыкального синтаксиса: 1) в сильные и слабые доли (внутри одного такта); 2) в мотивы (обычно из 1 такта); 3) во фразы (из 2 тактов); 4) в предложения (из 4 тактов); 5) в периоды (как правило, из 8 тактов). По мере продвижения от одной единицы к другой происходит укрупнение, и более мелкие единицы перестают осознаваться в качестве отдельных объектов. Таким образом, испытуемые В. Вундта, некоторые из которых запоминали до 8 двухдольных тактов, имели дело с несколькими линейными последовательностями нот, иерархически объединёнными в ритмические группы. Иначе говоря, понятие «разнородные, не связанные по смыслу» объекты требует уточнения с позиции объектно-иерархического метода.

Как уже было сказано, систематическое раскрытие абстрактных объектов за счёт всего 1–2 предметных сказывается на внимании слушателей негативно. Тем не менее, явное нарушение дисциплины, сопровождающееся посторонними разговорами и шумом, быстрее наступает не при недостатке числа объектов, представляющих собой линейную последовательность, а при их превышении. Например, в случае, когда учитель приводит подряд более пяти примеров на какое-то правило. Совсем другое дело, если в правиле выделяется несколько подпунктов, каждый из которых иллюстрируется 3–5 примерами: такое объяснение представляет собой уже не линейную, а иерархическую структуру, и рассеивания внимания не происходит.

Подчеркнём, что единицей информации в используемом методе является любой объект, присутствующий на объектно-иерархической схеме: и абстрактный, т.е. нуждающийся в раскрытии, и тот, что в раскрытии не нуждается, т.е. визуально представимый и знакомый слушателю. Эти единицы равноценны, независимо от их содержания, ведь содержание абстрактного объекта зависит от предметных объектов, которые раскрывают его на следующем уровне иерархии. Таким образом, наш подход близок коннекционизму, получившему развитие в 1980-х гг. «Сторонники этого подхода исходят из того, что элемент памяти представляет собой гомогенную единицу, а адекватным описанием структуры знания является сеть, в которой различные компоненты, неразличимые с логической точки зрения, отличаются только числом и характером связей с другими компонентами... [Выделено мной, – Е. С.] С помощью коннекционистских моделей удаётся показать, что вклад отдельных компонентов при определении категории не является стабильным, он изменяется в зависимости от того, какие еще компоненты использует испытуемый при выполнении задач» ^{[1, с. 145]}.

Обобщающий вывод о том, что, для поддержания внимания аудитории целесообразно раскрывать каждый абстрактный объект 3–5 предметными объектами, необходимо дополнить следующими данными, полученными преимущественно в ходе исследований, предшествующих основному эксперименту в ВКИ НГУ:

1. При обучении школьников со сниженными умственными способностями (например, учащихся в классах коррекции) каждое понятие, с целью поддержания внимания и дисциплины,  должно иллюстрироваться тремя единицами информации, а глубина иерархии должна быть не более 3 ступеней.

Важно отметить, что данное положение справедливо и в том случае, когда учащиеся заторможены, медлительны и оказались в классе коррекции из-за явной задержки умственного развития, и в том, когда они оказались там по причине систематического нарушения дисциплины (в частности, привычки перебивать, громко смеяться, разговаривать на уроке вслух и т.п.).

Этот вывод был сделан автором в процессе преподавания истории в 5-м и 6-м классах коррекции в новосибирской школе № 162 в 1997–1998 гг. и впоследствии подтвердился в ходе занятий в одной из групп ВКИ НГУ, резко отличавшейся от всех прочих низкой дисциплиной.  

2. При обучении людей с нормальными умственными способностями и поведением каждое понятие должно иллюстрироваться преимущественно 4 единицами информации, а глубина иерархии должна быть 4 ступени. Например, при проверке в пяти 5-х и четырёх 6-х классов, где автор преподавал в 1997–1998 гг. историю (общее количество участников естественного эксперимента 450 человек), данное правило оказалось справедливым для всех классов, кроме двух вышеупомянутых классов коррекции, для которых это оказалось чрезмерной нагрузкой, негативно влияющей на их внимание. В ВКИ НГУ это правило тоже оказалось справедливым для всех групп, кроме одной, о которой сказано выше.

3. При обучении людей с повышенным уровнем мотивации и высоким умственным уровнем каждое понятие должно иллюстрироваться максимум 5 единицами информации, а глубина иерархии не должна превышать 5 ступеней. Превышение этих показателей влечёт за собой явное снижение внимания и дисциплины, а также резкое ухудшение запоминания материала.

В ВКИ НГУ в режиме, соответствующем пункту 3, могли работать без ухудшения внимания только студенты 2-го курса, поскольку, в отличие от первокурсников, у них не было такого отвлекающего фактора как недавнее знакомство друг с другом. Кроме того, на втором курсе практически не осталось студентов со слабой мотивацией: почти все, кто счёл свой профессиональный выбор ошибочным, перевелись обратно в школу.

В школе № 162 среди всех 5-х и 6-х классов на параллели, в которых преподавал автор, только один 5-й и один 6-й класс, имевшие репутацию самых сильных, были способны изучать материал такой структуры без ухудшения внимания и дисциплины, однако изменение этого показателя хотя бы на единицу больше неизбежно вызывало отвлечение внимания! Аналогичные результаты были получены в ходе наблюдения за занятиями других преподавателей как в школе № 162, так и в колледже информатики.

Таким образом, результаты описываемых исследований не согласуются с известным положением Д.-А. Миллера, что объем кратковременной (оперативной) памяти для счётных объектов – 7±2. Единицы информации, выделяемые в рамках объектно-иерархического метода (т.е. абстрактные и предметные объекты), как раз являются такими счётными объектами, однако проведённые эксперименты однозначно показывают, что линейная последовательность даже из пяти счётных объектов, раскрывающих абстрактный объект, является чрезмерной. С выводами же Д.-М. Кеттелла и Н. Кована полученные результаты полностью согласуются. При этом утверждение Н. Кована, касающееся предельного числа «векторов» деятельности, имеет прямое отношение к идеальной, с точки зрения поддержания внимания, общей структуре занятия. Как видно на рис. 1, удачный урок зоологии представляет собой как раз 5 «векторов», т.е. 5 ветвей иерархической структуры, отходящих от корневого объекта (темы урока).

Остановимся теперь на роли глубины иерархической структуры. Рассуждения, которые представлены слишком глубокой иерархической структурой (т.е. более четырёх, а особенно более пяти ступеней), воспринимаются как запутанные, и слушатели, которые по какой-то причине отвлеклись во время таких объяснений, зачастую вообще перестают следить за ходом мысли. Наблюдения свидетельствуют о том, что класс слушает внимательно до тех пор, пока учитель придерживается в своих объяснениях 3-4-ступенной иерархии.

Преобладание двухступенных рассуждений не способствует концентрации внимания аудитории. Видимо, такие объяснения кажутся примитивными, и у слушателей создаётся иллюзия, будто отвлечься во время такой речи можно без ущерба для понимания. Пять ступеней возможны, если класс очень дисциплинированный, однако, увлекаясь пятиступенными рассуждениями, пусть даже и очень интересными по содержанию, учитель обычно разрушает дисциплину на своём уроке.

Отдельно следует остановиться на том, как моделируется информационная структура для обеспечения внимания в том случае, когда ученикам предлагается выполнить некое задание. Количество информации в самостоятельно выполняемом задании на момент начала его выполнения равно количеству инструкций, которые дал учитель.

Было установлено, что в случае, когда учитель даёт ученикам какое-либо задание, сопровождая его 3–5 простейшими одношаговыми инструкциями (или одной инструкцией, включающей в себя 3–5 единиц информации), учащиеся быстро включаются в его выполнение. Если же количество предварительных инструкций (подсказок) менее указанного количества, учащимся сложнее заставить себя начать выполнение задания, и в этом случае чаще наблюдается отвлечение внимания. Аналогичное явление можно наблюдать в повседневном опыте: к тому виду деятельности, с которым человек знаком лучше, он приступает с большей охотой, чем к мало известному. Таким образом, закономерность, выявленная в отношении внимания, имеет отношение и к воле.

Если указаний, представляющих собой линейную последовательность, больше 5, это также провоцирует аудиторию на посторонние разговоры, поскольку удержать в памяти столько подробностей невозможно. Для большинства наблюдаемых классов оптимальным являлось число простейших инструкций не более четырёх. Выяснено это было в ходе самого первого исследования, которое проходило в 1991–1992 гг. в школе № 162 с углублённым изучением французского языка, где автор преподавал музыку в четырёх первых классах и одном классе шестилеток (также по программе 1-го класса), а также руководил ансамблем французской песни из 12 учащихся 3–5 классов.

Оказалось, что количество указаний, даваемых перед выполнением задания, например, перед исполнением куплета песни или прослушиванием музыкального произведения, влияет на дисциплину очень значительно, причём не имеет значения, в какой форме даётся указание: в словесной или в виде показа образца исполнения, либо даже в виде условного жеста (например, обозначающего пунктирный ритм или место, где следует сделать паузу).

Следует отметить, что в тот период метод объектно-иерархического моделирования ещё не был разработан, поэтому исследование было посвящено лишь решению двух следующих задач: 1) в процессе преподавания выяснить, какое количество простейших одношаговых инструкций, даваемых перед выполнением задания, максимально способствует поддержанию дисциплины; 2) в ходе наблюдения за уроками других учителей установить, как влияет количество примеров, приводимых учителем для иллюстрации какого-то понятия, на дисциплину школьников.

В отношении второго пункта было установлено, что дисциплину разрушают следующие вещи: а) объяснение неизвестного другим неизвестным (в соответствии с терминологией объектно-иерархического метода, это раскрытие абстрактного объекта с помощью другого абстрактного объекта, который, в свою очередь, не получает раскрытия); б) излишнее (более 5) количество примеров, иллюстрирующих какое-то явление (в терминах объектно-иерархического метода, это слишком длинная линейная последовательность, раскрывающая абстрактный объект).

Наблюдения для решения вышеуказанных задач проводились, в основном, на уроках письма, чтения, математики и физкультуры в 1–3 классах, а также на уроках биологии в 6–8 классах, и показали, что результаты в зависимости от возраста и изучаемого предмета не различаются. Например, когда учитель даёт в среднем 4 инструкции по написанию прописной буквы, это хорошо способствует поддержанию внимания первоклассников, только осваивающих письмо.

Рассмотрим теперь, что является единицей информации на занятиях, где изучаются движения. В качестве таковой выступает визуально представимый объект, представляющий собой статичную фазу выполняемого движения, поскольку, прежде чем выполнить движение, необходимо представить его статичные фазы,что особенно справедливо для таких видов спорта, где движения сложны, например, фигурное катание, единоборства, аэробика, гимнастика и т.п.

В результате наблюдений за действиями учителей физкультуры выяснилось, что когда даётся более четырёх пояснений относительно того, как выполнять какое-либо упражнение,  лица учащихся принимают крайнее напряжённое выражение. Наблюдаются также раздржённые реплики, что «трудно следить сразу за всем подряд».

В то же время менее трёх указаний относительно того, за чем надо следить, приводят к вялому, небрежному выполнению. Учащиеся не выглядят сосредоточенными и переговариваются о посторонних вещах, поскольку их внимание не получило должной нагрузки. Таким образом, установлено, что объяснение, как выполнять то или иное упражнение, не должно содержать менее 3 и более 5 простейших указаний, причём 5 указаний – это предельное количество, которое не вызывает напряжения у учащихся.

В ходе исследования 1997–1998 гг., когда автор настоящей работы преподавал историю в пяти 5-х и четырёх 6-х классах в школе № 162, помимо подтверждения вышеприведённых выводов, был выявлен ещё один фактор, воздействующий на внимание и дисциплину учащихся. Наиболее заметным он был  в 6-м классе коррекции, где подавляющее большинство учащихся оказались в нём по причине низкой дисциплины, вызванной явным преобладанием возбуждения над торможением. Оказалось, что для лучшей концентрации внимания следует избегать визуально представимых описаний движений.

Данное наблюдение согласуется с учением об идеомоторных актах, которые представляют собой «переход представления о движении мышц в реальное выполнение этого движения (иначе говоря, появление нервных импульсов, обеспечивающих движение, как только возникает представление о нём)... Принцип идеомоторного акта открыт в XVIII в. английским врачом Д. Гартли и разработан английским психологом В. Карпентером» ^{[22, с. 131]}. Например, учителю физкультуры предпочтительнее сказать не «сейчас мы будем приседать», а «сейчас мы будем выполнять приседания». Тем не менее, следует заметить, что рассеивание внимания наблюдается не только в случаях, когда речь идёт о представлении движения мышц, но и тогда, когда учитель описывает движение иных объектов, в том числе неодушевлённых предметов. Объяснить это можно факторами, способствующими возникновению непроизвольного внимания и выделенными ещё Т. Рибо ^{[23, с. 12]}, который особо отметил среди них такой как движение предмета или его изменяемость. Хотя Т. Рибо имел в виду реальное движение предметов, вызывающее непроизвольное внимание, наблюдения показывают, что то же самое можно утверждать и в отношении представлений. В связи с этим, целесообразно избегать использования кинестетических глаголов при работе со слушателями, обладающими слабой концентрацией внимания. Поэтому не случайно метод объектно-иерархического моделирования предусматривает составление схем с помощью именно статичных объектов (см. рис. 1).  

В частности, автором настоящей работы продемонстрировано на примере криминалистических задач ^[24], что для скорейшего их решения необходимо строить не динамические модели, как это рекомендуется в литературе по юридической психологии, а именно модели статические, поскольку представление объектов в развитии отвлекает на второстепенные детали и препятствует операции абстрагирования, тем самым наталкивая на ложные решения.

Рассмотрим, наконец, как объектно-иерархический метод применяется при  моделировании занятия, содержащего математические формулы и вычисления. На одном уроке математики должно быть в среднем:

· четыре-пять алгоритмов решения разных задач (что соответствует 4-5 ветвям структурной схемы);

· на каждый алгоритм должно быть от 3 до 5 задач (это соответствует 3–5 абстрактным объектам внутри одной ветви);

· каждая из задач должна включать в себя применение не менее 3 и не более 5 формул (в среднем 4);

· количество однотипных действий по каждой из этих формул должно быть не более 5. Если их больше, необходимо через каждые 4-5 операций возвращаться назад и повторять алгоритм решения задачи, поскольку удержать в памяти более пяти простейших действий подряд затруднительно, и учащиеся начинают отвлекаться.

Установлено, что в случае, когда учащиеся только-только осваивают формулы (например, преподаватель на уроке объясняет их значение), объяснение каждой формулы эквивалентно решению одной задачи, а однотипные действия по применению новой формулы, совершённые с помощью преподавателя, эквивалентны действиям по отработке уже знакомых формул.

Приведём схему сдвоенного урока математики (т.е. одной пары) по программе 11 класса средней школы (рис. 2). В этой схеме, как и во всех моделях удачных в плане поддержания внимания и дисциплины уроков, содержится 5 ветвей. Тем не менее, учитель дал учащимся два интеграла с логарифмами (объекты 1.1 и 1.2), решение которых насчитывало большее количество объяснений, формул и различных действий, чем следовало давать согласно приведённым правилам, и дисциплина была нарушена. 

Рис. 2 

Далее, как видно на схеме, учитель предложил классу не 3-4 примера на отработку одного и того же алгоритма, а всего 2: два примера, где под интегралом был логарифм, ещё два, где под интегралом было выражение со степенями, и два, где под интегралом была тригонометрическая функция. Это вызвало некоторое отвлечение внимания, но незначительное, поскольку все задачи, кроме тех, что с логарифмами, соответствовали следующим правилам:

· каждая из задач содержала в себе не менее 3 и не более 5 новых или пока ещё плохо изученных формул;

· количество однотипных действий по каждой из этих формул – не более 5.

Кроме того, учитель закончил занятие материалом, в котором было много визуально представимого материала, что дало отдых учащимся, а именно, заданиями на анализ графиков функций (объекты 5.1–5.6). Тем не менее, таких примеров оказалось не 3–5, а 6, в результате чего учащиеся снова начали раздражённо переговариваться и нетерпеливо поглядывать на часы.

В заключение необходимо отметить: несмотря на то, что основной целью разработки объектно-иерархического метода моделирования было облегчить работу педагогов, перспектива его применения весьма широка. Подробнее о возможных сферах его использования рассказано в работе ^{[16, с. 33–34]}. Теоретическая же значимость метода заключается в адаптировании математического аппарата теории графов к анализу вербальной информации, что позволяет сделать результаты разных по содержанию исследований сравнимыми.  

1. Абстрактное понятие – «понятие, требующее его определения (раскрытия для понимания) с помощью других понятий» ^{[16, с. 32]}.

2. «Предметное понятие – понятие, определяющее (раскрывающее смысл) абстрактного понятия (само предметное понятие в свою очередь может быть абстрактным по отношению к понятиям, определяющим его)» ^{[16, с. 32]}.

3. «За единицу информации мы принимаем описываемую словами, математической или иной формулой визуально представимую картину, заключающую в себе:

а) предмет (предметом в грамматике называется всё то, о чём можно спросить «кто это? что это?»),

либо

б) предмет и совершаемое им действие (т.е. явление),

либо

в) предмет, совершаемое им действие, и предмет, на который это действие направлено. В единицу информации может также входить дополнительное наименование предмета (понятие-синоним)...

Если речь идет о решении математических задач, роль единицы информации играет картина расположения чисел и переменных в каждом действии» ^{[16, c. 33]}.

4. Линейная последовательность – объекты, находящиеся на одной ступени иерархии, связанные с общим родительским объектом, находящимся на одну ступень иерархии выше, чем эта линейная последовательность.

5. Иерархическая связь – вид связи, при которой объекты находятся на разных ступенях иерархии. Например, правило русского языка – это родительский объект, а иллюстрирующие его слова-примеры – линейная последовательность, находящаяся ступенью иерархии ниже.