Как решать графические и визуальные задачи: разбор видов, техник и приемов решения для успешной защиты

В учебной практике для развития студентов, как специалистов, применяют различные техники и подходы. Одним из таких способов выступает решение графических и визуальных задач.

Понятие, роль и особенности графических и визуальных задач

Под графическими и визуальными задачами понимают такой задание или кейс, для выполнения которого индивиду предстоит работать с соответствующими схемами и графиками, визуальным материалом. Притом решение предполагает как анализ готового (исходного) графика, так и разработку соответствующей иллюстрации для анализа или поиска ответа на поставленный вопрос.

Чаще всего необходимость выполнения подобных кейсов возникает в технических, математических, естественнонаучных областях. Но в целом подход уместен даже в гуманитарной практике, творческом направлении и пр. Данный метод обучения пользуется практически повсеместно.

Он выполняет ряд полезных функций:

• Информационная. Как правило, на графиках и схемах отображается существенная информация, подчёркивающая те или иные зависимости, тенденции, изменения и влияния. Притом такой материал чаще всего обладает более точными и измеримыми характеристиками, нежели классическое описание ситуации.
• Преобразующая и оптимизирующая. Эта задача предполагает переработку материала в емкий и информативный вид, «сжатие» данных до минимума, базиса. Она позволяет наглядно представить ситуацию и изобразить ее.
• Моделирующая. Данная миссия состоит в том, что пользователь создает некую графическую модель по поставленным условиям. Такой подход упрощает восприятие ситуации, повышая глубину погружения в материал, делая его более доступным.
• Аналитическая и диагностическая. Разбор графиков, оценка указанных аргументов и их поведения помогает разобраться в ситуации и установить причинно-следственные связи, обеспечить ход решения конкретными выводами, раздобыть новый материал для работы (заметить особенности в поведении переменных, соблюдение тех или иных законов и пр.). Более того, работа с рисунками, иллюстрациями требует умения читать их, что развивает соответствующие навыки по переработке абстрактных данных в пригодный и понятный для восприятия формат. Чтение графиков помогает выявить проблему и оценить ее масштабы, развитие и воздействие.

Следует отметить, что графические и визуальные задачи – это не абсолютно идентичные понятия. Визуальные задачи – это общая группа, включающая в себя задание с акцентом на использование графических и иллюстративны элементов, то есть различных способов визуализации описанных условий.

Графические же сводятся к применению графиков в процессе решения. В них уместны графики, диаграммы, гистограммы, схемы и пр.

Критерий для сравнения	Графические задания	Визуальные задания
Предназначение	Воссоздать конкретные тенденции, выделить элементы или наиболее значимые параметры, воссоздать конкретный объект	Описать ситуацию в целом, создать общую картину согласно условиям
База	Конкретные значения и параметры	Комплекс элементов для отражения общей картины, ситуации в целом
Объект	Причины и следствия, зависимости и тенденции, результат	Результат или исходная ситуация
Подходы	Графики, диаграммы, моделирование	Моделирование, прогнозирование

Как правило, визуальные задачи представляют общие сведения, ситуацию в целом, а графические – сосредоточены на определённых элементах или объектах, более ориентированы на создание конкретики, измеримости, уточнения деталей.

Поэтому можно смело сказать, что визуальные кейсы – обобщенные, более широкая категория, а графические – их часть.

Виды графических и визуальных задач

Рассматриваемые категории задач имеют некую классификацию. Каждый вид применим в определенных условиях или ситуациях, имеет свои особенности в подготовке и применении. Поэтому важно знать и понимать, когда и какой формат будет пригоден и полезен, эффективен.

Первая группа графических и визуальных задач – сравнительная. Здесь основной вопрос по условиям – выделить сходства или отличия, сопоставить данные, соотнести информацию, распределить материалы на группы и пр. Для этих целей применяют столбчатые диаграммы, гистограммы. С их помощью легче показать разницу или соотношение между рассматриваемыми параметрами.

Вторая группа – задания на пропорции, доли, измерение и соотношение элементов. Ее можно отнести частично к сравнительным, но здесь не просто важно выделить сходства и отличия, а именно соотнести данные, отметить размеры, объемы каждого в общем составе. Здесь визуализацию лучше всего делать с помощью круговых диаграмм, кольцевых диаграмм, где все элементы единой системы будут подписаны и отмечены визуально.

Третья группа – аналитико-динамическая. Она предполагает составление линейных графиков и диаграмм для отражения тенденций, зависимостей. В некоторых случаях уместны гистограммы (например, при оценке показателей по годам и сравнение изменений). Цель таких кейсов – показать, как изменились значения за определенный период. Выделить рост или сокращение показателей, но не более того.

Четвертая группа – причинно-следственная. Миссия этого варианта отражения задачи и ее решения состоит в оценке зависимостей, определении причинно-следственных связей, провоцирующих факторов, следствий и пр. В этом случае применимы диаграммы рассеяния, радарные диаграммы, диаграммы Исикавы и пр.

Пятая группа – упорядочивающая. В этом случае пользователь распределяет известную информацию и параметры на группы и представляет их в виде планов, последовательностей, определенных групп (иерархий, структур). Также такие задания помогают установить зависимости и перераспределить отдельные ресурсы, оптимизировать ситуацию или сгенерировать оптимальное решение. В этом случае нередко используют древовидные карты, диаграммы Ганта, SIPOC-диаграммы и пр.

Еще одна группа – пространственная. Здесь пользователям предстоит соотнести параметры с некой местностью или измерить, вычислить определённые показатели для оценки ситуации (скорость, время, расстояние, уровень продаж, плотность населения, частотность и пр.). Для этих целей применимы картограммы, линейные диаграммы или схемы.

Выбор определенного вида графической или визуальной задачи во многом зависит от исходных данных и поставленного в них вопроса, цели. Поэтому важно учитывать, что именно нужно определить и как вам проще достичь нужного результата, какие действия будут воспроизведены и что соответствует им с графической или визуальной точки зрения.

Как решать графические и визуальные кейсы? (этапы)

Решение графических и визуальных требует от пользователя определенных усилий и логики.

Первым делом необходимо ознакомиться с условиями и понять, что известно, какие исходные данные указаны и что необходимо определить (на какой вопрос ответить). В данном случае достаточно внимательно прочитать кейс и заострить внимание на ключевых данных, постараться выписать их или ввести систему обозначений. Также пользователю следует постараться понять, как исходные параметры взаимосвязаны, что и как влияет на изложенную ситуацию, какие действия наблюдаются и пр.

В результате индивиду предстоит выписать известные параметры, сгруппировать с учетом видимых математических зависимостей, постараться определить формат и вид графика и возможности его применения для решения.

То есть тщательно погружается в то, что указано имеем и стараемся понять, как оперировать известными данными.

Второй шаг – построение графика с исходными значениями. На этой стадии важно разобраться в условиях и понять, какие зависимости наблюдаются и какой вид графиков подходит для их визуализации. Затем нужно ввести систему обозначений для каждого параметра чтобы было проще отметить его на графике, не загромождая изображение и остальные аргументы.

Далее приступаем к выбору вида графического элемента. Для этого можно воспользоваться нашими рекомендациями-расшифровками (когда какой вид уместнее):

Тип графика	Условия применения
Гистограммы и столбчатые диаграммы	Для сравнения данных, сопоставления значений, отражений тенденций и изменений в динамике
Кольцевые и круглые диаграммы	Отражение пропорций и соотношений
Линейные графики	Отслеживание изменений и динамики, отражение прямой зависимости между параметрами, хронологическое расположение данных
Графики корреляций и регрессий	Отражение причинно-следственных связей, воздействия параметров на ситуацию (конкретный момент или результат)
Графики «древа»	Определение последовательности или иерархии элементов
Диаграмма Ганта, SIPOC-диаграмма	Распределение значений с целью отражения последовательности действий, логики ситуации
Диаграммы Исикавы	Анализ ситуации и определение причинно-следственной связи, зависимостей и влияния одной переменной на другу, изменений под влиянием условий
Картограммы	Уточнение расположения параметра на местности или в пространстве

Перед построением графика важно проделать подготовительную работу: определить масштаб и размер графика, обозначить оси или систему измерений, определить положение исходных значений, выбрать цветовую гамму для каждого параметра или графика и пр.

Далее, согласно математическим и графическим приемам, нужно воспроизвести графически условия задачи и построить соответствующий график, обозначив переменные.

Третий шаг – решение с помощью графика. Согласитесь, что построение графической модели происходит не просто так или с целью иллюстрировать материал и только. На самом деле спектр его действия и применения гораздо шире. На его основе можно тщательнее разобраться в исходных параметрах и их воздействий, оценить тенденции, установить скрытые или незаметные ранее зависимости и пр.

Анализ графика поможет понять, какие отклонения происходят, как ведут себя переменные и что на них влияет, что обозначает точка пересечения линий и что происходит в различных окрестных областях (рядом с ней). То есть работа с таким компонентом помогает воочию заметить все изменения, установить причины и следствия или особенности, а также спрогнозировать результаты.

Четвертый шаг – проверка и оценка результата, его описание и обоснование. На этой стадии студенту предстоит соотнести полученный результат с исходными данными. Важно убедиться, что ответ логичен и связан с ними, соответствует смыслу задачи и поставленному в ней основному вопросу.

Если время и силы, возможности позволяют, то можно попробовать решить задачу альтернативным способом (неграфическим или использовать иной графический подход) и соотнести полученные результаты. При правильном исходе, они должны совпадать. Если в ходе проверки наблюдаются отклонения, противоречия или итоговый результат не совпадает. Стоит пересмотреть ход решения или перепроверить все в очередной раз.

Последний этап – оформление решения. Для начала запишите условия дано согласно общей системе обозначения и учебным требованиям. Затем, перенесите график в чистовик с учетом масштабов и введенной системы обозначений. Под ним необходимо привести анализ данных и четко выделить тенденции, обосновать дальнейший ход действий. Очень важно пояснить, что было получено с помощью графика, как это было получено. Притом не забывайте аргументировать каждый результат.

Конечный ответ (результат) выделите в окончательном выводе или разделе «Ответ».

Техники и методы решения графических и визуальных задач

Ну что ж, переходим к самому интересному и сложному. Какими подходами чаще всего пользуются студенты при решении задач с помощью графиков и визуальных инструментов?

Первым и самым очевидным выступает графический. То есть им предстоит строить графики, «читать» и анализировать их, на их же основе пытаться как-то найти решение. То есть в этом случае придется сначала создать «исходный график», затем при каждом изменении или воспроизведении действия его перерисовывать, и так до финала. Притом каждый график обязательно должен быть проанализирован, описан, из него должен быть извлечен конкретный результат и вывод с обоснованием (научным, практическим).

То есть, по сути, здесь рисуем график или диаграмму по текущим значениям. Дальше делаем изменения по условиям задачи (больше/меньше, влияние факторов и пр.) И снова создаем обновленный график, который также описываем, анализируем. Далее с учетом знаний, существующих теорий, нормативов, ограничений, тактик воспроизводим идею или вносит соответствующие корректировки и снова рисуем новый график и пр.

Второй популярной техникой решения графических задач является иллюстративная. Она предполагает создание рисунков и иллюстраций по ситуации. Они могут быть общими – в целом по условию задания: сколько объектов, кто и что делал, что получил, на чем отразилось и пр.) Или конкретизировать отдельный этап или шаг. Чаще всего этот формат предстает в виде небольшой зарисовки со стрелками, обозначениями, линиями или чертежными элементами и пр.

Важно отметить, что иллюстрация и график – это не одно и то же! Иллюстрация содержит зарисовки конкретных предметов, лиц и отражает их изменения, действия, размеры или особенности. Обычно с их помощью стараются упростить понимание и восприятие исходных данных, условий задачи. График же предстает как инструмент решения: оценка ситуации, воспроизведение действий и отслеживание изменений, измерение величин и установление зависимостей между рассматриваемыми параметрами и пр. Притом он оформляется чаще линиями, диаграммами.

Фактически, рисунок отражает стационарное состояние или конкретное положение дел, а график – динамические процессы.

Третья тактика – блок-схема. Она чаще всего применятся для отражения процессов или последовательности действий в рамках поставленной задачи или воспроизводимых правил, законов и пр. Она помогает отметить исходные значения и оценить любые изменения, составить план действий (как базисный, так и подробный с ответвлениями и уточнениями).

Блок-схема редко используется как решение. Чаще всего она помогает разобраться в условиях кейса и определить план действий над переменными с учетом их зависимостей, научных теорий и правил и пр. По сути, это тактика упорядочивания, группировки и поиска решения.

Еще один популярный формат для воспроизведения графической или визуальной задачи – метод аналогий или параллельного решения. В этом случае студен находит аналогичную или похожую задачу с готовым решением и просто следует описанным действиям, подставляя свои значения в формулы. Здесь может возникнуть лишь сложность с построением графика (если у пользователя нет практики в этом деле). Притом данная тактика самая простая, понятная и доступная для студента с любым уровнем подготовки.

Также обратим ваше внимание на то, что в рамках каждой техники придется не только «рисовать», чертить, но и самое главное – анализировать, оценивать. То есть аналитическая составляющая будет присутствовать при любом визуальном или графическом воспроизведении задания.

Сложности при выполнении графических и визуальных задач

При решении графических и визуальных задач сложности возникают и встречаются практически на каждом шагу.

Во-первых, студентам бывает сложно изначально разобраться в условиях задачи и определить, какой формат или вид графиков подойдет для ее решения или описания. В этом всему виной слабая теоретическая подготовка и неумение грамотно обрабатывать, преобразовывать информацию, оперировать располагаемыми параметрами. Ошибки возникают на фоне некорректного восприятия исходных данных и условий, неверной трактовки отдельных терминов или показателей, а также из-за игнорирования описанных деталей (банальное пренебрежение текстовой информацией и невнимательность).

Во-вторых, чаще всего ошибки возникают при построении графика. Студенты бывают просто невнимательны или рассеяны или попросту не имеют достаточных практических компетенций для воспроизведения схемы, диаграммы и пр. Здесь всему виной неумение пользоваться специальными графическими программами или вручную строить простейшие графики, незнание основ черчения, несоблюдение математической точности при построении (нет четких масштабов и пр.)

В-третьих, сложности при построении графика чаще всего возникают на фоне слабого воображения, когда индивид не может понять и даже представить, как и что отразить, где обозначить тот ил иной параметр. Притом такое наблюдается даже при качественной подготовке и владении темы. Здесь преобладают страхи допустить ошибку, возможен информационный перегруз (когда даны лишние параметры и их нужно исключить, но студент этого не понимает или описаны дополнительные условия применения тех или иных значений и действий и пр.).

В-четвертых, решение графически не всегда обладает точностью. Графики могут быть приблизительными, линии могут съезжать и пр. Поэтому ответ по задаче может оказаться не совсем корректным. Здесь все зависит от мастерства построения графиков.

В-пятых, сложности также могут возникнуть в ходе оформления. В каждом учебном заведении действуют свои стандарты и правила, которые нудно учесть. Притом настройки оформления не должны искажать качество график или изображения, сказываться на четкости.

В целом, любые сложности и ошибки при решении графических и визуальных задач возникают на фоне пробела в знаниях и недостаточной практике студента.

Рекомендации по решению графических и визуальных задач

Учитывайте предметную область задания и специфику дисциплины. Внимательно ознакомьтесь с темой, разберитесь в ней. Обеспечьте качественное информационное обеспечение-сопровождение, которое поможет разобраться в условиях: что значат те или иные коэффициенты или параметры, с чем они связаны, каким законам подчиняются, от чего зависят и с чем совместимы и пр.

Постарайтесь обеспечить график максимально точными данными. При его построении важно оперировать конкретными величинами. Поэтому сделайте заготовки: выпишите известные аргументы и переменные, по необходимости переведите качественную информацию в количественный вид и пр. Восполните недостающую информацию с помощью анализа ситуации и применения научных подходов, знаний.

Чертите графики или воспроизводите решение единообразно, в одном стиле с учетом действующих правил и требований.

Обеспечьте корректность описания графика: старайтесь выражать свои мысли относительно результатов однозначно, точно, грамотно и обоснованно.

Обязательно перепроверяйте решение и ход его воспроизведения альтернативными способами. Убедитесь, что получен правильный ответ. Только после этого следуете приступать к оформлению задания.

Практикуйтесь, чтобы отточить навыки по созданию, чтению и анализу графиков.