Мы с мужем оба не чужды педагогике. Я много лет учила детей в Эколого-биологическом центре Аничкова дворца, муж — студентов в Политехе. И поскольку обстоятельства сподобили выращивать еще и общего ребенка, то не обошлось без дискуссии, как это делать. На том, что дитё надо обучить мыслить научно, мы сходились полностью. Однако дальше начинались разногласия. Муж предлагал подождать, пока оно само вырастет и начнет задавать интересные вопросы. Ибо по началу с маленьким кусочком мяса скучно и общих тем для разговора нет. И вообще, как можно обучать математике или биологии нечленораздельно говорящее существо, которое в ответ на объяснения теоремы Байеса/цикла Кребса пузыри из слюней пускает? Но я думаю, что по счастью, все не так уныло и бесполезно, как кажется. Попробую объяснить, почему.

Начнем с влияния генетики и среды в развитие человека (или что будет, если отойти и подождать, пока само созреет). Считается, что генетика определяет конечный результат на 40-60%. Старт уже не очень хороший, не так ли? Однако все даже еще хуже. Ни один из детей-маугли, которые были выращены волками, обезьянами, крупным рогатым скотом и прочим зверьем с самого рождения, не смог осмысленно общаться с людьми, если даже возвращался в человеческое общество. Так что практика показывает, что даже 40-60% полагающихся генетикой процентов могут превратиться в прах. Подождать в сторонке, пока ребеночек сам поумнеет, не получится.

Кроме того, нет такого возраста, в котором дети внезапно начинают интересоваться наукой. Кто-то начинает, кто-то не начинает. Педагог, если ему совесть позволяет, может просто взять и рассортировать детей на годных (и начать холить их и лелеять) и не годных (и игнорировать в классе, не взять в кружок, отчислить из Политеха). У родителя такой роскоши нет. Киндер-сюрприз, ничего не поделаешь. Самая дорогая покупка в нашей жизни обмену и возврату не подлежит.

Поэтому перед нами, родителями, встает интересный вопрос — так что же мы можем сделать, чтобы ребенок достиг своего максимума? И когда начинать?

Начинать надо с самого начала.

Когда человек только рождается, его мозг в среднем весит четверть от мозга взрослого. Но это невероятно быстро компенсируется: к трем годам размер мозга составляет уже 80% от взрослого. К пяти годам — 90%. Каждую секунду создается не менее одного миллиона новых нейронных связей (синапсов) - больше, чем когда-либо в любой другой период жизни. В том числе формируются связи, необходимые для многих важных способностей более высокого уровня. Или не формируются. А потом сформировать их намного сложнее, если вообще возможно (читать статью про мозг полностью).

Нам интересна первая ситуация, где связи формируются, не так ли? По счастью, как этого добиться, известно: новые синапсы образуются в момент получения нового опыта. Хотя повторять старый опыт тоже полезно, если хочется его сохранить: примерно с семи лет невостребованные связи начинают разрушаться.

И в этом месте мы подходим к самому интересному. Какого рода новый опыт поможет сформировать научное мышление? Научить ребенка «читать», «считать», «играть» в шахматы и на музыкальных инструментах до того, как он научился говорить? Как ни странно, нет. Для этих навыков еще слишком рано. Это не полноценные чтение и счет, скорее, механическое воспроизведение, не имеющее отношения к развитию мышления (это не мое мнение, а автора данной статьи). Развивать необходимо те способности, которые находятся, по Выготскому, в зоне ближайшего развития. То есть это то, чему ребенок вот-вот научится и сам (и что не слишком просто для него, но и не чрезмерно сложно), но со взрослым это произойдет капельку быстрее.

И нашим первым эффектом бабочки будет обладать то, чему новорожденный научится сам, если ему не мешать. Ползание. Да-да. Не скрипка и не шахматы, и даже не раннее чтение. Основа интеллектуального развития ребенка — это развитие межполушарного взаимодействия. Для совместной работы обоих полушарий требуется их функциональная связь, то есть синапсы. И они отлично образуются в период младенчества, когда ребенок ползет, делая скрестные движения рук и ног (если не верите, обращайтесь сюда). Казалось бы, ничего сложного. Но где зачастую находится юный ползун? Правильно, в кровати или манеже, чтобы не дай бог чего. Будущего гения науки надо оттуда вытащить и запустить в свободное ползание по окружающему пространству. Будущие дворники могут продолжить безопасно сидеть в манеже.

И таких простых лайфхаков с эффектом бабочки очень много. Много лет назад мне, по счастью, попалась в руки книга «Taking Science to School: Learning and Teaching Science in Grades K-8», в которой черным по белому было расписано, какие простые занятия ребенка приводят к формированию у него способностей к естественным наукам. К сожалению, книга довольно старая, 2007 года, но советы в ней золотые. Поэтому позволю себе потоптаться на этой книге подольше и описать простые действия, доступные каждому малышу, которые с самого раннего детства будут развивать его способности к естественным наукам.

Развитие способностей к физике через познание простой физики твердых связанных тел

Всем известно, что твердые объекты не могут двигаться один сквозь другой, что они стабильны во времени и пространстве и не могут исчезать из реальности и появляться в другом месте и в другое время. Эти истины могут быть осознаны младенцами к 4 месяцам. К 12 месяцам они могут понять, что любое изменение движения твердых тел происходит в результате приложения внешней силы (столкновения или гравитации), что взаимодействие на расстоянии, характерное для магнитов, не характерно для других твердых тел. Что движение большого объекта вызовет больше последствий, чем движение маленького.

Для познания этих истин младенцу не требуются годы. Достаточно повозиться с резиновым мячом, деревянной дверью (можно игрушечной) и палочками — и он интуитивно осознает базовые теории физики еще до того, как ему исполнится год. Безусловно, принципы Ньютона он не сможет сформулировать речью — но он будет понимать их и ожидать проявления в реальной жизни.

В принципе, есть возможность даже точно выяснить, понял ли закономерность не говорящий младенец. Пример: маленьким детям показывали движущуюся машинку, которая якобы проходила через твердый барьер (на самом деле, она проезжала сзади за ним). В итоге малыши проявляли расхождение своего ожидания с наблюдением тем, что смотрели дольше, чем когда машинка стукалась о барьер.

К двум годам дети могут осознавать пространство и время, наблюдая, к примеру, за катящимися шарами, часть пути которых скрыта деревянными дощечками. Пятилетние дети могут уже явно проявлять свое понимание движения объектов в пространстве, самостоятельно регулируя угол наклона и силу бросков шаров, чтобы добиваться нужной траектории.

Развитие способностей к психологии и когнитивистике через исследование поведения объектов, обладающих личными намерениями

Живые существа, в отличие от твердых тел, способны взаимодействовать на расстоянии, и вызывать значительные последствия посредством действий, имеющих крайней незначительную кинетическую и/ или потенциальную энергию (например, шепнув одно слово или послав смс человеку, находящемуся к тому же на другом конце света). Взаимодействие между людьми изучает психология. И хотя она не является в строгом смысле естественной наукой, тем не менее, в ее основе также лежит доказательство через эксперимент, поэтому мы ей пренебрегать здесь не будем.

Объекты, обладающие личными намерениями, изучать сложнее, чем твердые неодушевленные предметы. Малыши разницу между ними очень хорошо чувствуют. Младенцы осознают, что неодушевленный предмет двигается по предсказуемой траектории, пока не столкнется с барьером. А объекты, обладающие личными намерениями, двигаются по непредсказуемой траектории. На третьем году жизни дети начинают понимать, что другие люди могут обладать ложными знаниями. Это закладывает понимание субъективности человеческих знаний. В книге не приводятся примеры того, как развивать психологические способности детей, однако исходя из логики рассуждения, достаточно, чтобы малыши наблюдали человеческое общество в его многообразии, чтобы сделать самостоятельно правильные выводы.

Развитие способностей к биологии через наблюдение живых существ

Естественного врожденного понимания биологических закономерностей у детей нет практически совсем. Что неудивительно. Даже взрослые каких-то несколько сот лет назад полагали, что мозг — это орган, служащий для охлаждения остального тела. Да и сейчас многим взрослым только кажется, что они знают биологию.

Дети могут отличить живой объект от неживого, например, по способности ходить. Однако новорожденные цыплята делают это ничуть не хуже. Так что это не совсем то, что нам нужно.

Дети постарше могут правильно классифицировать и сгруппировать, например, птиц и игрушечные самолеты, несмотря на то, что казалось бы, у них есть явное сходство. Однако конкретно в этом случае перевешивает понимание того, что птицы — объекты, обладающие личными намерениями, а самолет — неодушевленный предмет.

Дети способны понимать животных в основном благодаря их сходству с людьми. Соответственно, чем больше понятных людям эмоций проявляет живое существо, тем лучше оно будет понято ребенком. Скорее, в дошкольном возрасте происходит ошибочное очеловечивание живых организмов. Более глубокое осознание биологии приходит к детям только на уровне начальной школы.

Но и с биологией не безнадежно. Наблюдая за живыми существами, дети могут сделать правильные выводы о том, что пища дает силы для роста и движения, а без пищи организм будет приходить в негодность. И что растениям пища нужна так же, как и животным. А также что животные и растения принадлежат к разным группам живых существ.

Развитие способностей к химии через наблюдение за веществами и их трансформацией

Как и с другими науками, от детей не стоит ждать, что они будут знать органическую и неорганическую химию, термодинамику, или закономерности изменений свойств элементов в периодической системе. Да и не каждый взрослый это знает.

Но зато они могут понять, что для одних вещей важно то, из чего они состоят (например, еда), а для других — то, какую форму они имеют (например, инструменты). Дошкольники отлично запоминают не только слова, которые обозначают конкретные объекты («лодка», «чашка», «самолет»), но и слова, обозначающие материалы («дерево», «стекло», «пластик») и их свойства (маленький или большой, горячий или холодный, красный или зеленый). Им понятно, что кусок золота однороден. А если взять из груды какой-то субстанции щепотку, то это будет все еще то же самое вещество. Примерно с 4 лет они понимают, что один и тот же тип объекта может быть сделан из разных материалов (например, игрушечный самолетик из бумаги или дерева, ложка из пластика или металла) или что два разных объекта (например, ложка и чашка) могут быть изготовлены из одних и тех же материалов. И что при разрушении объекта материал, из которого он состоит, продолжает оставаться все тем же (например, если разорвать бумажный самолетик, то он перестанет быть самолетиком, но останется бумагой). Дети способны понять концепцию сохранения количества вещества: они осознают, что переливание воды из одного сосуда в другой или раскатывание колбаски из шарика пластилина не меняют количество воды или пластилина. В дошкольном детстве дети прекрасно осваивают систему мер и весов.

Самое сложное для малышей — это понять молекулярную основу строения материального мира. Однако и тут можно пройтись по понятным цепочкам рассуждений — например, из чего сделаны вещи, что остается неизменным при различных трансформациях, а что меняется, и почему разные вещи обладают одинаковыми свойствами.

Развитие способностей к научно-обоснованному мышлению

В противоположность общепринятому и устаревшему мнению, согласно которому маленькие дети мыслят конкретно и упрощенно, их мышление на удивление сложное. Маленькие дети и не говорящие младенцы хорошо разбираются в причинно-следственных связях, способны к категоризации, индукции и многим другим формам рассуждений.

К концу дошкольного возраста, а зачастую и задолго до этого дети начинают использовать дедуктивные и индуктивные рассуждения, байесовские выводы и кластеризацию, ковариацию и корреляцию. Способны оценивать правила «если-то», понимать прямые и косвенные доказательства.

Маленькие дети способны к моделированию. В ролевой игре они могут заменять телефон бананом, хотя прекрасно понимают, что объект на самом деле не изменил своей первоначальной идентичности, характера или функции. Хотя до настоящего абстрактного научного моделирования им далеко, так предпочитают, чтобы модель была как можно больше похожа на оригинал.

Эти способности в дальнейшем сформируют фундамент для развития научного стиля мышления. Хотя терзать детей разговорами про абстрактные понятия бесполезно. Даже если они используют их эмпирически, разговор на абстрактную тему они поддержать не смогут.

Мотивация ребенка

Есть еще один важный аспект в развитии предпосылок научного мышления у ребенка. Как и большинство взрослых, дети вряд ли захотят решать проблему, которая их не касается. Чтобы вовлечь ребенка в решение проблемы, необходимо обосновать, зачем ее нужно решать. И тут нам подходит пора попрощаться с «Taking Science to School: Learning and Teaching Science in Grades K-8» и перейти к другой книге. В свое время Альбертина Адриенна Неккер де Соссюр, франко-швейцарская писательница и педагог, очень метко сказала: «Дайте главную роль ребенку, добавьте кошку, лошадку, несколько подробностей, чтобы получалась картинка, рассказывайте с воодушевлением» - и получится рассказ, который увлечет ребенка. Если вам достаточно этого знания, чтобы картинка пошла, то ок. Если хочется подробностей — советую прочитать «How to Tell Stories to Children: And Everyone Else Too». Дети очень восприимчивы к историям. Но не нужно бояться, что для того, чтобы ребенку стало интересно, надо на ходу сочинять а-ля книгу про Гарри Поттера. История может быть очень простой, но если в ней есть нужные ингредиенты — ребенок, его ситуация, очень качественно привязанная к тому, что с ним происходит здесь и сейчас, и аккуратно подсунутое в историю решение от взрослого — вас услышат.

Что значит «аккуратно подсовывать» решения (или знания, или любое свое личное мнение) ребенку

Здесь тоже прячется дьявол в деталях. В книге Людмилы Петрановской «Тайная опора. Привязанность в жизни ребенка» описывается интересный психологический эксперимент. В нем детей с родителями приглашали в комнату, полную развивающих игр и занимательных штуковин, и оставляли на 20 минут. Через секретное окошко экспериментатор наблюдал за поведением взрослых. Выделилось четыре основных варианта: 1 - рявкали, чтобы дети ничего не трогали, 2 - втыкались в телефон (или иначе абстрагировались от происходящего), 3 — начинали активно показывать детям, как играть в игры и игрушки из этой комнаты, 4 - родители сами начинали увлеченно играть (если ребенок спрашивал, что они делают — то отвечали). Затем экспериментатор тестировал уровень познавательной активности детей. Это выявило очень любопытную корреляцию: наименьший уровень познавательной активности был у детей с родителями из группы 1 и 3. Лучше всего — 4, хотя 2 не намного отставали. То есть получается, что родители из группы 3, хотевшие как лучше (развивать ребеночка!) в итоге добивались ровно противоположного эффекта. Сторонники дисциплины — дисциплины и добивались, но не развития. Те, кто не мешал — и в самом деле не мешал. Больше всего повезло детям, чьи родители любознательны сами, но при этом не навязчивы и отвечают на вопросы детей, если таковые возникают.

Про то, как взрослому обсуждать околонаучные вопросы с ребенком, тоже есть статейка. Основной совет — задавать открытые вопросы. В идеале — даже не задавать вопросы, а подсовывать материалы для экспериментирования, а потом с невинным лицом отвечать на вопросы, возникшие У САМОГО ребенка.

И даже неправильные, но собственные идеи ребенка для его развития будут более полезными, чем готовые идеи, предложенные взрослыми. Но, конечно, при условии, что понимание их неправильности будет в итоге достигнуто.

Практика показывает, что высокообразованные родители лучше справляются с детскими вопросами. Наблюдения за поведением родителей на музейных выставках показали, что образованные родители задают больше открытых вопросов, развивают причинно-следственные цепочки, побуждают детей самих задавать вопросы и дают возможность детям самим интерпретировать полученные знания. Менее образованные сами вместе с детьми в это время читают описание экспонатов на выставке и не могут сделать шаг влево или вправо от методички, в лучшем случае рассказывают то, что знают сами.

Чтобы уж совсем все стало ясно, вот вам пример:

- Папа, папа, а ветер дует, потому что деревья качаются?

Какой ответ папы правильный? Вариант 1: «Ха-ха, надо запостить это в Твиттере». Вариант 2: «Вырастешь — узнаешь. И вообще, когда я ем, я глух и нем». Вариант 3: «Нет. Качание деревьев — это следствие, а не причина возникновения ветра. Ветер возникает при движении воздушных масс из области с повышенным давлением в область с пониженным». Вариант 4: «Хм, может быть, и так. Но в поле деревьев нет, а ветер есть. А там-то что качается? Трава? Но трава маленькая, а ветер в поле сильный. Не знаешь, почему так?»

Немного о развивающем окружении

Что это — голая комната? Комната с минимумом игрушек? Комната, набитая игрушками? Вообще не комната? И на эту тему есть несколько занятных экспериментов. В книге Масару Ибука «После трех уже поздно» первый вариант однозначно отметается. Не знаю, как так получилось, но кому-то было не жалко контрольную группу бедных детей, которые воспитывались в четырех голых стенах в течение нескольких месяцев. Вторая группа — в комнате со стимулирующим окружением. В итоге уровень интеллекта у детей из пустой комнаты отставал на 3 месяца от детей из нормальной.

По поводу количества игрушек: судя по всему, хорошо, когда они есть, но их мало. Тогда дети играют с каждой из них дольше и более разнообразными способами (а это ли не то, что нам надо!).

Ну и вариант с не комнатой — похоже, самый лучший. Чтобы научное мышление детей развивалось, им нужен доступ к материалам, которые они могут раздирать на части, к инструментам, которые помогают им это делать. Они должны копаться в грязи и плескаться в воде из пруда (с водорослями, жуками-плавунцами и загадочным дном, которое не видно, так как вода мутная — это я от себя лично). Дизайнерские детские — это прекрасно, но весьма далеко от решения интересующего нас вопроса.

Итого

К 7 годам большая часть детей выработает свое мнение о науке, как о том, что стоит/не стоит их внимания. И изменить это отношение потом будет ох как не просто. Так что берем ребенка, лопатку, совок, мячи и палочки, сажаем все это в грязную лужу на берегу пруда и начинаем увлеченно сачком вылавливать оттуда всякую мелочь, пока ребенок не спросит, а что происходит вообще. Ну и не теряемся, теперь мы знаем, как надо отвечать :)

P.S. Для вдохновения можно почитать еще эту статью с воспоминаниями ученых о своем детстве. Там очень много живых и интересных историй.