Творческие задачи по физике с решением

31

 

ВОСПИТАНИЕ СИСТЕМАТИЧЕСКОГО МЫШЛЕНИЯ В ПРОЦЕССЕ РЕШЕНИЯ МАЛЫХ ТВОРЧЕСКИХ ЗАДАЧ

 

П. Я. ГАЛЬПЕРИН, В. Л. ДАНИЛОВА

Факультет психологии МГУ

 

Малые творческие задачи — это задачи на соображение и разные головоломки; по творческие задачи по физике с решением существенному сходству процесса решения мы объединяем их под общим названием «задачи на соображение» (ЗнС). Это лабораторный вариант творческих задач, общепринятый объект экспериментального исследования. Основные этапы и характерные явления в процессе решения малых и больших творческих задач поразительно сходны; однако, соблюдая осторожность в этой малоисследованной области, мы ограничиваем свои выводы и соображения рамками тех ЗнС, на решении которых были получены материалы настоящего сообщения1.

В ходе решения творческих задач, как больших, так и малых, ясна различаются два рода процессов; процессы анализа2 и процессы конструирования — исследование того, что есть, и построение того, чего нет (и что нужно найти или придумать, чтобы получить решение задачи). Естественно, что исследования творческого мышления сосредоточены на процессах конструирования, этом собственно творческом его компоненте. Но также хорошо известно, какие исключительные трудности встречают попытки расшифровать его механизм. Эти трудности в полной мере пришлось испытать и нам, что в конце концов и побудило нас переключиться на другую, аналитическую часть процесса. К этому склоняли и результаты одного из ранее проведенных исследований3. Его особенность составляли «бухгалтерия догадок» и систематическая их проверка: каждая догадка немедленно записывалась, потом все они проверялись, строго по очереди, и не только по результату, но и по источнику и по общему значению в системе условий. Это привело к сокращению общего времени решения в 3—4 раза, причем особенно удивляло быстрое появление «озарений»: стоило испытуемому выйти из экспериментальной комнаты (без решения), как через 1—2 минуты он возвращался

 

32

 

с готовым решением. Однако общий характер поведения испытуемых не изменился: «эмиссия догадок» оставалась беспорядочной, а поиски решения по-прежнему напоминали «броуновское движение мысли»4.

Положительное влияние систематической проверки догадок на общую успешность решения задач, естественно, наводило на мысль распространить такое исследование и на другие части процесса. Однако сохранение общего характера мышления указывало на то, что самая тщательная проверка не раскрывает главный механизм мышления, его творческое начало. А в то время мы, как и все психологи, еще не отказались от желания разгадать именно его. И лишь когда мы совсем разуверились в такой возможности и согласились на гораздо более скромную задачу — учить тому, чему можно и должно учить5, как-то по-новому увидели то, что наблюдали и раньше, но явно недооценивали, — недопустимое и ничем не оправдываемое поведение испытуемых. Это поведение отличалось тем, что сначала испытуемые бегло знакомились с задачей, а потом искажали и даже забывали то одно, то другое, а то и несколько ее условий. Испытуемые беспорядочно и безответственно высказывали гипотезы и тут же бегло проверяли их, часто не доводя проверку до конца, перескакивая с одной догадки на другую, а нередко и вообще довольствуясь «общим впечатлением»; они многократно возвращались к уже проведенным и отвергнутым «пробам» (с характерным оправданием: «а вдруг получится!»). Такое поведение в ситуации, которая должна была, казалось, насторожить испытуемых, потребовать обостренного внимания и особо тщательного выполнения операций, производит впечатление глубокого декаляжа (качественного снижения) мышления и демонстрирует его невоспитанность.

Но эти же недостатки послужили нам прямыми указаниями на то, чего недостает испытуемым и чему, очевидно, их можно и надо учить. Явным и общим источником этих недостатков было нетерпеливое стремление испытуемых как можно скорее перейти к решению задачи (еще бы, задачи на сообразительность, проверка сообразительности!); отсюда первой нашей задачей было умерить это стремление, переключить испытуемых на предварительное тщательное исследование задачи. Другая постоянная ошибка испытуемых состояла в том, что понимание текста задачи или ее непосредственного вида они приравнивали к пониманию ее объективного содержания; значит, надо было показать и «дать почувствовать» действительное различие между ними. И самое главное: раз мы взяли на себя обязательство учить исследованию задачи, мы должны были разработать схему такого исследования, которое раскрывало бы объективное содержание задачи, ее проблемной ситуации и возникающих догадок, обязательство разъяснить испытуемому эту схему и научить пользоваться ею6.

Конечно, все это не затрагивало творческий компонент мышления, порождение догадок. Но этому мы и не собирались учить. Для того чтобы исследовать механизм психического процесса, нужно планомерно формировать эквивалентное умственное действие, а это предполагает знание его процессуального содержания; мы же процесс порождения новой идеи пока не знаем. Ложным представляется самое предположение, будто существует некая схема или формула, которая могла бы служить

 

33

 

ключом к любой творческой задаче. Такая схема или формула вообще исключала бы творческие задачи и творческое мышление. Ведь задача является творческой не сама по себе, а лишь по отношению к возможностям испытуемого, и наличие ключа к любой задаче сделало бы любую задачу нетворческой. Но и в науке, и в жизни всегда существует «передний край», а в нем задачи, для которых наличных знаний и умений недостаточно, в которых эти знания и умения нужно использовать по-новому.

Другое дело, конечно, что в каждой творческой задаче есть и нетворческое, аналитическое содержание. Оно весьма существенно для собственно творческой работы, в нем подготавливается материал для обоснованного построения гипотез. И вряд ли можно отрицать, что этой большой и важной подготовительной работе прежде всего и следует учить.

Так в общих чертах была намечена схема нашего эксперимента. Первая его часть — переключение на систематическое исследование задачи — потребовала изменения обычной мотивации испытуемого, диктуемой характером самой ЗнС. Чтобы умерить стремление показать (или проверить) свою сообразительность, мы говорили испытуемому, что нас она не интересует, что, проверяемая на таких задачах, она вообще мало чего стоит, что не интересует нас и самый процесс решения таких несерьезных задач, что нашу проблему составляет эффективность намечаемых способов анализа задачи. Чтобы убедить испытуемого в значении этих способов, мы предлагали испытуемому трудную ЗнС и после его безуспешных попыток показывали, как просто она решается с помощью предлагаемых нами приемов.

Далее нам пришлось выделить в самостоятельный раздел эксперимента такое ознакомление с задачей (еще до ее исследования), которое исключало бы забывание или искажение ее данных. Для этого мы воспользовались методикой Л. Ф. Обуховой, предложенной для школьных задач по физике7. Эта методика выделяет следующие операции: разделение текста задачи на «единицы сообщения», восстановление проблемной ситуации по этим единицам (и объективному строению вещей), схематизация этой ситуации путем выделения и объединения (линией, на рисунке ситуации) ее существенных частей. Сначала эти операции выполняются раздельно и развернуто, а в конечном счете сливаются в одномоментное усмотрение объективного содержания задачи.

Наибольшего труда потребовало составление схемы исследования (задачи, проблемной ситуации, догадок). Задача и ее проблемная ситуация должны различаться, но изучаться одна за другой и в связи друг с другом. Было составлено несколько проектов, и после их экспериментальной проверки мы остановились на том, что исследование задачи должно всегда начинаться с уточнения «искомого»: что оно такое, из каких частей состоит, сколько их, какими свойствами они обладают и в каких отношениях находятся; обязательны ли эти отношения или возможны и другие, какие именно. Только после этого разрешалось обращение к условиям задачи с целью установить, что в них есть для получения искомого (с установленными его свойствами), чего не хватает и можно ли получить недостающее из того, что дано.

Уже здесь, а нередко и раньше у испытуемого появляются догадки (о решении задачи). Ни одну из них не разрешалось сразу отбросить, требовалось каждую, даже «едва мелькнувшую» догадку сформулировать и записать (столбиком — в очередь). Когда предварительное исследование задачи и ее проблемной ситуации заканчивалось, приступали к методичному исследованию этих догадок. Даже «явно абсурдные» догадки рассматривались систематически, причем выяснялось, в чем была

 

34

 

ошибка, почему же такая догадка могла показаться возможной, как меняется представление о задаче после выяснения ошибки. Если догадка оправдывалась, то испытуемый был обязан проверить, не имеет ли задача и других решений.

Помня о роли неосознанных и ложных «поисковых моделей» (К. Дункера), «центраций» (Ж. Пиаже), об установках прошлого опыта и аффективных фиксациях, мы по-разному организовали поэтапное усвоение отдельных разделов этой схемы. Переключение испытуемого с попыток немедленного решения задачи на предварительное, основательное ознакомление с нею проводилось в паре с контролером, который по схеме следил за действиями исполнителя и поправлял его; в каждой следующей задаче исполнитель и контролер менялись ролями. Когда переходили к систематическому исследованию (задачи, проблемной ситуации, догадок), к функции контролера прибавлялась функция оппонента8. Последний должен был систематически, по каждому предположению испытуемого, возражать (а может быть — наоборот, а может быть — иначе и т. д.). Экспериментатор следил за тем, чтобы испытуемый выполнял каждое указание оппонента и пытался реализовать его или обоснованно (но только обоснованно!) отвергнуть. Это приучало испытуемого «хладнокровно» обсуждать соображения, как свои, так и чужие, и скоро убеждало его в пользе такого разностороннего рассмотрения вопроса. Оппонент не позволял испытуемому ни пройти мимо какого-нибудь соображения, ни «застрять» на одном из них.

Эксперимент с оппонентом продолжался до тех пор, пока испытуемый не начинал свободно и даже опережая оппонента рассматривать каждое предположение не только со своей, но и с возможной другой точки зрения. Так у испытуемого формировалось разностороннее обсуждение вопроса — дивергентное мышление.

Когда такое поведение становилось устойчивым, мы снова переходили на индивидуальный эксперимент, в котором уже сам испытуемый выполнял обе функции — решающего и оппонента. Работа проводилась вслух, в том же порядке, и ее результаты, кратко, но тщательно записывались (как и на предыдущих этапах). Запись замедляла ход процесса, но чрезвычайно способствовала усвоению такого анализа задач.

Нашими исследуемыми были студенты и аспиранты психологического факультета МГУ (16 человек).

К сожалению, в проведении эксперимента мы были ограничены временем и могли довести усвоение схемы лишь до громкоречевого этапа; да и на этом уровне безупречное выполнение было достигнуто не у всех испытуемых. Но у тех, у кого оно имело место, новые ЗнС (того же рода и приблизительно такой же трудности) решались всеми испытуемыми (экспериментальной группы), в то время как испытуемые контрольной группы (они участвовали в предварительной серии опытов, но не проводились через формирующую) лишь незначительно улучшили исходные показатели (с 42% до 44-45% предложенных задач); В этой группе испытуемые вели себя, как и прежде: торопливые и беспорядочные попытки решения, поверхностные и часто незаконченные догадки, многочисленные возвращения к испробованным и отвергнутым ходам.

В отличие от этого в экспериментальной группе не было торопливого перехода к немедленному решению задач; ознакомление с ними велось быстро, спокойно и последовательно, не наблюдалось ни забывания, ни искажения условий; не было переключения на попутно возникающие догадки; все Догадки, даже «очевидно вздорные», тут же формулировались

 

35

 

записывались, а в последующем анализировались строго по очереди, причем ни одна не отбрасывалась только по общему впечатлению; из анализа каждой ошибочной догадки делались выводы об источнике ошибки и о том, что меняется после ее разъяснения.

Нередко одна из догадок, вначале казавшаяся ложной или даже абсурдной, на проверку оказывалась правильной, а другие «гипотезы», хотя и ошибочные, легко наводили на правильное решение.

Даже «случайные идеи» становились полезными — их проверка позволяла обнаружить то, что прежде оставалось незамеченным или; неправильно оценивалось.

Требование «подобрать противоположное» или «другое» и обязательная запись результатов обсуждения значительно ослабили аффективные и позиционные фиксации и столь же увеличили возможности спокойного и разностороннего подхода к решению задач (дивергентность мышления).

Ложные «поисковые модели» (К. Дункер) возникали и у наших испытуемых, но теряли свое дезориентирующее значение. Возможности решения намечались систематически и методически проверялись — испытуемые следовали схеме, а не этим моделям.

Внезапные «озарения» возникали реже и стали гораздо менее, яркими; зато появились «обратные инсайты» — испытуемые сначала находили решение и лишь затем, проверяя его, обнаруживали, что это и есть «искомое».

Решение наступало как объективный результат проверки намеченных возможностей (гипотез); иногда решений было несколько, а иногда оно сводилось к тому, что при данных условиях задача не имеет решения.

Вот как, например, ведет себя испытуемый В. К. в контрольном эксперименте (спичечная задача «краб») (см. описание в конце статьи).

Испытуемый. Изменить направление, движения краба — на любое? Значит, разберем два варианта. Чем может характеризоваться ситуация? Могу сказать точно, что спички или перемещаются, или меняют свое значение по отношению к крабу. Это не гипотеза, это точно.

Экспериментатор. А может, это гипотеза?

Испытуемый. Это очевидно, но трудно сказать, вдруг я ошибаюсь. Гипотезы можно делать о том, куда он пойдет, и о спичках, какие переложить.

Раньше мы в основном предполагали о спичках, а теперь на первый план выступает форма, и от нее и будем «танцевать».

Форма может быть, параметром (т. е. принимать разные положения). Краб может двигаться вперед или в сторону. То, что может ив другую сторону, не существенно, это симметрично.

Рассмотрим, может или не может менять место туловище краба.

Очевидно, что нет, но это надо проверить...

Пришлось бы переложить слишком много (спичек). А можно только три. Проверяем первую гипотезу — будет ли менять место туловище краба... Нет, первую гипотезу тоже надо разделить на две: туловище может менять место на место усиков или на место ножек.

(Проверяет первое.) Получается маразм (глупость),

На место ноги?... Это еще дальше, на ногу тоже не перейдет.

Куда еще его деть? Между ними?... Из этого тоже ничего почему-то не получается. Сейчас построю. (Перекладывает спички и получает решение, задачи.)

Первая гипотеза оправдалась, но совершенно непонятно как!

(Общее время решения — 5 минут.)

Перемещению спичек явно предшествуют перцептивные действия. Но они воплощают ложные догадки (туловище на место усиков, на место ножек) и ведут к отрицательным заключениям. Возникает новое предположение. «А между усиками и ножкой?» «Чисто перцептивно» эту гипотезу проверить очень трудно, и испытуемый дважды говорит, что туловище краба, «очевидно», нельзя переместить ни на место усиков или ножек, ни между ними. О последнем предположении он замечает (видимо, по результату перцептивного действия): «Из этого тоже ничего не получается», однако проверяет эту гипотезу, получает решение — и удивляется, ему!

Вот это мы и хотим отметить: нередко возможности сначала намечаются и затем проверяются (даже при «очевидной» неприглядности) — решение получается сначала как объективный результат действий и

 

36

 

лишь после оценки осознается как правильное или неправильное. Эти два компонента могут то сближаться, то расходиться во времени9.

Самое большое впечатление производит радикальное изменение поведения. Исчезли легкомысленное начало, беспорядочные пробы, бездумное порождение догадок, их безответственная проверка. Вместе с ними исчезли столь характерные, длительные и трудные периоды бессознательного набора новой информации («побочного продукта» беспорядочных проб — по удачному выражению Я. А. Пономарева) и такой же бессознательной ее организации (в период так называемой инкубации). Внезапные и яркие, но часто ошибочные и даже пустые «озарения» сменились более скромными, но более обоснованными усмотрениями новых отношений. Установки прошлого опыта, неосознанные и ложные «поисковые модели», аффективные и позиционные фиксации наблюдались и у наших испытуемых, но появлялись реже, были слабее, а главное, не так непосредственно и жестко определяли направление и задачи мышления.

Это изменение в ходе решения ЗнС составляет главный результат нашего исследования. Выравнивание общего хода процесса требует пересмотра устоявшихся представлений о ведущей роли бессознательного, интуиции, «озарений» в творческой деятельности.

Значительное ускорение и повышение эффективности процесса (при сознательной организации его аналитической части) означает, что тому, чему можно учить, нужно учить и в решении творческих задач. Самое творчество остается вне обучения, но для негр раскрываются условия, которые объективно имеются, но психологически остаются скрытыми.

Возникновение творческой идеи, этой «синей птицы» психологии творчества, остается за рамками нашего исследования. Неудачи прежних исследований предупреждают о том, что здесь нужны существенно новые факты. Поэтому сейчас, мы ограничиваемся замечаниями, что и при нашей организации процесса «гипотезы» появлялись в разное время и далеко не всегда были обдуманными; что по мере накопления сведений о задаче догадки появлялись все чаще и становились все более адекватными; что введение схемы анализа не только не тормозило их появление, а, напротив, устраняло помехи и поставляло для гипотез все более разнообразный и благодарный материал.

Словом, мы учили не творчеству, а лишь связанному с ним исследованию задачи и догадок. Это исследование неизбежно, необходимо и проводится, всегда, только обычно ведется беспорядочно, неполно и непродуктивно. Мы же проводили его систематически, по заранее разработанной схеме, которую пытались сделать оптимальной. Ориентировка на такую объективно представленную схему предупреждала образование многих субъективных предвзятостей и расширяла возможности собственно творческой деятельности.

Конечно, самую эту деятельность, меру творчества это исследование, не могло выявить. Правда, при развернутом исследовании задачи и догадок условия их появления становятся прозрачнее и понятнее. Однако механизм их образования остается самостоятельной проблемой.

 

ТИПЫ ЗАДАЧ В ФОРМИРУЮЩЕМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ

 

1.    Убрать 6 спичек, чтобы осталось 3 квадрата.

 

 

2. Для Вани, Володи и Миши есть 3 пирога: с рисом, бобами и горохом. Один из мальчиков не выносит пирогов с бобами и не ест пирогов с горохом. Ваня не любит гороха и не ест пирогов с рисом. Кто что ест, если каждый пирог едят вдвоем?

 

37

 

3. Переложив 2 спички, сделать из 5 квадратов 4 (равные).

 

 

4. Переместив 2 точки, получить 10 рядов по 3 точки в каждом ряду.

 

 

5. Саша и Коля хотели купить книгу. Коле не хватило 1 копейки, Саше не хватило 5 копеек. Когда они сложились, то денег все-таки не хватило. Сколько стоила книга и сколько денег было у каждого мальчика?

6. Одним отрезком прямой пересечь четырехугольник так, чтобы получилось 4 треугольника.

7. Убрать 4 спички и получить 5 равносторонних треугольников.

 

 

ОТВЕТЫ

 

1.

 

2.    Все три пирога едят вдвоем Володя и Миша. Ваня не ест ни одного пирога.

3.     

 

 

4.

 

5. Книга стоит 45 копеек. У Коли было 44 копейки, у Саши не было денег.

6.

 

7.

 

ТИПЫ ЗАДАЧ В КОНТРОЛЬНОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ

 

1. Переложить 4 спички так, чтобы получилось 3 равносторонних треугольника.

 

 

2. Переложив 3 спички, изменить направление движения «краба». Начальное направление указано стрелкой.

 

 

 

38

 

.3. Переложив 3 монеты, повернуть треугольник углом вниз.

 

 

4.    Сын отца полковника беседовал с отцом сына полковника. Кто с кем беседовал, если полковника при этом не было?

 

ОТВЕТЫ

 

 

4. Брат полковника беседовал с мужем полковника. Полковник — женщина.


Источник: http://voppsy.ru/issues/1980/801/801031.htm




Творческие задачи по физике с решением Физика-8 Творческая мастерская. Решение нестандартных задач
Творческие задачи по физике с решением Задачи, решение задач, современные задачи, триз задачи, триз
Творческие задачи по физике с решением Юспитание систематического мышления в процессе решения
Творческие задачи по физике с решением Открытый обобщающий урок по теме Молекулярная физика
Творческие задачи по физике с решением Журнал ТРИЗ -профи: Эффективные решения 1 - ТРИЗ -профи
Творческие задачи по физике с решением Материалы и рекомендации к уроку в 7 классе по теме
Творческие задачи по физике с решением Открытая задача - Образование для новой эры
РОЛЬ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ТВОРЧЕСКИХ ЗАДАНИЙ В Творческие задания по физике Английский в фокусе. 5 класс. Spotlight 5. Ваулина Ю.Е., с ГДЗ (решебник) по математике 2 класс Моро ГДЗ и решебники по Немецкому языку для 6 класса ГДЗ по математике 4 класс Истомина учебник 1, 2 часть ГДЗ по русскому языку 6 класс Шмелёва 1 и 2 часть ФГОС