65

КОМБИНАТОРНОЕ ЭКСПЕРИМЕНТИРОВАНИЕ ДОШКОЛЬНИКОВ С МНОГОСВЯЗНЫМ ОБЪЕКТОМ— «ЧЕРНЫМ ЯЩИКОМ»

А.Н. ПОДДЬЯКОВ

В исследованиях советских психологов убедительно показано, что важнейшее значение для умственного развития детей имеет практическая деятельность. В связи с этим особый интерес представляет изучение детского экспериментирования. Все исследователи экспериментирования в той или иной форме выделяют основную особенность этой познавательной деятельности: ребенок познает объект в ходе практической деятельности с ним, осуществляемые ребенком практические действия выполняют познавательную, ориентировочно-исследовательскую функцию, создавая условия, в которых раскрывается содержание данного объекта ([6], [9], [16] и др.). Анализируя целостный процесс познания в ходе экспериментирования, многие авторы выделяют в нем две взаимосвязанные стороны: поиск, направленный на получение информации от объекта, и анализ, осмысление полученной информации ([5], [16] и др.). В ряде работ были исследованы связи между различными компонентами этой деятельности: поиском способов практических действий с объектом, организацией их в стратегии опробования, осмыслением полученной информации ([4], [8], [9] и др.).Однако мы не обнаружили исследований, в которых была бы изучена целостная система взаимодействия этих компонентов в самостоятельной деятельности экспериментирования дошкольников с достаточно сложными предметами. Особый интерес здесь представляет деятельность детей с многосвязными объектами, в которых реализуются зависимости не простые и однозначные, а более сложные, характеризующиеся взаимодействием нескольких переменных (факторов). (Строгое определение многосвязного объекта разработано в теории управления [15].) Познание таких объектов требует от ребенка использования приемов комбинаторики переменных и проверки комбинированных, или комплексных, гипотез о влиянии различных сочетаний этих переменных на процессы и состояния предметов.

Основным средством поиска, направленного на получение информации от предмета, при экспериментировании являются практически преобразующие действия с данным объектом. Важнейший показатель уровня этих действий — степень их разнообразия, вариативности. В литературе обсуждаются различные аспекты проблемы стереотипности—вариативности предметной

познавательной деятельности детей [3], [4], [17], [18]. Мы же в данной работе, как и в ранее опубликованных ([12] — [14]), продолжим обсуждение информативного значения разнообразия практических действий ребенка с обследуемым объектом. В соответствии со степенью вариативности воздействий на предмет дошкольник раскрывает большую или меньшую часть содержания последнего. Чем более разнообразны воздействия, тем больше вероятность, что предмет раскроется во всем многообразии своих особенностей. И наоборот — стереотипность действий может не позволить ребенку раскрыть всю полноту и многообразие содержания объекта. Этот вывод является конкретизацией общенаучного положения, сформулированного в теории систем: степень изучения системы при экспериментировании определяется разнообразием входных воздействий на нее [7]. Как показано в теории систем и теории эксперимента, важнейшим инвариантным направлением развертывания разнообразия входных воздействий на объект является их комбинирование в различных сочетаниях [1], [2]. По данным Ж. Пиаже, к комбинированию факторов и анализу их взаимодействия способны лишь взрослые и подростки [16]. Однако проведенный нами анализ некоторых исследований, не направленных прямо на изучение приемов комбинаторики у детей, позволил нам установить, что уже дети раннего возраста способны использовать комбинированные способы воздействий и разобраться путем экспериментирования в простейших ситуациях взаимодействия двух факторов [4], [9]. В связи с этим мы предположили, что старшие дошкольники при определенных условиях смогут осуществлять различные комбинации некоторого количества факторов и выявлять на данной основе достаточно сложную систему связей в том или ином предмете.

Наше исследование было проведено с целью изучения комбинаторных возможностей дошкольников в аспекте построения детьми различных сочетаний воздействий на объект, а также возможностей осмысления взаимодействия факторов в многосвязном объекте — «черном ящике».

Для экспериментальной проверки выдвинутой гипотезы было необходимо найти объекты, удовлетворяющие следующим требованиям. С одной стороны, они должны были быть устроены так, чтобы для раскрытия их содержания было необходимо применение различных комбинированных воздействий и осмысление информации о взаимодействии факторов. С другой стороны, они должны были соответствовать познавательным возможностям дошкольников. Мы не смогли обнаружить ни сами такие объекты в окружающей действительности, ни их описания в научных исследованиях. В связи с этим мы разработали собственную систему соответствующих экспериментальных установок [13]. Каждая из них— это игрушка-головоломка, которую в техническом отношении можно охарактеризовать как многосвязную техническую систему управления с полифункциональной аккордной (многопальцевой) клавиатурой. (Клавиатура такого типа используется в ряде современных технических систем, эксплуатируемых взрослыми [10].) Ребенок должен был понять реализованную в данном объекте зависимость, характеризующуюся взаимодействием нескольких факторов. Средством обнаружения этой зависимости являлись различные комбинированные воздействия испытуемого сразу на несколько органов управления. Такие воздействия вызывали реакции объекта, значительно отличавшиеся от реакций на одиночные воздействия. Эффект воздействия на то или иное управляющее устройство не был постоянным, а зависел от воздействий на другие устройства.

В данной статье мы опишем результаты экспериментов с использованием одной из разработанных нами установок — счетной установки № 1 (СУ-1). В ней имелся ряд из шести кнопок и параллельный ряд из шести затемненных окон с изображениями сказочных персонажей. При работе аппарата в режиме «сложение» одновременный нажим на какие-либо п кнопок вызывал зажигание п окон подряд, начиная с

крайнего левого [12]. Таким образом, реакции установки зависели только от количества одновременно нажатых кнопок и не зависели от их расположения.

После осуществленного нами пилотажного исследования на СУ-1 с участием детей 3—6 лет [12] был проведен основной эксперимент с участием 30 детей пяти лет (15 мальчиков и 15 девочек). Он проводился индивидуально в течение 20 мин. Экспериментатор показывал ребенку установку, сообщал, что это игрушка, и предлагал, не указывая испытуемому способов действий и возможных эффектов, поиграть с ней самостоятельно. Если ребенок спрашивал, как играть с установкой, взрослый уклонялся от ответа и предлагал попробовать. Если испытуемый долгое время не мог перейти на одновременные нажимы и его познавательная деятельность начинала угасать, экспериментатор оказывал ему помощь, вначале в виде вопроса-подсказки: «А по-другому ты можешь нажимать?» Если ребенок отвечал отрицательно, взрослый настаивал: «Попробуй нажимать по-другому, по-всякому». Если это не помогало, экспериментатор показывал способ действия — нажимал на две крайние левые кнопки. После подсказки ребенок снова возвращался к самостоятельной деятельности. В конце эксперимента взрослый давал испытуемому по нескольку контрольных заданий трех видов: 1) зажечь окна, указанные экспериментатором; 2) зажечь окна, указанные экспериментатором, различными способами; 3) показать, какие окна загорятся, если нажать кнопки, указанные экспериментатором.

Деятельность испытуемых протекала следующим образом. Вначале дети перебирали все кнопки по одной. Но эти действия сопровождались неизменностью эффекта (зажиганием одного и того же крайнего левого окна), что вызывало у испытуемых выраженное удивление, разочарование. Они интересовались у экспериментатора, почему не горят остальные окна и как их зажечь. Не получив удовлетворительного ответа, дети начинали искать другие, более адекватные, по их мнению, способы действии: пытались выкручивать кнопки, вытягивать их вверх и т.д. Смогли самостоятельно перейти к комбинированным (одновременным) нажимам на несколько кнопок 16 дошкольников (53 %). Остальным 14 детям (47 %) экспериментатор оказал помощь в виде вопроса-подсказки. Это помогло пяти испытуемым (17 %). Оставшимся девяти дошкольникам (30 %) взрослый показал способ действия.

Осуществив новый (комбинированный) способ действия, вызвавший новую реакцию объекта (зажигание нескольких окон), дети переносили его и на другие кнопки. Девять испытуемых (30 %) от первого двойного нажима сразу переходили к тройному, четверному и т.д. Они получали при этом все новые эффекты (зажигание новых окон) и приходили в радостное возбуждение, многие издавали восклицания. Это позволяет считать изменения, происходившие с детьми, «ага-реакцией», качественным скачком в обследовании предмета — испытуемые овладевали основным принципом работы игрушки. Другая часть дошкольников (21 человек, или 70 %) продвигались в обследовании объекта не так быстро, но и у этих детей в большинстве случаев наблюдался этап ускоренного увеличения числа кнопок, входящих в последующие нажимы. Приведем средние данные по динамике перехода от одних нажимов к другим. В качестве критериев использовалось количество нажимов, предшествующих первому двойному, первому тройному и т.д. Дети производили в среднем: 1) до первого двойного нажима — 18,3 нажима; 2) до первого тройного — 23,2; 3) до первого четверного—24,1; 4) до первого пятерного — 26,0; 5) до первого шестерного — 24,9. В среднем переход на каждый следующий нажим осуществлялся быстрее. Между первым одиночным и первым двойным осуществлялось 18,3 нажима, между первым двойным и первым тройным — 4,9, тройным и четверным — 0,9, четверным и шестерным — 0,8. Если приведенные значения меньше 1, это означает, что некоторые дети производили нажим с большим количеством кнопок несколько раньше

нажима с меньшим (например, вначале двойной, затем четверной и лишь затем тройной). Пятерной нажим осуществлялся в среднем позже шестерного, а некоторые дошкольники вообще его не использовали: совершив скачок от четверного к шестерному, они не испытывали нужды проверить пятерной. В процессе этого лавинообразного нарастания вариативности действий, сопровождаемого и стимулируемого нарастанием числа реакций объекта, ребенок подходил к обнаружению единого математического принципа функционирования установки.

Осуществив шестерной нажим и рассмотрев все картинки, дети не прекращали своей познавательной деятельности. Они снова и снова нажимали на различные кнопки, производили и единичные, и одновременные нажимы на произвольное число кнопок. Часть испытуемых осуществляли серии нажимов, оставляя неизменным количество нажатых кнопок и варьируя их расположение. Важное значение имел тот факт, что 15 детей (50 %) по собственной инициативе пересчитывали нажатые кнопки и загоревшиеся окна (вслух или указывая пальцем, движениями головы). Это создавало испытуемым необходимые условия для понимания реализованной в установке зависимости, построенной на количественных соотношениях.

Перейдем к результатам выполнения детьми контрольных заданий. Задание зажечь указанные экспериментатором окна выполнили 100 % испытуемых — они нажимали кнопки напротив заданных окон. Задание зажечь определенные окна различными способами пять дошкольников (17 %) выполнили на низком уровне (нашли только один вариант нажима). Семь детей (23 %) справились с заданием на среднем уровне, нажимая либо больше, либо меньше кнопок, чем требовалось, или же осуществляя однообразные нажимы только на группы соседних кнопок. Высокий уровень показали 18 дошкольников (60 %) — они осуществляли разнообразные нажимы на строго необходимое число кнопок. При выполнении этого задания некоторые испытуемые пользовались теми или иными стратегиями комбинаторного перебора. Например, Володя Б. (5; 7), зажигая два окна, нажимал вначале пары соседних кнопок, затем пары кнопок, разделенных одной кнопкой, двумя, тремя и, наконец, четырьмя. Таким образом он полностью перебрал все 15 возможных сочетаний пар кнопок (!). Но это единственный случай — больше никто из испытуемых не смог осуществить полный комбинаторный перебор каких-либо сочетаний.

Наиболее интересна в этом отношении не совсем удачная попытка создания универсальной стратегии перебора всех комбинаций Сергеем Ш. (5; 10). 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 учёл, что зафиксированные кнопки тоже нужно время от времени менять. В результате, зажигая два окна, он смог перебрать 5 из 15 возможных пар, а, зажигая пять окон, нашел лишь два варианта из шести. Остальные испытуемые в сложных случаях (нажим тройками, четверками) нажимали либо группы соседних кнопок, либо вообще никак не упорядочивали процесс перебора.

Контрольные задания показать окна, загорающиеся при нажиме на определенные кнопки, безошибочно выполнили 15 испытуемых (50 %). 6 детей (20 %) показали низкий уровень — они указывали окна, находящиеся напротив заданных кнопок, или действовали наугад. Девять дошкольников (30 %) устанавливали между группами одновременно нажатых кнопок и загорающимися окнами достаточно сложные взаимно однозначные пространственные связи, включающие в себя сдвиги, перекресты и т.д. Эти результаты свидетельствуют о том, что многие дети с трудом понимали неоднозначность связей между действием и эффектом и стремились установить однозначное соответствие между ними.

Анализируя в целом деятельность испытуемых (как при самостоятельном обследовании установки, так и при выполнении заданий) с точки зрения взаимодействия

между построением практических действий и осмыслением информации об объекте, следует отметить, что это взаимодействие в основном способствовало успешному познанию предмета. Вместе с тем имелись парадоксальные случаи его отрицательного влияния. Так, при переходе на более высокий уровень вариативности воздействий некоторые дети 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 испытуемых 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 крайние левые кнопки, при этом загорались окна напротив кнопок. Испытуемая проявляла чувство удовлетворения. Затем она нажала на две крайние правые кнопки, при этом загорелись два левых окна. У Майи наблюдались реакции 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 только кнопки слева.

Несоответствие между уровнем осмысления содержания объекта и уровнем вариативности практических действий с ним проявлялось также в том, что некоторые дошкольники, обладающие низкой вариативностью, с трудом находящие новые способы действия, на высоком уровне осмысляли полученные данные, безошибочно отвечали на вопросы третьего контрольного задания. Кроме того, возможны случаи одинакового, высокого или низкого, уровня вариативности практических действий и осмысления содержания объекта.

В сложных отношениях между собой находились также сами умственные действия, направленные на построение практических действий с объектом. Анализ и обобщение практических действий на высоком уровне в целом способствовали их вариативности, придавали ей более систематический и осмысленный характер, открывали возможности новых способов действия. Так, ранее упомянутый Володя Б., используя правильную стратегию перебора пар кнопок, нашел все 15 возможных сочетаний. Но осмысление практических действий на достаточно высоком уровне могло и тормозить развертывание вариативности, помешать увидеть новые способы действий, если они не укладывались в созданные ребенком схемы. Вспомним Сергея Ш., который не нашел очевидных вариантов нажимов, используя одну из самых сложных и оригинальных стратегий перебора.

Несомненно, проблема несоответствий и противоречий между уровнем практических и умственных действий ребенка заслуживает более подробного анализа, который не может быть здесь приведен из-за ограниченного объема статьи.

В целом проведенный эксперимент показывает, что дошкольники самостоятельно используют некоторые из основных приемов многофакторного экспериментирования, применяемых взрослыми при осуществлении так называемого макроподхода к изучению сложных многосвязных объектов. Под макроподходом в теории систем понимается исследование, которое ведется методом «черного ящика» — путем изучения связей между входными воздействиями на систему и ее выходными

реакциями, а ее внутренняя структура не рассматривается [7]. Например, так называемый тривиальный тест комбинационного автомата (автомата без памяти) состоит в том, что исследователь осуществляет перебор всех комбинаций воздействий на входы устройства. Наблюдая выходные реакции объекта, экспериментатор определяет закон его функционирования [1]. Можно видеть, что деятельность детей на СУ-1 являлась упрощенным аналогом деятельности взрослого при тестовом диагностировании комбинационного автомата. Дошкольники активно разнообразили входные воздействия на органы управления установки, комбинируя последние в различных сочетаниях для получения новой информации о скрытых особенностях объекта. Испытуемые использовали также упорядоченный неполный комбинаторный перебор воздействий. Он не охватывал все 63 комбинации, которые можно построить из 6 кнопок, но включал в себя все варианты, необходимые для анализа (различные одиночные, двойные, тройные и т.д. нажимы). Анализируя реакции установки и сопоставляя их с входными воздействиями, дети выявляли реализованную в СУ-1 математическую зависимость, характеризующуюся взаимодействием нескольких факторов (каждый фактор — состояние одной из кнопок). Испытуемые устанавливали, что это взаимодействие можно интерпретировать как действие одного сложного фактора — количества одновременно нажатых кнопок.

Успешная деятельность детей 5 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 [16]. Дошкольники также не владели и методом «вложенных циклов». (Этот метод, по данным С. Пейперта, позволяет систематически перебирать все возможные комбинации детям, которые не достигли уровня формального интеллекта, но овладели принципами программирования на компьютере [11].) Дошкольники в ходе экспериментирования с нашей установкой 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 сочетания, а использовали ту их часть, которая адекватна особенностям именно данного объекта.

ВЫВОДЫ

1. Качественные особенности и интенсивность экспериментирования дошкольников зависят от взаимодействия трех сторон данной деятельности: а) разнообразия практических воздействий ребенка на обследуемый объект, б) содержания объекта, которое раскрывается благодаря этим воздействиям, в) осмысления содержания объекта ребенком. Повышая уровень разнообразия своих практических действий, ребенок в зависимости от особенностей объекта получает о нем ту или иную более сложную и разнообразную информацию. Осмысливая ее, дошкольник углубляет свои знания об объекте, а также открывает для себя новые эффективные способы воздействий, ведущие к выявлению зависимостей, реализованных в объекте. Нарушения в системе взаимодействия трех названных сторон экспериментирования тормозят успешное познание объекта и выражаются в том, что ребенок затрудняется обнаружить адекватные способы действий, раскрывающие содержание предмета, либо, найдя их, не может осмыслить полученную сложную и разнообразную информацию.

2. Дети пяти лет в ходе деятельности с многосвязными объектами способны подниматься на достаточно высокий уровень экспериментирования. Дошкольники самостоятельно используют

для их познания ряд приемов многофакторного экспериментирования, аналогичных тем, которые применяют взрослые при изучении сложных технических устройств. Дети пяти лет самостоятельно обнаруживают и активно осуществляют приемы комбинаторики входных воздействий, что имеет особое значение для овладения объектами названного типа. На основе полученной таким образом информации дошкольники выявляют реализованные в данных объектах зависимости, характеризующиеся взаимодействием нескольких факторов.

1. Анучин И.А. Структурно-композиционный метод построения тестов для логических структур // Тестовое диагностирование логических структур / Под ред. В.А. Пелипейко. Рига, 1986.

2. Асатурян В.И. Теория планирования эксперимента. М., 1983.

3. Годовикова Д.Б. Формирование познавательной активности // Дошкольное воспитание. 1986. № 1.

4. Землянухина Т.М. Особенности формирования любознательности // Дошкольное воспитание. 1986. № 11.

5. Князева О.Л. Особенности поисковой деятельности дошкольников при решении наглядно-действенных задач // Вопр. психологии. 1987. № 5. С. 86—94.

6. Лисина М.И. Развитие познавательной активности детей в ходе общения со взрослыми и сверстниками // Вопр. психологии. 1982. № 4. С. 18—35.

7. Мельников Ю.Н. Исследование сложных систем. М., 1983.

8. Нежнов П.Г., Медведев А.М. Метод исследования содержательного анализа у школьников // Вестн. МГУ. Сер. 14. Психология. 1988. № 2.

9. Новоселова С.Л. Развитие мышления в раннем возрасте. М., 1978.

10. Основы инженерной психологии / Б.А. Душков, Б.Ф. Ломов, В.Ф. Рубахин и др. / Под ред. Б.Ф. Ломова. М., 1986.

11. Пейперт С. Переворот в сознании: Дети, компьютеры и плодотворные идеи: Пер. с англ. / Под ред. А.В. Беляевой, В.В. Леонаса. М., 1989.

12. Поддьяков А.Н. Вариативность преобразований предмета дошкольниками как условие его познания // Вопр. психологии. 1986. № 4. С. 49—53.

13. Поддьяков А.Н. Особенности деятельности экспериментирования у дошкольников с новыми объектами разной сложности: Автореф. канд. дис. М., 1989.

14. Поддьяков А.Н. Особенности наглядно-действенного мышления дошкольников // Вестн. МГУ. Сер. 14. Психология. 1986. № 1.

15. Теория управления. Терминология. Вып. 107. М., 1988.

16. Флейвелл Дж. Генетическая психология Жана Пиаже. М., 1967.

17. Henderson В., Moore S. G. Children's responses to objects differing in novelty in relation to level of curiosity and adult behavior // Child Devel. 1980. V. 51. N 2. Р. 457—465.

18. Hutt C. Specific and diversive exploration // Reese H.W., Lipsitt L.P. (eds.) Advances in child development and behavior. N.Y.— L.: Acad. press, 1970. V. 5. P. 119—180.

Поступила в редакцию 1.II 1990 г.