ан Нгуен-Ксуан
МЕНТАЛЬНЫЕ МОДЕЛИ ФИЗИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ, СВЯЗАННЫХ С ПОВСЕДНЕВНОЙ ЖИЗНЬЮ (на примере электричества)

Резюме

В статье описывается, как квалифицированные рабочие во Французской национальной Электрической компании воспринимают бытовые ситуации, связанные с домашним электричеством. Данные собраны путем интервьюирования по поводу функционирования различных известных электроприборов (лампы, тестера, стиральной машины). Несмотря на то, что испытуемые изучали электрические явления в школе или на фирме, они редко обращались к теории. Умственные модели, которыми они пользовались, основывались на их собственном опыте. Электричество часто рассматривается как субстанция или жидкость, легко перемещаемая с одного места на другое. Концепция заземления показывает, что земля воспринимается как огромный резервуар, куда электричество стекает, после чего теряется.

Существует достаточно много исследований, где рассматриваются представления о научных понятиях у школьников, студентов колледжей. Однако очень мало работ, относящихся к знаниям взрослых, возможно это связано с тем, что только недавно в связи с проблемой быстро меняющихся технологий вопрос обучения взрослых приобрел достаточную значимость. В теоретическом плане этот вопрос открывает новую страницу в науке, обращающейся к изучению связи познания с практикой (Rogoff& Lave, 1984; Lave, 1988).В исследованиях подобной ориентации делается акцент на знаниях, полученных вне школьного обучения, знаниях, которые глубоко укоренены в опыте, приобретенном в реальных жизненных ситуациях.

Одним из такого типа знаний, широко распространенных в повседневных ситуациях, дома и на работе, является знание об электричестве. Каждый включает и выключает лампы, использует бытовые электроприборы, исправляет повреждения в них или получает удар тока, когда прикасается к неизолированному проводу. Из этих различных впечатлений создается представление о феномене электричества. Многие люди используют электрические машины и аппаратуру в своей рабочей деятельности. Влияет ли это использование на их понятие "электричество"? Отметим дополнительно, что представления об электричестве выражаются в словах, которые многозначны, например, термин "ток" может означать, что электричество связано с чем-то жидким, текучим, подвижным; термин "разряд "означает, что электричество – это субстанция, которая может быть переведена из одного места в другое. Мы предполагаем, что понятие "жидкой субстанции" – это фундаментальная основа, на которой строится функциональное понимание электрического феномена в повседневной жизни и в работе. В этой статье дается первоначальный ответ на центральный вопрос данной темы – как повседневные ситуации формируют у взрослых специфические понятия в некоторой области, которая достаточно хорошо описана наукой.

МЕТОД

1. Испытуемые

Все участвовавшие в исследовании люди были взрослыми и имели работу, связанную с электроиндустрией. Эти люди были выбраны в качестве испытуемых потому, что они хорошо знакомы с основными научно сформулированными понятиями об электричестве и с большой вероятностью имеют более детальные представления о феномене электричества, чем непрофессионалы. Хотя вопрос о понимании феномена электричества у непрофессионалов достаточно интересен, мы решили на первом шаге данной работы использовать выборку испытуемых, связанных с феноменом электричества в своей работе и имеющих знания по этому вопросу.

Наши испытуемые работали в Государственной французской компании по электричеству. Первая группа- 14 человек были административными служащими, участвовавшими в одногодичной программе по повышению квалификации в этой компании. Закончив обучение по этой программе, они получают право: 1) консультировать клиентов, желающих видоизменить электрическую установку в квартире или провести электричество в новый дом; 2) руководить небольшой группой техников, которые выполняют эту работу. Выбранные для исследования лица закончили среднюю школу и некоторые из них учились в вузе. Все они когда-то изучали основы электричества, однако они уже многое забыли из того, что знали. Ко времени интервью они еще не начинали обучения по программе, если не считать двухнедельного курса по основам электричества для начинающих. В этом курсе были представлены некоторые понятия из основ по теме "электричество", такие как ток и напряжение.Испытуемые практиковались в измерениях электрических цепей с помощью амперметров и вольтметров. Программа по основам электричества включала тему только постоянного тока. Ничего не было сказано о том, как устроено электричество в домах. Спустя 18 месяцев после исследования, проведенного с этими 14 рабочими, в него была включена вторая группа из 15 рабочих. Последние принадлежали к той же популяции, что и первая группа (служащие государственной компании ЕОР). Они отличались от рабочих первой группы тем, что уже прошли упомянутый двухнедельный курс по основам электричества. После этого курса не предполагалось их дальнейшее обучение.

2. Интервьюирование

Для того чтобы выявить и интерпретировать представления взрослых об электричестве, мы использовали метод клинического интервью, предложенный в свое время Ж. Пиаже. Проведение такого интервью представляет собой нечто среднее между свободной беседой и использованием опросника: список вопросов был подготовлен заранее, однако они не задавались в фиксированном порядке и в зависимости от ответов испытуемых некоторые из них пропускались. В начале интервьюер задавал конкретный вопрос о некотором объекте, ситуации или событии, имеющих отношение к феномену электричества. Следующий вопрос зависел от типа полученного ответа.

После первого ответа испытуемого тактика, используемая интервьюером для выбора следующего вопроса и его формулировки, заключалась в построении гипотезы о характере субъективной репрезентации электрического феномена у испытуемого. Следующий вопрос был направлен на проверку этой гипотезы и получение более детального объяснения ситуации.

Для того чтобы сделать более ясным субъективное понимание ситуации, использовалась, когда это было возможно, техника "фальсификации/противоречия". Она заключается в постановке таких вопросов, которые ведут испытуемого к утверждениям, фальсифицирующим гипотезу или не согласующимся с предыдущим утверждением интервьюируемого. Например, один субъект сказал: " Переменный ток? Это означает, что электричество идет переменно к каждому из 2-х отверстий розетки". Такой ответ ведет к гипотезе, что субъект предполагает функциональное равенство двух проводов, связывающих лампу с розеткой. Следовательно следующий вопрос был: "Существуют ли различия между двумя проводами (в розетке)?* Испытуемый от ветил:" Разницы нет**. Далее экспериментатор представляет опровержение: "Знаете ли вы прибор для проверки электрической схемы?" Субъект отвечает: "Да, он используется для выяснения, где главная линия; лампа загорается, если вы помещаете штекер в главную лин ию;"* Затем интервьюер спрашивает: " Почему лампа: не загорается в другом отверстии?" Субъект отвечает: " Нейтральная и главная линия имеют неодинаковую функцию, электроны приходят из главной линии".Интервьюер: "Вы сказали, что электричество идет переменно к каждому из 2-х отверстий в розетке". Ответ субъекта был: " Первоначально электроны приходят из главной линии, а так как вы сделали связь между главной линией и нейтральной, электроны начинают идти вперед и назад, вперед и назад по электрической цепи". Этот ответ выявляет субъективную модель переменного тока: "переменный ток" означает, что ток идет попеременно по нейтральной и главной линий, но источник тока – главная линия.

Используемый метод интервью предполагает, что интервьюер должен представлять различные возможные (и верные, и неверные) пути понимания ситуации. Кроме того, интервьюер должен постоянно осознавать, что его гипотезы о субъективном представлении тестовой ситуации могут быть пересмотрены. В ходе работы образуются богатые вербальные протоколы, дающие много информации для однозначного описания ментальных моделей, которые использовали взрослые для понимания предъявляемых ситуаций.

Был задан целый ряд вопросов, касающихся понятия электричества, среди них: "Что такое переменный ток?", "Сопротивление?", "Напряжение?", "Короткое замыкание?", "Замкнутая электроцепь?" Интервьюирующий не задавал отдельных вопросов, а пытался выявить целиком понятие на основе вопросов о том, как устроен прибор, как он работает в обычных условиях, а также и в необычной ситуации – в случае с неисправной стиральной машиной.

Во время интервью вопросы задавались про следующие приборы: реальная электрическая лампа; электрическая плита; реальный тестер для проверки электросхемы; электросушилка; стиральная машина. Поскольку интервьюер не подталкивал субъекта к формированию понятий абстрактным путем, не все они были сформулированы каждым испытуемым. Для некоторых понятий (сопротивление, напряжение, разница потенциалов...) большинство испытуемых давали объяснение, соответствующее тому, чему их учили раньше, причем они считали, что воспроизводимые ими формулы достаточны, чтобы отразить их понимание сути дела. Однако понимание ими формулы было часто неправильным. Например, один субъект воспроизвел формулу для объяснения того, что такое сопротивление, а потом сказал: " Сопротивление – это функция участка провода, больший провод позволяет электронам двигаться быстрее, больше трения, следовательно, больше нагревания..." Можно видеть, что метод интервью по большей части выявляет субъективное понимание концепта или феномена из недвусмысленной вербальной формулировки. В то же время остается много противоречий в полученных материалах. Если с испытуемым обсуждались не все интересующие нас технические понятия, мы не считали анализ достаточно надежным и не включали его в обсуждение. Интервью продолжалось около 45 минут

3. Анализ

Материалы ответов на вопросы о работе лампы, тестера электроцепи, неисправной стиральной машины, а также объяснительные рисунки испытуемых выявили характер производимых ими концептуализаций. Понятие "ментальной модели" кажется нам удобной формой, позволяющей понять полученные нами данные. Д. Норман (1983) описал ряд свойств ментальных моделей, которые оказались релевантны тому, что мы наблюдали: ментальные модели неполны, непостоянны и "ненаучны". Например, он пишет: "Люди не отказываются от форм "суеверного" поведения, даже когда они понимают их бесполезность, однако они делают это, поскольку это обходится им небольшими физическими усилиями и сохраняет душевные силы".

Тот факт, что ментальные модели "ненаучны", привел многих исследователей к представлению, что формируемые, например, у студентов понятия являются "недоразумениями". Мы принимаем этот термин здесь, но хорошо понимаем, что он может вводить в заблуждение. Приставка "не-" предполагает представление о чем-то хорошем или плохом, связанном с определенной нормой. В нашем случае норма – это научные знания.

Мы считаем, что ментальные модели, создаваемые людьми о феномене электричества, имеют достаточную предсказательную и объяснительную эффективность в повседневной жизни и на работе.

В нашем анализе вербальных протоколов мы выбирали те аспекты, которые не вызывали слишком много трудностей в интерпретации субъективных объяснений. Применяемая техника состояла в следующем: 1) двое исследователей обсуждали вместе возможность трактовки ментальных моделей испытуемых в половине протоколов; 2) другую часть протоколов они анализировали поодиночке; 3) затем сопоставляли интерпретации второй части протоколов и пытались устранить разногласия.

Мы представим только четыре аспекта в понимании переменного тока, – те, которые были ясно и подробно объяснены почти всеми испытуемыми и не обсуждались на основе формул. Эти аспекты касались:

– Понятия потребления (т.е. когда лампа работает, то что расходуется?)

– Понятия переменного тока (что такое переменный ток?). Переменный ток упоминался, когда интервьюер спрашивал субъекта "как работает лампа" или "почему два провода", или "лампа работает от автомобильного аккумулятора?"

– Как работает тестер цепи?

– Функции земли при анализе работы стиральной машины.

Эти четыре аспекта представляют общую базу: 1) когда кто-то говорит о понятии переменного тока и понятии потребления, основной концепт движущейся жидкости, весьма вероятно, составляет основной блок возможных ментальных моделей; 2) вопросы интервьюера о работе тестера цепи и заземлении стиральной машины также имели отношение к идее движущегося тока, поскольку они фокусировались на траектории или пути движения тока. Кроме того, тестер и роль земли – это отдельный случай замкнутой цепи. В обычной работе электрических приборов необходимы два провода (главный и нейтральный), так что наиболее вероятная ментальная репрезентация пути тока это: главный провод, прибор, нейтральный провод, счетчик или электростанция. Поскольку в случае нормальной раооты тестера необходим только главный провод, то как субъект представляет путь движения тока? Почти все люди знают, что заземление обеспечивает безопасность в случае повреждения машины, многие люди знают также, что в случае короткого замыкания электрический ток уходит в землю через заземление. Тогда интересен вопрос: как люди представляют путь электрического тока в случае короткого замыкания и отсутствия заземления. В отношении тестера были заданы вопросы: "Что представляет собой этот прибор?", "Как он работает?", "Почему необходимо нажать на металлическую кнопку для того, чтобы включить лампочку?", "Где идет ток внутри тестера, когда лампочка включена?". Когда мы анализировали ситуацию неисправной стиральной машины, мы представили описание ситуации, которая была фактически знакома каждому. Мы просили интервьюируемых сопровождать рисунками их ответы на два главных вопроса: что случится, если неизолированная проволока с током придет в контакт с каркасом стиральной машины в случае: а) когда машина заземлена, б) когда нет заземления. 

МЕНТАЛЬНЫЕ МОДЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ

Ниже мы будем описывать различные наблюдаемые нами модели. Они являются "частными", т.е. приспособленными к особенностям специфических ситуаций, и не охватываются целой, хорошо организованной системой объяснений. Мы будем представлять различные модели, организуя их в иерархию от неотработанных, в которых могут быть представлены "предрассудки", к тщательно продуманным, приближающимся к научным. Конечно, эта иерархия представляет собой, как сказал Д.Норман, "представление ученого" о ментальных моделях. 

1. Понятие переменного тока

В большинстве случаев испытуемые подводились к вопросам, связанным с понятием переменного тока, через объяснение работы электрической лампы. После упоминания субъектом термина "переменный ток" интервьюер задавал вопросы типа: "Что такое переменный ток", "Какое различие между переменным и постоянным током"...

Мы нашли, что ментальная модель большинства испытуемых относилась к постоянному току (20 человек из 29). Люди говорили, что "переменный ток" означает существование двух проводов: главного и нейтрального. По их мнению, при включении лампы электрический ток приходит из главного провода, идет через металлическую нить, нагревает ее и потом уходит из лампы в нейтральный провод. Интервьюер пытался выяснить, куда идет ток после нейтрального провода. Было получено четыре типа ответов: на электростанцию, на распределительный щит, на плавкий предохранитель, в землю. В первых трех случаях некоторые субъекты говорили, что ток потом возвращается к лампе, создавая замкнутую цепь.

Различия между переменным и постоянным током были, по мнению испытуемых, следующими: постоянный ток приходит из батарейки, в то время как переменный обеспечивается ЕОР компанией; в постоянном токе нет различий между главным и нейтральным проводом. Отметим, что не существует конкретного опыта, противоречащего этой ментальной модели, поэтому она могла бы быть достаточной для создания маленького электрического домашнего прибора.

Небольшая часть опрашиваемых (n=2) как главную характеристику переменного тока обозначила то, что он приходит из главного провода периодически: каждую ¹/₅₀ секунды идет ток, каждую следующую ¹/₅₀ секунды тока нет". На вопрос: "Почему нить накала постоянно светится?" – они отвечали, что мерцание слишком часто, чтобы глаза могли заметить его.

Семь испытуемых сказали, что переменный ток означает то, что он приходит попеременно из главного, потом из нейтрального провода. Трое из них имели более сложную модель: ток возникает в главном проводе, ко как только появляется связь между главным и нейтральным (при включении вилки в розетку), электроны идут попеременно из главного и из промежуточного. Такие испытуемые были среди немногих, кто говорил, что одинаковое количество электронов входит в электрическую лампу и выходит из нее. Все субъекты, кроме двух, ясно отметили, что электрический ток является потоком электронов. Мы не задавали вопросов о том, думают ли они, что одинаковое количество электронов идет по цепи, но это выявилось из всего рассуждения. Большинство испытуемых считали, что одинаковое количество электронов идет через всю цепь.

2. Понятие потребления

В ситуации с зажиганием лампы интервьюер пытался задавать испытуемым вопросы о потреблении: "Есть ли что-то, что потребляется и где?", "Существует ли какое-либо различие для электронов между тем, когда они приходят в лампу и выходят из нее?". У 25 испытуемых удалось выявить понятие "потребления".

– Десять опрашиваемых сказали, что существует потребление "энергии", "ватт", "напряжения" в нити накаливания лампы: напряжение (или ватты, или напряженность тока) уменьшается, когда ток выходит из лампы.

– Шесть интервьюируемых сказали, что либо количество электронов было меньше на выходе, либо – что электроны покидали лампу слабее в конце.

– Пять субъектов сказали, что было потребление энергии в нити накаливания, но было и одинаковое количество электронов, входящих и выходящих из лампы. На вопрос: "Какая энергия потреблялась во время горения лампочки?" – они не могли ответить.

– Четыре испытуемых сказали, что при горении происходит потребление энергии, которая измеряется количеством и скоростью электронов, проходящих через счетчик на распределительном щите. На вопрос: "Каковы отношения между электронами, которые считаются счетчиком, и энергией, потребляемой лампой?"- они ответили, что по их прежним знаниям, количество энергии – это функция количества электронов. Но они не соотносили понятие энергии потребления в лампе и энергии потребления на электростанции.

3. Ситуация использования тестера

Испытуемые отмечали на наши вопросы о функционировании тестера и экспериментировали с ним, включая его. Мы просили их предсказывать, что будет происходить с маленькой лампочкой, и объяснять, почему а одних случаях она загорается, а в других -*нет. Существует три необходимых условия для того, чтобы лампочка загорелась: вилка должна попасть в розетку, где есть ток; испытуемый должен почувствовать, что металлическая часть вилки вошла в гнездо до упора; испытуемый не должен быть изолирован от земли (что происходит довольно часто).

Ответы 28-ми испытуемых обнаружили, каким образом люди моделируют электричество в ситуациях, сильно отличающихся от тех, которые они изучали в классе, используя батареи, лампы, резисторы и где по цепи шел постоянный ток. Мы выявили четыре типа ментальных моделей. Они будут рассмотрены в рамках понятия "замкнутой цепи". Все наши испытуемые, за исключением четырех, имели модель, в которой цепь была либо незамкнутой, либо неправильно замкнутой. В самом деле невозможно представить, как цепь может быть замкнутой в домашних условиях. Соответственно только тот, кто учил в школе замкнутые цепи, мог объяснить, как они функционируют. Правильным было следующее представление: переменный ток (идущий по проводу вперед и назад) половину периода идет вперед по главной линии, а назад – по нейтральной линии, связанной с источником питания через заземление в каждом здании. Цепь, таким образом, замкнута этим заземлением, которое, разумеется, не видно. Поскольку ментальные модели часто формируются на основе нашего опыта, они не принимают в расчет то, чего не видно, особенно если скрытые особенности, необходимые для правильного представления, не кажутся столь уж обязательными для предсказания эмпирических феноменов.

Первая обнаруженная нами модель очень ограниченная (n < 9): ток течет через цепь тестера, зажигает неоновую лампочку и останавливается либо в цепи тестера, либо в руке или теле пользователя, затем исчезает. Эта модель выведена из прямого опыта: для того чтобы определить наличие тока, пользователь должен потрогать металлическую часть ручки пальцем. Поэтому интервьюируемый говорит: ** Если мы прикоснемся пальцем к кончику ручки, мы почувствуем ток. Потом он останавливается и образует тепло. Контакт получается через руку".

Вторая модель несколько более продуманная (n=8). Здесь принимается в расчет идея замкнутой цепи. Испытуемые говорили, что, пройдя через лампочку, ток идет либо назад к гнезду главной линии, либо внутрь человека, а потом назад к гнезду главной линии.

Эта модель отвечает двум требованиям: во-первых, требованию иметь замкнутый контур и, во-вторых, представлению о переменном токе. Испытуемые знали из своего опыта, что только активная линия зажигает лампочку тестера, а не нейтральная, таким образом конструируя свою модель, они полагали, что вход и выход тока идет через один путь. Тек самым цепь оказывалась замкнутой через петлю. Более того, при этой модели люди представляли, что в первый полупериод ток течет от активной линии к тестеру, а во второй полупериод ток возвращается от тестера на ту же линию. Это представление подтверждалось для них тем, как устроена цепь тестера: она работает, если пользователь трогает металлический конец пальцем. Испытуемые говорили об этом: "Палец заставляет ток течь назад". Другой испытуемый говорил: "(Трогая, металлический конец) я даю возможность току пройти через меня, чтобы возвратиться на активную линию".

Третья и четвертая модели строились на предположении, что заземление необходимо для замыкания цепи. Когда испытуемый видел, что лампочка загоралась при включении вилки в гнездо, связанное с активной линией, они знали, что цепь замкнута. Это знание было получено ими в школе или при обучении во взрослом состоянии. Модели принимали во внимание неразорванную связь проводников. В обеих моделях первые элементы проводящей цепи были правильными: ток, приходя по активной линии, проходит через цепь тестера, затем через тело пользователя в пол здания и наконец в землю, через "земной конец", который представляется обычно в виде большого металлического кола, зарытого в землю. Различия между моделями касались вопроса, что происходит с током после того, как он выходит из здания. Треть испытуемых (n=7) предполагали, что ток расходится по земле, ослабевает и исчезает.

Испытуемые, построившие эту модель, не могли объяснить, каким, образом цепь может быть замкнута.

Последняя модель (n=4) является подлинно научной: цепь замыкается через заземление так что ток, приходящий в землю, может вернуться к источнику питания. Примечательно, что только четыре человека из 29 обнаружили эту модель, что очевидно идет от их образования. Эти испытуемые могли правильно объяснить, почему пользователю тестера было необходимо трогать металлическую часть цепи тестера с целью зажечь лампочку. Они говорили, что через человека ток течет в пол, землю и обратно к источнику питания. Они отмечали, что при изолированности человека (если он стоит на куске сухого дерева) лампочка не загорится, поскольку цепь не замкнута. Отметим, что указанные четыре человека имели представления о переменном токе как о токе, текущем попеременно по активной и по нейтральной линии (эти испытуемые не считали, что ток идет от главной линии, как думали два других испытуемых). Следствием указанного представления было то, что испытуемые могли предсказать, что лампочка будет загораться от обоих гнезд розетки. Такое предсказание сделали только два испытуемых, два других правильно считали, что тестер сработает только от главной линии. Причина различий в этих суждениях лежит в конкретном опыте, касающемся этих двух ситуаций. С одной стороны, большинство людей знают, что тестер работает от главной линии. С другой -повседневный опыт порождает идею, что ток идет из обоих гнезд розетки. Один испытуемый сказал:"Загорание лампочки не зависит от того, как вилка включена в розетку. Поэтому не требуется узнавать, где активный, а где нейтральный конец". 

4. Ситуация со стиральной машиной

Испытуемые отвечали на вопросы о ситуации, где обнаженный активный конец провода входит в соприкосновение с рамой неисправной стиральной машины (мы называем это явление "утечкой", поскольку этот термин принят во Франции). Мы также просили испытуемых сделать рисунок пути тока. В этой вымышленной ситуации, если машина не заземлена, на нее попадает ток 220 вольт. При контакте с такой машиной человек будет уходит, и ток пойдет через его тело в землю. Эта опасная ситуация, хотя она и очень редка, была хорошо известна взрослым испытуемым, и они знали, что машина должна быть заземлена. Когда для рассмотрения давалась ситуация, где машина не заземлена, испытуемые предложили четыре варианта описания ситуации.

Первая модель (n>10) принадлежала испытуемым, считавшим, что электричество аккумулируется на поверхности машины или даже распространяется по окружающему воздуху. Они предполагали, что поверхность несет на себе электрический заряд, подобно тому, как его имеет тело человека. Если человек приходит в контакт с машиной, электричество переходит на его тело и сохранятся внутри него до тех пор, пока он не будет убит. По этой модели электричество поступает от поврежденной машины только через обнаженный активный конец провода. Основная идея модели представляет электричество как "текущее движение". Эта субстанция может накапливаться, сохраняться и выливаться подобно воде.

Вторая модель (n=2) оказалась несколько более проработанной. Испытуемые думали, что при соприкосновении активного конца провода с машиной электричество приходит на поверхность машины – как это предполагала первая модель – и уходит на нейтральный конец. У этих испытуемых идея замкнутого контура включена в их ментальную репрезентацию. Однако их объяснение причины, почему ток убивает человека, оказывается таким же, как в предыдущей модели. Один из рабочих сказал:

" При контакте с машиной человек оказывается включенным в цепь".

Это утверждение означает, что электричество проходит через тело человека прежде чем возвратиться к источнику питания через нейтральный конец провода. Хотя электричество возвращается через нейтральный провод, причина смерти человека состоит в накоплении электричества внутри человеческого тела. Идея причины смерти в определенном количестве попавшем на человека электричества выражена в следующем высказывании:

"Если вы прикоснулись к поверхности машины, вы получаете удар. Если вы отреагировали быстро, отдернув руку, вас не убьет. Ваше тело еще не наполнилось электричеством. "

Согласно третьей модели (n>14), когда активный конец провода соприкоснулся с корпусом машины, электричество распространяется по ее поверхности. Однако, когда человек прикасается к машине, электричество проходит через него в землю и распространяется по земле. Некоторые испытуемые знали, что ситуация ухудшается, если человек стоит на мокрой поверхности. Но объяснение этой ситуации не было у них правильным. Они считали, что вода препятствует прохождению тока в землю, и он аккумулируется внутри человека.

В четвертой модели (n=2) путь распространения электричества объясняется научно правильно: электричество проходит через тело человека в землю и возвращается к источнику. Отметим, что только два испытуемых из четырех, давших правильную модель цепи тестера, правильно объяснили ситуацию с неисправной машиной. Остальные два имели третий вариант модели для испорченной машины. Одно из возможных объяснений этого факта состоит в том, что испытуемые находились под влиянием общей идеи, согласно которой "утечка" означает "потерю", т.е. электричество теряется в земле. В случае цепи тестера ситуация нормальна, и тогда возможно использование знания, что электроны возвращаются к источнику.

Для ситуации заземленной машины все испытуемые, кроме одного, считали, что электричество течет прямо в землю, где оно полностью теряется. Снова мы встречаем здесь идею незамкнутого контура, подобно тому, как это было при объяснении цепи тестера в третьей модели.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Модели, вырабатываемые взрослыми испытуемыми относительно переменного тока, основываются на хорошо известных повседневных ситуациях или профессиональном опыте. Они являются подлинно моделями опыта. Их функция состоит в том, чтобы человек мог успешно ориентироваться в жизненных ситуациях, реализуя некоторое предвидение событий. Модели имеют важную особенность: они являются локальными моделями, базирующимися на идеях, не всегда согласуемых друг с другом. Например, при обсуждении переменного тока некоторые испытуемые рисовали следующую картину: если стиральная машина не заземлена и происходит короткое замыкание, электричество проходит через человека, прикоснувшегося к поверхности машины, а затем возвращается к генератору через нейтральный конец. Эта ментальная модель, описывая ситуацию короткого замыкания, включает понятие замкнутого контура между двумя электрическими линиями: активной и нейтральной. В то же время некоторые из этих же испытуемых считали, что электричество переходит с активного конца провода на нейтральный либо внутри цепи тестера, либо внутри тела человека, пользующегося тестером. Таким образом понятие замкнутого контура не было одним и тем же в ситуации неисправной машины и пользования тестером. Объясняя работу тестера, предполагали, что ток возвращается по тому же проводу. Это означало, что наличие двух проводов не является необходимым. Некоторые испытуемые считали, что ток проходит через цепь тестера в тело пользователя и останавливается там. Это означало, что они не использовали понятие замкнутого контура.

В описанных ситуациях можно видеть две общих особенности:

Первое, электричество рассматривается как субстанция. Согласно словарю, "субстанция – это особый вид материи". Г.Башляр еще в 1938 году показал, что субстанциализация (т.е. "субстанциальное объяснение"), базирующееся на эмпирическом опыте, является эпистемологическим препятствием для знания (Bachelard, 1938). Он писал:

"Потребность субстанциализировать столь сильна в человеке, что чисто метафорические особенности часто рассматриваются как нечто существенное (Bachelard, op.cit.,p 109).

Во всех изученных нами ситуациях электричество понималось как материальный элемент, который может течь, накапливаться и сохраняться. Все эти особенности совпадают с тем, что есть у жидкости, которая может двигаться, а может и останавливаться, как в случае удержания электричества внутри человеческого тела или на поверхности неисправной машины.

Второе, взрослые люди придают значение роли земли потому, что в формируемых ими моделях она является местом, куда электричество приходит и исчезает.

Все эти модели строятся на основе повседневного или профессионального опыта и глубоко укоренены в сознании взрослого человека. Когда администрация компании планирует обучение взрослых по теме "электричество", инструкторы и тренеры должны знать о существовании таких ментальных моделей и принимать их в расчет как исходный пункт для обучения. Это составляет одно из условий успешного обучения.

Благодарность

Это исследование было поддержано Французским Министерством исследования и технологии. Патриция Пленакосте участвовала в интервьюировании. Анализ протоколов проводился при участии Мишеля Кайо, профессора Университета Пика рди.

ЛИТЕРАТУРА

Bachelard, G (1938). La formation de l'esprit scienlifique. (10th publishing 1977). Paris: Libralrie phllosophlque J. Vrin.Brown, J.S., Collins, A., & Duguid, P. (1989). Situated cognition and the culture of learning. Educational Researcher, 18 910.33-42.

Caillot, M., & Nglien-Xlian, A. (1993). Adults understanding of electricity and electronics with advanced educational technology, 131-146. Berlin: Springer-Veriag.

Joshua, S., & Dupin, J.-J. (1984). Schematic4iagrams, representations and types of reasoning in basic electricity. In K.Duit, W.Jung and C. Von Rhoneck (Eds.), Aspects of understanding electricity. 129-139. Kiel (germany): IPN-Arbeitsberiche.

Lave, J. (1988). Cognition in practice: Mind, Mathematics and culture in everyday life. New York: Cambridge Univercity Press.

Norman, D.A. (1983). Some observations on mental models. In D,Centner & A.L. Stevens (Eds.), Mental models, 7-14. Hilisdale, NJ: Lawrence Eribaum Associates.

Rogoff, B. & Lave, J. (Eds.). (1984). Everyday cognitition: Its development in social context Cambridge, MA: Harvard University Press.

Перевод с английского А.В.Губанова

Редактирование Т.И.Ушаковой