Принцип экстраполяции применяется также в науке и технике. Профессор технических наук из Стэнфордского университета Шери Шеппард указывает, что в большинстве случаев машины и механизмы не создаются с нуля, а представляют собой совокупность уже существующих устройств:
«Такой процесс требует нестандартного мышления. Инновационное решение часто становится следствием того, что человек увидел новое применение действующего механизма. Это означает, что он должен знать бесчисленное множество окружающих нас устройств и уметь разглядеть, как их можно применить принципиально новым способом по сравнению с тем, для чего они создавались изначально».
Иногда на уроках физики рассказывают об электричестве и обучают по инструкции собирать карманный фонарь. Однако если тем упражнение и заканчивается, это не более чем следование инструкции. Сборка карманного фонаря должна быть первым шагом. Следующий шаг — применить свои знания для сборки вентилятора, звукогенератора или любого другого прибора, по желанию ученика. Вместо того чтобы считать обучающие руководства финальной точкой, их следует рассматривать как отправной пункт.
Один из способов привнести элемент творчества в обучение техническим наукам — это разработка научно-фантастических прототипов, то есть устройств, которые пока не существуют[185]. В одном случае ученики придумали ручку-проектор для просмотра фильмов и карт, 3D-принтер, создававший персонализированные торты, и мобильную стиральную машину размером с чемодан[186]. Ученики должны представить, какие проблемы могут решить новые технологии и какие проблемы они могут породить. Это еще один прием для одновременного развития навыков и воображения.
Если творчески совместить обучение и реальную работу и предоставить карт-бланш на игру по свободным правилам, прошлое превращается в фундамент для открытий. В эстафете на творческое мышление ученики получают возможность перехватить эстафетную палочку и бежать с ней в будущее.
Довольно часто, когда студентов просят найти нестандартное решение задачи, все довольствуются единственным вариантом. Но когда человек выдает творческий ответ — каким бы замечательным он ни был, — для мозга это всего лишь разминка. Оптимальная обучающая стратегия — предложить искать не одно решение творческой задачи, а несколько.
Чтобы генерировать множество вариантов, нужно выработать привычку к этому. Начиная с литературы и заканчивая точными науками и программированием, студенты часто ограничивают себя рамками одного ответа. Нужно стимулировать их исследовать тему глубже и шире. И начинать формировать такую привычку с детства. Книга Антуанетты Портис Not a Box («Это не коробка») предназначена для маленьких читателей и в игровой форме иллюстрирует концепцию создания множества вариантов. У кролика, героя книги, спрашивают: «Почему ты сидишь в коробке?» Кролик отвечает, что это не коробка, а гоночный автомобиль. На этом он не останавливается: коробка поочередно превращается в гору, робота, буксир, ракету, наблюдательный пункт на пиратском корабле и корзину воздушного шара. Воспользовавшись подсказкой кролика, маленькие читатели создают собственные версии по такому же принципу («не коробка», «не лента» и т. д.).
Это детское упражнение полезно и взрослым. Например, в искусстве создание разных вариантов на основе одного источника — действенная практика для развития навыков трансформации, дезинтеграции и синтеза. Джазовые музыканты, импровизируя, выдают каждый раз множество вариаций. В визуальном искусстве повторение одного мотива способно принести хороший результат: от задания нарисовать яблоко до серии работ Джаспера Джонса, посвященных национальному флагу.
Джаспер Джонс: «Три флага» (1958), «Флаг» (1967–1970), «Белый флаг» (1960), «Флаг» («Мораторий») (1969) и «Флаг» (1972/1994)
Создание альтернативных вариантов, кроме прочего, позволяет ученикам по достоинству оценить разнообразие природы, свойственное окружающему миру. Возьмем, к примеру, эксперимент Ботанического общества Америки под условным названием «Распространение семян»[187]. Сначала ученики знакомятся со способами распространения растений в природе: кокосы падают в воду и плывут по течению; семена лопуха цепляются за мех животных и «путешествуют» с ними; семена одуванчиков, как парашютики, разлетаются с порывами ветра; семена клена и ясеня, похожие на крылышки, планируют в воздухе. Затем дается задание придумать новые, более эффективные способы «путешествия» для крошечных семян. Ученики тестируют предложенные варианты и выделяют лучшие.
Упражнение помогает понять суть естественного отбора и связанных с ним трудностей. Вместо того чтобы воспринимать окружающий мир как набор предопределенных фактов, которые следует запомнить, ученики генерируют варианты того, что могло бы быть. Это главный навык будущего изобретателя, который оглядывается вокруг и создает новые решения. После участия в эксперименте Ботанического общества дети начинают ценить природу и ее замысел еще и потому, что сами попробовали себя в роли творцов.
Даже когда ответ однозначен, учеников следует подталкивать к поиску разных решений. В 1965 году Калифорнийский государственный комитет по образовательным программам предложил известному физику Ричарду Фейнману сделать обзор учебных пособий по математике («Пять с половиной метров книжных полок и 220 килограммов книг!» — писал он в своем отчете). По его мнению, современный метод преподавания, когда учитель предлагает ученикам единственное решение математической задачи, в корне неверен. Фейнман утверждал, что учеников следует побуждать искать как можно больше способов получения правильного ответа:
«Цель учебника арифметики не в том, чтобы показать один способ решения каждой задачи, а в том, чтобы объяснить суть проблемы и предоставить свободу для поиска ответа… Нужно отказаться от закостенелости в мышлении… Мысль должна быть свободна в поиске решения… Человек, успешно применяющий математические методы, — это, по сути, изобретатель новых способов получения ответов в заданных ситуациях»[188].
Когда ученики ищут альтернативные стратегии, следует поощрять их мыслить максимально широко. По аналогии с компанией, которая работает в диапазоне от скромных последовательных изменений до прогрессивных научно-исследовательских проектов, ученики должны уметь как оставаться рядом с источником, так и удаляться от него. Это поможет сформировать навыки, которые понадобятся для гибкого реагирования на нестандартные задачи в дальнейшем.
Принцип поэтапного удаления от источника наглядно иллюстрируют серии эскизов Пабло Пикассо и Роя Лихтенштейна с изображением быка. Оба художника начали с реалистичного изображения, а затем разошлись в разных направлениях: Пикассо оставил лишь основные линии, Лихтенштейн превратил источник в абстракцию из цветных геометрических фигур. Если посмотреть на финальные изображения в каждой серии, становится удивительно, насколько далеко они отстоят друг от друга.
Бык. Серии эскизов Пикассо, 1946 год (слева) и Лихтенштейна, 1973 год (справа)
Роль широкого мышления продемонстрировал один из проектов в Университете Райса. Студентам предложили проанализировать критическую ситуацию в здравоохранении развивающихся стран, где ежегодно сотни тысяч детей умирают от обезвоживания, вызванного диареей. В малобюджетных клиниках есть капельницы для внутривенного вливания, но нет дорогостоящего оборудования для контроля дозировки. В больницах, где не хватает средств на тщательное наблюдение за всеми пациентами, дети подвергаются смертельному риску избыточной гидратации. Команда студентов из Университета Райса решила создать бюджетный вариант капельницы с системой контроля дозировки, которая устойчиво работала бы даже при перебоях с электричеством. Они начали с простых идей, лежавших на поверхности, но затем стали копать глубже и в итоге пришли к неожиданному решению — использовать мышеловку. Устройство представляло собой рычаг, к одному плечу которого крепился пакет для внутривенного вливания, а к другому — противовес. Медработник устанавливает нужную дозировку, подобрав правильный противовес. Когда доза введена, рычаг поворачивается, приводя в действие мышеловку, которая захлопывается и перекрывает доступ лекарства.
Студентам не терпелось проверить свою идею на практике, и они отправились в Лесото и Малави — страны, стремящиеся обеспечить адекватную медицинскую помощь населению. Врачи с энтузиазмом отнеслись к предложенной разработке, но побаивались мышеловки, опасаясь за свои пальцы. Студенты стали искать более безопасный способ перекрывать доступ лекарства. С помощью 3D-принтера они сделали пластиковый колпачок и экспериментировали с самыми разными предметами, которые валялись в лаборатории. Мышеловка работала лучше всего. Тогда они придумали менее угрожающую замену в виде стальной пружины.
В Малави обнаружился еще один недостаток конструкции: чтобы капельница работала правильно, пакет для внутривенного вливания крепился на уровне 1,5 м от головы пациента. Следовательно, и противовес должен был находиться на этой высоте, то есть это сильно осложняло работу медперсонала. В ходе мозгового штурма один из студентов предложил разделить рычаг на две части: поместить пакет для вливания высоко, противовес — низко и соединить их рейкой. Так регулировать противовес стало гораздо проще.
Студенты вернулись в Малави и провели исследование на месте: в среднем, чтобы обучить медперсонал пользоваться устройством, уходило менее двадцати минут, чтобы поставить такую капельницу пациенту, требовалось менее двух минут, и устройство работало исправно даже после нескольких сот применений[189]