2.2.1. Первая и вторая сигнальные системы

Еще в школе, на уроках физиологии все мы учили, что у человека существуют две сигнальные системы. Первая сигнальная система это восприятие мира на уровне конкретных чувств. То есть то, что, мы видим, слышим, осязаем, Вторая сигнальная система это восприя­тие мира на понятийном уровне. То есть на языковом, на словесном. Естественно, если человек нормальный, без психических нарушений, эти системы работают совместно, взаимодействуя друг с другом.

А как мы учим? Мы же сообщаем информацию на словесно-знаковом уровне! Слова, формулы на доске. Иногда тщедушный эксперимент со всеми нарушениями правил восприятия информации. А чего удив­ляться? Мы же этих правил не знаем! Оказывается, наше сознание, встречаясь в повседневной жизни и практической деятельности с раз­личными физическими объектами, явлениями и связями между ни­ми, создает мысленный образ, воспроизводящий исследуемый объект в идеальной форме, учитывающий лишь его основные признаки. Основ­ные признаки! Контуры! Это эволюционно сложилось и оправдано с точки зрения выживаемости.

Например, идете Вы вечером по улице и навстречу из-за угла вы­ворачивает мордоворот. Вы порой, даже не успевая осознать это, по внешнему признаку (мы говорим, позе), интуитивно чувствуете опас­ность. Здесь некогда в деталях разглядывать, какие пуговицы у него были на пиджаке или была ли у него бородавка (кстати, именно по­этому потерпевшие часто могут дать только очень приблизительное описание нападавшего). Тут спасаться надо. Или самому в наступле­ние идти. Одно из двух.

Эволюция сделала нас такими: сначала мы видим только основное. Ну а теперь представьте себе экспериментальную установку на демон­страционном столе. Какие основные признаки увидят ученики? Куча намотанных проводов, какие-то штуковины стоят, и синусоиду плохо видно, как на том уроке, что я описывал. А детали? А порой в деталях-то и кроется весь смысл того, что, мы желаем показать и тем самым подтвердить наше словесное изложение материала. Но даже этого мы не делаем или делаем редко. В основном, мы у доски речи произно­сим.

Исследования, проведенные в лаборатории физиологии зрения Ин­ститута физиологии им. И.П. Павлова АН СССР под руководством профессора В.Д. Глезера, а также многих других лабораторий мира, показали, что формирование зрительных образов в левом и правом полушариях мозга происходит по-разному.

В левом полушарии находятся механизмы зрительного абстрагиро­вания, являющегося основой для абстрагирования словесного.

Левое полушарие, воспринимая зрительные образы, выделяет из них основные, простые признаки (форму, размеры, текстуру и так да­лее), лишенные второстепенных. Затем простые признаки преобразу­ются в сложные, и в левой нижневисочной коре, связанной с речью, формируется зрительная абстракция предмета, которую каждый из нас легко изобразит на рисунке. Этот рисунок ничем не отличается от детского, ибо при развитии речи элементарная зрительная абстракция и обозначающее ее слово возникли в сознании ребенка одновременно.

Попробуйте убедиться в этом сами, для чего возьмите листок бумаги и нарисуйте что-нибудь. Например, солнышко, домик, морковку. Сделали? Ручаюсь, рисунки у Вас получились детсадовские. Круг­ленькое солнышко с лучиками; квадратный домик под треугольной крышей с трубой, с окошком и крылечком; конусообразная с черточ­ками морковка с хвостиком в основании. Ну, может быть, есть какие-то незначительные вариации. Почему у всех взрослых людей, а просьба сделать такие рисунки звучала во многих, больших и малых, аудито­риях, результат получается один и тот же? Потому что Вы рисуете то, что «видит» вторая сигнальная система. Основные признаки. Их-то Вы и рисуете. Первая сигнальная система видит дом реальный. Ино­гда во сне выплывают эти образы. Если у Вас хорошо развито образ-нос мышление, Вы можете представить реальные образы этого дома и морковки во всех тонкостях. А на рисунках то, что «видит» левое полушарие, то, что хранится в сознании.

Оно, наше сознание, видит так все. В том числе, и эксперименталь­ные приборы, которые мы показываем. Вот Вам и «зарисуйте схему эксперимента». Результат-то у всех учеников одинаковый получился! Прямоугольники (приборы) соединены линиями (проводами). И две как попало расположенные кривульки – это то, что они увидели на экране осциллографа, то, ради чего, собственно, и ставился эксперимент.

Хорошо, а теперь попробуйте описать морковку словами. Дать, так сказать, се словесный портрет. Мы провели такой эксперимент с со­трудниками одного из вузов г. Томска (большущее им спасибо, что они потратили на нас время и серьезно отнеслись к нашей просьбе) и можем представить Вам наиболее типичные ответы.

Татьяна. Морковка продолговатой формы, заостренная на том кон­це, который уходит корешками в землю. Немного утолщенная там, где у нее растет ботва. Оранжевого цвета.

Евгений. Морковка овощ, который растет в земле. Корнеплод. Съедобный у него корень. Конусообразный продукт оранжевого цвета. Сладкая. Корейцы очень вкусно из морковки делают салат. На ощупь твердая.

Сергей. Морковка овощ, который имеет вид конуса: толстый с од­ной стороны и тонкий с другой. Цвет оранжевый. Там, где толстый конец отростки из ботвы. Твердая на ощупь, с шероховатостями и отростками.

Тимофей. Морковка съедобное растение, овощ. Садится семена­ми, растет в земле. Кушается корешок, а не вершок. Есть ботва и корнеплод. Корнеплод похож на конус длинного вида. Впрочем, это от почвы зависит и от сорта. Есть длинные, есть короткие. Красный или оранжевый цвет. Очень полезна, много витаминов. Перед тем как есть, ее надо мыть или чистить.

Анна. Морковка овощ, удлиненный, оранжевого цвета с зелеными перышками.

Борис. Морковка съедобный продолговатый красно-оранжевый предмет, который растет в земле и предназначен для поедания людь­ми или животными.

И какой же из этого следует вывод? Во-первых, все испытывают затруднения в даче словесного портрета этой морковки. Это чувству­ется по интонации, когда слушаешь запись. Во-вторых, все уходят в сторону от описания портрета. Говорят про сорта, что в земле растет, сладкая, овощ. А к конкретному портрету относятся два-три слова: оранжевая, продолговатая. Некоторые еще про хвостики добавляют. То есть дать словесный портрет такой, чтобы человек, никогда не ви­девший морковку, мог бы ее себе представить, никто не может. Но ведь мы же се видели! Среди всех овощей в один миг определим, что это морковка, даже если сорт разный. Все равно узнаем.

Почему человек не может дать словесный портрет? По причине особенностей восприятия информации разными полушариями наше­го мозга.

Левое полушарие воспринимает зрительный образ расчлененно, ана­литически, правое конкретно, сразу во всех подробностях. Оно луч­ше справляется с задачей, но определению различий между предъявля­емыми предметами, лучше оценивает пространственное расположение деталей, фрагментов воспринимаемой картинки, главенствует в опо­знании зрительных образов, которые невозможно подвергнуть словес­ному описанию.

Правое полушарие отвечает за определенные навыки в обращении с пространственными сигналами, за структурно-пространственные пре-

образования, обеспечивает конкретно-образное мышление, в том числе интуитивное. Левое полушарие обеспечивает абстрактное мышление, являющееся высшей формой логического.

Воспринимая зрительные образы по-разному, оба полушария осуще­ствляют взаимодополняющее «сотрудничество», в результате которого в нашем сознании формируется мысленный, абстрактный, субъектив­ный образ. Разные названия подчеркивают существенные особенности этого образа. Иными словами, этот образ появится лишь после обмена необходимой информацией между полушариями.

Исследования Э.А. Костандова (1983 г.) показали, что правое по­лушарие намного быстрее, чем левое, перерабатывает любую поступа­ющую информацию. К примеру, зрительно-пространственный анализ стимулов, привлекших наше внимание, из правого полушария переда­стся в левое (в моторный центр речи), где происходит окончательный, высший семантический анализ и осознание раздражений. То есть ре­зультаты образного мышления анализируются умом левого полушария ' и затем оформляется в речь.

Мы часто мыслим зрительными ситуациями, лишь впоследствии оформляя их в слово. Причем перевод с «языка» образов на чуждый им язык осознания даже в оптимальном случае не бывает исчерпыва­ющим.

Если Вы взглянете на мой стол, то мгновенно увидите все: книги на столе, подставку для карандашей, трубку, пепельницу, бумаги. И все это в мельчайших подробностях и цветовых оттенках. А теперь попытайтесь то, что за доли секунды воспринял мозг первая сиг­нальная система перевести на язык слов. Это невозможно! Ибо то, что Вы видите результат действия правого полушария, а оно немое и выразить словесно реальный образ предмета не может. Дать сло­весный портрет может левое полушарие, но в его сознании хранится абстрактный образ, и нет реального. Соответствующим становится и наше описание предмета, причем у всех оно будет разным, ибо зависит от жизненного опыта человека, его образования и других социальных факторов.

Возможен и обратный процесс, когда абстрактный образ, извлечен­ный из нашей памяти обозначающим словом, оказывается сразу же представленным в правом полушарии с помощью хранящихся в его памяти подобразов и пространственных отношений в виде образа, ко­торый мы способны вообразить себе зрительно. Такое воображение называют репродуктивным. Естественно, репродукция отличается от подлинника, автором которого является природа.

Левое полушарие способно оперировать извлеченными из памяти основными признаками зрительных абстракций, вызывая ответные процессы в правом полушарии, в результате которых в нашем воображе­нии возникают фантастические образы, реально несуществующие. В этом случае говорят о творческом воображении. Воображение важ­нейшая часть творческого процесса играет огромную роль в преоб­разовании объективного мира человеком. Без них мы не можем пре­вратить наши мысли в реальность.

Когда мы имеем дело с материальными объектами (электромагнитное поле, атом, молекула и так далее), непосредственно не восприни­маемыми нашими органами чувств, то создаем абстрактные модели, часто основанные на аналогиях, в той или иной степени отражающих свойства (признаки) объекта. Создавая предметную модель, аналог или се рисунок, мы формируем зрительные образы в правом полуша­рии, без которого, как выяснилось, не могут достичь взаимопонимания даже специалисты этих областей науки.

Давайте теперь я попробую сам подытожить то, что вы ска­зали. Если где-то что-то не так, вы меня поправите.

Итак, исследования нейрофизиологов показывают, что правый мозг воспринимает зрительную информацию такой, какая она есть (неко­торые ошибки связаны с возможностями наших органов чувств), и запечатлевает в своей памяти более или менее реальный образ. А вот левый мозг видит все иначе. Из всех образов он выделяет только основные признаки, лишенные деталей. Вот они, основные призна­ки: длинная, продолговатая, оранжевая. И эти основные признаки затем переводятся на язык слов. Из них (признаков) формируется так называемый абстрактный образ, который является основой ре­чи, словесного выражения, абстрагирования на языке слов. Значит, в правом полушарии близкий к реальному образ, а в левом аб­страктный образ, являющийся основой для языкового абстрагирова­ния, для введения словесных описаний. Сам он скудный, состоит из основных признаков, и наше словесное описание тоже становится

таким же. Даже в простых условиях нашего опыта, мы и то ис­пытываем затруднения. Сие означает, что перевод с языка образов на язык слов для нас чрезвычайно труден, потому что язык обра­зов чужд для словесного языка. Отсюда большие затруднения в описании чего-либо.

Постойте, а как же тогда писатели, поэты?

Если появляется человек, который способен несколькими словами вызвать из памяти правого полушария какие-то картины, то это вели­кий писатель, вроде Гоголя, который в нескольких словах умел описать красоту украинской природы. Он не описывает се словами! Он вызы­вает при помощи этих слов сначала признаки в левом полушарии, они передаются в правое, оттуда извлекаются подобразы. возникают про­странственные отношения, соответствующие этому признаку, и у нас в воображении появляется описываемая картина.

А что происходит, когда человек слышит незнакомое слово? Что возникает в воображении ученика, когда он впервые слышит название предмета, который никогда не видел?

В таком случае при необходимости его левое полушарие пытается извлечь из памяти признаки предмета, ориентируясь только на мелодику звуков и звукосочетаний.

Пожалуйста, еще один экспериментальный опрос. Я попросил сту­дентов изобразить оптрон. Никто из них, естественно, еще не знал, что это – оптоэлектронная пара, полупроводниковый элемент, похожий на транзистор, только не с 3-мя, а с 4-мя или 6-ю выходами. Вот здесь рисунки были очень разные. В зависимости от жизненного опыта «по­допытных», у них возникли совершенно различные ассоциации, ничего общего с истиной не имеющие. Один парень вообще ящик нарисовал и показал стрелкой, что оптрон внутри.

Смотрите, что получается. Мы говорили об одном и том же об оптроне. Но у меня в голове один образ, у них другой, совершенно другой! Конечно, если я им словами попробую объяснить, что такое оп­трон, ситуация изменится. Но непринципиально. Их картинки станут напоминать по основным признакам мою, но не более. Но если покажу оптрон, студенты смогут его правильно нарисовать. Но это предмет! А как я буду объяснять, как он работает? Ситуация с «неузнаванием» повторится в точности!

Да еще учтите огрехи восприятия. Не зря же говорят: мысль из­реченная есть ложь. А мысль воспринятая – ложь вдвойне. Мы ис­коверкали реальный образ, превратив его в абстрактный, и выложи­ли последний перед студентами во всей его скудости и однобокости. Тс восприняли его своим левым полушарием, сформировали каждый свои основные признаки и на их основании пытаются построить ре­альную картину. Вот будет ли Ваше представление реального процес­са совпадать с их представлением? Конечно, нет! Этакий совершенно испорченный телефон получается!

Как же познают мир наши ученики, если их сознание встречается не с реальными физическими объектами и явлениями, а чаще с соот­ветствующими им мысленными образами самого учителя или автора учебника? Какие образы формируются в этом случае в их сознании и как они связаны с реальными? Может ли ученик мысленную кон­струкцию или теоретическую схему воплотить в доступной для него форме в реальный объект или процесс? Ответы учеников в общепри­нятой форме на уроках мало, о чем говорят. Чаще всего они являются показателем развитости механической памяти, которая, как дымовая завеса, скрывает действительное содержание сознания ученика.

Для решения этих вопросов одним из авторов был проведен экспе­римент. Следует отмстить, что при этом использовался хорошо обору­дованный физический кабинет, где имелись все необходимые техниче­ские средства обучения. Программный материал был полностью обес­печен демонстрационным и экспериментальным оборудованием, необ­ходимым для формирования образов изучаемых физических процес­сов и объектов. В течение четырех лет, когда изучаемый материал был наиболее удобен для проведения эксперимента, одним и тем же учащимся давались задания с целью выяснить следующее:

1) какие образы формировались в их сознании при изучении соот­ветствующего материала;

2) как сформированность образов влияла на ответы учеников, на их речь;

3) могли ли ученики самостоятельно выделить основные признаки наблюдаемого процесса и установить связь между ними:

4) могли ли описать эти связи на языке математики, то есть создать математическую модель процесса;

5) могли ли по математической модели воспроизвести реальный процесс;

6) как изменяется мысленный образ, сформированный на первом этапе обучения при более углубленном изучении на втором этапе.

Исходя из того, что информация кодируется дважды: в виде образов и их словесных аналогов, ученикам предлагалось выполнить три вида заданий:

1. Изобразить на рисунках, как они мысленно представляют тот или иной изученный процесс, физический объект. Например, процесс диффузии, электрический ток в проводниках и так далее.

2. Дать объяснение тем процессам, мысленные образы которых бы­ли представлены ими на рисунках.

3. По уравнению, представляющему математическую модель про­цесса, воспроизвести сам процесс. Например, согласно уравнению гар­монического колебания с заданными амплитудой, частотой и началь­ной фазой воспроизвести реальное движение маятника. Предлагались и обратные задачи представить математическую модель наблюдае­мого процесса.

Эксперимент показал, что:

1. У большей части учеников мысленные образы в той или иной степени искажены, но сравнению с реальными образами или предло­женными моделями явлений. Примерно у 5% учеников образы отсут­ствовали. От 5% до 20% учеников, в основном, девочки могли воспро­извести мысленные образы на рисунках, соответствующие реальным или близкие к реальным по большинству изучаемых явлений и объек­тов.

2. Четко просматривалась зависимость между сформированностью мысленного образа и речевым образом. Чем совершеннее мысленный образ, тем достовернее речевой.

Язык математики, в основном, использовался формально, без свя­зи с образами. Показать реальное движение, к примеру, нитяного ма­ятника, на основе математического уравнения, описывающего это движение с конкретно заданными параметрами, могли единицы (только мальчики). Существенные затруднения у учеников возникали и тогда, когда им предлагалось перевести на язык математики наблюдаемый реальный процесс. Они с переменным успехом решали задачи по тексту упражнения и не могли решить задачу, связанную с наблюдаемым реальным событием. Такие же результаты были получены, когда эти задачи были даны студентам старших курсов физико-математического факультета педагогического института.

4. Мысленные образы, сформулированные на первом этапе обучения в дальнейшем почти не изменились.

И получается, что мы с самодовольным видом во всем разбираю­щихся людей, хорошо знающих свой предмет, выходим и начинаем учить студентов, не подозревая, что у них в голове формируется бог знает что. Ведь мы все объяснение тех или иных процессов строим на словах. Устная и письменная речь, конечно, дала человеку возмож­ность накапливать, совершенствовать и передавать опыт последую­щим поколениям. Вспомним, однако, предупреждение И.П. Павлова, что пользование языком и словесным мышлением таит в себе извест­ную опасность отрыва мысли от действительности. «Речь, подчер­кивал он, не может сама по себе обеспечить познание действитель­ности, ибо слова являются только вторыми сигналами. Утратив связь с реальными предметами и явлениями, обозначающие их слова пере­стают быть сигналами действительности, теряют свое познавательное значение». «...человек будет пользоваться второй сигнальной систе­мой эффективно только до тех пор, пока она постоянно и правильно соотносится с первой сигнальной системой».

Хорошо, что есть математика, которая может частично эту пробле­му решить. Но что касается языка математики, то он формируется в школе, в основном, без опоры на зрительные образы, в отрыве от реальных процессов и явлений. Выражает сущность явлений без яв­лений. Возможно, по этому поводу английский математик Г. Харди сказал, что математик это тот, кто не только не знает, о чем го­ворит, но и не интересуется этим. Во всяком случае, математические познания наших учеников подтверждают эту мысль.

Между тем, язык математики это язык абстрактных образов. Пе­ревод на этот язык изучаемого физического процесса завершает фор­мирование смысловой логической связи между его основными при­знаками, делая эту связь контрастной, предельно лаконичной, фор­мализованной, освобожденной от второстепенных признаков. При бездумном механическом заучивании у учащихся теряется всякая связь между математической моделью процесса и его реальным содержани­ем. Они порой даже не подозревают, что данное уравнение описыва­ет реальные события. Язык математики становится для них мертвым языком.

Математическая модель какого-либо процесса будет наполнена ре­альным содержанием только тогда, когда будет построена ими на осно­ве непосредственных наблюдений. Опыт подтвердил необходимость ис­пользования при обучении там, где это возможно, специальных задач на построение математических моделей на основе наблюдений реаль­ных процессов, а также задач на воспроизведение реального процесса на основе его математической модели. Только при решении таких за­дач язык математики для них становится живым, а знания глубоко осмысленными.

По мере формирования глубоко осмысленных знаний и зрительного опыта, связанного с изучаемым предметом, у учеников появляется спо­собность к построению предметно-образных или образно-символических моделей в своем воображении и созданию на их основе или реально­го устройства, или его математической модели, то есть формируются творческие способности.

Таким образом, мы нарушаем естественный процесс вос­приятия и переработки информации центральной нервной системой, синхронность функционирования первой и второй сигнальных систем.