понеділок, 26 серпня 2013 р.

Дослідження по-дорослому (продовження)


Сходинки маленького дослідника: про користь припущень


Початок статті про дослідження читайте за посиланням

Отже, умову задачі зрозуміли, мету поставили, у загальних рисах бачимо, що хочемо (маємо) отримати, тобто закінчили постановку проблеми. І це вже багато: адже іноді зрозуміти що саме потрібно зробити — половина розв’язання. Що далі? А далі — найцікавіше і найвідповідальніше: потрібно бути сміливим дослідником і висловити припущення щодо шляхів вирішення проблеми.

Висловлювати і доводити правильність своїх думок завжди важко і відповідально, адже критиків може з’явитись багато і оригінальну та красиву ідею не часто одразу розуміють. І тут важливо бути впевненим, що власна ідея правильна і потрібна, знайти необразливий для інших спосіб довести її право на життя. А іншим і нам самим (адже у будь-який момент ролі можуть змінитися) важливо навчитися критикувати конструктивно, не ображати дослідника (навіть, якщо він не правий), вміти сперечатися, адже така критика допомагає досліднику рухатися вперед, знаходити і виправляти помилки.

Тож у цій статті — про наступні сходинки дослідження.


Зв’язок між відомим та невідомим


Другий етап дослідження — висування гіпотез. Перед тим, як починати експериментальні пошуки, необхідно уявляти собі, де шукати. Гіпотези — це припущення. Вони здебільшого створюються за правилом: те, що ми бажаємо пояснити, аналогічно тому, що ми вже знаємо.
Будь-яка гіпотеза, у тому числі й наукова, також починається з пізнавального запитання. Воно виражає потребу пізнання й виникає тоді, коли для відповіді на нього вже є деяка інформація — факти, висновки, допоміжні теорії, проміжні результати тощо. Ось чому гіпотеза — це зв’язок між «знанням» та «незнанням».
Виникає цілком справедливе запитання: навіщо взагалі потрібні гіпотези? Чому не можна просто одразу перейти до експериментів, без усіляких попередніх розмірковувань? Відповідь дуже проста. Перш ніж починати експериментальні пошуки, необхідно уявляти, де шукати.
Уявіть, вечером ви помітили, що загубили ключ від дома. Шукати всюду, де ви були протягом дня — неможливо. Але ж загубити ключ можна лише за визначених обставин. Ви могли його упустити, коли діставали з кишені гроші, щоб розрахуватися в магазині, ключ міг випасти з кишені, коли ви нахилялись на вулиці, щоб зав’язати шнурок... Спам’ятавши всі подібні епізоди, можна визначити невелику кількість місць, де ймовірніше всього можна знайти ключ. Далі необхідно шукати його у кожному з цих місць. У таких умовах пошук прискорюється і найвірогідніше буде вдалим.
Отже, на етапі висування гіпотез дитина має знайти спосіб досягнення запланованого результату.


Дональд Золан


Чим більше, тим краще


Эта идея недостаточно верна, потому что она недостаточно безумна.
Нильс Бор


Нехай діти створюють гіпотези за принципом «чим більше, тим краще». Важливо, щоб вони звикали шукати відповіді на поставлені запитання різними способами. На цьому етапі не відкидаються навіть найбільш фантастичні гіпотези. З одного боку це розвиває уяву дітей, з іншого — можливо, потім ідея цих гіпотез (якщо гіпотези виявляться абсолютно нежиттєздатними) стане основою вирішення проблеми.
Як досягти поставленої мети? На етапі постановки проблеми діти з’ясували, яку інформацію, предмети та прилади вони можуть використати для отримання бажаного результату. Тепер їм необхідно провести класифікацію вихідних даних. Можливо, не все знадобиться для отримання результату.
Далі настав час розібратися: можливо, у нас не все є для досягнення мети. Чи можемо ми цьому зарадити? Де знайти все, чого не вистачає? Можливо, не вистачає (або обмежено умовами дослідження) якогось «приладу» — кольорового олівця, гумки, ножиць, палички тощо. Якщо поява цього «приладу» не суперечить умові дослідження, слід поміркувати, де його взяти. Якщо з певних причин це зробити неможливо, варто одразу вирішити, як замінити потрібний «прилад». Наприклад, немає ножиць — порвати, а не розрізати папір.


Дональд Золан


Визначити закономірності серед фактів


Наприкінці формулювання гіпотез дитина вперше відповідає (або, принаймні, робить спробу відповісти) на запитання «чому?». Чому знайдено саме таке вирішення проблеми? Під час відповіді на це запитання дитина починає робити узагальнення, робить спроби визначити закономірності серед кількох фактів.
Кожну знайдену гіпотезу діти мають обов’язково пояснити. При рішенні завдань необхідно звертати увагу не тільки на правильність результату (дитина може знайти свій власний варіант відповіді), а й на обгрунтування розв’язку. Хтось може, на погляд дорослого, розвязати завдання неправильно, але, особливо в цьому випадку, потрібно звернути увагу на пояснення відповіді. Дитина має насамперед навчитись доводити, що її рішення також можна вважати правильним.
Іноді обгрунтування гіпотези стає вирішальним, адже подальші експерименти плануються відповідно обгрунтуванню. Можливо одна й та сама гіпотеза пояснюється по-різному, тоді й експерименти для доведення її правильності суттєво відрізняються один від одного.
Серед предметів, що нагадують круг, дитина назвала лимон. «Як таке може бути? Адже зовні лимон на круг не схожий», — запитав педагог. «А от якщо лимон розрізати до чаю, ми отримаємо багато круглих шматочків лимону!» — відповів малюк. Якби не пояснення, гіпотезу було б визнано неправильною ще до експериментальної перевірки. До того ж зовсім не зрозуміло як цей експеримент планувати.
Троє дітей серед предметів, що нагадують круг, назвали яйце. Звичайно ж, цю гіпотезу необхідно пояснити. Але одна дитина запропонувала порізати варене яйце (тоді ми побачимо круглі шматочки та ще й шматочки жовтка у кожному шматочку будуть круглими), друга —запропонувала відділити білок від жовтка вареного яйця, третя — приготувати яєчню. Отже одна гіпотеза, три різних обгрунтування, а тому й три різних експерименти.

Дональд Золан


Від теорії переходимо до практики


Третій етап — перевірка гіпотези (експеримент — переклад з латинського «дослід»). Кожна гіпотеза завжди перевіряється практикою. Головна мета цього етапу з’ясувати, які гіпотези правильні (привели до бажаного результату), а які ні.

Практика піддає результат дослідження рішучому випробуванню і ставить перед думкою нові задачі — розвиток, уточнення, виправлення або зміна визначеного спочатку способу вирішення проблеми.
С. Л. Рубінштейн


Обгрунтована й експериментально підтверджена гіпотеза перетворюється у достовірне знання, у теорію. Наведу висловлювання англійського філософа та історика науки Імре Лакатоса (1922–1974 рр.): «Наукова чесність вимагає постійно прагнути до такого експерименту, щоб у випадку противоріччя між його результатом і теорією, що перевіряється, останню було відкинуто».
Експеримент — дослідницька стратегія, яка здійснює цілеспрямоване спостереження за будь-яким процесом. Однак «Ніякою кількістю експериментів неможна довести теорію, але достатньо одного експерименту, щоб її спростувати» (Альберт Ейнштейн). Так і намагаються діяти діти: якщо важко довести теорію, то можливо можна навести контрприклад, який її спростує.
Коли вода замерзає, її об’єм збільшується, зменшується чи залишається незмінним? Дітям дуже важко дати обгрунтовану гіпотезу, адже законів фізики вони ще не знають. Існують лише три відповіді. Але яку ж вибрати? Визначитись у цьому випадку допоможе експеримент, тільки треба правильно трактувати його результати. Як виміряти об’єм води до і після заморожування? Дошкільнята цього робити ще не вміють. Але точно вимірювати об’єм тут не потрібно, адже нам важливо знати як він змінився.
Наберемо воду в пляшку, поставимо її в морозильник. Що станеться, якщо льоду стане більше, ніж води? Менше, ніж води? Відповідь ми знаходимо раніше, ніж починаємо експеримент, адже це допомагає нам аналізувати його результат. Якщо льоду стане більше, ніж було води, пляшка розіб’ється (точніше льод її розірве: він не поміститься в пляшці). У протилежному випадку між шматочком льоду і стінками пляшки лишиться порожнє місце. Якщо об’єм льоду не зміниться, шматочок льоду буде щільно прилягати до стінок пляшки. Настав час експериментувати. Ставимо пляшку з водою у морозильник, через деякий час виймаємо і… Виходить дошкільнята можуть починати вивчати фізику.

Дональд Золан


Скільки гіпотез потрібно?


Малюк має знати, що неодмінно у нього виникнуть гіпотези, які не підтвердить практика. Але необхідно вчити дітей формулювати гіпотези, спрямовані на досягнення визначеної мети, враховуючи накопичений досвід та знання, щоб зменшити (але не до нуля) кількість таких гіпотез.
А буває, що результат експерименту залежить від правильно сформульованої гіпотези. Так не кожний експеримент доведе гіпотезу, що фари у машини круглі, адже не у кожної машини фари схожі на круг. Отже, під час експерименту необхідно вибрати машини з круглими фарами, а гіпотезу уточнити. Наприклад, назвати певні марки машини і гіпотезу сформулювати інакше: «машини певних марок мають круглі фари».
Іноді з усіх гіпотез правильна лише одна, іноді малюки досягли успіху, навіть не перевіривши всі гіпотези. Чи варто перевіряти гіпотези далі? Для справжнього дослідника важливий не тільки результат, а й сам процес його досягнення. Можливо, іншим способом ми отримаємо результат швидше, легше або він буде цікавіший?
Отже, варто обов’язково перевіряти всі гіпотези й одразу намагатися з’ясувати чому бажаного результату не досягнуто. Можливо, у гіпотезі є помилка й потрібно її знайти? У такому випадку варто зупинитися й поміркувати: чому так сталося? Можливо, гіпотеза перспективна і варто виправити помилку? Якщо вирішено не відкидати гіпотезу, то чи можливо виправити помилку вже під час експериментування? Якщо помилка виявилася значною, а ідея гіпотези все-таки подобається, можливо, варто навіть повернутися до етапу постановки проблеми й передбачити інші проміжні результати: так можна детальніше розібратися в проблемі, точніше виявити й виправити помилку. Адже на етапі постановки проблеми дослідник розбирається в суті проблеми, бачить її з середини, а це вже перший крок до правильного її вирішення.
Малята знаходять навколо себе предмети схожі на певні геометричні фігури, розв’язують нестандартні завдання про них. У якому зошиті «ховається» більше квадратів? Де прямокутників більше — в квартирі чи бібліотеці? Звичайно, найнадійніший спосіб — порахувати, а потім порівняти кількість квадратів у різних зошитах. Легко сказати, але нелегко зробити! В одному зошиті клітинки маленькі, в іншому — великі, але ж в обох зошитах їх багато — не порахувати. Годі вже й пробувати рахувати книжки, столи, стільці, вікна тощо в бібліотеці, адже це важко зробити навіть дома.
Отже необхідно винайти інший спосіб. Квадрати у зошитах різні, а от сторінки однакові. Звичайно ж: маленьких квадратів поміститься на сторінку більше можна і не рахувати. Книжок у бібліотеці значно більше, ніж дома. Виходить, не рахувати потрібно (а саме так ми ставили завдання перший раз), а уявляти і аналізувати.

Дональд Золан


Від правильних гіпотез до розв’язку


І останній, четвертий, етап дослідження — аналіз отриманих результатів. Настав час порівняти правильні гіпотези. Яка гіпотеза є найбільш вдалою? Чому? Можливо, на це запитання існує кілька відповідей, адже критерій порівняння може залежати від багатьох чинників. Саме тут варто нагадати дітям відповідь на початку дослідження на запитання «для чого?», адже вона допоможе обрати правильні критерії порівняння гіпотез. Коли за яким критерієм порівнювати? Як серед багатьох гіпотез (а тепер вже способів розв’язання) вибрати одну? На всі ці запитання діти знаходять відповідь разом із педагогом. Учитель теж може запропонувати свій підхід до вирішення проблеми, і його варіант аналізується так само, як і варіанти дітей.
Часто у повсякденному житті нам приходиться порівнювати декілька (або, навіть, багато) предметів. Як це зробити грамотно? Іноді на перший план виноситься запитання: «Які предмети можна порівнювати один з одним за певною ознакою, а які — ні? За якими ознаками предмети порівнюються? Як аналізувати інформацію, отриману при порівнянні?..» Відповідь на ці й багато інших запитань залежить від відповіді на головне запитання: «Навіщо ми порівнюємо предмети?» Уявіть собі, що вибираєте пальто в магазині. Там великий вибір пальто вашого розміру. Як вибрати потрібне пальто? У цій ситуації вам мимоволі прийдеться порівнювати, і ознаки, на які ви в першу чергу звернете увагу залежитимуть від призначення вашої майбутньої покупки:
  • потрібно нарядне пальто;
  • потрібно зимове пальто;
  • потрібно пальто для прогулянок у лісі;
  • пальто не повинно промокати;
  • тощо.

Тут є над чим замислитись! Від наших очікувань від можливої покупки залежать критерії, за якими ми її обираємо. Звичайно, це одна із стандартних життєвих ситуацій і більшості людей неважко здійснити вдалий вибір.
То яку ж гіпотезу обрати серед кількох правильних? Головне правило, яким користуються науковці, — «бритва Оккама». Його вперше запропоновано у XIV столітті англійським філософом і теологом Вільямом Оккамом. У первоначальній формі це правило говорить: «Не намагайся пояснити за допомогою більшого те, що можна пояснити за допомогою меншого». Пізніше правило сформулювали так: «Не потрібно примножувати сущності без необхідності». «Бритва Оккама» дозволяє впорядкувати висунуті гипотези. Найкращою є гипотеза, яка пояснює нове знання, наіменьше змінюючи існуючі уявлення (ці уявлення можуть існувати в суспільстві або в даної людини, все залежить від предмета дослідження).

У наступній статті мова про помилки і про роль дорослих у дослідницькій діяльності дітей.


Використана література
1. Л. Моренко. Искусство задавать вопросы // Начальная школа. — 2001. — № 19.
2. В. В. Репкин. Учитель в системе развивающего обучения // Начальная школа.— 2003. — № 30.
3. С. Л. Рубинштейн. Основы общей психологии — СПб: Питер, 2000, 424 с.

У статті використано картини Дональда Золана із сайтів:


науковий співробітник Міжнародного науково-навчального центру інформаційних технологій та систем Національної академії наук України
та Міністерства освіти і науки України,
автор технології «Логіки світу»
для дітей від 4 до 12 років



Автор: Ірина Стеценко

Немає коментарів:

Дописати коментар