В сложном случае применялись и другие механизмы, когда решающий стремится разбить явление на возможные этапы, каждый из которых решается как простая новая задача. Здесь решающий должен преодолевать как логическую, так и физическую трудности. И часто в этих случаях оказывается неодолимой логическая часть задачи, цепь явлений, сложно связанных, каждое из которых необходимо осилить отдельно, отдельно осмыслить, представить и т. д. Испытуемый оказывается не в состоянии охватить задачу во всем объеме, теряет нить рассуждений, забывает, что он уже нашел, а что еще нет, упускает из виду основную цепь. Так, испытуемый Ж. после долгих поисков и ошибок вдруг говорит: «А что мне найти-то надо? (Читает). Определить наибольшую скорость… Ой, так я не в ту сторону задачу-то решал! Ну, все равно, мне будет нужна эта высота.»
Помогают преодолеть эти трудности вспомогательные средства: рисунок, план, регистрация найденного. Часто эти записи выглядят чрезвычайно условными, но они приносят большую пользу, разгружая решающего, снимая лишнюю нагрузку с внимания и памяти, помогая охватить все имеющееся одним взглядом. У большинства успешно решивших задачу такая запись при всей условности отличается строгой последовательностью и связностью.
В тех случаях, когда домысливание не приводит ни к какому плану-гипотезе или оно вовсе затруднено, задача решается «вслепую». Здесь формулируются предположения лишь о части задачи. Это позволяет «описать» данную часть формулой, применить формулу к этой части задачи. Таким образом, решающий обнаруживает, что он на один шаг продвинулся в исследовании явления. В нужную ли сторону? Верно ли? За этим следует новый анализ данных, с включением вновь добытых. Так возникает очередная частная трудность задачи, которую решающий вновь стремится преодолеть, описать формулой. В такой деятельности большую помощь оказывают все перечисленные ранее механизмы и «ощущение правильности продвижения». При этом допускается большое число боковых ходов. Направляют поиск два фактора: оценка информации, поступающей при совершении очередного шага, и «ощущение» правильности продвижения.
Этот механизм не является надежным, но часто оказывается единственным, а его негативная форма – сомнение в правильности гипотезы – всегда оказывается полезной. Даже в тех случаях, когда гипотеза была верной и сомнения, ощущение «незнакомого» не подтверждаются, они все-таки приносят пользу, заставляя внимательно и детально пересмотреть решение, углубить анализ.
Проведенные наблюдения показывают, что процесс решения физических задач представляет ряд умственных действий по преобразованию исходной информации на основе личного опыта испытуемых и определенных установок личности, детерминированных как предшествующей деятельностью, так и самим процессом решения конкретной задачи. В опытах удалось выделить некоторые случаи психологической трудности физических задач по разным отношениям. Специфический характер этих трудностей для отдельных этапов решения задач требует, по-видимому, разработки особых приемов педагогического руководства процессами решения школьниками физических задач.
Особенности перехода от текста к модели физической задачи[2]
При решении физических задач нередко возникает особая трудность, вытекающая из того, что ученик получает задачу в форме текста.
Эта трудность более всего проявляется, когда ученик преобразует, перестраивает условие задачи. Результатом преобразования всегда является система понятий и знаков. Такая система претендует на то, чтобы быть моделью объекта, позволяющей, пользуясь определенными, в первую очередь, логико-математическими средствами, получить ответ на вопрос задачи.
Но не всякая подобная система может привести к решению задачи, и не любую систему мы можем считать моделью объекта. «Если на базе установления аналогии различных объектов один из них подвергается исследованию как имитация другого и если получаемые при этом знания об одном служат необходимыми посылками вывода о другом, мы имеем дело с моделированием» (Зиновьев, Ревзин, 1960).
Именно так познается природа средствами физической науки. Физика конструирует модели изучаемых объектов. При этом сначала в объекте выделяется одна какая-то сторона, часть; затем эта выделенная сторона идеализируется (Горский, 1963). Данные, полученные при изучении построенной таким образом модели, можно перенести на сам изучаемый объект благодаря тому, что указанные выше абстрагирование и идеализация объекта производились в некотором строго определенном отношении (Зиновьев, Ревзин, 1960).
Вот почему необходимо, чтобы система, полученная учеником, отвечала всем требованиям физической модели.
Решая задачу, ученик, как правило, не конструирует новой модели, а применяет к своему случаю одну из моделей, изученных в школе; поэтому он не осознает выполняемых им операций абстрагирования и идеализации. Тем не менее они всегда находят выражение в той краткой символической записи, которую ученик делает в начале решения.
Таким образом, под моделью объекта данной задачи мы будем понимать некоторую систему понятий и знаков, являющуюся частью изучаемой в школе физической модели целого класса объектов; при этом из всех возможных в данном случае систем моделью для задачи будем считать ту, которая позволяет дать ответ на вопрос задачи.
Одним из трудных этапов решения физической задачи является этап перехода от текста задачи к модели объекта задачи. Трудность такого перехода зависит от соотношения между текстом и моделью, в первую очередь от того, насколько полно представлены в тексте (Т) необходимые элементы модели (М). Может оказаться, что так или иначе все необходимые элементы представлены (Т=М), наблюдается дефицит (Т<М) или избыток (Т>М) данных или, наконец, дефицит необходимых данных при наличии лишних (ТМ).
Остается, правда, неясным, когда мы можем утверждать, что данный элемент представлен в тексте задачи. Ведь текст физической задачи составляется из слов, формул, рисунков, графиков. И если формулы и графики в основном однозначны, то слова, рисунки могут пониматься по-разному.
Высказанное соображение проиллюстрируем на таком примере: «Велосипедист перестает вращать педали…». «О чем говорит эта фраза?» – спросили мы у группы школьников 10-го класса (51 человек). «Он едет с горы», – ответили нам, – «закончил свой путь», «сейчас упадет», «подъехал к вокзалу», «движение продолжается» и т. д. Всего мы получили 42 варианта ответа; среди них наиболее часто (более 5 раз) повторялись 9 вариантов.
После того как мы добавили, что фразу эту мы прочитали в книжке по физике, число вариантов уменьшилось до 16, а повторяющимся более 5 раз оказался всего один. Изменился и характер ответов: «движение замедленное», «движение с отрицательным ускорением», «останавливается благодаря силам трения» и т. д.
Таким образом, в некоторых случаях в тексте задачи могут быть почерпнуты «лишние данные», которые вовсе не имелись в виду, когда составлялась задача. В то же время некоторые данные могут остаться незамеченными. Субъективно данная задача может оказаться различной для разных испытуемых. Но нас интересует объективная характеристика. Поэтому будем считать объективно данными как элемент, представленный косвенно, когда для его нахождения необходима более или менее длинная цепь логических рассуждений, так и элемент, представленный неопределенно, – многозначным словом.
Таким образом, между словами (С) текста и элементом (Э) модели, который они представляют, могут быть отношения тождества (Э=С), включения (СЗЭ), когда элемент представлен неопределенно, и несовпадения (С/Э), когда элемент указан косвенно.
Когда мы говорим о многозначности понимания данного элемента текста, то забываем о том, что перед нами не одно слово или фраза, а связный текст. В этом случае, казалось бы, число вариантов понимания должно резко сократиться. В действительности это не всегда так. Прежде всего, нередко ученик воспринимает данные задачи не как систему, а как набор несвязанных элементов. Кроме того, моделирование объекта в тексте может оказаться нестрогим и не в том отношении, как в модели, которая ведет к решению задачи. В результате понимание текста определяется в значительной степени особенностью текстуального моделирования физического объекта. В тех случаях, когда характер моделирования в тексте не соответствует модели, которая позволяет получить ответ на вопрос задачи, модель оказывается замаскированной, провоцируется неадекватное понимание текста в целом, а значит, и его отдельных элементов.
