Беспорядок указывает на алгоритмическое мышление ребенка

В кафе маленький ребёнок вывернул мамину сумку в поисках фруктовых снеков. Содержимое рассыпалось по столу, скамейке и полу. Это хаотичное, но функциональное решение проблемы.

Дети склонны к нестандартному мышлению, которое на первый взгляд может показаться беспорядочным. Такое кажущееся хаотичным поведение послужило источником вдохновения для психолога Жана Пиаже, изучавшего развитие детей. Он выдвинул теорию о том, дети приобретают свои знания на основе опыта и должны пройти четыре последовательные стадии, причем во время первых двух они не способны использовать структурированную логику.

Пиаже остается основоположником психологии развития. Он фундаментально и навсегда изменил представления о детях, показав, что дети не приходят в этот мир с теми же концептуальными строительными блоками, что и взрослые, а должны создавать их на основе собственного опыта. Никто ни до, ни после не собрал такого каталога странностей детского поведения, которые исследователи могут воспроизводить даже сегодня на примере отдельных детей.

Хотя Пиаже, безусловно, был прав, отмечая, что дети проявляют множество необычных форм поведения, лаборатория профессора психологии Калифорнийского университета в Беркли Селеста Кидд недавно обнаружила доказательства, которые опровергают некоторые устоявшиеся представления об ограничениях логических способностей детей, возникшие на основе его работ. В новой статье, опубликованной в журнале Nature Human Behavior, рассказывается о том, как маленькие дети способны находить системные решения сложных проблем без какого-либо обучения.

Наведение порядка

На протяжении 1960-х годов Пиаже наблюдал, как маленькие дети полагаются на неуклюжие методы проб и ошибок, а не на системные стратегии, когда пытаются упорядочить предметы по какому-либо непрерывному количественному признаку, например по длине. К примеру, если 4-летнего ребенка попросить разложить палочки от самой короткой к самой длинной, он будет перекладывать их случайным образом и, как правило, не достигнет желаемого конечного порядка.

Психологи интерпретируют неэффективное поведение маленьких детей при выполнении такого рода заданий на упорядочивание – то, что называется заданием на сериацию – как показатель того, что дети не могут использовать системные стратегии при решении проблем, по крайней мере, до 7 лет.

Несколько парадоксально, но Селеста Кидд с коллегами обнаружили, что увеличение сложности и когнитивных требований при выполнении задания на сериацию на самом деле побудило маленьких детей находить и использовать алгоритмические решения.

В классическом исследовании Пиаже детей просили разложить некоторые видимые предметы, например деревянные палочки, по высоте.

Алекс Янг, кандидат психологических наук, который работает над компьютерными моделями обучения в лаборатории Селесты Кидд, увеличил сложность версии задачи. По совету сотрудника Билла Томпсона Янг разработал компьютерную игру, в которой детям требовалось использовать подсказки обратной связи, чтобы определить порядок расположения предметов по высоте, спрятанных за стеной.

В игре детям предлагалось расположить существ, похожих на кроликов, в порядке от самого маленького к самому высокому, щелкая по их кроссовкам, чтобы они поменялись местами. Существа менялись местами только в том случае, если они были расположены в неправильном порядке; в противном случае они оставались на своих местах. Поскольку дети могли видеть только обувь кроликов, а не их рост, для решения задачи им приходилось полагаться на логические умозаключения, а не на непосредственное наблюдение.  Янг протестировал 123 ребенка в возрасте от 4 до 10 лет.

Разработка стратегии

Исследователи обнаружили, что дети самостоятельно открыли и применили по крайней мере два хорошо известных алгоритма сортировки. Эти стратегии, называемые сортировкой выбором и сортировкой перемешиванием, обычно изучаются в информатике.

Более чем у половины детей, которых тестировали исследователи, были выявлены признаки структурированного алгоритмического мышления, причём в возрасте от 4 лет. Хотя дети постарше чаще использовали алгоритмические стратегии, полученные результаты противоречат мнению Пиаже о том, что дети до 7 лет не способны к такому системному стратегическому мышлению. Он считал, что детям сначала необходимо достичь так называемой стадии конкретных операций.

Полученные результаты показывают, что дети на самом деле способны спонтанно находить логические стратегии гораздо раньше, чем того требуют обстоятельства. В задании стратегия проб и ошибок не могла сработать, потому что предметы, которые нужно было упорядочить, не были видны напрямую; дети не могли полагаться на перцептивную обратную связь.

Объяснение результатов требует более детальной интерпретации исходных данных Пиаже. Хотя на первых двух стадиях по Пиаже дети могут отдавать предпочтение менее логичным решениям задач, это не значит, что они не способны поступить иначе, если того требует ситуация.

Системный подход к жизни

Алгоритмическое мышление важно не только на уроках математики, но и в повседневной жизни. Представьте, что вам нужно испечь две дюжины печений, но по вашему рецепту получается только дюжина. Вы могли бы дважды пройти все этапы приготовления, помыв миску между ними, но вы никогда этого не сделаете, потому что знаете, что это неэффективно. Вместо этого вы бы удвоили количество ингредиентов и выполнили каждый этап только один раз. Алгоритмическое мышление позволяет найти системный подход к решению задачи, связанной с необходимостью испечь в два раза больше печенья, что повышает эффективность вашей выпечки.

Алгоритмическое мышление – это важная способность, полезная для детей, когда они учатся передвигаться и действовать в окружающем мире, и теперь мы знаем, что эти способности появляются у них гораздо раньше, чем считали психологи.

То, что дети могут осваивать алгоритмическое мышление до начала формального обучения, имеет важные последствия для образования в области науки, технологий, инженерии и математики.

Воспитателям и педагогам теперь необходимо пересмотреть, когда и как они дают детям возможность решать более абстрактные задачи и усваивать концепции.

Знание того, что разум детей готов к решению структурированных задач уже в дошкольном возрасте, означает, что мы можем развивать эти способности раньше, чтобы развить более сильные математические и вычислительные навыки.

И наберитесь терпения, когда в следующий раз столкнетесь с детьми, которые, возможно, не очень удобно взаимодействуют с окружающим миром. Собирая свои вещи с пола в кафе, помните, что все это является частью того, как дети формируют свои знания. Эти, казалось бы, хаотичные дети скоро перейдут к более логичному поведению.