От «почемучек» к «потомучкам»

Юлий Мурашковский, Ингрида Мурашковская

Как вы думаете, почему подброшенная палка обязательно падает на землю? А почему в коктейле пузыри?
Если вы собираетесь бодро отрапортовать о школьных тяготении и поверхностном натяжении — остановитесь. Откуда, собственно говоря, у вас уверенность в том, что это правильно? Учили в школе — не аргумент. Положа руку на сердце — откуда?

Чуть-чуть истории

Чем определяется, правильно ли то или иное утверждение, гипотеза, теория? Как ни странно, прежде всего — удобством. Правильно то, чем удобнее пользоваться. Возьмем представление об устройстве Вселенной. Земля в центре, Солнце и прочие планеты вращаются вокруг нее (система Птолемея). Много веков этой системой было удобно пользоваться для расчета времени. Значит, она и была правильной.
Проходили века. И вот некоторые наблюдения стали показывать, что планеты слегка отклоняются от предписанной теорией орбит. Пришлось вводить в систему Птолемея поправки. Опять стало удобно. Но отклонения стали расти. Понадобились поправки к поправкам. Система Птолемея усложнилась настолько, что ею стало НЕУДОБНО пользоваться. Возникшее противоречие было устранено переходом к системе Коперника. Теперь Солнце оказалось в центре, а планеты, в том числе и Земля, вращаются вокруг него.

Возникает вопрос: а что, нельзя было сразу предложить систему с Солнцем в центре? Нельзя было! Не забывайте, что настоящие работоспособные гипотезы не высосаны из пальца. Они выводятся из фактов, наблюдений. А наблюдения у древних греков были такими же, как у нас с вами: каждый день мы видим, как Солнце начинает свое вращение вокруг Земли. Вот почему жизнеспособной в те времена могла стать лишь система Птолемея. Предположения отдельных философов, совпадающие с теорией Коперника, в античные времена так и не прижились.

Но теперь-то мы знаем, скажете вы, что система Коперника правильная! Наблюдения астронавтов, космонавтов...

Осторожнее! На самом деле нет наблюдений, которые бы однозначно доказывали, что все вращается вокруг Солнца. Если исходить из Ньютоновской механики, то планеты вращаются не вокруг Солнца, а вместе с Солнцем вокруг общего центра масс, который с Солнцем вовсе не совпадает. К тому же принцип относительности движения, предложенный еще Галилеем, говорит, что вообще безразлично, что вокруг чего вращается. Можем взять за центр Вселенной собственный указательный палец. Будет то же самое, только считать станет НЕУДОБНО.

Так вот, давайте — хотя бы для удобства — в качестве рабочей гипотезы примем тезис: ИСТИНЫ НЕ СУЩЕСТВУЕТ. Есть только суждения, модель, теория, которые удобны в данный момент, в данном месте, для данной группы людей. (Например, для поэтов система Птолемея и по сей день удобна. «Солнце теплое ходит высоко...» — писал, например, Афанасий Фет.) И эти теории постоянно сменяют друг друга.

Но не боги горшки обжигают. И теории создают не боги. Обыкновенные люди. Вчерашние теории создавали вчерашние люди, завтрашние теории будут создавать завтрашние люди. Кто же они, эти будущие теоретики?

Да ведь это наши с вами дети!
Давайте же, пока не поздно, научим их, как создавать гипотезы. Правильные гипотезы надо строить каждый день. Если вам в автобусе наступили на ногу, вы тут же формулируете целый спектр гипотез: что наступивший — законченный негодяй, что вся нынешняя молодежь..., что в стране никакого порядка..., что у них там за это... Которая из этих теорий ближе к истине?

Для занятий с детьми не нужны ни специальные уроки, ни труднодоступное оборудование, ни степень доктора наук. Нам понадобятся два понятия из ТРИЗ — противоречия и ресурсы. Возраст детей тоже решающего значения не имеет. От него зависят скорость и продолжительность работ, характер задач, но никак не ход наших действий.

О «собственных невтонах»

Вот проблема, известная каждому с пеленок. Бросишь палку — она падает на землю. Почему? Спровоцируйте ребенка задать этот вопрос. И пусть попробует ответить на него сам. Только не забудьте — никаких «тяготений», гравитаций и т. п. Это ведь не истина, а только очередные модели.

Ответы могут быть разные. Но запомните: все они будут правильными! Мы, например, однажды получили ответ: «Потому что палка тяжелая». А разве не так? Палка действительно была тяжелой, экспериментов с другими телами мы не проделывали. Как говорят ученые, «модель адекватно описывает все данные опыта». И не пытайтесь выкрутиться вопросом: «А почему тяжелая?» А то и мы вам зададим вопрос, с которым пока физика не справилась: «А почему притягивает?». Ответ «тяжелая» для данного типа модели удобен, а значит, правилен.

Хотите убедиться? Тогда попробуйте вместе с ребенком подбросить еще несколько тяжелых предметов. И вы увидите, что первая гипотеза вашего ребенка подтвердилась. Это ведь такая радость — получить подтверждение. Не лишайте ребенка этой радости. Да и вам совсем не вредно забыть словo
«неправильно».

Но через некоторое время в ряд положительных результатов начинают постепенно (не без вашей помощи) вкрадываться результаты противоположные. Случайно попавший под руку камешек, скомканный клочок бумаги, тоненькая веточка и т. п. тоже падают, хотя их никак нельзя назвать тяжелыми. Вот только теперь первая гипотеза становится неудобной, неправильной.

Еще один важный момент. Иногда дети излишне цепляются за свою старую гипотезу, иногда мгновенно отказываются от нее. Оба варианта плохи. Нужно спокойно учить ребенка не метаться, а планомерно преобразовывать исходную идею.

Собственно, ничего страшного пока не произошло. Обыкновенное противоречие. Падают и тяжелые предметы (согласно гипотезе), и легкие (вопреки ей). Один из способов перехода к следующей гипотезе — объединение. Пусть падают тяжелые и легкие. Но почему?

Опять может быть спектр ответов. В нашем случае был такой: всем предметам хочется полежать на земле. Прекрасный ответ! Если он кажется вам не научным, то вспомните, что теория Аристотеля была такой же. В центре Земли (по Аристотелю) у всех предметов есть «естественное место», куда они и стремятся. А ведь обвинить Аристотеля в ненаучности трудно. Новая серия экспериментов должна подтвердить гипотезу вашего ребенка (не забывайте, что поначалу эксперименты для детей куда интереснее теоризирования).

Любую гипотезу необходимо развивать, снабжать образами, предлагать сферы применения. Это то, что в науке называется «физический смысл». Вот тяжелый утюг, ему трудно висеть вверху, он так хочет полежать на диване (бросили — упал!). А вот маленький резиновый гномик, ему, конечно, легче, он меньше стремится к дивану, но все-таки полежать хочется (бросили — упал!). Тяжелому больше хочется на землю, легкому — меньше. Наверное, и падать они будут с разной скоростью?

А проверим! Как узнать, кто быстрее упадет?

Еще одна особенность: идею эксперимента должны придумать сами дети. Самое большое, что могут позволить себе взрослые, — это использовать аналогию. Есть два шарика (например, пластилиновые) — большой и маленький. Как узнать, какой быстрее упадет? Есть два мальчика. Как узнать, кто быстрее добежит вон до того дома? Ну, конечно, пусть одновременно побегут, а там посмотрим. И шарики выпустим одновременно и посмотрим, который быстрее упадет.

Полчаса восторженного экспериментирования вам обеспечены. Хрупкие предметы уберите заранее. И не подгоняйте, пусть набросаются вволю. Если дети знакомы с отсчетом времени, можно воспользоваться секундомером. Если нет — перед вами удобный повод познакомить их. Вообще, используйте эти занятия для сообщения массы дополнительных сведений. Падение предметов, к примеру, прекрасная возможность говорить о прочности, упругости. Только не в виде окончательной истины.

Итак, новое противоречие: вес предметов (например, все тех же пластилиновых шариков) разный, а падают они с одинаковой скоростью. Почему? Явное несовпадение с предыдущей гипотезой! И снова нужно делать предположения. Если ответы начнут уходить от темы — не волнуйтесь, это обычное явление на первых порах. Держать мысль — большое искусство. Попробуйте сами пару минут думать только об одном предмете... Если дети соскакивают с мысли — используйте аналогию, подтолкните. Например: когда детей зовут убирать игрушки — они еле плетутся, а если смотреть мультик по телевизору — бегут быстро. Но к игрушкам все идут по-разному, а к мультику — бегут одинаково. Мультик сильнее притягивает детей.

Может, и падающие предметы кто-то тянет? Кто?

Придется поискать ресурсы притяжения. Диван? Прекрасно! Побросаем предметы на диван — совпадает. А теперь на пол. Странно, тоже падают... Может, пол? Эта гипотеза еще удобнее, она описывает обе серии опытов — и с диваном, и с полом. Выйдем во двор. Дивана нет, пола тоже. Но — падают. Что же есть во всех случаях? Воздух? Но воздух должен притягивать во все стороны — он же есть со всех сторон. А падает только вниз. Земля? Неплохо, это объясняет все эксперименты.

Итак, следующая гипотеза сформулирована. Земля все притягивает так сильно, что скорость одинакова. Но почему так сильно? Так она же во-о-он какая большая!

Когда и эта гипотеза уляжется в голове, можно провести еще одну серию экспериментов. Но на этот раз, кроме уже применявшихся предметов, совершенно случайно под рукой окажется лист бумаги, перышко. Семена клена... И — новое противоречие! Все падают одинаково, а эти не хотят, падают медленно, крутятся, качаются. Почему?

Может быть, им кто-то мешает? Кто? Опять ищем ресурсы. «Виновник» обычно находится быстро — воздух. Противоречие решено и на этот раз.

Остановимся. Иначе нам не хватит и десяти толстых томов. Ведь можно исследовать, например, как воздух мешает падать, перейти к аэродинамике, механике, сопромату. Можно, используя аналогию с магнитами, показать, что не Земля притягивает предмет, а Земля и предмет притягивают друг друга. И даже вывести формулу Ньютона — можно-можно, мы пробовали! Возникает двойной эффект: дети познают окружающее и приобретают практический навык построения гипотез. Плюс, может быть, самое важное в нашем изменчивом мире — привыкают к временности любых наших знаний.

Несколько «мудрых советов»

Пока нет надежной технологии построения гипотез, нет методик обучения этому. Но несколько эмпирических советов на основе нашего личного опыта можем предложить.

1. Никаких лекций!

Поставили первую ситуацию — и ждете. Будет первая гипотеза — прекрасно, не будет — вернитесь к теме через недельку-другую или подумайте, актуален ли ваш вопрос для ребенка. Переформулируйте в более доступной форме.

2. Если ребенок ответит «не знаю» — советуем задуматься.

Это значит, что ваши отношения с ребенком односторонни, вы приучили его к готовым знаниям, выдаваемым с суперавторитетным видом. Придется подумать вместе с ребенком, на своем примере показать ему, как строить гипотезы, дать ему понять, что ошибок не стоит избегать. В этом случае особенно бойтесь слов «неправильно», «нет», «думай сам». Не забудьте, что думать тоже надо учить.

3. Максимум экспериментальной проверки.

Нужно осторожно учить не только романтике теоризирования, но и рутине экспериментирования. Понадобятся самые разные бытовые предметы. Но затем стоит обратиться к различным «Конструкторам», к наборам типа «Юный химик», «Юный электрик» и т. п. Пусть вас не пугают грозные надписи «Для детей старшего школьного возраста». Четырехлетние исследователи вполне справятся с этим.

4. Первая гипотеза может быть любой.

Помните: она все равно правильна — пока новые эксперименты ее не опровергнут. Слова родителей просто не должны участвовать в этом процессе, они не аргумент; только практический, сделанный своими руками, наблюдаемый опыт!

При помощи «Юного химика», например, мы в прозрачном растворе выращивали красивые коричневые кристаллы. Мешочек с нужным веществом подвешивался в растворе на ниточке, привязанной к карандашу. Пятилетний теоретик высказал мысль о том, что кристаллы получились коричневыми, потому что коричневым был карандаш. Блестящее наблюдение! Можно опровергнуть это. Но... Была проделана серия экспериментов с другими карандашами. Гипотеза не подтвердилась...

5. При появлении новых противоречивых данных —

старайтесь формулировать противоречие. Это не позволит впадать в отчаяние, примиряет новые факты с любой гипотезой, подталкивает к решению, а не к «защите мундира».

6. Никогда не говорите: «Нет, это неправильно».

Скажите: «Отлично! Молодец! А теперь проверим еще и вот с этим предметом... В таких условиях...»

7. Старайтесь выстраивать цепи гипотез

(как в нашем примере с притяжением). Обрывать цепь нужно в том случае, если дальнейшее экспериментирование недоступно в бытовых условиях. Так, в случае с коричневыми кристаллами выйти на уровень молекул и кристаллографии дома не удалось. Но цепь не должна укладываться в один день. Не торопитесь. Не бойтесь растянуть даже на пару лет. Старайтесь не делать без необходимости больше одного хода за один раз.

8. Пользуйтесь только теми знаниями, образами, которые есть у ребенка.

Если ребенок чего-то не понял, значит, вы объяснили ему незнакомыми терминами, понятиями. Подумайте. Расспросите — часто оказывается, что он просто неправильно понимает какое-то слово, термин.

9. Линия, которую мы привели в пример (с притяжением) получилась у нас.

У вас, скорее всего, на ту же тему получится другая. Будут другие гипотезы, другие ассоциации. Придется реагировать на ходу. Остановитесь (это в любом случае полезно), подумайте денек-другой. Только не тянитесь к нашему варианту! Ничего хорошего не выйдет. Создайте свой.

10. Чтобы чему-то научить ребенка, нужно знать самому.

И не просто знать, а хорошо разбираться. Трудно? Ну, тут уж извините! Кажется, еще Ломоносов выдвинул гипотезу о том, что «из ничего ничего и не возникнет». А если уж вы чего-то не знаете — не пытайтесь выкрутиться, только испортите все дело. Скажите честно — не знаю. И вместе с ребенком поройтесь в книгах, учебниках, справочниках. Это, кстати, дает больший эффект, чем заявление родителей-всезнаек.
Откуда брать задачи для занятий? Да они вокруг нас. Ребенок уронил чашку... Повод для занятий по гравитации, по прочности. Споткнулся... — а вот оно, трение! Можно пойти обратным путем. Загляните в учебник — какие темы там предлагаются. И подумайте, что в быту можно использовать для «затравки» разговора об этом. Или (ну, это уже вершины!) сами подстройте ситуацию, при которой ребенок задаст вам нужный вопрос.
И обязательно пишите нам о своих наблюдениях, удачах и, особенно, неудачах. Попробуем двигаться дальше вместе.

Желаем вам удачи!