Развитие исследовательской инициативности в детском возрасте

Поскольку наши головоломки имели “многослойную” структуру свойств и связей, это позволяло испытуемым различных возрастов концентрироваться на наиболее интересных и в то же время доступных для них зависимостях, скрытых в предмете.

Всего в экспериментах участвовало 653 ребенка 3-10 лет.

Рассмотрим особенности исследовательской инициативности испытуемых разных возрастов при обследовании этих многосвязных объектов на материале следующих экспериментов:

1) самостоятельное исследование дошкольниками, младшими школьниками и взрослыми головоломки, требующей понимания прямоугольной системы координат и пространственной мультипликации (декартова произведения координат);

2) исследование дошкольниками головоломки, требующей понимания арифметического сложения;

3) исследование дошкольниками и взрослыми головоломки, требующей полного комбинаторного исследования 4-х причинных факторов (это считается недоступным детям, не достигшим уровня формального интеллекта);

4) исследование детьми 5 и 9-10 лет головоломки, требующей комбинаторики высоких иерархических порядков - комбинирования эффектов комбинирования.

Исследование детьми и взрослыми матричной головоломки: понимание пространственной мультипликации.

Головоломка представляла собой ящик с 2 перпендикулярными рядами кнопок (по 5 кнопок в каждом ряду) и матрицей из 35 окон с изображениями сказочных персонажей (рис. 1). Окна были закрыты заслонками. При нажиме какой-либо одной кнопки открывалось ближайшее окно напротив этой кнопки. Заслонки этих, ближайших в кнопкам окон были окрашены в белый цвет.

При нажиме двух кнопок (по одной в каждом ряду) открывалось еще и окно на пересечении соответствующей вертикали и горизонтали, проходящих через нажатые кнопки. Заслонки этих окон были зеленого цвета.

При одновременном нажиме всех 10 кнопок открывались все 35 окон.

Таким образом, головоломка содержала зависимости двух разных уровней. Один из них был связан с одиночными действиями и единичными связями (“кнопка - белое окно напротив”), а второй - с комплексными, комбинированными воздействиями на кнопки и открыванием сразу нескольких окон. Этот второй уровень требовал уже оперирования системой прямоугольных координат. Он подчинялся принципам пространственно-логической мультипликации (умножения): одновременные нажимы в обоих рядах приводили к открыванию зеленых окон, образующих декартово произведение координат нажатых кнопок.

С эргономической точки зрения, данный объект относился к разряду матричных командно-сигнальных устройств с совмещенным расположением клавиатуры и информационной панели. Они используются в деятельности операторов систем "человек - машина". Однако разработанный нами аппарат имел особенности, благодаря которым он соответствовал познавательным возможностям детей и целям нашего исследования.

Рис. 1. Головоломка - матричное устройство. При одновременном нажиме двух кнопок открываются два белых окна напротив этих кнопок и зеленое окно на пересечении соответствующей вертикали и горизонтали (открытые окна обозначены крестиками). При нажимах кнопок по одной открывается только одно белое окно напротив нажатой кнопки

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Испытуемые: 90 детей (30 испытуемых 5 лет, 30 - 6 лет, 30 - 9-10 лет), 26 взрослых (студентов) 19-26 лет.

Методика. Эксперимент проводился с каждым испытуемым индивидуально. Экспериментатор показывал ребенку объект, говорил, что это игрушка и предлагал поиграть с ней самому, пока взрослый занят. Взрослым испытуемым говорилось, что это игрушка-головоломка для изучения мышления детей, и предлагалось обследовать ее “для разминки”, пока экспериментатор подбирает другие экспериментальные задания.

Если испытуемый (ребенок или взрослый) долгое время не мог перейти на двухрядные нажимы, ему оказывалась помощь.

В конце экспериментатор давал испытуемому несколько заданий двух видов: 1) показать, какие окна откроются, если нажать кнопки, указанные экспериментатором; 2) открыть окна, указанные экспериментатором.

Эксперимент длился не более 20 мин.

Основные результаты деятельности испытуемых представлены на диаграмме 1.

Самостоятельно перешли на одновременные действия в обоих рядах кнопок 20% детей 5 лет, 47% детей 6 лет, 50% детей 9-10 лет, 92% взрослых. Различия между испытуемыми 5 и 6 лет статистически значимы на уровне 0.05; между испытуемыми 6 и 9-10 лет - нет значимых различий; между испытуемыми 9-10 лет и взрослыми - значимы на уровне 0.01. См. Приложение 1.

В среднем дети 5 лет, самостоятельно догадавшиеся о возможности комбинированных действий, переходили к ним после 42 одиночных действий, дети 6 лет - после 26 одиночных, 9-10 лет - после 28, взрослые - после 5.

Таким образом, на этом этапе казалось, что чем старше испытуемые, тем успешнее их исследовательская деятельность.

Однако затем соотношение возраста и успешности стало значительно более сложным. Оказалось, что наиболее полный и систематический перебор дальнейших воздействий ведут младшие школьники, а не дошкольники и не взрослые. А именно, абсолютное большинство детей 9-10 лет (93%) последовательно варьировало нажатые кнопки в одном ряду (например, горизонтальном) при той или иной фиксированной нажатой кнопке в другом ряду (вертикальном). Затем они фиксировали следующую кнопку в вертикальном ряду и опять перебирали по очереди кнопки горизонтального ряда - и т.д. Это вариант счетчик-стратегии, где элементами младшего разряда являлись кнопки одного ряда (горизонтального), а элементами старшего разряда - кнопки второго ряда (вертикального). При осуществлении данной стратегии реакции установки были строго упорядочены: изменялась одна координата открывавшихся окон при неизменности второй.

Тем самым испытуемые продемонстрировали стихийное понимание основного принципа факторного исследования: варьирование одной переменой при сохранении других постоянными. В данном случае использование этой стратегии приводило к тому, что дети воспроизводили - в упрощенной форме - метод обхода узлов пространственной сетки, который хорошо известен в математике.

В отличие от младших школьников, эту стратегию использовало лишь 20% детей 5 лет и 50% детей 6 лет. Остальные еще не были способны изобрести стратегию упорядоченного комбинаторного перебора, адекватную предложенной им матричной головоломке. А взрослые не считали нужным ее осуществлять, поскольку предполагали, что уже полностью разобрались в устройстве игрушки.

Ошибочность этого мнения взрослых испытуемых открылась им только при выполнении контрольных заданий в конце эксперимента. Оказалось, что они совершенно правильно прогнозируют, какие зеленые окна должны открываться при тех или иных одновременных нажимах в обоих рядах. Зато, к своему собственному удивлению, они делали грубые ошибки при прогнозировании поведения белых окон, а для их открывания пытались использовать не одиночные, а комбинированные воздействия, хотя они здесь были абсолютно не нужны. В целом, делали ошибки в заданиях с белыми окнами 80% взрослых, а среди детей 6 лет таких было только 7% (!) Различия значимы на уровне 0.01 - Приложение 1. В то же время дошкольники намного хуже взрослых справлялись с заданиями на открывание зеленых окон, требующими комбинированных действий и понимания прямоугольной системы координат. Эти задания выполнили лишь 27% детей 6 лет и 3% детей 5 лет. Младшие школьники (9-10 лет) по структуре успешности выполнения заданий стояли ближе к взрослым - они тоже лучше справлялись с зелеными окнами, чем с белыми.

Рис. 2

Объяснение этих фактов состоит в следующем. Взрослые слишком быстро перешли на комбинированные действия и в дальнейшем использовали только их. Тем самым они лишили себя возможности изучить единичные связи “одна кнопка - одно окно”. Поэтому задание экспериментатора открыть белые окна, не открывая при этом зеленых, ставило их в затруднительное положение - некоторые из них даже не знали о такой возможности. Интересны даваемые ими комментарии: “Чего-то я, значит, не совсем поняла”, “Я забыла. Это моя невнимательность”, “Я думал, Вы будете про зеленые окна спрашивать”, “А зачем здесь эти-то белые (окна)? Это нелогично!”.

Дошкольники же значительно больше времени посвятили одиночным нажимам и разглядыванию белых окон. Поэтому соответствующие вопросы экспериментатора не вызвали у них затруднений. Они начинали путаться лишь в заданиях на прямоугольную систему координат - она слишком сложна для самостоятельного понимания дошкольников.

Таким образом, в этих экспериментах наблюдались инвертированные отношения между успешностью взрослых и успешностью детей при обследовании различных сторон одного и того же объекта. Некоторые способы действий и выявляемые с их помощью свойства объекта исследовались более полно и качественно взрослыми, а другие - детьми. В результате взрослые не смогли выявить некоторые скрытые сущностные характеристики объекта, которые были успешно раскрыты большинством старших дошкольников. В целом, каждая из трех изученных возрастных групп (дошкольники, младшие школьники, студенты) отличалась тем, какие именно свойства и связи объекта она исследовала лучше двух других групп. Взрослые, по сравнению с младшими школьниками и дошкольниками, очень быстро, практически с места догадались о необходимости комбинированных действий и поняли зависимость, связанную с прямоугольной системой координат. Младшие школьники осуществляли самый полный и систематический перебор воздействий и просмотр изображений. Однако дошкольники лучше всех поняли связи между одиночными, некомбинированными действиями и вызываемыми единичными эффектами.

Итак, возрастные изменения исследовательской инициативности происходят в направлении не только роста, но и снижения в некоторых областях, где она ранее была высокой.

Исследование дошкольниками головоломки, требующей понимания арифметического сложения.

Для детального изучения того, как развертывается исследовательская инициативность более младших детей, мы разработали головоломку с более простой зависимостью. Этот объект представлял собой ящик - одноэтажный домик с 6 окошками в ряд (рис. 2). Под каждым окном расположена кнопка (всего 6 кнопок). При их нажатии загорались окна, в которых становились видны изображения сказочных персонажей. Ребенок мог нажимать кнопки по одной, а мог и сразу по две, по три и т.д. При нажатии одной кнопки (любой) всегда загоралось одно и тоже окно - первое слева. При одновременном нажатии каких-либо двух кнопок загоралось два окна слева, при нажатии трех - три левых окна. И т.д. - до шести.

Таким образом, этот объект, как и предыдущий, требовал различных комбинированных воздействий. Причем каждый следующий уровень комбинирования (двойные нажимы, тройные и т.д.) приводил к эффектам, недоступным на предшествующем уровне (к появлению всё новых изображений). Однако данная головоломка была проще предыдущей, поскольку была построена на принципе арифметического сложения, а не пространственной мультипликации.

Процедура. Эксперимент проводился с каждым ребенком индивидуально, по той же методике, что и эксперимент с матричной головоломкой.

В конце эксперимента экспериментатор давал испытуемому несколько заданий трех видов:

1) зажечь окна, указанные экспериментатором;

2) зажечь окна, указанные экспериментатором, разными способами;

3) показать, какие окна загорятся, если нажать кнопки, указанные экспериментатором.

Испытуемые: 110 человек 3-6 лет (20 детей 3-х лет, 30 детей 4-х лет, 30 детей 5-ти лет, 30 детей 6-ти лет).

Основные результаты деятельности испытуемых представлены на диаграмме.

Рис. 3. “Счетная” головоломка N 1. При нажиме любых n кнопок загорается n окон слева

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Рис. 4

Рис. 5

Типичные действия большинства детей во всех возрастных группах состояли в следующем. Испытуемые вначале перебирали все кнопки по одной, а затем достаточно долго повторяли эти одиночные нажимы, хотя полученный эффект (зажигание одного и того же окна) уже не удовлетворял их и вызывал раздражение. Однако возрастные группы существенно различались действиями после того, как ребенок все-таки нажимал две кнопки одновременно. 85% испытуемых 3 лет затруднялись повторить двойной нажим - они не понимали разницы между одновременным нажимом на две кнопки и нажатием тех же кнопок по отдельности. Однако, начиная с 5 лет, большинство детей быстро переходило на тройной нажим, еще быстрее - на четверной и затем, минуя пятерной, они сразу переходили к шестерному(!) Таким образом, у большинства испытуемых 5-6 лет наблюдалось ускоренное лавинообразное обнаружение новых комбинированный воздействий по типу “ага”-реакции - ребенок догадывался о принципе работы объекта (диаграмма 3). Важно подчеркнуть, что на этом этапе объектом деятельности ребенка становилась не только сама игрушка, но и способы организации собственных действий. Дети рефлексировали эти способы, что отражалось в их речевых комментариях (например, в восторженных восклицаниях типа “Я сразу три нажал!”).

В целом, 80% детей 6 лет и 50% детей 5 лет пересчитывали по собственной инициативе нажатые кнопки и загоревшиеся окна (вслух или указывая пальцем, движениями головы). Это создавало испытуемым необходимые условия для понимания реализованной в головоломке зависимости, построенной на количественных отношениях (принцип сложения).

В основном, использование детьми разнообразных комплексных воздействий способствовало успешному познанию объекта. Вместе с тем, имелись парадоксальные случаи отрицательного влияния. Так, при переходе на более высокий уровень разнообразия комбинированных воздействий некоторые испытуемые оказывались не в состоянии осмыслить получаемую от объекта более сложную и разнообразную информацию. Предмет представал перед ними во всей своей сложности, недоступной для осмысления. В результате у испытуемого не только не формировалась новая, более адекватная система интерпретации, но и разрушалась прежняя, удовлетворительно объяснявшая наиболее простые зависимости. Таким образом, в связи с повышением уровня практических действий у ребенка резко падал уровень понимания. Например, Майя М. (5; 11) самостоятельно перешла на одновременные нажимы, но нажимала вначале только кнопки, начиная с крайней левой и далее подряд, при этом загоралась окна напротив кнопок. Испытуемая проявляла чувство удовлетворения, несколько раз повторила результат и затем нажала на две крайние правые кнопки. При этом загорелись два левых окна. Затем девочка осуществила серию различных одновременных нажимов, в которых окна загорались не напротив нажатых кнопок. У Майи наблюдались реакция удивления, отрицательные эмоции. Она продолжала осуществлять различные нажимы, но в них уже не было системы. Выполняя контрольные задания, она либо пыталась однозначно связать окна и кнопки, либо отвечала наугад. Иначе говоря, она выявила такой уровень сложности свойств предмета, что не смогла их проанализировать и обобщить.

Другая сторона этого же явления состояла в том, что низкая вариативность действий могла способствовать в известных ограниченных пределах осмыслению содержания предмета. Ребенок вскрывал лишь наиболее простые его свойства, которые легко осмысливал. В таком положении оказались дети, которые нажимали лишь кнопки слева.

При обследовании данной головоломки дети использовали различные стратегии комбинаторного перебора. Так, Володя Б. (5;7), используя правильную стратегию перебора пар кнопок, нашел все 15 возможных сочетаний. Вначале он нажимал пары соседних кнопок, затем пары кнопок, разделенных одной кнопкой, двумя, тремя и, наконец, четырьмя. Таким образом, он перебрал все возможные парные сочетания. Наиболее интересна попытка создания универсальной схемы полного комбинаторного перебора Сергеем Ш. (5; 11). Он фиксировал одной рукой в нажатом положении крайние левые кнопки в количестве, на единицу меньшем, чем требовалось зажечь окон, а другой рукой нажимал по одной оставшиеся кнопки. Но Сергей не учел, что фиксированные кнопки тоже нужно время от времени менять. В результате, зажигая 2 окна, он смог перебрать 5 из 15 возможных пар, а зажигая 5 окон, нашел лишь 2 варианта из 6, не заметив других, очевидных вариантов нажимов. Большинство же детей использовала следующую стратегию: они перебирали кнопки по одной, затем переходили к перебору различных пар кнопок, троек, четверок и т.д. Это вариант счетчик-стратегии, в котором число одновременно нажимаемых кнопок является старшим разрядом, а их расположение - младшим, однако вариант грубый, поскольку сами пары, тройки и т.д. перебирались не полностью и не всегда упорядоченно. Он интересен тем, что здесь ребенок экспериментировал с таким параметром (число кнопок), который характеризует множество объектов, а не относится к признаку одного объекта. Как уже отмечалось, испытуемые пересчитывали нажатые кнопки и загорающиеся при этом окна, что свидетельствовало о вполне осознанном использовании этого параметра.

В целом эксперимент показал, что дети 5-6 лет хорошо понимали необходимость одновременных нажимов и достаточно успешно находили их различные варианты. Анализируя реакции объекта, дети выявляли реализованную в нем математическую зависимость, характеризующуюся взаимодействием нескольких факторов (каждый фактор - состояние одной из кнопок). Дети понимали, что это взаимодействие можно интерпретировать как действия одного сложного фактора - количества одновременно нажатых кнопок.

Успешная деятельность детей 5-6 лет по обнаружению различных комбинаций воздействий, конечно, не означала, что они находятся, по Ж.Пиаже, на уровне формального интеллекта, составной частью которого является владение общим методом комбинаторного перебора. В ходе исследования объекта они исходили не из какого-либо ранее им известного метода комбинаторного перебора, а из анализа содержания объекта. Осмыслив в ходе одиночных (некомбинированных) воздействий небольшую открывшуюся часть содержания объекта, ребенок приходил к выводу о необходимости определенной комбинации воздействий. Осуществив ее, он получал такую информацию, осмысление которой позволяло ему обнаружить ряд новых комбинаций и т.д. В процессе этой деятельности дети не перебирали полностью все возможные комбинации, а использовали ту их часть, которая достаточна для успешного познания именно данного объекта.

Исследование детьми головоломки, требующей полного комбинаторного исследования 4-х причинных факторов.

Мы также постарались ответить на вопрос, способны ли дошкольники осуществить полный комбинаторный перебор более чем двух-трех факторов. Ведь этот результат считался достижимым лишь для подростков и взрослых (причем даже не для всех, а лишь для тех, у кого сформирован формально-логический интеллект) и ни в одном из известных нам исследований не был показан дошкольниками. Мы поставили задачу разработать такой объект, который бы позволил ребенку увидеть и осуществить все возможные комбинации 4 факторов.

Установка представляет собой прямоугольную коробку. На ней установлены 3 кнопки, расположенные в вершинах начерченного равностороннего треугольника. Вокруг кнопок очерчены неполные круги. За кнопками расположены два окна, ближнее и дальнее, также имеющие форму равностороннего треугольника с кругами в вершинах. В окнах находятся изображения, которые можно увидеть, осветив их изнутри. Между окнами установлен переключатель (тумблер), который может "смотреть" либо в сторону ближнего окна, либо в сторону дальнего. От этого зависит, в каком окне загорится свет при нажатии кнопок. При нажатии какой-либо одной кнопки освещается изображение в соответствующем круге окна, выбранного переключателем: при нажиме левой кнопки зажигается левый круг, правой кнопки - правый круг, верхней кнопки - верхний круг.

При одновременном нажиме любых двух кнопок освещается широкая прямоугольная полоса между двумя соответствующими кругами, а сами круги уже не освещаются (например, при нажиме левой и правой кнопок освещается горизонтальная полоса между левым и правым кругом). При нажиме всех трех кнопок освещается треугольник внутри окна, а круги и полосы не загораются.

Рис. 6. “Треугольная” установка. Провоцирует ребенка на полный комбинаторный перебор 4-х органов управления (3-х кнопок и 1-го переключателя). 1 - дальнее окно, 2 - переключатель, 3 - ближнее окно, 4 - кнопки

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Рис. 7. “Треугольная” установка. Показана работа нижнего окна: а) левая нижняя кнопка нажата - освещен левый нижний круг; б) нажаты две кнопки - освещена полоса; в) нажаты три кнопки - освещен внутренний треугольник; г) высвечиваемые изображения

Изображения в каждом из окон построены по следующему принципу. В каждом из кругов находится изображение определенного объекта. В полоске, соединяющей два круга, нарисована комбинация обоих объектов из этих кругов. В треугольнике находится комбинация всех трех объектов. Например, в левом круге ближнего окна нарисована лягушка, в правом - дельфин, в верхнем - гусь. В соответствующих полосках нарисованы забавные фантастические гибриды пар животных: лягушки и дельфина, лягушки и гуся, гуся и дельфина. В треугольнике находится гибрид всех трех животных. Мы глубоко признательны Н.В.Ушаковой за изготовление эскизов.

Итак, данный объект визуализирует эффекты комбинированных воздействий, позволяет ребенку увидеть неполноту осуществленного на данный момент комбинаторного перебора и стимулирует искать новые, еще не использованные способы. А именно, при одиночных нажимах на кнопки большая часть поверхности окон остается затемненной. Это рассматривается ребенком как малоудовлетворительный результат и провоцирует его на комбинирование нажимов. До тех пор, пока не будут перебраны все комбинации, в окнах будут оставаться участки, не осветившиеся ни разу, что явно свидетельствует о неполноте перебора. Любая комбинация кнопок достаточна очевидна: любая пара кнопок задается стороной начерченного треугольника, а все три кнопки задаются как сам треугольник. Здесь используется то чрезвычайно выгодное для нас свойство треугольника (и тетраэдра), что любые две его вершины являются соседними, соединенными стороной. Последовательный нажим любых двух пар кнопок объективно, независимо от намерения ребенка образует стратегию минимальной длины (двухшаговую), в которой изменяется положение одной нажатой кнопки при неизменном положении второй. Например, если нажать левую и правую кнопки, а затем правую и верхнюю, то здесь неизменной остается правая кнопка, а другая кнопка варьируется. Это соответствует важнейшей научной стратегии эксперимента - варьированию одной переменной при неизменности других.

Вполне очевидна функция переключателя. Наконец, геометрическая структура окон и освещенных участков в них прямо соответствует геометрическому расположению органов управления, на которые осуществлено воздействие.

С точки зрения теории управления, данная установка - это многосвязный объект, который может находиться в 16 состояниях. Одно из них представлено как начальное, а для реализации остальных состояний необходимы 15 различных одиночных и комбинированных воздействий, то есть полный комбинаторный перебор воздействий на 4 органа управления.

Испытуемые: 80 человек (20 детей 4 лет, 20 детей 5 лет, 20 детей 6 лет, 20 взрослых 18-35 лет).

Процедура.

Эксперимент проводился индивидуально в течение не более чем 20 мин. Экспериментатор показывал испытуемому выключенную установку, сообщал, что это игрушка, и показывал, как пользоваться переключателем и кнопками (нажав одну из них). Он сообщал также, что кнопки можно нажимать по несколько сразу, но сам таких действий не показывал. Затем он включал установку и предлагал испытуемому поиграть самостоятельно. Если испытуемый долгое время не переходил к использованию комбинированных нажимов на кнопки, экспериментатор напоминал ему о такой возможности вопросом: "А ты можешь нажать кнопки не по одной?".

Эксперимент снимался на видеокамеру, после чего данные о последовательностях нажимов вводились в компьютер. Поскольку некоторые дети наряду с обычными нажимами использовали многократный и быстрый, в "темпе телеграфиста" нажим на одну кнопку, наблюдая за мерцанием окна, то мы рассматривали два и более одинаковых нажима подряд как одну пробу.

Результаты.

Перебрали все 15 возможных состояний объекта, то есть нашли все комбинации способов воздействий на органы управления 17 детей 4 лет (85%), 19 детей 5 лет (95%), 17 детей 6 лет (85%), 16 взрослых (80%). Эти различия статистически незначимы. Однако значимы различия в числе действий от начала исследования до его добровольного, по собственной инициативе окончания. Взрослые совершали несколько десятков нажимов в течение 2-3 мин, без пристального разглядывания картинок. Большинство же дошкольников совершало до нескольких сотен (!) нажимов, внимательно рассматривая изображения. С нашей точки зрения, в этих возрастных различиях проявилась не только более развитая аналитическая способность взрослых, позволяющая им быстрее квалифицировать объект и уменьшить число проб, но и меньшая, чем у детей, мотивация на всестороннее познание объекта.

Все дети, включая тех, кто не нашел все комбинации, использовали стратегии, принципиально сходные в следующем. Вначале испытуемые перебирали кнопки по одной, затем по две и, наконец, по три. Таким образом, дети осуществляли грубую разновидность счетчик-стратегии. В данном случае старшим разрядом "счетчика" является число нажатых кнопок, а младшим - их расположение. (Напомним, что сходная стратегия, но неполного комбинаторного перебора, была обнаружена нами в эксперименте со “счетной” головоломкой). Испытуемые активно исследовали именно комбинации органов управления и делали это в достаточно логичной последовательности.

Таким образом, данный эксперимент показал, что в условиях высокого уровня визуализации ("прозрачности") факторов, их комбинаций и эффектов факторных взаимодействий дети 4-6 лет способны самостоятельно осуществить полный комбинаторный перебор четырех факторов.

Исследование детьми головоломки, требующей комбинаторики высоких иерархических порядков (комбинирования эффектов комбинирования).

В предшествующих экспериментах было показано, что дети могут осуществлять комплексные, комбинированные воздействия на объект и понимать возникающие при этом эффекты взаимодействия причинных факторов. Однако во всех рассмотренных случаях ребенок был вынужден ограничиться, в силу самого строения предложенных головоломок, комбинаторикой только одного - первого - порядка. Это комбинирование воздействий лишь на управляющие устройства. На этом уровне комплексные воздействия на органы управления приводят к определенным эффектам (например, зажиганию окна), но на этом цепочка потенциальных взаимодействий обрывается (сами окна уже не могут взаимодействовать друг с другом). Мы поставили задачу изучить, могут ли дети осуществлять комбинирование высоких иерархических порядков и самостоятельно исследовать, как вызванные ими эффекты взаимодействия предшествующих уровней взаимодействуют между собой, порождая новые уровни.

Для этого мы разработали специальную головоломку, позволяющую детям осуществить эту деятельность.

Она представляет собой комплекс устройств со сложными неоднозначными связями между ними, предназначенный для транспортировки металлических шаров из исходного пункта в конечные. (Отметим сразу, что сама головоломка намного проще ее словесного описания и вполне доступна и интересна детям).

Ее корпус - это ящик с наклонной поверхностью. На нижней части наклонной плоскости располагается пульт управления, включающий в себя 7 управляющих устройств: 4 кнопки, одну центральную рукоятку и две боковые (левую и правую). За пультом управления находится рабочее поле с реагирующими устройствами, отделенное от пульта невысокой перегородкой.

На дальнем конце рабочего поля располагается центральная башня. Внутри нее, в ее верхней части находится металлический шар, лежащий на подвижной подставке. И шар, и подставка видны испытуемому. По бокам от центральной башни располагаются две боковые башни (левая и правая).

На наклонной плоскости также находятся две одинаковые тележки: левая - вверху (между центральной и левой башней), правая - внизу. Они связаны друг с другом нитью, перекинутой через блоки в верхней части установки. Благодаря этому при движении одной тележки вниз другая едет вверх, и наоборот. Поскольку тележки одинаковы, они уравновешивают друг друга. Привести их в движение можно, загрузив одну из них, а именно, управляя с помощью рукояток подвижными элементами башен, сбросить шар о подставки в верхнюю тележку. Она едет вниз, а вторая, пустая - вверх. Нажав на кнопки, можно выгрузить шар из приехавшей вниз тележки. Он скатывается в тупик. Оттуда его можно извлечь вручную и заложить в контейнер-трубу центральной башни, через которую он снова попадал на подставку. После этого весь цикл может быть повторен в симметричном, правостороннем варианте: сброс шара в правую тележку, ее спуск, выгрузка шара в правый тупик.

Сброс шара с подставки осуществляется следующим образом.

При сдвиге центральной рукоятки на себя из центральной башни выдвигается шар на подставке. Рукоятку нельзя отпускать, иначе шар уедет обратно в башню. При последующем сдвиге какой-либо боковой рукоятки (левой или правой) из соответствующей боковой башни (левой или правой) выдвигается ранее невидимый круглый стержень-толкатель и сбрасывает шар с подставки.

Таким образом, для сброса шара необходимо комбинированное воздействие на две рукоятки, вызывающее взаимодействие толкателя с шаром. При обратной последовательности действий - сдвиге и удержании боковой рукоятки и последующем сдвиге центральной - сброса не происходит. Выдвигающийся шар наталкивается на уже выдвинутый стержень как на шлагбаум и останавливается, оставаясь на подставке.

Когда наверху возле центральной башни стоит левая тележка, сбрасывать в нее шар надо толкателем правой башни, используя центральную и правую рукоятки. Когда вверху стоит правая тележка, сбрасывать в нее шар надо толкателем левой башни, используя центральную и левую рукоятки. Если столкнуть шар в ту сторону, где тележки в данный момент нет (например, вправо, а не влево), то он падает в одно из двух углублений ("ям"), находящихся между центральной и боковыми башнями. Тележки, естественно, остаются при этом неподвижными. Извлечь шар из ямы можно лишь рукой.

Выгрузка шара из тележки осуществляется следующим образом. В каждой тележке вместо передней стенки имеются два запора - перекладины, закрывающие крест-накрест выход из нее. При одновременном нажиме пары кнопок, находящихся напротив нижней тележки, два стоящих внизу подъемника поднимают оба запора, в результате чего шар выкатывается из тележки в тупик. Нажим кнопок по одной не дает такого результата, поскольку тогда лишь один из запоров поднят, а другой остается опущенным, по-прежнему закрывая выход. Таким образом, для выгрузки шара необходимо комбинированное воздействие на две кнопки, вызывающее взаимодействие подъемников с запорами.

Можно видеть, что данная головоломка представляет собой систему с достаточно сложной иерархией входящих в нее подсистем (тележки, связанные нитью; шар на подставке; толкатели; подъемники; связанные с ними кнопки и рукоятки). Подчеркнем, что в ситуации самостоятельной деятельности ребенок должен был сам, по собственной инициативе построить необходимую иерархию взаимодействий между устройствами, изобрести наиболее эффективный способ их объединения. Эта задача облегчалась тем, что взаимодействие реагирующих устройств было открыто для наблюдения испытуемых и состояло из актов, понятных детьми (толчок шара толкателем, падение в тележку, открывание запоров и т.д.). Существенным моментом здесь является познание детьми самого механизма порождения нового, неаддитивного результата при комбинированном воздействии.

Испытуемые: 20 детей 5 лет, 20 детей 9-10 лет.

Процедура. Экспериментатор показывал ребенку головоломку, сообщал, что это игра и предлагал испытуемому самостоятельно поиграть о ней. При этом взрослый вводил единственное правило - руками можно трогать только управляющие устройства и нельзя трогать ничего на рабочем поле.

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 учиться играть сам. Хорошо? Только есть одно правило: руками можно трогать только вот это (экспериментатор показывал органы управления), а это трогать руками нельзя (обводил рукой рабочее золе).

Покажи, что можно трогать руками... Хорошо. А теперь поиграй сам". Если ребенок спрашивал, как играть, экспериментатор уклонялся от ответа и предлагал пробовать.

Если ребенок долгое время не мог сбросить шар с подставки, и его познавательная деятельность начинала угасать, экспериментатор оказывал ему помощь в строго определенной последовательности наводящих вопросов и подсказок, все более облегчающей понимание сброса шара с подставки: от вопроса о назначении шара до прямого показа способа действия с рукоятками. Если после оказания определенного вида помощи ребенок находил решение, экспериментатор снова предоставлял ему возможность действовать самостоятельно, если нет - оказывал следующий вид помощи.

Рис. 8. “Механическая” головоломка. 1 - левая башня, 2 - контейнер-труба, 3 - центральная башня, 4 - шар на подставке, 5 - блок, 6 - правая башня, 7 - яма, 8 - нить, 9 - тележка, 10 - правый тупик, 11 - кнопка, 12 - правая рукоятка, 13 - центральная рукоятка, 14 - левая рукоятка

Рис. 9. Выгрузка шара из тележки

Когда возможности оперирования с одним шаром исчерпывались, то есть когда он либо сбрасывался ребенком в яму, либо переправлялся из тележки в тупик, экспериментатор закладывал через контейнер на подставку следующий шар и испытуемый мог повторить цикл.

Если испытуемый сбрасывал четыре первые шара только в яму, а не в тележку, экспериментатор также оказывал ему помощь. После нее ребенок снова возвращался к самостоятельной деятельности.

Эксперимент проводился индивидуально, в течение не более 20 мин.

Результаты.

В процессе первоначального осмотра объекта у большинства испытуемых возникало предположение, что тележки могут ездить. У ребенка также формировалась соответствующая цель - заставить их двигаться, и предположение о том, что достичь ее можно посредством воздействий на управляющие устройства. Об этом свидетельствовали высказывания детей. Например, Игорь К. (5;9) сказал: "Я уже понял, почему это нельзя трогать руками. Для этого есть специальные кранчики. Надо, чтобы машина поехала". Стремясь привести в движение тележки, дети вначале осуществляли воздействия на каждый орган управления по отдельности, что, естественно, не приводило к успеху. Однако в ходе этих одиночных воздействий они познавали связи межу управляющими и реагирующими устройствами: видели вызванные их действиями движения стержня-толкателя, шара на подставке, подъемников; видели, что движение одних реагирующих элементов совершалось в направлении других, в данный момент неподвижных (например, один толкатель перемещался в сторону шара и второго толкателя). Осмысление этой ситуации побуждало ребенка к постановке новой цели - привести реагирующие устройства в соприкосновение, то есть их в систему механического взаимодействия. А ранее полученное знание о связях между ними и органами управления позволяли детям обнаружить средство достижения этой цели - комбинированные способы действий с управляющими устройствами. В связи с этим подавляющая часть детей (18 человек, или 90% испытуемых 5 лет, и 20 человек, или 100% испытуемых 9-10 лет) самостоятельно перешла к одновременным воздействиям на органы управления. Этот переход осуществлялся детьми 5 лет в среднем после 11,9 одиночных действий и детьми 9-10 лет после 10.1 одиночных действий.

3 ребенка 5 лет (15%) и 8 детей 9-10 лет (40%) сразу произвели правильный комбинированный способ действия - сдвиг и удержание в рабочем положении центральной рукоятки и последующий сдвиг боковой рукоятки. У этих испытуемых шар упал в тележку, а не в яму, что, соответственно, вызвало перемещение обеих тележек. Остальные не смогли сразу обнаружить адекватный способ действия, в связи с чем их деятельность начала развертываться дивергентным путем, в направлении опробования различных вариантов взаимодействия реагирующих устройств. Осуществляя различные комбинированные воздействия на рукоятки, дети внимательно наблюдали за взаимодействиями шара и толкателей: остановкой выдвигающегося шара толкателем, зажимом шара между двумя толкателями, столкновением самих толкателей и т.д. При этом они нередко обращали внимание экспериментатора на заинтересовавшую их ситуацию, смеялись, увидев вариант, который казался им забавным, и т.п. Это разнообразие действий, наблюдавшееся у большинства испытуемых, позволяет сделать следующий вывод. Дети не просто осуществляли многообразные комбинированные воздействия на органы управления, а использовали их в качестве средства достижения более сложной цели - построения многообразных вариантов воздействий одних реагирующих устройств на другие. Таким образом, можно выделить два типа комбинаторики воздействий у детей при обследовании объекта, подобного механической головоломке:

1) комбинаторика мануальных воздействий непосредственно на органы управления;

2) комбинаторика опосредованных воздействий - одних реагирующих элементов на другие.

Помимо комбинаций с рукоятками, многие дети осуществляли комбинированные воздействия на кнопки. При этом они наблюдали за поднимающимися подъемниками и запорами нижней (пока еще пустой) тележки. Увидев, что нажим кнопок по одной приводит к поочередному поднятию каждого из запоров, многие дети объединяли эти два эффекта - поднимали оба запора, нажав одновременно две кнопки. Это свидетельствует о том, что направленность на комбинирование эффектов одиночных воздействий логично приводит детей к комбинированию самих мануальных воздействий.

Способ действия, ведущий к сбросу шара с подставки, смогли самостоятельно обнаружить 10 детей 5 лет (50%) и 17 детей 9-10 лет (85%). Остальным испытуемым потребовалась помощь экспериментатора. Подчеркнем, что все меры помощи содержали в себе вопросы или предложения взрослого лишь по поводу реагирующих элементов (шар, подставка, толкатель), и в них ничего не говорилось об управляющих. После этого дети самостоятельно находили правильное комбинированное действие с рукоятками. Значит, помощь была необходима детям для уяснения правильной организации взаимодействуя реагирующих элементов. Поняв, в какую комбинацию должны быть объединены шар и толкатель, испытуемые уже самостоятельно находили правильное комбинированное действие с рукоятками. Тем самым подтверждается взаимозависимость комбинаторики непосредственных мануальных воздействий на объект и комбинаторики эффектов этих воздействий.

Обнаружение адекватного способа действия с рукоятками (самостоятельное или с помощью экспериментатора) позволяло детям увидеть наиболее сложную реакцию головоломки: падение шара в верхнюю тележку, ее спуск и одновременный подъем нижней тележки. Это преобразование, совпадавшее с основной целью деятельности детей, значительно обогащало их знания об особенностях объекта и о способах управления им. Оно вызывало у большинства испытуемых чувство удовлетворения, а нередко и восторг, что выражалось в радостных восклицаниях, хлопках в ладоши и т.д. Кроме того, данная реакция объекта стимулировала у испытуемых постановку новой цели - извлечь шар из приехавшей вниз тележки. Эта цель являлась исходным пунктом развертывания нового направления инициативности, связанного с поиском способа выгрузки шара.

Часть детей сразу пыталась достать его рукой. Но экспериментатор напоминал, что на рабочем поле ничего нельзя трогать руками. Некоторые испытуемые спрашивали, как достать шар, но взрослый уклонялся от ответа. Тогда дети приступали к самостоятельным поискам способа выгрузки. Этот поиск осуществлялся различными испытуемыми на 3-х уровнях.

1. Низкий уровень - ребенок перебирал все управляющие устройства, включая рукоятки, и находил правильный способ действия (одновременный нажим на пару кнопок напротив нижней тележки) в результате такого малоосмысленного поиска. На этом уровне находились 5 детей 5 лет (25%) и 1 ребенок 9 лет (5%).

2. Средний уровень - ребенок опробовал лишь кнопки, но все, а не только те, которые были нужны, и вначале использовал при этом одиночные нажимы. Обнаружение способа действия осуществлялось быстрее, чем на первом уровне. На среднем уровне находилось 6 детей 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%) и 14 детей 9-10 лет (70%).

Возможность решения задачи выгрузки шара из тележки на высоком уровне, "с места", обусловлена результатами предшествующей деятельности испытуемых с кнопками. Благодаря ей они уже знали о связях между кнопками и подъемниками, видели открывающиеся запоры пустой тележки и применили этот опыт в ситуации с нагруженной тележкой. Однако часть детей не смогла эффективно использовать данную информацию и показала низкий или средний уровень поиска.

После того, как экспериментатор снова поместил шар, оказалось, что не все испытуемые могут осуществить сброс без ошибочных попыток: 7 детей 5 лет (35%) и 2 ребенка 9-10 лет (10%) затруднялись при осуществлении этой операции. Они пробовали одновременно две кнопки, две боковые рукоятки, кнопку и центральную рукоятку и т. д. Этот факт представляется нам чрезвычайно интересным: дети запомнили такую обобщенную характеристику действия как комбинированность и при этом затруднялась вспомнить, какие конкретные объекты должны быть объединены в искомой комбинации. Это отражалось в их репликах, сопровождающих процесс поиска (“Как же… Забыл совсем… Не знаю, как”).

Опробовав центральную рукоятку и увидев выдвигание шара, они вспоминали, что этот компонент должен присутствовать в структуре действие. При этом они не помнили второго компонента, хотя знали, что он должен быть. И здесь некоторые дети начинали осуществлять систематический перебор комбинаций управляющих устройств, в каждом из которых неизменно участвовала центральная рукоятка, а другие органы управления варьировались. Такой перебор значительно повышал эффективность поиска адекватного способа действия, так как сразу отсекал наибольшую часть нерезультативных преобразований. Точно такой же систематический перебор комбинаций наблюдался у части испытуемых при поиске способа выгрузки шара из тележки.

Конечные итоги деятельности испытуемых с механической головоломкой состояли в том, что к концу 20-минутного эксперимента полностью овладели ею 16 детей 5 лет (80%) и 19 детей 9-10 лет (95%). Ошибочные действия наблюдались у них редко, объяснялись невнимательностью и сразу ими исправлялись. Остальные допускали различные систематические ошибки и управляли головоломкой на более низком уровне. Однако среди испытуемых обеих возрастных групп не было ни одного, кто бы вообще не справлялся с управлением.

Исследование детьми взаимодействий, заданных условно в словесно-логической форме.

Во всех вышеописанных головоломках многофакторные зависимости заданы объективно самой материальной конструкцией объекта. Благодаря этому сами реакции устройства показывали ребенку характер внутренних взаимодействий и “подсказывали” способы новых воздействий. В связи с этим мы решили проверить, в какой мере дети дошкольного и младшего школьного возраста способны понять и принять чисто логические правила факторных взаимодействий, не имеющих физического субстрата, не дающих физической обратной связи и не вытекающие из наблюдаемых свойств реального объекта.

Такие правила и взаимодействия представлены в шахматах, шашках и т.п. играх. Однако эти игры достаточно сложны и для их освоения ребенку требуется значительное время; игровые ситуации, возможные ходы и их результаты часто трудно оценить однозначно. Кроме того, нам была нужна игра, в которой момент комбинирования был бы представлен как практическая манипуляция сразу с несколькими (по крайней мере, двумя) элементами. В связи с этим мы разработали игру, соответствующую нашим целям. В ней реализован принцип системного подхода, в соответствии с которым включение элемента одной системы в другую систему трансформирует и сам элемент, и эту вторую систему. Игра позволяет создать разветвленную сеть различных задач, начиная с доступных дошкольникам и кончая сложными даже для взрослых. Позиции и ходы испытуемого оцениваются количественно по определенным формулам.

Данная игра относится к типу реверси. Реверси - игра на шахматной доске; по ней проводятся чемпионаты мира. Но наша игра разработана со специальной целью изучения комбинаторного логического мышления и имеет ряд важных отличий. Ее принципиальная особенность состоит в том, что игровой ход включает воздействие сразу на два объекта.

Материалом игры служат 12 одинаковых прямоугольных карточек. На одной стороне каждой карточки изображен добрый волшебник (улыбающаяся розовая рожица), на другой стороне - злой волшебник (сердитая синяя рожица).

Правила игры. Карточки раскладываются в два горизонтальных ряда (например, в верхний ряд ставятся 5 добрых волшебников, а в нижний - 5 злых). Уровень сложности игры задается численным соотношением и взаимным расположением волшебников. Путем перекладывания карточек можно превращать злых волшебников в добрых и наоборот. Игровое действие состоит в обмене местами одного волшебника верхнего ряда и одного волшебника нижнего ряда. Если в результате обмена волшебник оказался между двумя "чужими" (то есть злой между двумя добрыми или добрый между двумя злыми), то он тоже превращается в "чужого" (карточка переворачивается другой стороной). При всех остальных вариантах соседства превращение не происходит. Необходимо подчеркнуть, что превращению подвергаются только волшебники - участники обмена, остальные не изменяются, даже несмотря на возникшее в результате обмена неблагоприятное соседство. Приведем примеры некоторых заданий (подчеркиванием обозначены волшебники, которые можно обменять в качестве первого хода).

Рис. 10

Третья задача в нижеописанном эксперименте не предлагалась, поскольку она даже от взрослого требует размышлений, связанных с планированием шести предварительных нерезультативных ходов.

При поиске нужной комбинации ребенок должен проанализировать минимум шесть факторов: два фактора - это сами участники обмена и четыре фактора - соседство слева и справа от каждого из них. Эта задача значительно облегчается благодаря наглядности представления факторов и простоте правил их взаимодействия.

Разработан также компьютерный вариант методики. Он включает в себя возможность игры против "главного" злого волшебника, делающего ходы за злых, и возможность игры в условиях неопределенности, когда часть или все волшебники невидимы и должны быть идентифицированы.

В описываемом ниже эксперименте использовался вариант с карточками, чтобы не затруднять деятельность тех детей, которые не знакомы с компьютером.

Испытуемые. 27 детей 6-7 лет (15 детей 6 лет и 12 - 7 лет).

Процедура. Экспериментатор объяснял ребенку правила взаимодействия (превращения) волшебников и задавал контрольные вопросы, проверяющие их понимание испытуемым (“Что будет, если этот волшебник попадет сюда?”). Затем ребенку предлагалось батарея из 8 последовательно усложняющихся задач.

Результаты. После объяснения экспериментатором правил игры 11 детей 6 лет (73%) и 10 детей 7 лет (83%) ответили правильно на контрольные вопросы, проверяющие понимание правил взаимодействия (превращения). Уровень понимания вырос в процессе последующего решения батареи задач. Все испытуемые справились с простейшими задачами типа "Трое добрых против двух злых". 10 детей 6 лет (67%) и 9 детей 7 лет (75%) смогли решить задачу "Четверо добрых против восьми злых".

Следует подчеркнуть, что дети не только решали задачи, предлагавшиеся экспериментатором, но и придумывали их сами. Реплики испытуемых свидетельствовали о большом интересе к данной игре и о включенности в игровую ситуацию вплоть до идентификации с добрым персонажем: "Я их сейчас всех в добрых превращу, они будут друзьями", "Если так (обменять), то они не смогут меня съесть", "Я их сейчас обману", "Со всеми бандитами расправился!", "Очень интересно. Дома нарисую и буду играть".

Динамика деятельности детей характеризовалась переходом от преимущественной ориентировки на внешние, несущественные признаки ситуации (например, симметрию элементов) к ориентировке на существенные признаки, определяющие взаимодействие факторов. Вначале испытуемые совершали обмены только симметрично расположенных волшебников: левого верхнего на левого нижнего, центрального на центрального и т.д., что не приводило к успеху. Возможность и эффективность несимметричных обменов (например, крайнего на центрального) являлась своеобразным открытием для ребенка. Постепенно дети начинали ориентироваться на анализ именно взаимодействий (хотя в наиболее сложных ситуациях чисто геометрические соображения продолжали играть значительную роль).

Таким образом, эксперимент показал, что дети, начиная, по крайней мере, с 6 лет, понимают и принимают правила многофакторных взаимодействий, заданные лишь условно, в виде логических правил и не вытекающие из наблюдаемых свойств реального объекта.

Обсудим результаты проведенных констатирующих экспериментов.

Нам впервые удалось выявить и исследовать следующий феномен: дети, начиная с 4 лет, способны осуществлять полный комбинаторный перебор 4 факторов в процессе самостоятельного исследования сложного объекта, без предварительного обучения, постановки взрослым какой-либо задачи и подсказок. Большинство детей 5-6 лет в ходе самостоятельного обследования этих объектов осуществляло комбинаторный перебор до 6 факторов и понимало многофакторные механические, математические и логические зависимости, заложенные в объекте. Иначе говоря, нам удалось выявить принципиально новое психологическое явление - достаточно неожиданную способность дошкольников к решению комплексных, многофакторных исследовательских задач.

Мы назвали изучаемую нами деятельность детей комбинаторным экспериментированием. Под этим термином понимается построение ребенком комплексных, комбинированных воздействий на объект с целью выявления его системообразующих связей на основе анализа информации о взаимодействии факторов. Мы рассматриваем комбинаторное экспериментирование детей как своеобразный аналог многофакторного экспериментирования взрослых. Хотя дошкольники, разумеется, не используют изощренных математических методов планирования эксперимента и статистической обработки полученных данных, они реализуют ядро методологии многофакторного экспериментирования - целенаправленную организацию комплексных воздействий на предмет и анализ выявленных эффектов.