В экспериментальном исследовании, которое проводилось с 1997 по 2007 год, участвовало 1011 человек: 428 учащихся 8-11 классов общеобразовательных школ из 25 городов и районов Екатеринбурга и Свердловской области и 575 студентов 1-5 курсов химического факультета УрГУ. Кроме того, проанализированы биографии выдающихся химиков прошлого и настоящего (более 200 биографий).

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Специальные способности являются свойствами ментальных структур, референтных определенной предметной области объективной реальности и формирующихся в индивидуальном опыте субъекта в процессе деятельности по ее освоению. Количественной характеристикой сформированности ментальных структур, реализующих функции отображения, отбора и преобразования реальности в идеальной форме, является мера соответствия индивидуально-психологических качеств субъекта предметной области деятельности. Чем выше такое соответствие, тем выше уровень специальных способностей и потенциал их развития.

2. Развитие специальных способностей совершается как переход от глобального недифференцированного уровня к базовому и далее детализированному, т.е. от менее дифференцированных ментальных структур к структурам более дифференцированным и интегрированным. Одним из индикаторов уровня развития ментальных структур может выступать время реакции сложного выбора. Критерием роста дифференцированности ментальных структур является уменьшение времени реакции сложного выбора; критерием роста интегрированности ментальных структур - увеличение корреляций между показателями специальных способностей и ментальных структур одновременно с уменьшением времени реакции сложного выбора.

3. Химические способности - это индивидуально-психологические свойства, обеспечивающие успешность деятельности по целенаправленному изменению качественной (химической) природы вещества (получение новых веществ с заранее заданными свойствами), в основе которых лежит высокая различительная чувствительность к структурным и содержательным характеристикам химической реальности (чувство вещества и химического процесса). В ходе онтогенеза по мере взросления респондентов, освоения ими химии и деятельности в области химии, формируются ментальные структуры, отражающие качественно специфичные инварианты химической реальности (состав, строение и свойства вещества, типы химического взаимодействия). Данные ментальные структуры проявляются в различных видах деятельности химика и обусловливают ее успешность и индивидуальное своеобразие. Высокий уровень специальных способностей связан с формированием концептуальных структур детализированного уровня, релевантных определенной деятельности.

Дифференционно-интеграционная концепция специальных способностей позволяет описать особенности организации, функционирования и развития специальных (химических) способностей с учетом их культурогенеза, субъектогенеза и микрогенеза.

4. Развитие в онтогенезе ментальных структур как психической основы специальных химических способностей характеризуется рядом закономерностей, связанных с показателями скорости переработки химической информации: 1) формирование структуры сопровождается уменьшением времени реакции сложного выбора (правило роста формирующейся структуры); 2) при достижении высшей степени дифференцированности и интегрированности структуры время реакции сложного выбора становится величиной постоянной (правило константности зрелой структуры); 3) в условиях сформированности структур детализированного уровня обобщения, - сравнительно со структурами базового и глобального уровня обобщения, - время реакции сложного выбора увеличивается (правило формы упорядоченности структуры).

5. Необходимым условием успешного формирования специальных способностей является достаточный уровень развития общих способностей. По мере роста специальных способностей происходит ослабление связей между показателями общих и специальных способностей. При достижении определенного порогового значения связи между показателями общих и специальных способностей разрушаются, образуется новое автономное психическое образование - специальные способности.

Теоретическая новизна и значимость исследования:

Проведено теоретико-экспериментальное обоснование нового направления исследования специальных способностей на основе представления о структурах ментального опыта и дифференционно-интеграционных механизмах их развития, позволяющего интегрировать эмпирические данные, полученные в разных научных парадигмах.

Введено авторское определение способностей как функциональных свойств структур ментального опыта субъекта, количественной характеристикой которых является мера соответствия индивидуально-психологических качеств субъекта определенной предметной области объективной реальности. Обоснована внутренняя и внешняя валидность конструкта «ментальные структуры». Определены количественные показатели ментальных структур как психических носителей специальных способностей - адекватность, зрелость, форма упорядоченности, а также легкость их формирования и устойчивость. Выявлены закономерности развития ментальных структур: правило роста, правило константности, правило формы.

Разработана системная методология изучения природы специальных способностей. Показана возможность использования времени реакции сложного выбора как показателя меры организации ментальных структур. На основе анализа и обобщения существующих исследований предложено понимание времени реакции сложного выбора как показателя, связывающего воедино физиологические условия (дискриминативную способность мозга), психологические условия (ментальные структуры) и психические свойства (общие и специальные способности).

Обосновано существование специальных химических способностей и раскрыта их специфика. Впервые реализован системный анализ механизмов развития специальных химических способностей как интегральных психических образований. Описан процесс их культурогенеза на протяжении развития человечества, раскрыты особенности их формирования в индивидуальном ментальном опыте современных учащихся, описаны связи компонентов этой структуры с другими психологическими образованиями - интеллектом, креативностью, темпераментом и др. Впервые показана связь между количеством образов химической направленности в невербальной батарее Торренса и уровнем зрелости концептуальных структур химии, что открывает новые возможности использования данного теста как проективного.

Продемонстрированы возрастные особенности развития химических способностей, а также изменения в уровне и структуре химических способностей в условиях специально разработанной технологии обучения. Новым является описание особенностей мышления, оперирующего предметным содержанием химии, выявление его качественной специфики, а также сформированности релевантных предметному материалу мыслительных действий.

Полученные в исследовании эмпирические результаты подтверждают онтологический статус структур ментального опыта как психического носителя специальных (химических) способностей; расширяют теоретические представления о ментальных структурах, определяющих уровень развития интеллекта и специальных способностей. Работа вносит вклад в понимание условий и механизмов развития различных сторон специальных способностей в ходе онто- и культурогенеза.

Практическая новизна и значимость исследования

На примере предметной области «химия» обоснован новый методологический подход к построению образовательного процесса в соответствии с дифференционно-интеграционным принципом развития и представлением о ментальных структурах, складывающихся в процессе освоения этой предметной области. В ходе формирующего эксперимента получены данные, обогащающие научные представления о роли обучения в психическом развитии и открывающие новые возможности для разработки психологически обоснованных образовательных технологий и инструментария оценки качества химического образования.

Впервые разработана диагностическая психологическая технология «GreatСhemist», предназначенная для оценки уровня сформированности и коррекции концептуальных структур, лежащих в основе химических способностей. По результатам ее применения можно определить уровень знаний по темам (точность), зону актуального и зону ближайшего развития специальных способностей (время реакции сложного выбора), оценить развивающий потенциал образовательных программ.

Впервые на основе дифференционно-интеграционной методологии разработана инновационная программа школьного обучения, позволяющая не только быстро и прочно осваивать знания по предмету «химия», но и обеспечивающая развитие общих и специальных химических способностей.

Апробация и внедрение результатов исследования:

Результаты, полученные в диссертационном исследовании, представлены на конференциях и съездах разного уровня, выставках достижений, конкурсах: международные научные конференции («Психолого-педагогические проблемы одаренности: теория и практика» (Иркутск, 2009); «Физиология развития человека» (Москва, 2009); «Культура, личность, общество в современном мире: методология, опыт эмпирического исследования» (Екатеринбург, 2007); «Творчество, взгляд с разных сторон (Москва, 2005); «Психология образования: проблемы и перспективы» (Москва, 2004)); IV Всероссийский съезд психологов образования России (Москва, 2008); IV съезд Российского психологического общества (Ростов-на-Дону, 2007); III съезд Российского психологического общества (С.- Петербург, 2003); Всероссийские научные и научно-практические конференции («Актуальные проблемы теоретической и прикладной психологии: традиции и перспективы» (Ярославль, 2011); «Психология образования: социокультурный ресурс Национальной образовательной инициативы «Наша новая школа» (Москва, 2010); «Экспериментальная психология в России: традиции и перспективы» (Москва, 2010); «Интеллект и творчество: Научные традиции и современные подходы, посвященной памяти Я.А. Пономарева и В.Н. Дружинина» (Москва, 2010); «Психология творчества: наследие Я.А. Пономарева и современные исследования» (Пермь, 2010); «Инновационные технологии обучения в высшей школе» (Сочи, 2009); «Качество классического университетского образования: теория и практика» (Екатеринбург, 2004)); ЙV, ЙЙЙ, II Национальные научно-практические конференции (Москва, 2007, 2006, 2005); юбилейные научные конференции института психологии РАН «Методология комплексного человекознания и перспективы ее развития в современной психологии» (Москва, 2007); «Психология способностей: современное состояние и перспективы развития» (Москва, 2005); научно-практическая конференция «Теория развития: дифференционно-интеграционная парадигма» (Москва, 2009);

Участие в конкурсе «Инновационные психологические технологии в новом столетии» (Ростов-на-Дону, 2007: лауреат конкурса за разработку компьютерной технологии «GreatChemist», сертификат № 200700050 (совместно с А.А. Расковаловым). Имеется свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ № 2006614415). Участие в конкурсе на лучшую научную книгу 2008 года среди преподавателей высших учебных заведений и научных сотрудников научно-исследовательских учреждений: лауреат конкурса (Сочи, 2009).

Основные положения диссертации обсуждались на заседаниях лаборатории психологии способностей и ментальных ресурсов им. В.Н. Дружинина ИП РАН, кафедры психологии МГГУ им. М.А. Шолохова, кафедры психологии развития и педагогической психологии факультета психологии УрГУ им. А.М. Горького, Ученого совета химического факультета УрГУ им. А.М. Горького, Ученого совета ИП РАН, в выступлениях на методических объединениях преподавателей химии.

Результаты исследования использовались в лекционных курсах УрГУ им. М.А. Горького, МГГУ им. М.А. Шолохова, в программах повышения квалификации профессорско-преподавательского состава, в учебных программах («Психология способностей», «Психологические основы развивающего обучения», «Экспертиза и мониторинг в системе образования», «Творческое мышление», «Современные образовательные системы и технологии»), учебном пособии «Экспертиза и мониторинг в системе образования: социально-психологические аспекты» (Гриф УМО по психологии). Компьютерная технология «GreatСhemist» используется для подготовки школьников к олимпиадам, ЕГЭ, а также студентами химических специальностей.

Имеются акты о внедрении компьютерной технологии «GreatСhemist» в образовательный процесс Днепропетровского национального университета им. Олеся Гончара; в образовательный процесс УрГУ им. А.М. Горького.

Публикации: По теме диссертации опубликовано 48 работ (из них 8 учебно-методических), объемом около 100 п.л., в том числе две монографии.

Структура и объем диссертации: Работа содержит введение, шесть глав, заключение, выводы, библиографию и приложения, в ней 23 рисунка, 56 таблиц.

ТЕОРЕТИКО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ДИФФЕРЕНЦИОННО-ИНТЕГРАЦИОННОЙ КОНЦЕПЦИИ СПЕЦИАЛЬНЫХ СПОСОБНОСТЕЙ

На основе положений дифференционно-интеграционного и онтологического подходов разработана дифференционно-интеграционная концепция специальных способностей. Ключевыми категориями этой концепции являются категории «способности», «дифференционно-интеграционный принцип развития», «структуры ментального опыта субъекта», «зрелость ментальных структур». Анализ данных категорий требует обращения к понятиям «система» и «развитие». Под системой понимается многомерное и иерархически организованное развивающееся целое, функциональные элементы которого имеют общий корень и онтологически неразделимы. Психическое как система существует только в развитии, которое реализуется как полисистемный процесс (Барабанщиков, 2009). Понятие «развитие» применимо только к целостным системам и определяется как «качественные, необратимые, направленные изменения, обусловленные противоречиями системы» (Алексеев, Панин, 1997, c. 450).

Содержание категории «способности» в психологическом исследовании

В психологии термин «способности» рассматривается с точки зрения успешности человека в деятельности. Однако исследования показывают, что на оценку успешности деятельности влияют многие факторы, в том числе и готовность общества принять и оценить эти достижения. Поэтому, принимая критерий успешности, предлагается уточнить содержание этого понятие и рассматривать «способности» как меру соответствия индивидуально-психологических особенностей субъекта определенной предметной области реальности (шире - объекту его жизнедеятельности).

Способности человека даны всегда в единстве общих и специальных свойств. Между ними имеется единство и различие (Рубинштейн, 2002; Теплов, 1985; Крутецкий, 1998; Чуприкова, 2007). Решение проблемы общих и специальных способностей, согласно В.Д. Шадрикову (2009), состоит в том, общие способности - это свойства функциональных систем человека, специальные способности - это общие способности, приобретшие черты оперативности под влиянием требований деятельности.

Способности обеспечивают легкость, прочность усвоения знаний, умений и навыков. Подразумевается, что способности - это не знания, умения и навыки; приобретение знаний, умений и навыков способствует развитию способностей. При этом возникают вопросы: 1) в каком соотношении находятся способности и знания; 2) всегда ли усвоение знаний будет способствовать развитию способностей; 3) если способности - это не знания, умения и навыки, то каков их онтологический статус? Мы полагаем, что способности - это функциональное свойство структур ментального опыта субъекта, являющихся психическим носителем способностей, мера соответствия которых определенной предметной области реальности (объекту жизнедеятельности) определяет продуктивность человека в этом виде деятельности.

Дифференционно-интеграционный принцип развития

Продолжая традицию С.Л. Рубинштейна, утверждавшего, что исследование способностей должно быть слито с изучением развития способностей, методологическим основанием, определившим магистральное направление разработки концепции специальных способностей, выступил дифференционно-интеграционный принцип развития.

Идеи, изложенные в эволюционной теории Г. Спенсера (1879, 1886), обосновывающей всеобщность дифференционно-интеграционных законов развития, послужили основой для разработки психофизиологической теории умственного развития И.М. Сеченова (1879), логико-гносеологической теории развития знаний Н.О. Лосского (1917, 1991), психологической теории умственного развития ребенка H. Werner (1956, 1957), дифференционной теории перцептивного обучения и развития E. Gibson (1969, 1988). В работах H. Witkin, D.R. Goodenough (1977, 1982) понятие дифференциации рассматриваются как фундаментальная категория развития. В трудах Н.И. Чуприковой (1997, 2007) показано, что всякое развитие, где бы оно ни происходило, идет от состояний относительной глобальности и отсутствия или слабой дифференцированности к состояниям большей дифференцированности, расчлененности и иерархической интеграции. Действие универсальных принципов развития - дифференциации и интеграции - отражено в философских учениях древности и средневековья; в эволюции абиотических и биотических систем, в русской философской мысли, в немецкой философии и социологии, в психоанализе, в гештальтпсихологии, в когнитивной психологии, психофизиологии и т.д.

Анализ теоретических и экспериментальных исследований позволяет выделить существенные отношения/связи, описываемые дифференционно-интеграционным принципом развития: 1) между стадиями развития - в недрах предшествующих стадий формируются предпосылки следующих стадий, развитие которых осуществляется в определенной последовательности - от менее совершенных к более совершенным; 2) между историко-эволюционными процессами развития и ходом развития индивидуальных систем (К. Бэр; Э. Геккель, В. Штерн; Д.В. Рундквист, Н.Ф. Реймерс, Л.М. Веккер, Ю.И. Александров); 3) между частью и целым - ограничение числа и форм взаимодействия подсистем одного системного уровня определяет строго лимитированный закономерный ряд образований; целое ограничивает число степеней свободы своих частей, то же делают части целого по отношению друг к другу и к целому (Б.Ф. Ломов, Н.Ф.Реймерс, Ю.И. Александров, И.О. Александров); 4) между внутренним субстратом развития и внешними условиями - любая саморазвивающаяся система состоит из двух рядов структур, один из которых сохраняет и закрепляет ее строение и функциональные особенности, а другой способствует видоизменению и даже саморазрушению системы с образованием новой функционально-морфологической специфики (Ю.И. Александров, И.О. Александров, Н.И. Чуприкова, Е.А. Сергиенко).

Эти отношения/связи характеризуются устойчивостью и с необходимостью вытекают из самой сущности развивающегося объекта. Действие принципа развития проявляется при условии развертывания в открытых саморазвивающихся системах процессов дифференциации и интеграции, причиной которой может быть неоднородность или неравновесность систем (Н.Ф. Реймерс, И. Пригожин, И. Стенгерс, И.О. Александров и др.).

Структуры ментального опыта субъекта

Ментальные структуры как объект теоретического исследования описывают отношения соответствия, возникающие в результате взаимодействия субъекта и объекта деятельности. В хаосе поступающих сигналов, ментальные структуры выделяют наиболее устойчивые инварианты действительности. В ментальных структурах фиксируются предметная, операциональная, мотивационная и аффективная стороны деятельности, в которой они сформировались.

Представление о ментальных структурах как носителе психических свойств субъекта складывалось в различном терминологическом оформлении как в отечественной, так и зарубежной психологии: «когнитивные карты» (Э. Толмен), «образ мира» (А.Н. Леонтьев, С.Д. Смирнов), «субъективная модель мира» (Дж. Брунер), «внутренний мир человека» (Б.Г. Ананьев), «внутренний план умственных действий» (Я.А. Пономарев), «план» (Дж. Миллер, Е. Галантер, К. Прибрам), «схема» (Ф. Бартлетт, И. Кант, Ж. Пиаже, У. Найссер), «когнитивные репрезентативные структуры» (Н.И. Чуприкова), «ментальный опыт», «концептуальные структуры» (М.А. Холодная), «ядерные структуры» (Е.А. Сергиенко), «структура индивидуального опыта» (И.О. Александров, Ю.И. Александров) и т.д. Все перечисленные термины имеют общую основу - являются моделями психического отражения. В качестве базовых свойств ментальных структур как моделей психического отражения можно выделить: репрезентативность, обобщенность, иерархичность, избирательность, активность, развитие.

Особенности организация ментальных структур

В параграфе рассматривается организация репрезентативных когнитивных структур (Н.И. Чуприкова); структур ментального опыта (М.А. Холодная); структуры индивидуального знания (И.О. Александров); ядерных структур (Е.А. Сергиенко).

Обоснование онтологического статуса ментальных структур: подходы и критерии

Несмотря на многочисленные экспериментальные исследования, ментальные структуры все еще рассматриваются либо как эмпирическая модель, либо как удобный способ описания эмпирических фактов и закономерностей. Однако в последние годы предпринята попытка доказать существование ментальных структур как психической реальности (Холодная, 1997/2002). Обоснование онтологического статуса ментальных структур, на наш взгляд, может быть реализовано с точки зрения разных подходов.

Теоретический подход предполагает внешнее и внутреннее оправдание конструкта (Лебедев, 2010). Внешнее оправдание - выявление прагматической ценности и полезности конструкта: «ментальные структуры» определяют способ мышления; обрабатывают бесформенную информацию и придают ей определенную форму и смысл; выполняет функции упорядочивания воспринимаемого, антиципации изменений ситуации, направления активности субъекта (Пиаже, 1969): объясняют избирательность восприятия (Найссер, 1998). Благодаря данному конструкту решаются вопросы экономии мышления и памяти (Миллер, Галантер, Прибрам, 2000; Чуприкова, 1997). Чтение, слушание, осязание и смотрение, запоминание, воображение, речь, мышление, понимание, оценивание и другие формы когнитивной деятельности становятся более понятными, если рассматривать их как проявление действия одних и тех же фундаментальных когнитивных структур (Найссер, 1998; Ришар, 1998).

Внутреннее оправдание конструкта «ментальные структуры» заключается в их возможности быть средством эффективного решения теоретических проблем и постановки новых задач. Такие задачи решались в теоретико-экспериментальных исследованиях умственного развития и обучения (Чуприкова, 2007), интеллекта как психической реальности (Холодная, 2002); развития модели психического в онтогенезе человека (Сергиенко, 2009); соотношение формальных описаний структуры знаний с активностью мозга (И.О. Александров, 2006) и др.

Эмпирический подход предполагает анализ группы эмпирических фактов, которые могут быть рассмотрены как свидетельства существования ментальных структур - эмпирические данные об избирательности внимания, памяти, мышления (Блонский, 1979; Горбачева, 2001; И.О. Александров, 2006; Лупенко,1998; Chace, Ericson, 1982; Simon, Chase, 1973; Mangina, 2009; Маунткасл, 1981 и др.); мнемотехнические приемы увеличения объема памяти (Лурия, 1981); результаты выполнения проективных методик, в которых испытуемые на один и тот же стимульный материал выдают разные ответы; факты различий когнитивной активности между мастерами шахматистами и новичками (Chase, Simon,1973, 1982); тренированными и нетренированными наблюдателями (Э. Гибсон, 1977); младшими и старшими детьми (Найссер, 1998); более и менее успешными в обучении дошкольниками, школьниками, студентами (Ратанова, 1996, 2005; Чуприкова, 1995, 2005).

Эволюционный подход предполагает выявление и фиксацию этапов развития (эволюционный критерий). Процесс эволюции может совершаться только при условии фиксации продуктов эволюционного развития, поэтому объекты, процессы и явления, сформированные в филогенезе или онтогенезе, подчиняющиеся единым принципам эволюции, обладают статусом существования (И.О. Александров, 2006). Согласно К. Попперу, «взаимодействие… представляется если не необходимым, то достаточным критерием реальности» (Поппер, 2008, с. 37).

Гносеологический подход предполагает изучение отражения свойств среды во внутреннее состояние субъекта - в образ. Для того, чтобы тот или иной сигнал был воспринят, необходимо наличие ментальных структур, фиксирующих существенные признаки этого сигнала. Таким образом, гносеологический подход состоит в выделении признакового состава инвариантов предметной реальности и изучении изменения состава признаков по мере развития ментальных структур.

Понятие зрелости ментальных структур

Многие исследователи используют категорию «зрелость» в контексте высших жизненных достижений (Альбуханова, 1991), высшей стадии развития (Русалов, 2007), степени подготовленности человека к определенному виду деятельности (Бодров, 2007), как показатель развития личности (Харламенкова, 2007). Е.А. Сергиенко (2008), рассматривая развитие субъекта как непрерывный процесс становления разных его уровней, где на каждом уровне сохраняется целостность, уникальная индивидуальность, избирательность субъекта и его активность в отношении с миром, утверждает, что критерии зрелости субъекта могут быть только уровневыми. Х. Вернер (H.Werner, 1957) выделяет пять оппозиций, по которым более высокие ступени развития отличаются от более низких: 1) синкретичность - дискретность; 2) диффузность - расчлененность; 3) неопределенность - определенность; 4) ригидность - подвижность; 5) лабильность - стабильность. В нашем понимании понятие «зрелость» синонимично понятию «сформированность» и рассматривается как высшая степень дифференцированности и интегрированности ментальных структур определенного уровня обобщенности, позволяющих адекватно отражать действительность.

МЕТОДОЛОГИЯ СИСТЕМНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ СПЕЦИАЛЬНЫХ СПОСОБНОСТЕЙ

Концептуальная схема методологии системной реконструкции структур ментального опыта субъекта

Методология системного исследования, представленная в данной главе, явилась результатом теоретического обобщения многолетних эмпирических исследований (логика развертывания эмпирического исследования представлена в главах 3, 4, 5, 6) специальных способностей химиков и может быть использована для исследования природы других специальных способностей. Необходимость применения системного подхода для изучения психических явлений обоснована в работах Б.Ф. Ломова (1984, 1996), В.А. Барабанщикова (2007 и др.). В соответствии с положениями системного подхода анализ природы специальных способностей с необходимостью требует выход за пределы собственно специальных способностей и реализуется нами на уровнях культурогенеза, субъектогенеза и микрогенеза специальных способностей. Фактором сопряжения разных уровней исследования являются структуры ментального опыта субъекта.

Рассмотрим концептуальную схему методологии системной реконструкции структур ментального опыта субъекта (на примере специальных способностей химиков):

I. Макроуровень - культурогенез специальных способностей.

Задачи:

· Изучение формирования специальных способностей и ментальных структур, лежащих в их основе, в процессе культурно-исторического развития.

· Выявление специфических интегральных свойств объекта познания как целостной системы; разработка модели понятийной системы химии на основе существенных свойств объекта, отраженных в понятиях; выявление стадий развития предметной области «химия» как объекта деятельности.

Методы:

· Реконструкция исходных корней генезиса специальных химических способностей на основе анализа орудий производства и технологий их изготовления, в которых способности и знания человека, изготовившего эти орудия, находят свое материальное воплощение.

· Логико-психологический анализ историко-культурного развития химии, позволяющий воспроизвести зафиксированные и опредмеченные в культуре схемы видения мира, преобразования мира и взаимодействия с ним, характерные для деятельности химика.

· Моделирование системы понятийных отношений химии.

II. Мезоуровень - субъектогенез специальных способностей.

Задачи:

· Изучение динамики становления специальных способностей в процессе обучения; соотношения общих и специальных способностей; сравнительный анализ показателей общих и специальных способностей; изучение особенностей становления специальных (химических) способностей на материале биографий знаменитых химиков.

Методы: биографический; констатирующий и формирующий эксперимент.

III. Микроуровень - микрогенез характеристик специальных способностей.

Задача: сравнительный анализ особенностей познавательных процессов и индивидуально-психологических особенностей личности в группах испытуемых с разным уровнем специальных способностей.

Методы: констатирующий и формирующий эксперимент, наблюдение, логико-психологический анализ особенностей мыслительных процессов, задействованных при решении химических задач.

Специальные способности - целостное интегральное психическое образование, опосредованное внешними (культурно-историческими условиями жизнедеятельности субъекта) и внутренними (психическими и физиологическими) условиями. Показателем, связывающим воедино психические свойства (общие и специальные способности), физиологические (дискриминативную способность мозга) и психологические условия (структуры ментального опыта субъекта) является время реакции сложного выбора.

Связь между показателями тестов интеллекта и временем реакции сложного выбора выявлена в исследованиях отечественных и зарубежных психологов (Jensen, Whang, 1993; Jensen, 1998; Geary, 1997; Deary, 2000; Г.Ю. Айзенк, 1995; Чуприкова, 1995; Ратанова, 2004; Линн, 2010 и др.): чем выше показатели интеллекта, тем быстрее осуществляются многие реакции сложного выбора, требующие различения, идентификации, нахождения свойств и различий разного рода стимул-объектов, тесно связанных событий.

Важнейшее физиологическое условие - дискриминативная способность мозга к концентрации и разграничению очагов и потоков нервных возбуждений в соответствующих нервных структурах: чем более концентрированы, независимы и разграничены ансамбли нервных возбуждений, тем короче время дифференцировочных реакций и выше точность ответа (Бойко, 2002; Чуприкова, 2004).

Важнейшим психологическим условием умственного развития являются структуры ментального опыта в качестве психического носителя общих и специальных способностей (Веккер, 1976; Чуприкова, 1995, 2007; Холодная, 1997/2002): чем выше мера соответствия данных структур объекту, тем продуктивнее деятельность субъекта.

Базовыми показателями ментальных структур как психических носителей специальных способностей являются:

1. Адекватность (мера соответствия) ментальных структур области действительности (ошибки, точность). Соответствие - это порог распознавания стимул-объектов с определенной степенью точности. С данных позиций способности можно определить как меру эффективности, с какой система распознает определенный диапазон входящих сигналов. Чем выше мера соответствия ментальных структур объекту, тем меньше ошибок в поведении и деятельности.

2. Зрелость ментальных структур - степень дифференцированности-интегрированности инвариантных признаков объекта (в частности, константа оперативного порога различения).

На наш взгляд, зрелость ментальных структур может определяться по показателям времени дифференцировочных реакций. При выполнении дифференцировочных реакций организм затрачивает внутреннюю энергию, которая идет на совершение работы. Наиболее доступным показателем общей величины работы является время различения стимул-объектов (Веккер, 1974). Более способные испытуемые выполняют работу легко, с меньшими энергетическими затратами, следовательно, время различения стимул-объектов в группах более способных испытуемых будет значимо меньше, чем в группе менее способных. По нашим данным, при высокой степени зрелости структур определенного уровня обобщения (глобальный, базовый, детализированный), скорость (время t_срв) осуществления дифференцировочных реакций является величиной постоянной (t_срв = const).

Существование константных величин, характеризующих определенный уровень развития, подтверждается многочисленными исследованиями (Шмальгаузен, 1984; Сонькин, 2009; Чуприкова, 1971; Шпаченко, 1974 и др.). Факты указывают на существование устойчивой закономерности становления ментальных структур, названной нами правилом константности зрелой структуры: при высокой степени зрелости ментальных структур время реакции сложного выбора становится величиной постоянной.

3. Форма упорядоченности структур (количество уровней обобщенности, особенности их интеграции). Ментальные структуры имеют сложное иерархическое строение, состоят из разных уровней и подуровней. Каждый из уровней обобщенности характеризуется определенным числом выделяемых и кодируемых признаков объекта, а, следовательно, и своими частотными характеристиками (Ланда, 1966; Веккер, 1976). Чем выше уровень обобщения, тем выше степень упорядочивания системы, мерой которого является изменение энтропии системы (ДS=k·Дw). Для противодействия законам энтропии, ведущим к выравниванию вероятности, снятию различий между уровнями обобщения, необходимы определенные энергетические затраты, количественной характеристикой которых является работа (A ~ t). В условиях большинства психологических исследований (Т, Р, V = const) изменение внутренней энергии системы (ДU) при выполнении работы по различению стимул-объектов разных уровней обобщенности пропорционально времени дифференцировочных реакций ДU ~ ДS~ t. Таким образом, время сложной реакции выбора является вероятностным показателем меры организации (точности ответа) и формы организации (количество уровней обобщенности) структур ментального опыта: чем выше уровень обобщения ментального опыта субъекта, тем больше время сложного выбора.

Дифференциация проявляется в разведении уровней обобщенности признаков объекта и поддержании инвариантности между ними. Следствием уровневой дифференциации ментальных структур являются «интеллектуальные пороги», повышение чувствительности к специфическим свойства объекта. Согласно принципу двойной интеграции, интеграция «снизу» (от сенсорных до концептуальных структур) осуществляется за счет процессов созревания в процессе биологического и социально детерминированного развития; интеграция «сверху» ведет к формированию способностей и детерминируется проникновением формы организации высшего понятийного слоя во все нижележащие ментальные структуры и их сквозной перестройкой по образу и подобию концептуальной системы (Веккер, 1976). Следовательно, ключевым фактором, определяющим уровень развития специальных (химических) способностей, является мера соответствия концептуальных структур как высшего уровня ментальных структур, системе основных, конституирующих логику самого объекта понятий химии.

4. Скорость и легкость формирования ментальных структур, отражающих определенную область действительности, их устойчивость и оперативность актуализации.

Методики оценки зрелости концептуальных структур химии и показателей специальных химических способностей

Для оценки зрелости концептуальных структур химии и показателей специальных химических способностей нами были разработаны методики, теоретическое и эмпирическое обоснование которых более подробно представлено в работах (Волкова, 2002, 2005, 2008):

1. Методика «Химические дифференцировки» (дифференцировка - различение близких сигналов и выбор единственного подходящего к сигналу ответа) предназначена для оценки зрелости концепта «вещество». Испытуемый получает последовательно несколько колод карточек с изображениями химических формул, которые раскладывает как можно быстрее на группы согласно определенным, заданным в предварительной словесной инструкции, признакам.

1. Простая дифференцировка - глобальный уровень иерархии концепта «вещество» (родовые признаки) - классификация изображений простых и сложных веществ.