Ментально-структурированная образовательная технология

А.А. Добряков, А.П. Карпенко, Е.В. Смирнова
Ментально-структурированная 
образовательная технология
Под редакцией А.П. Карпенко

УДК 37.012.7
ББК 74.58 
 
Д57
Работа выполнена в рамках государственного контракта № 740.11.0407 
от 26 ноября 2010 г. на тему «Качество подготовки научных и научно-педагогических 
кадров инженерного профиля в компетентностном формате».
Добряков, А. А.
Д57 
 
Ментально-структурированная образовательная технология / 

  
А. А. Добряков, А. П. Карпенко, Е. В. Смирнова ; под ред. А. П. Кар  
-
пенко. — Москва : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2018. —
  
202, [2] с. : ил. 
ISBN 978-5-7038-4926-2
В книге намечены пути улучшения качества обучения и повышения эффективности профессиональной деятельности специалистов инженерного профиля. 
В качестве основного средства решения этих задач предложена ментально-структурированная образовательная технология, позволяющая целенаправленно формировать не только фундаментальные знания, умения и навыки обучающихся, 
но также составляющие их мыслительной грамотности (знаниевая, или познавательная, функциональная, креативная, корпоративная и социально-экономическая грамотность). Эта же технология помогает в воспитании разнохарактерных 
профессионально значимых личностных качеств обучающегося. Исследована 
возможность создания информационно-коммуникационной обучающей среды, 
обеспечивающей поддержку гармонизированного (ментально-структурированного) обучения, ориентированного на использование интеллектуально-дидактических возможностей ЭВМ. 
Для специалистов, занимающихся проблемами высшей школы, научно-педагогических работников.
УДК 37.012.7
ББК 74.58
 
 Добряков А.А. Карпенко А.П.,
  
 
Смирнова Е.В., 2018 
 
 Оформление. Издательство
ISBN 978-5-7038-4926-2 
 
МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018

Предисловие
Цель исследований, результаты которых представлены в настоящем издании, — улучшение качества обучения в вузах и повышение эффективности 
профессиональной деятельности специалистов инженерного профиля. Для 
достижения этой цели авторы предлагают использовать ментально-структурированную образовательную технологию, которая позволяет формировать 
у учащихся не только фундаментальные знания, умения и навыки (ЗУН), но 
также мыслительную грамотность (знаниевую, или познавательную, функциональную, креативную, корпоративную и социально-экономическую) и 
профессионально значимые личностные качества (ПЗЛК). 
В соответствии с базовыми положениями ментально-структурированного подхода авторы стремились организовать материал монографии — тематические блоки, опорные наглядно-образные схемы, обобщающие графические построения, систематизированные таблицы, функциональные 
последовательности и различного рода эвроритмы, — следуя принципу 
пентадности. Указанные составляющие излагаемого предметного содержания сопровождаются краткими пояснениями, содержащими дозированную 
неопределенность и посильную для читателя сложность, что способствует самостоятельному приобретению им безмолвных знаний, т. е. внелогических 
навыков невербального понимания нового информационного содержания. 
Дозированная неопределенность стимулирует читателя к активному размышлению, а посильная сложность способствует выработке ряда ПЗЛК, 
связанных с трудоспособностью и способностью к эмоционально-волевому напряжению. 
Книга состоит из пяти глав. 
В первой главе представлены анализ тенденций современного рынка 
интеллектуального труда и обусловленные ими изменения образовательных 
целей и средств их достижения. На этой базе обосновывается необходимость 
использования новой ментально-структурированной образовательной технологии. 
Во второй главе изложена концепция ментально-структурированной 
образовательной технологии: сформулированы основная идея, гипотеза исследования и его концептуальный замысел; даны определения и представлен структурный состав основных используемых понятий (мыслительная 
грамотность, ключевые компетенции, профессионально значимые личностные качества); выявлена специфика функционального объединения логического, педагогического и психологического; введены соответствующие 
логико-психолого-педагогические координаты. 
Третья глава содержит основной теоретический материал исследования — в ней раскрывается содержание ментально-структурированного подхода к компетентностной подготовке специалистов технического профиля. 
В этой главе детализированы определения понятий «мыслительная грамотность» и «профессионально значимые личностные качества», введено важнейшее в исследовании понятие «дом качества»; рассмотрены разновидно3

сти компетентностных моделей элитных специалистов; представлены экспертно-аналитические зависимости для оценки ключевых компетенций и 
ПЗЛК, а также дескриптивные модели оценки качества подготовки специалистов инженерного профиля, ориентированные на использование возможностей современных ЭВМ.
Четвертая глава призвана раскрыть особенности математического и информационного обеспечения ментально-структурированной образовательной технологии. Представлены структура современной интеллектуальной 
автоматизированной обучающей системы и ее информационное обеспечение. Введено большое число метрик сложности понятий, учебных модулей, 
библиотек и курсов учебных дисциплин. Рассматриваются основные составляющие алгоритмического обеспечения ментально-структурированной образовательной технологии.
В пятой главе представлено авторское программное обеспечение, позволяющее реализовать ментально-структурированную образовательную 
технологию. Рассмотрены концептуальные основы ментально-структурированной экспертно-аналитической системы автоматизированного управления качеством образовательной деятельности вуза (АСУМС), используемая 
аппаратно-программная платформа этой АСУ, а также ее ментально-структурированные интерфейсы пользователей. Некоторые детали программного 
обеспечения раскрыты в четырех приложениях.
Списки использованной литературы приведены в конце введения, каждой из пяти глав и приложений. 
Книга содержит значительное число замечаний, завершение каждого из 
которых отмечено символом #.
Материал между авторами распределен следующим образом: введение — А.А. Добряков; главы 1–3 — А.А. Добряков, Е.В. Смирнова; главы 4, 
5 и приложения — А.П. Карпенко, Е.В. Смирнова.
Книга подводит своеобразный итог многолетней научно-практической 
работы профессора А.А. Добрякова, который в 2017 г. отметил свой 90-летний юбилей.
Издание ориентировано на профессорско-преподавательский состав 
вузов, а также на научно-педагогических работников.

Принятые сокращения
АОС 
— автоматизированная обучающая система
АСУ 
— автоматизированная система управления
АСУМС  — ментально-структурированная экспертно-аналитическая 
  
 
система автоматизированного управления качеством образо  
 
вательной деятельности вуза
ВКР 
— выпускная квалификационная работа
ДИПД — дополнительный интеллектуальный потенциал к действиям
ЕСК 
— Европейская система квалификаций
ЗУН 
— знания, умения и навыки
ИАОС 
— интеллектуальная автоматизированная обучающая система
ИПКС — интегральный потенциал качества (компетентности) специа  
 
листа 
КЗМ 
— контекстно-зависимая метрика
ККТОО — канва, контекст, текст, обсуждение, обобщение
КНЗМ — контекстно-независимая метрика
ЛПП 
— логико-психолого-педагогические (координаты)
МГ 
— мыслительная (ментальная) грамотность
ОМГ 
— обобщенная мыслительная грамотность
ПЗЛК 
— профессионально значимые личностные качества
ППС 
— профессорско-преподавательский состав
УМКД — учебно-методический комплект дисциплины
ФГОС 
— Федеральный государственный образовательный стандарт
ЭЦОС 
— электронно-цифровая обучающая среда
ЯПФ 
— ярусно-параллельная форма (графа)

Введение
Общие соображения, побудительные мотивы и целесообразность (канва). 
Министерство образования и науки Российской Федерации разработало государственную программу «Образование и развитие инновационной экономики: внедрение современной модели образования в 2009–2012 гг.», ориентированную на стратегические планы до 2020 г. В паспорте государственной 
программы среди приоритетных особое место занимают направления, связанные с формированием средств оценки качества образовательных услуг, а 
также с модернизацией содержания и методов обучения на основе использования возможностей современных информационно-коммуникационных 
образовательных технологий. Развитие этих технологий позволяет резко 
увеличить дополнительный интеллектуальный потенциал к действиям на всех 
уровнях подготовки специалистов, в том числе на уровне децентрализованного (дистанционного) обучения. 
С учетом современных мировых тенденций в развитии образования авторы рассматривают новый класс информационно-коммуникационных систем, ориентированных на автоматизированное решение образовательных 
задач ближайшего и отдаленного будущего. С этой целью исследуется принципиальная возможность гармонизированного объединения психолого-педагогического, предметно-содержательного и информационно-технологического 
аспектов обучения в единый человеко-машинный комплекс, обеспечивающий возможность эффективного перехода с помощью средств, предоставляемых современными ЭВМ, от традиционно сложившихся методов обучения 
к методам, основанным на самообучении и саморазвитии по определенным 
человеко-машинным правилам.
Иными словами, в исследовании речь идет о создании особой информационно-коммуникационной обучающей среды, позволяющей сделать 
первые шаги в направлении формирования основ гармонизированного 
(ментально-структурированного) обучения, ориентированного на использование интеллектуально-дидактических возможностей ЭВМ. Рассматриваются следующие составляющие ментально-структурированного учебного процесса: побудительные мотивы; базовые подходы; основополагающие 
принципы; методологические средства достижения заявленных образовательных целей; возможные механизмы оценки качества как предоставляемых образовательных услуг, так и конечных результатов обучения.
Мы исходим из того, что реформа образования прежде всего должна 
быть связана с кардинальным расширением понятия фундаментальность образования. Динамика быстро изменяющихся внешних условий такова, что 
современная наука вынуждена все большее внимание уделять сверхсложным 
социально-экономическим системам. Одной из таких систем является система высшего образования, для устойчивого развития которой в условиях хаотичности и высокой неопределенности внешней среды требуется выход на 
системный уровень познания действительности. Первостепенную роль здесь 
играет междисциплинарный, синергетический подход к содержательной струк6

туре инноваций в системе современного образования. Одной из главных проблем этого подхода является проблема обеспечения единства естествознания 
и обществознания. Это, в свою очередь, ведет к необходимости использования новых стратегий в образовании, установления горизонтальных связей, 

а также к разработке и использованию описывающих их метаязыков. 
Целостность естествознания и обществознания как доминанта новой 
парадигмы образования должна помочь в разрешении проблемы гармонизации отношений этих двух разнохарактерных по своей природе культур. 
Диалектическое единство этих культур заключается в том, что ни одна из 
них не является самодостаточной и, следовательно, не сможет развиваться 
без привлечения другой. Поэтому особое значение приобретает структурное 
содержание междисциплинарных курсов, которые должны включать основные фундаментальные знания о процессах, возникающих на стыке наук, что 
позволит ученикам эффективно преодолевать предметную разобщенность. 
(Вслед за работой [1] для простоты записи там, где это не вызывает опасности неверного прочтения, вместо терминов учащийся, обучающийся, обучаемый, испытуемый, студент и т.  д. используем термин ученик, а вместо 
терминов преподаватель, эксперт, обучающий и т. д. — термин учитель.) Тем 
самым обеспечиваются наиболее благоприятные условия для быстрой адаптации выпускников вузов к изменяющимся требованиям внешней среды, к 
необходимости самостоятельного освоения новых специальностей и специализаций, которые могут потребоваться в их будущей профессиональной 
деятельности. Последнее обстоятельство очень важно, поскольку является 
условием функциональной устойчивости и конкурентоспособности выпускников вузов на рынке интеллектуального труда.
Такой подход требует разработки новых образовательных технологий 
и методик представления знаний, которые позволят отражать фундаментальные процессы интеграции и дифференциации разнохарактерных наук и 
использовать достижения синергетики как науки о взаимодействии и самоорганизации различных явлений. Междисциплинарный, синергетический 
подход является удобным методологическим инструментарием не только 
для целенаправленного формирования ключевых компетенций (переносимых из одной области в другую), но и для ментально-структурированного 
квантового обучения, которое характеризуется минимальным количеством 
психической энергии, затрачиваемой учеником на освоение единицы воспринимаемой учебной информации. 
Отличительные 
особенности 
ментально-структурированного 
подхода 
к  природно-сообразной, компетентностной подготовке специалистов технического профиля (контекст). Природно-сообразность — принцип социальной 
педагогики, согласно которому педагог в его практической деятельности 
руководствуется факторами естественного, природного развития человека. 
Например, К.Д. Ушинский обосновал необходимость предварительного изучения основ физиологии, гигиены и психологии (внимание, память, воображение, «рассудочный процесс», чувства, воля), на базе которого можно 
переходить к изучению дара слова, нравственных, эстетических и религиозных чувств, дидактики.
7

В настоящее время в России идет становление новой образовательной 
системы, ориентированной на разрешение основного противоречия высшего профессионального образования, характерного не только для нашей страны, но и для всего мира. Это противоречие заключается в рассогласовании 
экспоненциально возрастающих информационных потоков с возможностями функциональных систем головного мозга эффективно их воспринимать 
и рационально перерабатывать за ограниченное время обучения.
Для достижения указанной цели необходимо использование принципиально иных средств подготовки специалистов технического профиля. Имеется в виду разработка концептуальных основ особой (природно-сообразной) образовательной технологии, обеспечивающей возможность одновременно с целенаправленным формированием в процессе обучения предметно-ориентированных ЗУН (компетенций), соответствующих той или иной 
специальности, развивать еще и так называемые предметно-инвариантные 
мыслительные ЗУН, в том числе нечетко обусловленные правополушарные 
ресурсы мозга, связанные с генерацией принципиально нового информационного содержания, приносящего наибольшую прибыль. При этом вопросы 
повышения эффективности взаимодействия человека и ЭВМ рассматриваются с единых методологически увязанных позиций, включающих в себя как 
психофизиологическую, так и информационно-техническую составляющие.
Важнейшей характеристикой любой учебной системы является ее внутренняя упорядоченность. Функциональное объединение логического, психического и педагогического может быть осуществлено по-разному. Например, 
посредством использования логико-психолого-педагогических координат, с помощью которых устанавливаются необходимые предметные, дидактические и 
психофизиологические взаимосвязи между указанными сущностями. Такому 
представлению отвечает пентадно-структурированное изложение предметного содержания монографии, соответствующее объективно существующим 
закономерностям работы функциональных систем головного мозга человека. 
Пентадность рассматриваем обобщенно как природно-сообразную пятиопорную основу множества психофизиологических построений и структур, имеющихся в организме человека [2–7]. У человека пять органов чувств, 
пять пальцев. Известно, что и головной мозг человека в большинстве своем 
функционирует по пентадной схеме, основанной на принципе «следовать 
за…». На этом психофизиологическом фундаменте базируется большинство 
моделей рассматриваемого в книге ментально-структурированного подхода 
к подготовке специалистов инженерного профиля.
Основное предметное содержание (текст). Для восприятия, понимания 
и последующего запоминания ментально-структурированных учебных материалов требуется гораздо меньше психической энергии, затрачиваемой на 
внутримозговую перекодировку, чем при освоении традиционных неструктурированных форм представления предметного содержания. Эта ситуация 
(уменьшение затрат психической энергии) возникает потому, что при структурировании учебных материалов по «мозговым» правилам уже проведено 
предварительное кодирование этих материалов внешним по отношению 
к мозгу способом, при этом ученик воспринимает информацию, уже частич8

но приспособленную к особенностям его кратковременной и долговременной памяти. 
Несмотря на известные издержки, графические, наглядно-образные схемы и ментально-структурированные логические построения в силу их внутренней упорядоченности в соответствии с «мозговыми» правилами восприятия, понимания, порождения, преобразования и сохранения информации 
являются наиболее эффективными средствами лаконичного представления 
смыслового содержания. Такой методический прием позволяет наиболее компактно (в методологически сжатом виде) представить все информационное 
содержание учебной дисциплины в комплексе. Вербальные комментарии к 
ментально-структурированным учебным материалам лишь разъясняют и закрепляют заложенную в них пятиопорную логику представления информации. 
Под пятиопорной здесь имеется в виду логика, отражаемая законом 
Дж. Миллера [2, 3], согласно которому в кратковременной памяти человека 
в течение периода времени, длящегося от 6 до 10 с, может удерживаться не 
более чем 7 ± 2 однозначно идентифицируемых информационных стимулов, 
имеющих различную сложность. Этот же термин может использоваться и 
для обозначения пентадной логики мыслительной деятельности, характерной для ментальных операций запоминания, сохранения и воспроизведения. 
Пентадная логика была открыта Б.М. Величковским [4], который установил, 
что в долговременной памяти человека информация хранится в пяти закодированных формах: в виде одномерных последовательностей (цепочек), 
двумерных иерархий, пространственных матриц, кластеров (концептов), 
сетевых ассоциативных структур. Следовательно, именно в таких форматах 
должно осуществляться и предварительное кодирование информации, подаваемой «на вход» ученику с тем, чтобы на ее последующее внутримозговое 
преобразование (ментальное кодирование процедур восприятия, осмысления и долговременного сохранения) им затрачивалось меньше психической 
энергии, чем при освоении предварительно не кодированной информации.
Предъявляемые требования и пути реализации (обсуждение). Ментальное 
структурирование изучаемого предметного содержания учебных дисциплин 
можно отнести к учебно-методическим средствам нового поколения. Основное предназначение ментального структурирования — это методологическое 
сжатие учебных материалов, а также повышение качества их восприятия, 
преобразования и запоминания. Эти два обстоятельства очень важны, поскольку в настоящее время только они являются резервами для повышения 
качества подготовки специалистов при жестко ограниченных сроках обучения и экспоненциально увеличивающихся объемах изучаемой информации.
Отметим, что предметным специалистам, в том числе и преподавателям, 
логика ментального структурирования графического материала, как правило, 
понятна, поскольку они умеют читать разного рода схемы, т. е. обладают мыслительной грамотностью (соответствующей компетенцией). Таким образом, 
дополнительные разъяснения к ментально-структурированным материалам 
им не нужны или нужны в минимальном объеме.
Практические рекомендации и особенности изложения (обобщение). Содержание монографии построено в соответствии с психофизиологическими 
9

особенностями памяти и мышления. Использована блочно-модульная пентадная схема построения излагаемого содержания. Выделено пять тематических модулей — глав. Авторы стремились к тому, чтобы каждая глава состояла из пяти содержательных блоков — разделов, а каждый раздел включал 
в себя пять структурных подразделов — пунктов. Главы, разделы и пункты 
упорядочены по принципу «следовать за…» в соответствии с пентадной логикой работы функциональных систем головного мозга. 
Применительно к инженерной деятельности эту логику можно представить в виде пяти следующих содержательных разделов, каждый из которых 
выполняет свою, лишь ему принадлежащую, функцию. 
1. Побудительные мотивы. В этом разделе можно найти ответ на вопрос 
О чем это? Здесь представлено общее направление, или канва, изложения. 
2. Отличительные особенности. Этот раздел содержит ответ на вопрос 
Зачем это? и показывает актуальность гипотезы исследования, или контекст, излагаемого материала.
3. Основное содержание (Что это такое?). В этом разделе должны быть 
представлены процедуры когнитивно-креативного порождения множества 
приемлемых альтернатив, или собственно текст.
4. Предъявляемые требования и ограничения (Как этого достичь?). Материал раздела должен содержать процедуры принятия многокомпонентных 
решений, или обсуждение путей реализации изложенного в предыдущих разделах.
5. Практические рекомендации (Что из этого получится?). В этом разделе следует рассмотреть процедуры окончательного выбора и ассоциативного переноса материала в другие области, или обобщение представленных 
результатов.
Структурные составляющие пентадного формата «канва, контекст, 
текст, обсуждение, обобщение» (ККТОО) представляют собой своеобразные 
информационные инварианты, которые отражают содержательное предназначение и последовательность изложения каждого раздела в структуре мыслительной деятельности человека, упорядоченной по принципу «следовать 
за…». При этом максимальная содержательная информативность приходится на третий раздел (текст). 
Литература к введению
1.	 Фролов Ю.В., Махонин Д.А. Компетентностная модель как основа оценки 
качества подготовки специалистов // Высшее образование. 2004. № 3. С. 34–41.
2.	 Miller G.A. Images and models, similes and metaphors // Ortony A. (ed). Metaphor and thought. Cambridge: Cambridge University Press, 1993. P
. 357–400.
3.	 Miller G.A., Johnson-Laird Ph.N. Language perception. Cambridge: Harvard 
University Press, 1976. 760 p.
4.	 Величковский Б.М. Современная когнитивная психология. М.: Изд-во 
Моск. ун-та, 1982. 336 с.
5.	 Бир С. Кибернетика и управление производством. М.: Наука, 1965. 303 с.
6.	 Бир С. Мозг фирмы. М.: Радио и связь, 1994. 202 с.
7.	 Бернштейн Н.А. Физиология движений и активность. М.: Наука,  1990. 
496 с.
10