« МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М. В. ЛОМОНОСОВА _____________________________ ...»
Мы показали, что в целомдинамика мыслительной деятельности в ходеэкспериментирования имеет следующиеособенности. На начальных этапахобследования доминирует направленность напоиск информации дивергентного типа,проявляющаяся в многообразии целей,способов действий и вызываемых реакцийобъекта. В дальнейшем доминирующая рольпостепенно переходит к познавательнымсредствам конвергентного типа, хотяпроцесс этого перехода может идти соскачками и возвращениями, со "вспышками"дивергентного мышления. На заключительномэтапе доминируют процессы осмысленияинформации конвергентного типа,направленные на построение единой,насколько возможной полной инепротиворечивой системы интерпретации.Таким образом, дивергентный иконвергентный пути развертыванияэкспериментирования в благоприятномслучае дополняют и обогащают друг друга.При неблагоприятных вариантах доминируетлибо конвергентная составляющая, и тогдаребенок не может собрать полную информациюиз-за того, что его действия с объектомслишком стереотипны, либо дивергентная– и тогдаребенок теряется, "тонет" в лавинеполученной им самим разнообразнойинформации, будучи не в состоянии ееосмыслить [Поддьяков А.Н., 1989].
Как будет показанодалее, особенно важно, что творческаянаправленность ребенка на разнообразиевсех компонентов деятельности служитбазой изобретения различных комбинаторныхстратегий. Даже дошкольники оказываютсяспособны к полному комбинаторномуперебору нескольких факторов, к пониманиюособого типа информации, выявленной засчет этих комбинированных воздействий(информации о ненаблюдаемыхвзаимодействиях между факторами) и кпостроению адекватной системыинтерпретации работы объекта. Такимобразом, экспериментирование ребенка смногосвязным объектом – это деятельность,где исследование, интеллект и творчествотеснейшим образом взаимодействуют, ирезультаты познания определяютсягармоничностью этоговзаимодействия.
ГЛАВА 3.
НОВОЕ НАПРАВЛЕНИЕРАЗВИТИЯ:
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯИНИЦИАТИВНОСТЬ ДЕТЕЙ ПРИ
ИЗУЧЕНИИ СЛОЖНЫХОБЪЕКТОВ И ЯВЛЕНИЙ
В данной главе описаны ипроанализированы ранее неизвестныевозрастные возможности познавательнойдеятельности ребенка.
В теории систем подсложным объектом (или системой) понимаетсятакой, который состоит из большого числавзаимосвязанных и взаимодействующихэлементов [Мельников, 1983; Раскин, 1976;Флейшман, 1982]. Проблема сложности,взаимообусловленности предметов и явленийявляется в настоящее время одной изосновных при организации деятельности всамых разных областях. Человечествосоздает и вовлекает себя во все новые,более широкие и сложные сети различныхвзаимодействий (экологических,технологических, информационных,социальных, политических и т.д.). Но людиотносительно легко овладевают лишьсистемами с малым числом факторов,однозначными связями между ними и линейнойдинамикой изменений. Системное, «сетевое»мышление, остается на невысоком уровне, чтонередко приводит к ошибкам и дажекатастрофам [Дернер, 1997].
Фундаментальноезначение здесь приобретает способностьобработки информации, относящейся сразу кнескольким или множеству объектов(information-processingcapacity) [Халфорд, 1997; Case, 1985; Flavell, Miller P.H., Miller S.A.,1993; Miller G.A., 1956;Pascual-Leone, 1970].Начало изучения этой способности былоположено классической работой Дж. Миллера«Магическое число: семь плюс-минус два», вкоторой доказывалось, что человек можетодновременно оперировать не более чем 7-юединицами информации (словами, числами идр.) [Miller G.A., 1956]. В дальнейшем развернулисьширокие исследования по этой проблеме, втом числе по ее возрастным аспектам. Так,Г.С. Халфорд [1997] развивает теорию, всоответствии с которой данная способностьлимитируется объективной сложностьюсвязей между элементами, рассматриваемымисубъектом. Дети до 7 лет могут действоватьтолько с двучленными (бинарными)отношениями, дети 7-10 лет – уже с трехчленными,подростки и взрослые – с четырехчленнымиотношениями, но не выше. Последний типрассматриваются как «потолок»возможностей обычного человека.
A. Demetriou, анализируявозрастное развитие пониманияпричинности, пришел к выводу, чтодошкольники могут исследовать и пониматьситуации только простейшего,непосредственно наблюдаемоговзаимодействия не более чем двуходновременно действующих причин(факторов). Лишь подростки на стадииформальных операций могут самостоятельноисследовать ситуации, содержащие до 4причинных факторов, выдвигая и проверяягипотезы путем полного комбинаторногоанализа возможных взаимодействий.Считается, что даже дети 7-11 лет,находящиеся на стадии конкретных операций,не могут на удовлетворительном уровне никомбинировать переменные висследовательских целях, ни проверятькомплексные гипотезы об их взаимодействии[Крайг, 2000; Ришар, 1998; Флейвелл, 1967; Flavell et al.,1993; Demetriou et al., 1993(а, б); Klahr et al., 1993; Schauble, 1990;Schauble, Glaser, 1990].
В результатеисследовательская и практическаядеятельность со сложными системамиизучается преимущественно на взросломконтингенте испытуемых [Дернер, 1997;Новик, 1986;Пушкин, 1965;Функе, Френш, 1995].
Мы поставили задачупроверить точность этих представлений овозрастных возможностях ребенка. Мыизучали, в какой мере дети способныисследовать сложные, многосвязные объекты.В теории управления многосвязнымназывается такой объект, «в математическоймодели функционирования которого хотя быодна управляемая координата зависит отнескольких управляющих координат илинесколько управляемых координат зависятот одной и той же управляющей координаты»[Теория управления, с. 12]. Иначе говоря, вмногосвязных объектах (или системах) тотили иной параметр зависит сразу от нескольких иодин параметр определяет сразу несколько других. В односвязных же объектах любойпараметр связан только с каким-то одним ине более. Таким образом, многосвязныеобъекты имеют качественно более высокийуровень системной организации.
Нас интересовало, могутли дети осуществлять по отношению к даннымобъектам такой сложный вид познавательнойдеятельности как многофакторное исследование. В науке оно используется какосновной метод изучения сложных систем,имеющих высокую степень связности[Асатурян, 1983; Мельников, 1983; Пятницын,Вовк, 1987].
Большинство психологовпри анализе исследовательскойдеятельности реальных испытуемыхиспользует как эталон для сравнениянаучную методологию многофакторногоизучения сложных объектов и явлений.Поэтому вначале мы кратко изложим основныеположения и принципы этой методологии, азатем обратимся к собственнопсихологическим исследованиям того, каклюди экспериментируют с различнымисложными системами. При этом мыпостараемся ответить на вопрос, в какоймере исследовательское поведение реальныхлюдей соответствует этим принципам и какпроисходит овладение ими свозрастом.
3.1. НАУЧНАЯ МЕТОДОЛОГИЯИССЛЕДОВАНИЯ СЛОЖНЫХ
СИСТЕМ: МНОГОФАКТОРНОЕЭКСПЕРИМЕНТИРОВАНИЕ
Основной принциписследования сложных систем гласит, чточем более разнообразны исследовательскиевоздействия, тем полнее и многостороннеепознание изучаемой системы. Разнообразитьвоздействия можно двумя путями.
Во-первых, можноиспользовать или изобретать ранее неприменявшиеся методы воздействий. Этосовершенно новые воздействия, несводящиеся к комбинациям уже опробованных.(Например, если объект еще не испытывали врентгеновских лучах или в невесомости,можно сделать это.)
Второй путь – это комбинированиевоздействий в различных сочетаниях. Какпоказано в теории систем и теорииэксперимента, комбинирование – это важнейшееуниверсальное направление развертыванияразнообразия исследовательскихвоздействий [Анучин, 1986; Асатурян, 1983].Всегда, когда мы знаем хотя бы о двух иболее способах воздействий, мы можемначать объединять их в различные сочетанияпо правилам комбинаторики. При этом хотя ине изобретаются принципиально новыеспособы воздействий, но приобретаетсяпринципиально новая и важная информация– информация овзаимодействии факторов, о внутреннихсвязях в системе. На этом основаномногофакторноеэкспериментирование.
Этот тип исследованияпозволяет изучать важнейшее качествосистем –эмергентность.Оно состоит в том, что свойства целого немогут быть сведены к сумме его отдельныхэлементов.
Простейшей физическойметафорой неаддитивности (илинесуммативности), проявляющейся вэксперименте, является взвешиваниенескольких объектов [Пятницын, Вовк, 1987].Пусть имеется 3 объекта: А, Б, С. Когда мывзвешиваем их по отдельности, тообнаруживаем, например, что объект А весит 2г, Б весит 5 г, а С весит 10 г. Но когда мывзвешиваем два объекта А и Б, то получаем не7 (2+5), а, например, 25 г. Когда взвешиваем А и С,то получаем не 12 (2+10), а 1 г. Когда взвешиваемБ и С, то получаем не 15, а 3 г. Объяснениетакого рода фактов состоит в том, чтовзвешиваемые объекты вступают друг сдругом и с окружающим в различныевзаимодействия (например, химические илиже какие-либо другие). Взвесив все триобъекта вместе, мы можем получить иотрицательный вес (-12 г): чашку весовначинает тянуть вверх. (Если А, Б, С – это, предположим,три блока самособирающегосявертолета).
В то же времявозможности межфакторных взаимодействийне абсолютны. В соответствии саргументацией правдоподобия эффектыдействия переменных, взятых по одной,считаются более вероятными, чем эффектывзаимодействия между двумя переменными, аэффекты взаимодействия двух переменныхсчитаются более вероятными, чем эффектывзаимодействия трех, и т.д. Иначе говоря,главный эффект более вероятен, чем эффектвзаимодействия [Кемпбелл, 1996]. Если быэффекты взаимодействия высших порядковбыли так же значимы и вероятны, как иэффекты взаимодействий предшествующихпорядков, то какие-либо обобщения ипредсказания стали бы невозможны – каждый следующийфактор совершенно менял бы всю картину,вступая в новые, совершеннонепредсказуемые взаимодействия с ранеедействовавшими факторами. Это бы сделалоневозможным существование науки.Обобщения возможны, потому что множествомпотенциально определяющих фактороввсе-таки можно пренебречь – в этом состоитпостулат конечной каузальной связи(Б.Дж.Андервуд, цит. по [Кемпбелл, 1996, с.113]).
Но конечностьпричинной связи – это постулат, а не аксиома, и недоказанная теорема. Остается открытымвопрос о том, как этот постулат конечнойсвязи соотносится с фундаментальнымфилософским понятием всеобщей связи,являющейся результатом и проявлениемуниверсального взаимодействия всехпредметов и явлений между собой.
Очевидно, что лучшевсего этот постулат работает при анализезакрытых устойчивых моносистем. В пределе,в закрытой и устойчивой системе цепочкипричинных связей минимальны, если вообщеимеются –система застыла, "замерзла". При анализе жеоткрытых, динамически изменяющихсякомплексных систем приходится считаться стем, что список потенциально значимыхфакторов, которые могут вступать вдействие при тех или иных ситуациях, какраз не конечен, а "существенно бесконечен",неопределенно велик [Дрейфус, 1978, с. 226]. Какбы ни был велик конечный списокучитываемых факторов, всегда найдетсяситуация, в которой проявится фактор, либосчитавшийся крайне маловероятным, либовообще неучтенный, но рассмотрениекоторого окажется делом жизни и смерти. Азначит, список учитываемых факторовпридется увеличить, и т.д.
Итак, вопрос конечности–бесконечности (неопределенности длины)списка учитываемых факторов и вопроспорядка учитываемых взаимодействийостается открытым, упираясь, в конечномсчете, в фундаментальные вопросыестествознания и философии. Практическаярекомендация может состоять в том, чтобыпри анализе системы, которую исследовательсчитает закрытой и устойчивой, попытатьсясвести ее описание к конечному инебольшому числу строго определенныхфакторов с низкими порядкамивзаимодействий (сделать описание простым– адекватнымстроению самой системы). Тогда все станетнадежно и предсказуемо.
Но попыткаограничиться строго определенным наборомфакторов и наперед заданным порядком ихвзаимодействий может оказаться крайнеопасной при анализе открытых неустойчивыхдинамических систем. В случае такогоограничения придется постоянносталкиваться с важными, но неучтеннымиобстоятельствами и с их "невероятнымистечениями", одно из которых рано илипоздно может оказаться роковым.
С другой стороны, в этихсистемах существует совершенно реальнаяопасность потерять способность к анализуситуации и принятию решений, будучипогребенными под информациейнеопределенно большого объема и сложности– если никакихограничений на число рассматриваемыхфакторов и взаимодействия вообще ненакладывать. Эта проблема не имеетуниверсального решения и решается взависимости от компетентности и искусстваисследователя.
Методологиямногофакторного экспериментированияотличается от методологии однофакторногоэкспериментирования следующим [Пятницын,Вовк, 1987].
В основеоднофакторного экспериментирования лежатклассические индуктивные методыустановления причинных связей Бекона– Милля: методсходства, различия, объединенный методсходства и различия, метод сопутствующихизменений, остатков. Все эти методыпостроены на постулате о возможностивыделения каждой причины (фактора) в"чистом" виде и их изменения по одному. (Этововсе не значит, что классическоеоднофакторное экспериментальноеисследование изучало только какой-то одинфактор. Во многих исследованияхэкспериментаторы изучали большое числофакторов, но все эти факторыпредставлялись как такие, которые можновыделять и изменять по одному).
Помимо этого,методология однофакторногоэкспериментирования основана на следующихменее очевидных положениях: а)измерительный инструмент не включается втеорию объекта; б) постулируетсяконстантность этого измерительногоинструмента (предполагается, что знание"материализуется" в исследовательскоминструменте строго однозначным образом, адействие этого инструмента в разныхэкспериментальных ситуациях остаетсяпостоянным).
Методологиямногофакторного экспериментирования, вотличие от однофакторного, базируется надругих предпосылках [Пятницын, Вовк,1987]:
1. Невозможностьвыделения каждого свойства или фактора в"чистом" виде, невозможность разделенияфакторов и их изменения по одному. Всложных системах за счет множественныхвнутренних взаимодействий изменениеодного фактора влечет за собой изменениядругих факторов – по сетям и кольцампричинно-следственных связей. Пытаясьизменить один фактор, экспериментатор"сдвигает" всю систему. При этом черезобратные связи может существенноизмениться и тот фактор, которымэкспериментатор, казалось бы, строгоуправляет. Поэтому приходится сравниватьситуации, отличающиеся не по одному, асразу по множеству параметров, иклассические методы установленияпричинных связей теряютэффективность.
2. Исследовательскийинструмент должен быть включен в теориюобъекта. Выявляемые свойства объектарассматриваются не просто как егособственные свойства, а как результат еговзаимодействия с другими объектами, в томчисле с исследовательскиминструментом.
4. Овеществление знанийв экспериментальном инструменте неявляется жестко однозначным. Инструментпредставляет собой многофункциональнуюсистему.
5. Результатыэксперимента представляются не одной, амножеством моделей [Пятницын, Вовк,1987].
3.2. ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕИССЛЕДОВАНИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
ЧЕЛОВЕКА ПО ИЗУЧЕНИЮ СЛОЖНЫХ(МНОГОСВЯЗНЫХ) ОБЪЕКТОВ
Одни из самыхмасштабных психологических исследованийэкспериментирования взрослых со сложнымиобъектами и системами проведены впоследнее время в немецкой психологии:Д.Дернером, П.А.Френшем, Дж.Функе и др. (см.[Дернер, 1997; Функе, Френш, 1995; Dorner, 1993; Frensch,Funke, 1995; Sternberg, Funke, 1991]). Эти авторы изучалидеятельность нескольких тысяч испытуемыхс разнообразными специальноразработанными компьютерными сценариями.Особенностью этих сценариев являетсябольшое количество факторов, связанныхдинамически изменяющимися и неочевидными,"непрозрачными" связями (например, в моделиуправления городом). В этих исследованияхпсихологи изучают взаимосвязимотивационных, эмоциональных икогнитивных переменных, строятиерархические модели управлениянамерениями, целями, сбором информации,выдвижением гипотез, принятием решений,самоконтролем и т.д. В отечественнойпсихологии крупный вклад в изучениепрофессиональной деятельности со сложнымисистемами внесли В.Н.Пушкин [1965],З.А.Решетова [1985], И.Б.Новик [1986] и др.
Мы же здесь болееподробно остановимся на проблемахвозрастного развития способностей крешению исследовательских задач и навозможностях детей в отношенииисследования системных объектов.
Для анализаспособностей к решению комплексныхисследовательских задач принципиальноезначение имеет введенное А.Деметроупонятие "причинно-экспериментальногомышления" (causal-experimental thought). Этомышление, направленное на выявлениепричинных связей посредствомэкспериментирования [Demetriou et al., 1993(а, б)]. Поклассификации А.Деметроу,экспериментальное мышление является однойиз пяти основных специализированныхструктурных систем познавательнойдеятельности человека. Его функциейявляется выявлениепричинных связей во взаимодействующихструктурах. В составэкспериментального мышления входятследующие компоненты.
1) Комбинаторныеспособности. Они являются, по А.Деметроу,"краеугольным камнем" даннойспециализированной системы и необходимыдля исчерпывающего поиска всех возможныхвзаимодействий между переменными.
2) Способности поформированию гипотез о возможныхпричинных отношениях. Главную роль здесьиграют гипотезы о взаимодействиях внутриразличных сочетаний факторов.Р.Готтсданкер [1982] называет такие гипотезыкомплексными, или комбинированными.
3) Способности строитьпланы многофакторных экспериментов,направленных на проверку выдвинутыхгипотез.
4) Способностиконструирования объяснительныхмоделей.
Что касаетсякомбинаторных способностей, то они вбольшинстве случаев оцениваются наматериале "чистой" комбинаторики, не"отягощенной" факторными взаимодействиямимежду комбинируемыми элементами. Например,испытуемому дается задание перечислитьвсе сочетания нескольких элементов(перечислить все цепочки, которые можносделать, беря по одной бусине красного,желтого, зеленого и синего цветов). Бусины,естественно, никак не реагируют на то илииное соседство, то есть между ними нетвзаимодействия. Отсутствие взаимодействийне важно с точки зрения "чистой"комбинаторики, но важно с точки зрениямногофакторного экспериментирования,которое теряет всякий смысл, есливзаимодействий между факторами нет.
Начиная с Ж.Пиаже,считается, что к полному комбинаторномуперебору способны лишь взрослые иподростки. Наиболее эффективнойстратегией полного перебора является"счетчик-стратегия", названная так засходство с работой автоматическихсчетчиков [Scardamalia, 1977]. Она состоит впоследовательном полном переборе всехзначений одного элемента (младшегоразряда) при сохранении постояннымизначений других элементов. Затем второйэлемент принимает следующее значение,после чего повторяется цикл переборазначений младшего элемента и т.д., пока всеэлементы не пройдут все свои значения.Данные Ж.Пиаже о возрастной динамикеовладения комбинаторикой существеннопересмотрела Л.Д.Инглиш. Она выделила ипроанализировала различные комбинаторныестратегии детей и лежащие в основе этихстратегий принципы. Л.Д.Инглиш показала,что при правильно подобранном предметномматериале дети с 7 лет начинаютиспользовать счетчик-стратегию дляперебора комбинаций 2-3 типов элементов.Например, испытуемые перебирали всекомбинации цветных маек и штанишек, одеваяигрушечных медведей [English, 1993; English, Halford,1995].
С.Пейперт [1989] выдвинулгипотезу, что в компьютерных культурах входе овладения комбинаторными микромирами(например, разработанной им средой LOGO) детизначительно раньше, чем в подростковомвозрасте, будут осваивать схему процедур,известную в программировании подназванием "вложенные циклы" ("цикл в цикле").На основе этой схемы легко строитсяалгоритм полного комбинаторного перебора,то есть счетчик-стратегия.
Если же говорить нетолько о комбинаторике, но и о другихструктурных компонентахэкспериментального мышления (выдвижениикомплексных гипотез, организациинеобходимых многофакторныхвзаимодействий, осмыслении полученнойинформации), то, по данным Ж.Пиаже имножества других исследователей, к этомуспособны лишь подростки и взрослые, но немладшие школьники и – тем более – не дошкольники [Крайг, 2000; Ришар, 1998;Флейвелл, 1967; Flavell et al., 1993; Demetriou et al., 1993(а, б);Klahr et al., 1993; Schauble, 1990; Schauble, Glaser, 1990]. Даже дети,находящиеся на стадии конкретных операций(7-11 лет), не могут на удовлетворительномуровне ни выделять и комбинироватьпеременные, контролируя каждую из них, ниформулировать комбинированные(комплексные) гипотезы, ни проверять их,используя индуктивные методы установленияпричинно-следственных связей. Приспециальном обучении возможноформирование обобщенной стратегииуравнивания переменных учетвероклассников [Балдина, 1987]. Этастратегия считается принципиально важнойдля экспериментирования: она состоит вварьировании одного фактора присохранении всех остальных факторовнеизменными. (Фактически речь идет остратегии однофакторногоэкспериментирования с простыми системами,поскольку при экспериментировании сосложными системами невозможно найтиситуации, различающиеся только однимфактором, о чем было сказано выше.)
Считается, чтодошкольники могут исследовать и пониматьситуации только простейшего факторноговзаимодействия, а именно, непосредственнонаблюдаемого взаимодействия не более чемдвух факторов, каждый из которых имеет неболее 2 уровней [Anderson, 1981; Demetriou et al., 1993(а, б)].В качестве примеров таких ситуаций можнопривести следующие эксперименты. Висследовании С.Л.Новоселовой [1978] ребенокдолжен был подтянуть к себе предмет,ухватившись одновременно за оба концатесемки, перекинутой через крючок на этомпредмете. Если он тянул только за одинконец, то второй выскальзывал из крючка. Висследовании Т.М.Землянухиной [1986] отдошкольника требовалось открыть"проблемную коробку", нажав на кнопку еезапора и одновременно потянув крышку, тоесть организовав простейшую комбинациюдвух факторов. Оказалось, что эти задачидоступны детям уже в раннем возрасте. Крометого, детей 6-7 лет можно научитьанализировать поведение трехфакторноймеханической системы (тележки и груза нанаклонной плоскости) – если взрослыйвыделяет для ребенка в обобщенном видесущественные связи в этой системе[Бильчугов, 1979]. Комбинирования факторов отиспытуемых не требовалось.
3.3. САМОСТОЯТЕЛЬНОЕИССЛЕДОВАНИЕ ДЕТЬМИ МНОГОСВЯЗНЫХОБЪЕКТОВ: КОМБИНАТОРНОЕЭКСПЕРИМЕНТИРОВАНИЕ
Мы поставили задачупроверить точность вышеизложенныхпредставлений о возрастных возможностяхдетей. Нас интересовало, в какой мере детиспособны исследовать сложные,многосвязные объекты, а также могут ли ониосуществлять по отношению к даннымобъектам такой сложный вид познавательнойдеятельности как многофакторное исследование. Мы выдвинули следующие гипотезы.
1. Исследовательскиевозможности детей в отношениисамостоятельного познания ими сложныхобъектов и ситуаций находятся накачественно более высоком уровне, чем этопредполагалось ранее в различных теорияхкогнитивного развития. Мы предположили,что дети дошкольного и младшего школьноговозраста способны успешно исследоватьсложные, многосвязные,физические и социальные объекты иявления,выявляя их скрытые сущностныехарактеристики и сети внутреннихпричинных взаимодействий.
2. Для раскрытия этогосодержания дети должны использоватьособый тип практическихпреобразований, который бывыявлял сущность многосвязных объектов.Данному требованию удовлетворяют комплексные воздействия, вызывающие качественно новыеэффекты в поведении многосвязного объекта(явления). Объединение в едином комплексенескольких воздействий позволяет ребенкувыявить и понять такие существенные системообразующиесвязи, которые остаются принципиальнонедоступными при иных типахвоздействий.
3. Дети сензитивны кситуациям, требующим комплексныхисследовательских воздействий. Ониспособны по собственной инициативеизобретать эти воздействия в необходимомразнообразии для познания различныхсложных объектов.
4. Средствомактуализации и целенаправленногоформирования способностей к исследованиюсложных систем может быть особая системадидактических объектов, провоцирующихисследовательскую инициативность детей внаправлении выявления все более сложных,многосвязных зависимостей.
5. Зависимостьисследовательской инициативности отвозраста является многомерной инелинейной. Онтогенетические измененияисследовательской инициативностипроисходят как в направлении ее роста, таки снижения в некоторых областях, где онаранее была высокой.
Нас интересовало, прикаких условиях основные элементымногофакторного исследования сложныхобъектов становятся доступны детям и какразвертывается их самостоятельнаяисследовательская инициативность в этомнаправлении.
С целью изученияданного вопроса мы разработали исконструировали 6 специальныхигрушек-головоломок различной сложностидля детей от 3 лет до 10 лет. Они предлагалисьиспытуемым для самостоятельнойдеятельности.
Хотя разработанныенами головоломки и были представлены детямкак игрушки, это особыеэкспериментальные устройства (установки),созданные для стимуляцииисследовательской инициативности иизучения ее особенностей.Они являются сложными сточки зрения наличия в них большого числаразнообразных скрытых связей междуэлементами. Эти связи нужновыявить путем самостоятельногоэкспериментирования. Возвращаясь кметафоре Д.Дернера, который сравнилпереплетение зависимостей в сложнойсистеме с пружинным матрасом, можносказать, что каждый из объектов нашейсистемы представляет собой своеобразный"матрасик", провоцирующий ребенка насамостоятельное исследование.
Со строгой техническойточки зрения, данные головоломки – это многосвязныеобъекты с полифункциональными«аккордными» органами управления,участвующими в формировании той или инойкоманды, будучи объединены в определеннуюкомбинацию ("аккорд"). Аккордные клавиатурыиспользуются в современных техническихсистемах управления, эксплуатируемыхвзрослыми [Дмитриева, Крылов, Нафтульев; 1979;Основы инженерной психологии, 1986].
Поскольку нашиголоволомки имели «многослойную»структуру свойств и связей, это позволялоиспытуемым различных возрастовконцентрироваться на наиболее интересныхи в то же время доступных для нихзависимостях, скрытых в предмете.
Всего в экспериментахучаствовало 653 ребенка 3-10 лет [ПоддьяковА.Н., 1986(а, б), 1989, 1990, 1991(а, б), 1996(а, б), 1998(а),Poddiakov A.N.,1994].
Рассмотрим особенностиисследовательской инициативностииспытуемых разных возрастов приобследовании этих многосвязных объектовна материале следующихэкспериментов:
1) самостоятельноеисследование дошкольниками, младшимишкольниками и взрослыми головоломки,требующей понимания прямоугольной системыкоординат и пространственноймультипликации (декартова произведениякоординат);
2) исследованиедошкольниками головоломки, требующейпонимания арифметического сложения;
3) исследованиедошкольниками и взрослыми головоломки,требующей полного комбинаторногоисследования 4-х причинных факторов (этосчитается недоступным детям, не достигшимуровня формального интеллекта);
4) исследование детьми 5и 9-10 лет головоломки, требующейкомбинаторики высоких иерархическихпорядков –комбинирования эффектовкомбинирования.
Исследование детьми ивзрослыми матричной головоломки:понимание пространственноймультипликации
Головоломкапредставляла собой ящик с 2перпендикулярными рядами кнопок (по 5кнопок в каждом ряду) и матрицей из 35 окон сизображениями сказочных персонажей (рис. 1).Окна были закрыты заслонками. При нажимекакой-либо одной кнопки открывалосьближайшее окно напротив этой кнопки.Заслонки этих, ближайших в кнопкам оконбыли окрашены в белый цвет.
При нажиме двух кнопок(по одной в каждом ряду) открывалось еще иокно на пересечении соответствующейвертикали и горизонтали, проходящих черезнажатые кнопки. Заслонки этих окон былизеленого цвета.
При одновременномнажиме всех 10 кнопок открывались все 35окон.
Таким образом,головоломка содержала зависимости двух разныхуровней. Один из них былсвязан с одиночными действиями иединичными связями («кнопка – белое окнонапротив»), а второй – с комплексными, комбинированнымивоздействиями на кнопки и открываниемсразу нескольких окон. Этот второй уровеньтребовал уже оперирования системойпрямоугольных координат. Он подчинялсяпринципампространственно-логическоймультипликации (умножения): одновременныенажимы в обоих рядах приводили коткрыванию зеленых окон, образующихдекартово произведение координат нажатыхкнопок.
С эргономической точкизрения, данный объект относился к разрядуматричных командно-сигнальных устройств ссовмещенным расположением клавиатуры иинформационной панели. Они используются вдеятельности операторов систем "человек - машина"[Конарева, Тяпченко, Седакова, 1975;Соловьева, Тяпченко, Рамендик, 1978]. Однакоразработанный нами аппарат имелособенности, благодаря которым онсоответствовал познавательнымвозможностям детей и целям нашегоисследования.
Рис. 1. Головоломка– матричноеустройство. При одновременном нажиме двухкнопок открываются два белых окна напротивэтих кнопок и зеленое окно на пересечениисоответствующей вертикали и горизонтали(открытые окна обозначены крестиками). Принажимах кнопок по одной открывается толькоодно белое окно напротив нажатойкнопки.
Испытуемые: 90 детей (30испытуемых 5 лет, 30 – 6 лет, 30 – 9-10 лет), 26 взрослых (студентов) 19-26лет.
Методика. Эксперимент проводился с каждымиспытуемым индивидуально. Экспериментаторпоказывал ребенку объект, говорил, что этоигрушка и предлагал поиграть с ней самому,пока взрослый занят. Взрослым испытуемымговорилось, что это игрушка-головоломкадля изучения мышления детей, ипредлагалось обследовать ее «дляразминки», пока экспериментатор подбираетдругие экспериментальные задания.
Если испытуемый(ребенок или взрослый) долгое время не могперейти на двухрядные нажимы, емуоказывалась помощь.
В концеэкспериментатор давал испытуемомунесколько заданий двух видов: 1) показать,какие окна откроются, если нажать кнопки,указанные экспериментатором; 2) открытьокна, указанные экспериментатором.
Эксперимент длился неболее 20 мин.
Основныерезультаты деятельностииспытуемых представлены на диаграмме1.
Самостоятельно перешлина одновременные действия в обоих рядахкнопок 20% детей 5 лет, 47% детей 6 лет, 50% детей9-10 лет, 92% взрослых. (Различия междуиспытуемыми 5 и 6 лет статистически значимына уровне 0.05; между испытуемыми 6 и 9-10 лет– нет значимыхразличий; между испытуемыми 9-10 лет ивзрослыми –значимы на уровне 0.01. См. Приложение1.)
В среднем дети 5 лет,самостоятельно догадавшиеся о возможностикомбинированных действий, переходили к нимпосле 42 одиночных действий, дети 6 лет– после 26одиночных, 9-10 лет – после 28, взрослые – после 5.
Таким образом, на этомэтапе казалось, что чем старше испытуемые,тем успешнее их исследовательскаядеятельность.
Однако затемсоотношение возраста и успешности сталозначительно более сложным. Оказалось, чтонаиболее полный и систематический перебордальнейших воздействий ведут младшиешкольники, а не дошкольники и не взрослые. Аименно, абсолютное большинство детей 9-10лет (93%) последовательно варьировалонажатые кнопки в одном ряду (например,горизонтальном) при той или инойфиксированной нажатой кнопке в другом ряду(вертикальном). Затем они фиксировалиследующую кнопку в вертикальном ряду иопять перебирали по очереди кнопкигоризонтального ряда – и т.д. Это вариантсчетчик-стратегии, где элементами младшегоразряда являлись кнопки одного ряда(горизонтального), а элементами старшегоразряда –кнопки второго ряда (вертикального). Приосуществлении данной стратегии реакцииустановки были строго упорядочены:изменялась одна координата открывавшихсяокон при неизменности второй.
Тем самым испытуемыепродемонстрировали стихийное пониманиеосновного принципа факторногоисследования: варьирование однойпеременой при сохранении другихпостоянными. В данном случаеиспользование этой стратегии приводило ктому, что дети воспроизводили – в упрощенной форме– метод обходаузлов пространственной сетки, которыйхорошо известен в математике.
В отличие от младшихшкольников, эту стратегию использовалолишь 20% детей 5 лет и 50% детей 6 лет. Остальныееще не были способны изобрести стратегиюупорядоченного комбинаторного перебора,адекватную предложенной им матричнойголоволомке. А взрослые не считали нужнымее осуществлять, поскольку предполагали,что уже полностью разобрались в устройствеигрушки.
Ошибочность этогомнения взрослых испытуемых открылась имтолько при выполнении контрольных заданийв конце эксперимента. Оказалось, что онисовершенно правильно прогнозируют, какиезеленые окна должны открываться при техили иных одновременных нажимах в обоихрядах. Зато, к своему собственномуудивлению, они делали грубые ошибки припрогнозировании поведения белых окон, адля их открывания пытались использовать неодиночные, а комбинированные воздействия,хотя они здесь были абсолютно не нужны. Вцелом, делали ошибки в заданиях с белымиокнами 80% взрослых, а среди детей 6 лет такихбыло только 7% (!) (Различия значимы на уровне0.01 –Приложение 1.) В то же время дошкольникинамного хуже взрослых справлялись сзаданиями на открывание зеленых окон,требующими комбинированных действий ипонимания прямоугольной системыкоординат. Эти задания выполнили лишь 27%детей 6 лет и 3% детей 5 лет. Младшиешкольники (9-10 лет) по структуре успешностивыполнения заданий стояли ближе к взрослым– они тожелучше справлялись с зелеными окнами, чем сбелыми.
Объяснение этих фактовсостоит в следующем. Взрослые слишкомбыстро перешли на комбинированныедействия и в дальнейшем использовалитолько их. Тем самым они лишили себявозможности изучить единичные связи «однакнопка – одноокно». Поэтому задание экспериментатораоткрыть белые окна, не открывая при этомзеленых, ставило их в затруднительноеположение –некоторые из них даже не знали о такойвозможности. Интересны даваемые имикомментарии: «Чего-то я, значит, не совсемпоняла», «Я забыла. Это мояневнимательность», «Я думал, Вы будете прозеленые окна спрашивать», «А зачем здесьэти-то белые (окна)? Это нелогично!».
Дошкольники жезначительно больше времени посвятилиодиночным нажимам и разглядыванию белыхокон. Поэтому соответствующие вопросыэкспериментатора не вызвали у нихзатруднений. Они начинали путаться лишь взаданиях на прямоугольную системукоординат –она слишком сложна для самостоятельногопонимания дошкольников.
Таким образом, в этихэкспериментах наблюдались инвертированные отношения междууспешностью взрослых и успешностью детейпри обследовании различных сторон одного итого же объекта. Некоторыеспособы действий и выявляемые с их помощьюсвойства объекта исследовались болееполно и качественно взрослыми, а другие– детьми. Врезультате взрослые несмогли выявить некоторые скрытыесущностные характеристики объекта,которые были успешно раскрытыбольшинством старших дошкольников. В целом, каждая из трех изученныхвозрастных групп (дошкольники, младшиешкольники, студенты) отличалась тем, какиеименно свойства и связи объекта онаисследовала лучше двух других групп.Взрослые, по сравнению с младшимишкольниками и дошкольниками, очень быстро,практически с места догадались онеобходимости комбинированных действий ипоняли зависимость, связанную спрямоугольной системой координат. Младшиешкольники осуществляли самый полный исистематический перебор воздействий ипросмотр изображений. Однако дошкольникилучше всех поняли связи между одиночными,некомбинированными действиями ивызываемыми единичными эффектами.
Итак, возрастные измененияисследовательской инициативностипроисходят в направлении не только роста,но и снижения в некоторых областях, где онаранее была высокой.
Исследованиедошкольниками головоломки, требующейпонимания арифметического сложения
Для детальногоизучения того, как развертываетсяисследовательская инициативность болеемладших детей, мы разработали головоломкус более простой зависимостью. Этот объектпредставлял собой ящик – одноэтажный домик с6 окошками в ряд (рис. 2). Под каждым окномрасположена кнопка (всего 6 кнопок). При ихнажатии загорались окна, в которыхстановились видны изображения сказочныхперсонажей. Ребенок мог нажимать кнопки поодной, а мог и сразу по две, по три и т.д. Принажатии одной кнопки (любой) всегдазагоралось одно и тоже окно – первое слева. Приодновременном нажатии каких-либо двухкнопок загоралось два окна слева, принажатии трех –три левых окна. И т.д. – до шести.
Таким образом, этотобъект, как и предыдущий, требовалразличных комбинированных воздействий.Причем каждый следующий уровенькомбинирования (двойные нажимы, тройные ит.д.) приводил к эффектам, недоступным напредшествующем уровне (к появлению всёновых изображений). Однако даннаяголоволомка была проще предыдущей,поскольку была построена на принципеарифметического сложения, а непространственной мультипликации.
Процедура. Эксперимент проводился с каждымребенком индивидуально, по той же методике,что и эксперимент с матричнойголоволомкой.
В конце экспериментаэкспериментатор давал испытуемомунесколько заданий трех видов:
1) зажечь окна,указанные экспериментатором;
2) зажечь окна,указанные экспериментатором, разнымиспособами;
3) показать, какие окназагорятся, если нажать кнопки, указанныеэкспериментатором.
Испытуемые: 110 человек 3-6 лет (20 детей 3-х лет, 30детей 4-х лет, 30 детей 5-ти лет, 30 детей 6-тилет).
Основныерезультаты деятельностииспытуемых представлены на диаграмме2.
Рис. 2. «Счетная»головоломка N 1.
При нажиме любых nкнопок загорается n окон слева.
Типичные действиябольшинства детей во всех возрастныхгруппах состояли в следующем. Испытуемыевначале перебирали все кнопки по одной, азатем достаточно долго повторяли этиодиночные нажимы, хотя полученный эффект(зажигание одного и того же окна) уже неудовлетворял их и вызывал раздражение.Однако возрастные группы существенноразличались действиями после того, какребенок все-таки нажимал две кнопкиодновременно. 85% испытуемых 3 летзатруднялись повторить двойной нажим– они непонимали разницы между одновременнымнажимом на две кнопки и нажатием тех жекнопок по отдельности. Однако, начиная с 5лет, большинство детей быстро переходилона тройной нажим, еще быстрее – на четверной изатем, минуя пятерной, они сразу переходилик шестерному(!) Таким образом, у большинстваиспытуемых 5-6 лет наблюдалось ускоренноелавинообразное обнаружение новыхкомбинированный воздействий по типу«ага»-реакции – ребенок догадывался о принципеработы объекта (диаграмма 3). Важноподчеркнуть, что на этом этапе объектомдеятельности ребенка становилась нетолько сама игрушка, но и способы организации собственныхдействий. Детирефлексировали эти способы, что отражалосьв их речевых комментариях (например, ввосторженных восклицаниях типа «Я сразутри нажал!»).
В целом, 80% детей 6 лет и50% детей 5 лет пересчитывали по собственнойинициативе нажатые кнопки и загоревшиесяокна (вслух или указывая пальцем,движениями головы). Это создавалоиспытуемым необходимые условия дляпонимания реализованной в головоломкезависимости, построенной наколичественных отношениях (принципсложения).
В основном,использование детьми разнообразныхкомплексных воздействий способствовалоуспешному познанию объекта. Вместе с тем,имелись парадоксальные случаиотрицательного влияния. Так, при переходена более высокий уровень разнообразиякомбинированных воздействий некоторыеиспытуемые оказывались не в состоянииосмыслить получаемую от объекта болеесложную и разнообразную информацию.Предмет представал перед ними во всейсвоей сложности, недоступной дляосмысления. В результате у испытуемого нетолько не формировалась новая, болееадекватная система интерпретации, но иразрушалась прежняя, удовлетворительнообъяснявшая наиболее простые зависимости.Таким образом, в связи сповышением уровня практических действий уребенка резко падал уровень понимания.Например, Майя М. (5; 11)самостоятельно перешла на одновременныенажимы, но нажимала вначале только кнопки,начиная с крайней левой и далее подряд, приэтом загоралась окна напротив кнопок.Испытуемая проявляла чувствоудовлетворения, несколько раз повториларезультат и затем нажала на две крайниеправые кнопки. При этом загорелись двалевых окна. Затем девочка осуществиласерию различных одновременных нажимов, вкоторых окна загорались не напротивнажатых кнопок. У Майи наблюдались реакцияудивления, отрицательные эмоции. Онапродолжала осуществлять различные нажимы,но в них уже не было системы. Выполняяконтрольные задания, она либо пыталасьоднозначно связать окна и кнопки, либоотвечала наугад. Иначе говоря, она выявилатакой уровень сложности свойств предмета,что не смогла их проанализировать иобобщить.
Другая сторона этого жеявления состояла в том, что низкаявариативность действий могласпособствовать в известных ограниченныхпределах осмыслению содержания предмета.Ребенок вскрывал лишь наиболее простые егосвойства, которые легко осмысливал. В такомположении оказались дети, которые нажималилишь кнопки слева.
При обследованииданной головоломки дети использовалиразличные стратегии комбинаторногоперебора. Так, Володя Б. (5;7), используяправильную стратегию перебора пар кнопок,нашел все 15 возможных сочетаний. Вначале оннажимал пары соседних кнопок, затем парыкнопок, разделенных одной кнопкой, двумя,тремя и, наконец, четырьмя. Таким образом,он перебрал все возможные парныесочетания. Наиболее интересна попыткасоздания универсальной схемы полногокомбинаторного перебора Сергеем Ш. (5; 11). Онфиксировал одной рукой в нажатом положениикрайние левые кнопки в количестве, наединицу меньшем, чем требовалось зажечьокон, а другой рукой нажимал по однойоставшиеся кнопки. Но Сергей не учел, чтофиксированные кнопки тоже нужно время отвремени менять. В результате, зажигая 2окна, он смог перебрать 5 из 15 возможных пар,а зажигая 5 окон, нашел лишь 2 варианта из 6,не заметив других, очевидных вариантовнажимов. Большинство же детей использоваласледующую стратегию: они перебирали кнопкипо одной, затем переходили к переборуразличных пар кнопок, троек, четверок и т.д.Это вариант счетчик-стратегии, в которомчисло одновременно нажимаемых кнопокявляется старшим разрядом, а ихрасположение – младшим, однако вариант грубый,поскольку сами пары, тройки и т.д.перебирались не полностью и не всегдаупорядоченно. Он интересен тем, что здесьребенок экспериментировал с такимпараметром (число кнопок), которыйхарактеризует множество объектов, а неотносится к признаку одного объекта. Какуже отмечалось, испытуемые пересчитывалинажатые кнопки и загорающиеся при этомокна, что свидетельствовало о вполнеосознанном использовании этогопараметра.
В целом экспериментпоказал, что дети 5-6 лет хорошо понималинеобходимость одновременных нажимов идостаточно успешно находили их различныеварианты. Анализируя реакции объекта, детивыявляли реализованную в немматематическую зависимость,характеризующуюся взаимодействиемнескольких факторов (каждый фактор – состояние одной изкнопок). Дети понимали, что этовзаимодействие можно интерпретировать какдействия одного сложного фактора – количестваодновременно нажатых кнопок.
Успешная деятельностьдетей 5-6 лет по обнаружению различныхкомбинаций воздействий, конечно, неозначала, что они находятся, по Ж.Пиаже, науровне формального интеллекта, составнойчастью которого является владение общимметодом комбинаторного перебора. В ходеисследования объекта они исходили не изкакого-либо ранее им известного методакомбинаторного перебора, а из анализасодержания объекта. Осмыслив в ходеодиночных (некомбинированных) воздействийнебольшую открывшуюся часть содержанияобъекта, ребенок приходил к выводу онеобходимости определенной комбинациивоздействий. Осуществив ее, он получалтакую информацию, осмысление которой позволялоему обнаружить ряд новых комбинаций и т.д. Впроцессе этой деятельности дети неперебирали полностью все возможныекомбинации, а использовали ту их часть,которая достаточна для успешного познанияименно данного объекта.
Исследование детьмиголоволомки, требующей полногокомбинаторного исследования 4-х причинныхфакторов
Мы также постаралисьответить на вопрос, способны лидошкольники осуществить полныйкомбинаторный перебор более чем двух-трехфакторов. Ведь этот результат считалсядостижимым лишь для подростков и взрослых(причем даже не для всех, а лишь для тех, укого сформирован формально-логическийинтеллект) и ни в одном из известных намисследований не был показан дошкольниками.Мы поставили задачу разработать такойобъект, который бы позволил ребенкуувидеть и осуществить все возможныекомбинации 4 факторов.
Установка представляетсобой прямоугольную коробку (рис. 3, 4). Наней установлены 3 кнопки, расположенные ввершинах начерченного равностороннеготреугольника. Вокруг кнопок очерченынеполные круги. За кнопками расположеныдва окна, ближнее и дальнее, также имеющиеформу равностороннего треугольника скругами в вершинах. В окнах находятсяизображения, которые можно увидеть,осветив их изнутри. Между окнамиустановлен переключатель (тумблер),который может "смотреть" либо в сторонуближнего окна, либо в сторону дальнего. Отэтого зависит, в каком окне загорится светпри нажатии кнопок. При нажатии какой-либоодной кнопки освещается изображение всоответствующем круге окна, выбранногопереключателем: при нажиме левой кнопкизажигается левый круг, правой кнопки -правый круг, верхней кнопки - верхнийкруг.
При одновременномнажиме любых двух кнопок освещаетсяширокая прямоугольная полоса между двумясоответствующими кругами, а сами круги ужене освещаются (например, при нажиме левой иправой кнопок освещается горизонтальнаяполоса между левым и правым кругом). Принажиме всех трех кнопок освещаетсятреугольник внутри окна, а круги и полосыне загораются.
Рис. 3. «Треугольная»установка. Провоцирует ребенка на полныйкомбинаторный перебор 4-х органовуправления (3-х кнопок и 1-гопереключателя).
1 - дальнее окно, 2 -переключатель, 3 - ближнее окно, 4 -кнопки.
а)б)
в)г)
Рис 4. «Треугольная»установка. Показана работа нижнего окна: а)левая нижняя кнопка нажата – освещен левыйнижний круг; б) нажаты две кнопки – освещена полоса; в)нажаты три кнопки – освещен внутренний треугольник; г)высвечиваемые изображения [Поддьяков А.Н.,1998(а)].
Изображения в каждом из оконпостроены по следующему принципу. В каждомиз кругов находится изображениеопределенного объекта. В полоске,соединяющей два круга, нарисованакомбинация обоих объектов из этих кругов. Втреугольнике находится комбинация всехтрех объектов. Например, в левом кругеближнего окна нарисована лягушка, в правом- дельфин, в верхнем - гусь. Всоответствующих полосках нарисованызабавные фантастические гибриды парживотных: лягушки и дельфина, лягушки игуся, гуся и дельфина. В треугольникенаходится гибрид всех трех животных. (Мыглубоко признательны Н.В.Ушаковой заизготовление эскизов.)
Итак, данный объектвизуализирует эффекты комбинированныхвоздействий, позволяет ребенку увидетьнеполноту осуществленного на данныймомент комбинаторного перебора истимулирует искать новые, еще неиспользованные способы. А именно, приодиночных нажимах на кнопки большая частьповерхности окон остается затемненной. Эторассматривается ребенком какмалоудовлетворительный результат ипровоцирует его на комбинирование нажимов.До тех пор, пока не будут перебраны всекомбинации, в окнах будут оставатьсяучастки, не осветившиеся ни разу, что явносвидетельствует о неполноте перебора.Любая комбинация кнопок достаточнаочевидна: любая пара кнопок задаетсястороной начерченного треугольника, а всетри кнопки задаются как сам треугольник.Здесь используется то чрезвычайновыгодное для нас свойство треугольника (итетраэдра), что любые две его вершиныявляются соседними, соединенными стороной.Последовательный нажим любых двух паркнопок объективно, независимо от намеренияребенка образует стратегию минимальнойдлины (двухшаговую), в которой изменяетсяположение одной нажатой кнопки принеизменном положении второй. Например,если нажать левую и правую кнопки, а затемправую и верхнюю, то здесь неизменнойостается правая кнопка, а другая кнопкаварьируется. Это соответствует важнейшейнаучной стратегии эксперимента -варьированию одной переменной принеизменности других.
Вполне очевиднафункция переключателя. Наконец,геометрическая структура окон иосвещенных участков в них прямосоответствует геометрическомурасположению органов управления, накоторые осуществлено воздействие.
С точки зрения теорииуправления, данная установка - этомногосвязный объект, который можетнаходиться в 16 состояниях. Одно из нихпредставлено как начальное, а дляреализации остальных состояний необходимы15 различных одиночных и комбинированныхвоздействий, то есть полный комбинаторныйперебор воздействий на 4 органауправления.
Испытуемые: 80 человек (20 детей 4 лет, 20 детей 5лет, 20 детей 6 лет, 20 взрослых 18-35 лет).
Процедура.
Эксперимент проводилсяиндивидуально в течение не более чем 20 мин.Экспериментатор показывал испытуемомувыключенную установку, сообщал, что этоигрушка, и показывал, как пользоватьсяпереключателем и кнопками (нажав одну изних). Он сообщал также, что кнопки можнонажимать по несколько сразу, но сам такихдействий не показывал. Затем он включалустановку и предлагал испытуемомупоиграть самостоятельно. Если испытуемыйдолгое время не переходил к использованиюкомбинированных нажимов на кнопки,экспериментатор напоминал ему о такойвозможности вопросом: "А ты можешь нажатькнопки не по одной?"
Эксперимент снималсяна видеокамеру, после чего данные опоследовательностях нажимов вводились вкомпьютер. Поскольку некоторые дети нарядус обычными нажимами использовалимногократный и быстрый, в "темпетелеграфиста" нажим на одну кнопку,наблюдая за мерцанием окна, то мырассматривали два и более одинаковыхнажима подряд как одну пробу.
Результаты.
Перебрали все 15возможных состояний объекта, то есть нашливсе комбинации способов воздействий наорганы управления 17 детей 4 лет (85%), 19 детей 5лет (95%), 17 детей 6 лет (85%), 16 взрослых (80%). Этиразличия статистически незначимы. Однакозначимы различия в числе действий отначала исследования до его добровольного,по собственной инициативе окончания.Взрослые совершали несколько десятковнажимов в течение 2-3 мин, без пристальногоразглядывания картинок. Большинство жедошкольников совершало до несколькихсотен (!) нажимов, внимательно рассматриваяизображения. С нашей точки зрения, в этихвозрастных различиях проявилась не толькоболее развитая аналитическая способностьвзрослых, позволяющая им быстрееквалифицировать объект и уменьшить числопроб, но и меньшая, чем у детей, мотивация навсестороннее познание объекта.
Все дети, включая тех,кто не нашел все комбинации, использовалистратегии, принципиально сходные вследующем. Вначале испытуемые перебираликнопки по одной, затем по две и, наконец, потри. Таким образом, дети осуществлялигрубую разновидность счетчик-стратегии. Вданном случае старшим разрядом "счетчика"является число нажатых кнопок, а младшим -их расположение. (Напомним, что сходнаястратегия, но неполного комбинаторногоперебора, была обнаружена нами вэксперименте со «счетной» головоломкой).Испытуемые активно исследовали именнокомбинации органов управления и делали этов достаточно логичнойпоследовательности.
Таким образом, данныйэксперимент показал, что в условияхвысокого уровня визуализации("прозрачности") факторов, их комбинаций иэффектов факторных взаимодействий дети 4-6 лет способны самостоятельноосуществить полный комбинаторный переборчетырех факторов.
Исследование детьмиголоволомки, требующей комбинаторикивысоких иерархических порядков(комбинирования эффектовкомбинирования).
В предшествующихэкспериментах было показано, что детимогут осуществлять комплексные,комбинированные воздействия на объект ипонимать возникающие при этом эффектывзаимодействия причинных факторов. Однаково всех рассмотренных случаях ребенок былвынужден ограничиться, в силу самогостроения предложенных головоломок,комбинаторикой только одного – первого – порядка. Этокомбинирование воздействий лишь науправляющие устройства. На этом уровнекомплексные воздействия на органыуправления приводят к определеннымэффектам (например, зажиганию окна), но наэтом цепочка потенциальных взаимодействийобрывается (сами окна уже не могутвзаимодействовать друг с другом). Мыпоставили задачу изучить, могут ли детиосуществлять комбинирование высокихиерархических порядков и самостоятельноисследовать, как вызванные ими эффектывзаимодействия предшествующих уровнейвзаимодействуют между собой, порождаяновые уровни.
Для этого мыразработали специальную головоломку,позволяющую детям осуществить этудеятельность.
Она представляет собойкомплекс устройств со сложныминеоднозначными связями между ними,предназначенный для транспортировкиметаллических шаров из исходного пункта вконечные. (Отметим сразу, что самаголоволомка намного проще ее словесногоописания и вполне доступна и интереснадетям).
Ее корпус – это ящик снаклонной поверхностью (рис. 5, с. 157). Нанижней части наклонной плоскостирасполагается пульт управления,включающий в себя 7 управляющих устройств: 4кнопки, одну центральную рукоятку и двебоковые (левую и правую). За пультомуправления находится рабочее поле среагирующими устройствами, отделенное отпульта невысокой перегородкой.
На дальнем концерабочего поля располагается центральнаябашня. Внутри нее, в ее верхней частинаходится металлический шар, лежащий наподвижной подставке. И шар, и подставкавидны испытуемому. По бокам от центральнойбашни располагаются две боковые башни(левая и правая).
На наклонной плоскоститакже находятся две одинаковые тележки:левая – вверху(между центральной и левой башней), правая– внизу. Онисвязаны друг с другом нитью, перекинутойчерез блоки в верхней части установки.Благодаря этому при движении одной тележкивниз другая едет вверх, и наоборот.Поскольку тележки одинаковы, ониуравновешивают друг друга. Привести их вдвижение можно, загрузив одну из них, аименно, управляя с помощью рукоятокподвижными элементами башен, сбросить шаро подставки в верхнюю тележку. Она едетвниз, а вторая, пустая – вверх. Нажав накнопки, можно выгрузить шар из приехавшейвниз тележки. Он скатывается в тупик.Оттуда его можно извлечь вручную изаложить в контейнер-трубу центральнойбашни, через которую он снова попадал наподставку. После этого весь цикл может бытьповторен в симметричном, правостороннемварианте: сброс шара в правую тележку, ееспуск, выгрузка шара в правый тупик.
Сброс шара сподставки осуществляетсяследующим образом.
При сдвиге центральнойрукоятки на себя из центральной башнивыдвигается шар на подставке. Рукояткунельзя отпускать, иначе шар уедет обратно вбашню. При последующем сдвиге какой-либобоковой рукоятки (левой или правой) изсоответствующей боковой башни (левой илиправой) выдвигается ранее невидимыйкруглый стержень-толкатель и сбрасываетшар с подставки.
Таким образом, длясброса шара необходимо комбинированноевоздействие на две рукоятки, вызывающеевзаимодействие толкателя с шаром. Приобратной последовательности действий– сдвиге иудержании боковой рукоятки и последующемсдвиге центральной – сброса не происходит.(Выдвигающийся шар наталкивается на ужевыдвинутый стержень как на шлагбаум иостанавливается, оставаясь наподставке.)
Когда наверху возлецентральной башни стоит левая тележка,сбрасывать в нее шар надо толкателемправой башни,используя центральную и правую рукоятки.Когда вверху стоит правая тележка,сбрасывать в нее шар надо толкателем левойбашни, используя центральную и левуюрукоятки. Если столкнуть шар в ту сторону,где тележки в данный момент нет (например,вправо, а не влево), то он падает в одно издвух углублений ("ям"), находящихся междуцентральной и боковыми башнями. Тележки,естественно, остаются при этомнеподвижными. Извлечь шар из ямы можно лишьрукой.
Выгрузка шара изтележки осуществляетсяследующим образом. В каждой тележке вместопередней стенки имеются два запора -перекладины, закрывающие крест-накрествыход из нее (рис. 6). При одновременномнажиме пары кнопок, находящихся напротивнижней тележки, два стоящих внизуподъемника поднимают оба запора, врезультате чего шар выкатывается изтележки в тупик. Нажим кнопок по одной недает такого результата, поскольку тогдалишь один из запоров поднят, а другойостается опущенным, по-прежнему закрываявыход. Таким образом, для выгрузки шаранеобходимо комбинированное воздействие надве кнопки, вызывающее взаимодействиеподъемников с запорами.
Можно видеть, чтоданная головоломка представляет собойсистему с достаточно сложной иерархиейвходящих в нее подсистем (тележки,связанные нитью; шар на подставке;толкатели; подъемники; связанные с нимикнопки и рукоятки). Подчеркнем, что вситуации самостоятельной деятельностиребенок должен был сам, по собственнойинициативе построить необходимую иерархиювзаимодействий между устройствами,изобрести наиболее эффективный способ ихобъединения. Эта задача облегчалась тем,что взаимодействие реагирующих устройствбыло открыто для наблюдения испытуемых исостояло из актов, понятных детьми (толчокшара толкателем, падение в тележку,открывание запоров и т.д.). Существенныммоментом здесь является познание детьмисамого механизма порождения нового,неаддитивного результата прикомбинированном воздействии.
Испытуемые: 20 детей 5 лет, 20 детей 9-10 лет.
Процедура. Экспериментатор показывал ребенкуголоволомку, сообщал, что это игра ипредлагал испытуемому самостоятельнопоиграть о ней. При этом взрослый вводилединственное правило – руками можнотрогать только управляющие устройства инельзя трогать ничего на рабочемполе.
Инструкция: "Видишь, это- новая игра. Хочешь научиться в нее играть?Я с тобой сейчас играть не могу – у меня много работы,должен писать. Поэтому ты будешь учитьсяиграть сам. Хорошо? Только есть одноправило: руками можно трогать только вотэто (экспериментатор показывал органыуправления), а это трогать руками нельзя(обводил рукой рабочее золе). Покажи, чтоможно трогать руками... Хорошо. А теперьпоиграй сам". Если ребенок спрашивал, какиграть, экспериментатор уклонялся отответа и предлагал пробовать. Если ребенокдолгое время не мог сбросить шар сподставки, и его
Рис. 5. «Механическая»головоломка.
1 – левая башня, 2 – контейнер-труба, 3– центральнаябашня, 4 – шарна подставке, 5 – блок, 6 – правая башня, 7 – яма, 8 – нить, 9 – тележка, 10 – правый тупик, 11– кнопка, 12– праваярукоятка, 13 –центральная рукоятка, 14 – леваярукоятка.
Рис. 6. Выгрузка шара изтележки.
познавательнаядеятельность начинала угасать,экспериментатор оказывал ему помощь встрого определенной последовательностинаводящих вопросов и подсказок, все болееоблегчающей понимание сброса шара сподставки: от вопроса о назначении шара допрямого показа способа действия срукоятками. Если после оказанияопределенного вида помощи ребенок находилрешение, экспериментатор сновапредоставлял ему возможность действоватьсамостоятельно, если нет – оказывал следующийвид помощи.
Когда возможностиоперирования с одним шаром исчерпывались,то есть когда он либо сбрасывался ребенкомв яму, либо переправлялся из тележки втупик, экспериментатор закладывал черезконтейнер на подставку следующий шар ииспытуемый мог повторить цикл.
Если испытуемыйсбрасывал четыре первые шара только в яму,а не в тележку, экспериментатор такжеоказывал ему помощь. После нее ребенокснова возвращался к самостоятельнойдеятельности.
Эксперимент проводилсяиндивидуально, в течение не более 20мин.
Результаты.
В процессепервоначального осмотра объекта убольшинства испытуемых возникалопредположение, что тележки могут ездить. Уребенка также формироваласьсоответствующая цель – заставить ихдвигаться, и предположение о том, чтодостичь ее можно посредством воздействийна управляющие устройства. Об этомсвидетельствовали высказывания детей.Например, Игорь К. (5;9) сказал: "Я уже понял,почему это нельзя трогать руками. Для этогоесть специальные кранчики. Надо, чтобымашина поехала". Стремясь привести вдвижение тележки, дети вначалеосуществляли воздействия на каждый органуправления по отдельности, что,естественно, не приводило к успеху. Однаков ходе этих одиночных воздействий онипознавали связи межу управляющими иреагирующими устройствами: виделивызванные их действиями движениястержня-толкателя, шара на подставке,подъемников; видели, что движение однихреагирующих элементов совершалось внаправлении других, в данный моментнеподвижных (например, один толкательперемещался в сторону шара и второготолкателя). Осмысление этой ситуациипобуждало ребенка к постановке новой цели– привестиреагирующие устройства в соприкосновение,то есть их в систему механическоговзаимодействия. А ранее полученное знаниео связях между ними и органами управленияпозволяли детям обнаружить средстводостижения этой цели – комбинированныеспособы действий с управляющимиустройствами. В связи с этим подавляющаячасть детей (18 человек, или 90% испытуемых 5лет, и 20 человек, или 100% испытуемых 9-10 лет)самостоятельно перешла к одновременнымвоздействиям на органы управления. Этотпереход осуществлялся детьми 5 лет всреднем после 11,9 одиночных действий идетьми 9-10 лет после 10.1 одиночныхдействий.
3 ребенка 5 лет (15%) и 8детей 9-10 лет (40%) сразу произвели правильныйкомбинированный способ действия – сдвиг и удержание врабочем положении центральной рукоятки ипоследующий сдвиг боковой рукоятки. У этихиспытуемых шар упал в тележку, а не в яму,что, соответственно, вызвало перемещениеобеих тележек. Остальные не смогли сразуобнаружить адекватный способ действия, всвязи с чем их деятельность началаразвертываться дивергентным путем, внаправлении опробования различныхвариантов взаимодействия реагирующихустройств. Осуществляя различныекомбинированные воздействия на рукоятки,дети внимательно наблюдали завзаимодействиями шара и толкателей:остановкой выдвигающегося шаратолкателем, зажимом шара между двумятолкателями, столкновением самихтолкателей и т.д. При этом они нередкообращали внимание экспериментатора назаинтересовавшую их ситуацию, смеялись,увидев вариант, который казался имзабавным, и т.п. Это разнообразие действий,наблюдавшееся у большинства испытуемых,позволяет сделать следующий вывод. Дети не просто осуществлялимногообразные комбинированныевоздействия на органы управления, аиспользовали их в качестве средствадостижения более сложной цели – построениямногообразных вариантов воздействий однихреагирующих устройств на другие. Таким образом, можно выделить дватипа комбинаторики воздействий у детей приобследовании объекта, подобногомеханической головоломке:
1) комбинаторикамануальных воздействий непосредственно наорганы управления;
2) комбинаторикаопосредованных воздействий – одних реагирующихэлементов на другие.
Помимо комбинаций срукоятками, многие дети осуществляликомбинированные воздействия на кнопки. Приэтом они наблюдали за поднимающимисяподъемниками и запорами нижней (пока ещепустой) тележки. Увидев, что нажим кнопок поодной приводит к поочередному поднятиюкаждого из запоров, многие дети объединялиэти два эффекта – поднимали оба запора, нажаводновременно две кнопки. Этосвидетельствует о том, что направленностьна комбинирование эффектов одиночныхвоздействий логично приводит детей ккомбинированию самих мануальныхвоздействий.
Способ действия,ведущий к сбросу шара с подставки, смоглисамостоятельно обнаружить 10 детей 5 лет (50%)и 17 детей 9-10 лет (85%). Остальным испытуемымпотребовалась помощь экспериментатора.Подчеркнем, что все меры помощи содержали всебе вопросы или предложения взрослоголишь по поводу реагирующих элементов (шар,подставка, толкатель), и в них ничего неговорилось об управляющих. После этогодети самостоятельно находили правильноекомбинированное действие с рукоятками.Значит, помощь была необходима детям дляуяснения правильной организациивзаимодействуя реагирующих элементов.Поняв, в какую комбинацию должны бытьобъединены шар и толкатель, испытуемые ужесамостоятельно находили правильноекомбинированное действие с рукоятками.Тем самым подтверждаетсявзаимозависимость комбинаторикинепосредственных мануальных воздействийна объект и комбинаторики эффектов этихвоздействий.
Обнаружениеадекватного способа действия с рукоятками(самостоятельное или с помощьюэкспериментатора) позволяло детям увидетьнаиболее сложную реакцию головоломки:падение шара в верхнюю тележку, ее спуск иодновременный подъем нижней тележки. Этопреобразование, совпадавшее с основнойцелью деятельности детей, значительнообогащало их знания об особенностяхобъекта и о способах управления им. Оновызывало у большинства испытуемых чувствоудовлетворения, а нередко и восторг, чтовыражалось в радостных восклицаниях,хлопках в ладоши и т.д. Кроме того, даннаяреакция объекта стимулировала уиспытуемых постановку новой цели - извлечьшар из приехавшей вниз тележки. Эта цельявлялась исходным пунктом развертываниянового направления инициативности,связанного с поиском способа выгрузкишара.
Часть детей сразупыталась достать его рукой. Ноэкспериментатор напоминал, что на рабочемполе ничего нельзя трогать руками.Некоторые испытуемые спрашивали, какдостать шар, но взрослый уклонялся отответа. Тогда дети приступали ксамостоятельным поискам способа выгрузки.Этот поиск осуществлялся различнымииспытуемыми на 3-х уровнях.
1. Низкий уровень -ребенок перебирал все управляющиеустройства, включая рукоятки, и находилправильный способ действия (одновременныйнажим на пару кнопок напротив нижнейтележки) в результате такогомалоосмысленного поиска. На этом уровненаходились 5 детей 5 лет (25%) и 1 ребенок 9 лет(5%).
2. Средний уровень -ребенок опробовал лишь кнопки, но все, а нетолько те, которые были нужны, и вначалеиспользовал при этом одиночные нажимы.Обнаружение способа действияосуществлялось быстрее, чем на первомуровне. На среднем уровне находилось 6детей 5 лет (30%) и 5 детей 9-10 лет (25%).
3. Высокий уровень -ребенок сразу нажимал пару нужных кнопок.На этом уровне находилось 9 детей 5 лет (45%) и14 детей 9-10 лет (70%).
Возможность решениязадачи выгрузки шара из тележки на высокомуровне, "с места", обусловлена результатамипредшествующей деятельности испытуемых скнопками. Благодаря ей они уже знали освязях между кнопками и подъемниками,видели открывающиеся запоры пустойтележки и применили этот опыт в ситуации снагруженной тележкой. Однако часть детейне смогла эффективно использовать даннуюинформацию и показала низкий или среднийуровень поиска.
После того, какэкспериментатор снова поместил шар,оказалось, что не все испытуемые могутосуществить сброс без ошибочных попыток: 7детей 5 лет (35%) и 2 ребенка 9-10 лет (10%)затруднялись при осуществлении этойоперации. Они пробовали одновременно двекнопки, две боковые рукоятки, кнопку ицентральную рукоятку и т. д. Этот фактпредставляется нам чрезвычайноинтересным: дети запомнилитакую обобщенную характеристику действиякак комбинированность и при этомзатруднялась вспомнить, какие конкретныеобъекты должны быть объединены в искомойкомбинации. Это отражалось вих репликах, сопровождающих процесс поиска(«Как же… Забыл совсем… Не знаю,как»).
Опробовав центральнуюрукоятку и увидев выдвигание шара, онивспоминали, что этот компонент долженприсутствовать в структуре действие. Приэтом они не помнили второго компонента,хотя знали, что он должен быть. И здесьнекоторые дети начинали осуществлятьсистематический перебор комбинацийуправляющих устройств, в каждом из которыхнеизменно участвовала центральнаярукоятка, а другие органы управленияварьировались. Такой перебор значительноповышал эффективность поиска адекватногоспособа действия, так как сразу отсекалнаибольшую часть нерезультативныхпреобразований. Точно такой жесистематический перебор комбинацийнаблюдался у части испытуемых при поискеспособа выгрузки шара из тележки.
Конечные итогидеятельности испытуемых с механическойголоволомкой состояли в том, что к концу20-минутного эксперимента полностьюовладели ею 16 детей 5 лет (80%) и 19 детей 9-10 лет(95%). Ошибочные действия наблюдались у нихредко, объяснялись невнимательностью исразу ими исправлялись. Остальныедопускали различные систематическиеошибки и управляли головоломкой на болеенизком уровне. Однако среди испытуемыхобеих возрастных групп не было ни одного,кто бы вообще не справлялся суправлением.
Исследование детьмивзаимодействий, заданных условно всловесно-логической форме.
Во всех вышеописанныхголоволомках многофакторные зависимостизаданы объективно самой материальнойконструкцией объекта. Благодаря этому самиреакции устройства показывали ребенкухарактер внутренних взаимодействий и«подсказывали» способы новых воздействий.В связи с этим мы решили проверить, в какоймере дети дошкольного и младшего школьноговозраста способны понять и принять чистологические правила факторныхвзаимодействий, не имеющих физическогосубстрата, не дающих физической обратнойсвязи и не вытекающие из наблюдаемыхсвойств реального объекта.
Такие правила ивзаимодействия представлены в шахматах,шашках и т.п. играх. Однако эти игрыдостаточно сложны и для их освоенияребенку требуется значительное время;игровые ситуации, возможные ходы и ихрезультаты часто трудно оценитьоднозначно. Кроме того, нам была нужна игра,в которой момент комбинирования был быпредставлен как практическая манипуляциясразу с несколькими (по крайней мере, двумя)элементами. В связи с этим мы разработалиигру, соответствующую нашим целям. В нейреализован принцип системного подхода, всоответствии с которым включение элементаодной системы в другую системутрансформирует и сам элемент, и эту вторуюсистему. Игра позволяет создатьразветвленную сеть различных задач,начиная с доступных дошкольникам и кончаясложными даже для взрослых. Позиции и ходыиспытуемого оцениваются количественно поопределенным формулам.
Данная игра относится ктипу реверси. (Реверси - игра на шахматнойдоске; по ней проводятся чемпионаты мира[Гик, 1982, 1992].) Но наша игра разработана соспециальной целью изучения комбинаторногологического мышления и имеет ряд важныхотличий. Ее принципиальная особенностьсостоит в том, что игровой ход включаетвоздействие сразу на два объекта.
Материалом игры служат 12 одинаковых прямоугольныхкарточек. На одной стороне каждой карточкиизображен добрый волшебник (улыбающаясярозовая рожица), на другой стороне - злойволшебник (сердитая синяя рожица).
Правила игры. Карточки раскладываются в двагоризонтальных ряда (например, в верхнийряд ставятся 5 добрых волшебников, а внижний - 5 злых). Уровень сложности игрызадается численным соотношением ивзаимным расположением волшебников. Путемперекладывания карточек можно превращатьзлых волшебников в добрых и наоборот.Игровое действие состоит в обмене местамиодного волшебника верхнего ряда и одноговолшебника нижнего ряда. Если в результатеобмена волшебник оказался между двумя"чужими" (то есть злой между двумя добрымиили добрый между двумя злыми), то он тожепревращается в "чужого" (карточкапереворачивается другой стороной). Привсех остальных вариантах соседствапревращение не происходит. Необходимоподчеркнуть, что превращению подвергаютсятолько волшебники - участники обмена,остальные не изменяются, даже несмотря навозникшее в результате обменанеблагоприятное соседство. Приведемпримеры некоторых заданий (подчеркиваниемобозначены волшебники, которые можнообменять в качестве первого хода).
| 1. |
| 2. | |
| 3. |
