Мозг человека часто сравнивают с компьютером. А точнее - с его вычислительным ядром, процессором. Это не лишено смысла, действительно очень много параллелей можно провести. Сейчас я хочу о подсистемах поговорить.
Подсистемы процессора
Даже в самом примитивном микроконтроллере есть много составных частей. То есть, он не только складывает нолики с единичками, но выполняет кучу другой работы - работу с памятью, работу с внутренними и внешними устройствами и т.д..
Основной частью процессора является вычислительное ядро, которое само по себе может сделать что угодно. Оно может и с памятью работать, и с устройствами, и свою прямую задачу выполнять. Однако есть куча всякой рутинной работы, которую ядро, конечно, может выполнять, но будет делать это малоэффективно. А самое главное, пока рутина не будет выполнена, ядро будет занято ею, и не сможет приступить к выполнению алгоритма.
Умные инженеры придумали для рутинной работы подсистемы. Узкоспециализированные, которые могут работать над одной конкретной задачей независимо от основного ядра, разгружая его для выполнения более сложных задач.
Ну например. Очень часто процессору приходится копировать данные из одной памяти в другую (грубо говоря, музыку с флешки в наушники). Эта простая и в то же время очень ресурсоёмкая операция будет занимать ядро до тех пор, пока все данные не будут скопированы (пока музыка не кончится).
Для таких вещей есть DMA - подсистема работы с памятью. Ядро один раз настраивает её, а потом только подпинывает каждый раз, когда нужно передать данные (а если настроить и другие подсистемы, то и подпинывать не придётся). DMA будет копировать данные, а ядро в этот момент может заниматься своими делами, а то и вообще спать, снижая энергопотребление.
Подсистемы мышления
Мышление человека тоже устроено очень сложно. И в нём тоже есть основное ядро и куча подсистем. Только эти подсистемы не заложены в мышление производителем. Они довольно гибкие (в том смысле, что могут появляться по мере необходимости).
Ну например. Есть подсистема "хождения на работу". Утром мышление пинает эту подсистему, мол, всё, пора. И выходит из этого процесса, начинает заниматься своими мыслями, а то и просто спать. Подсистема сама доведёт тело до работы. А мышление "проснётся" только уже в самом конце, и возникнет "о, а мы уже на работе?"
Вообще, эти подсистемы формируются даже на физическом уровне, поэтому перенастроить их довольно трудоёмко. На столько , что чаще легче создать новую подсистему, чем внести изменения в старую.
За всю жизнь у человека формируется куча таких подсистем. Какие-то у нас у всех одинаковые (или крайне схожие), какие-то могут быть уникальными.
Есть подсистема держания ложки, подсистема жевания, подсистема моргания. Так же не исключены подсистемы боязни пауков, курения...
Как только эти подсистемы ни называют: привычка, условный рефлекс, подсознание или бессознательное, поведенческий стереотип, воспитанность, навык, фобия...
Отдельно стоит сказать, что очень условно можно выделить подсистемы, которые работают только внутри мышления, и подсистемы, которые задействуют физическое тело человека.
Откуда берутся подсистемы
*Научпоп (можно не читать)
Как я уже отметил выше, если в компьютер все подсистемы заложены заранее, то в мышлении человека подсистемы формируются в течение всей жизни.
Как они формируются?
Если бы мы знали в деталях, не было бы вопроса. Но кое-что всё-таки известно. Что мы знаем на физиологическом уровне.
Управляющие сигналы передаются от системы управления к системам исполнения на периферии с помощью электрических импульсов. Импульс только запускает (подпинывает) систему исполнения. Скорость реакции (и вообще качество реакции) очень сильно зависит от проводимости нервных волокон, из которых состоит маршрут импульса.
Когда речь заходит о подсистемах, которые работают только внутри мышления, мы сталкиваемся с нелинейной, разветвлённой системой нейронов, которые соединены каждый со всеми своими соседями. То есть, в мозгу человека есть практически бесконечное число разных маршрутов, по которым может перемещаться сигнал. Сейчас мы примерно представляем, как импульс "узнаёт", по какому маршруту ему двигаться. В мозгу есть вещество - миелин - это белок, обладающий довольно низкой электропроводимостью. Не вдаваясь в тонкости химии, физики и нейробиологии, можно сказать, что миелин нарастает вокруг нейронов, по которым чаще всего проходят электрические импульсы, и формирует такие "дорожки", по которым импульсы могут перемещаться, практически не рассеиваясь и не теряясь.
Когда "миелиновая дорожка" сформирована, достаточно запустить импульс с одной стороны, он пройдёт по всем нужным нейронам, возбудит их, и выйдет с другой стороны.
Вот примерно так в современном понимании возникают и работают подсистемы мышления. То есть, привычка (даже ковырять в носу) - это не просто дурость и блажь, это физиологическое состояние мозга, перенастроить которое тяжело чисто физически (или химически, если будет угодно).
Подсистемы и обучение
Вообще, мозг устроен так, что подсистемы мышления формируются автоматически, практически без нашего участия.
Мы гоняем детей держать осанку, не чавкать, чистить зубы по утрам, надевать шапку - чтобы для этого сформировались соответствующие подсистемы. Если не будем гонять, то подсистемы всё равно сформируются, но не такие, как нам бы того хотелось.
Это всё про "обязательные" подсистемы. То есть те, которые сформируются и без обучения ("правильно" или нет - вопрос второй)
Технически, обучение в школе я бы свёл к целенаправленному формированию таких подсистем мышления, которые никогда бы не сформировались сами по себе.
И вот тут мы подходим к главному.
Мы не в состоянии явно повлиять на создание и развитие той или иной подсистемы. Нельзя залезть в голову ребёнку и вложить туда "знания", пропилить "миелиновую дорожку" напильником.
Даже если мы возьмём какое-то "знание", сформулируем в виде понятных для ребёнка слов и произнесём рядом с ним. Даже если он эти слова выучит. Подсистема не сформируется.
То есть, передача знания от учителя ученику - это всего лишь передача знания. С обучением это не связано.
Подсистемы и школа
В принципе, учителя что-то такое подозревают, что явная передача внешнего готового алгоритма к акту учения не приводит. Или скорее так - не во всех случаях приводит.
И учителя всё равно научились заставлять детей формировать подсистемы по наперёд заданному алгоритму.
Как это происходит: даётся "рутинный" алгоритм, и он повторяется до тех пор, пока не закрепится в мышлении как ещё одна подсистема. Вплоть до механических подсистем (которые выходят за рамки мышления).
И это работает. Плохо, неэффективно, но работает.
Почему плохо и неэффективно? Вот помните, я говорил о подсистеме хождения на работу? Сложная она? Там алгоритм капец какой разветвлённый, громоздкий. А подсистема работает и сознание не тормошит. Эффективно? Безусловно. А теперь давайте посмотрим на подсистему умножения столбиком. Там же куда более примитивный алгоритм. Буквально три шага в цикле. Но даже в нём подавляющее большинство детей совершает ошибки через раз.
Ну это как бы если мы пошли на работу, а ноги нас принесли в бар.
Это при том, что подсистема хождения на работу формируется у взрослого человека, а подсистема умножения - у ребёнка (пока считается, что у детей такие вещи легче происходят), и на работу мы ходим всего 200 раз в год, а умножать детям приходится по сто раз в день.
То есть, почему-то механическое формирование подсистемы, которая работала бы по внешнему алгоритму - неэффективно. Более того, часто такая подсистема вообще не формируется ни в какую, и ради каждого, скажем, умножения, будится и полностью загружается всё ядро мышления.
НЕ-эффективное создание подсистем
В принципе, если не вдаваться в детали, то можно сказать, почему привычное учителям формирование подсистем через повторение алгоритма - неэффективно.
Опять-таки проводя аналогию с процессорами, скажу, что всего лишь не совпадает архитектура. Говоря по простому - алгоритм сам по себе состоит из шагов, под которые должны быть сформированы свои подсистемы. Если хотя бы один шаг не может быть переадресован подсистеме, то он поднимается на уровень ядра мышления. Со всеми вытекающими последствиями.
Да, алгоритм может быть короткий и "простой", но если каждый шаг будет задействовать сознание, то его выполнение вообще не гарантировано. Более того, не гарантировано запоминание алгоритма (точнее, гарантировано незапоминание).
Подсистема не может включать в себя действия ядра мышления, поэтому алгоритм, на выполнение которого требуется будить мышление, никогда не станет частью подсистемы. Такая подсистема просто не сформируется.
То есть, эффективным такой подход будет только для тех детей, у которых каждый шаг алгоритма сам по себе заранее связан с подсистемой, либо у которых мышление работает достаточно быстро, чтобы исполнить этот алгоритм и сильно не отвлекаться.
Есть, кстати, и ещё один вариант: у ребёнка может сформироваться подсистема работы по алгоритмам.
Всех прочих, на ком этот подход не сработал, раньше вообще не учили. А сейчас просто называют ленивыми или эсдэвэговыми.
Особенность школьных алгоритмов ещё и в том, что они очень сильно оптимизированы. Вспомните умножение или деление "столбиком". Да когда я расписал, как устроено деление, меня там в комментариях все учителя на смех подняли, мол это создание из мухи слона.
А за счёт чего достигается оптимизация во внешних алгоритмах? За счёт объединения нескольких шагов в один, перескакивания через шаги.
Эффективное создание подсистем
Очевидно, что всё, что я описал выше - это попытки носить воду в решете. Или в дуршлаге. Да, какой-то "выхлоп" можно поиметь. На уровне стат-погрешности, но всё же.
Чтобы создание подсистемы прошло эффективно, нужен такой алгоритм, который бы лёг на уже имеющиеся подсистемы.
Конечно, менять алгоритм деления уголком, подстраивать его под каждого ученика (это же ещё надо сначала выяснить, какие подсистемы созданы) никто не будет.
Однако можно дать такой алгоритм, который гарантированно ляжет на имеющиеся подсистемы.
Я в качестве одной из причин неэффективности назвал высокую оптимизацию алгоритма. И если дать неоптимизированный алгоритм, то каждый его шаг с куда большей вероятностью ляжет на уже готовую подсистему.
В пределе, конечно, алгоритма быть вообще не должно. Так как любой заранее прописанный шаг - уже некоторая оптимизация. И тогда не потребуется никаких дополнительных подсистем.
Обучение происходит само по себе
Как я написал в самом начале, подсистемы мозг создаёт автоматически, чтобы разгрузить ядро мышления. То есть, для оптимизации.
То есть, если мы дадим ребёнку совершенно неоптимизированный алгоритм, то он загрузит ядро мышления. Мозг, обнаружив сей казус, попытается создать подсистему. Раз оптимизация никак сверху не навязывается, то мозг будет сам выбирать, какие шаги как он сможет оптимизировать.
Чем сложнее конечный алгоритм, тем дольше будет проходить этот процесс автоматизации.
Сложение - очень простой алгоритм, и для него подсистема выстраивается практически независимо от школы. Если в школе не заставлять ребёнка переучиваться на другую оптимизацию, сложение очень быстро организуется в "быстрый счёт".
Умножение - алгоритм простой, но чуть сложнее. Тем не менее, даже его мозг очень быстро автоматизирует (если учитель со своей таблицей умножения не успеет раньше).
Фабрика подсистем
Чем дальше по школьной программе, тем сложнее будут алгоритм. Автоматизация алгоритма уже деления будет столь сложной, что справиться с ней за обозримое время будет трудно.
Мозг - очень гибкая и сложная штука. Когда создание подсистем становится рутиной, излишне загружающей ядро мышления, он создаёт подсистему, которая создаёт подсистемы.
Фабрику подсистем.
С этого момента обучение становится лёгкой задачей: достаточно в удобоваримой форме получить задачу, некоторые исходные данные, и фабрика сама создаст подсистему для решения этой задачи.
Цель обучения
Собственно, ради чего мы учимся в школе? Явно не ради создания подсистемы деления уголком. Это же просто смешно в век калькуляторов и айфонов.
Ради фабрики подсистем.
Сделать так, чтобы мозг сам научился автоматизировать рутинные процессы.
С этой точки зрения становится просто глупостью всё, что мы привыкли видеть в школе - таблицу умножения, объяснение "как решать задачи" и прочие образцы, зубрёжку формул, мнемонические правила.
Это всё становится бесполезным.
Кто-то умный создал свою подсистему, решил, что она хорошая и записал в учебник. И всем велел эту подсистему создавать.
Ну разве не глупость?