Почему и как детям необходимо играть в компьютер

Эта статья адресована как молодым родителям, так и подросткам. Автор смотрит, конечно узко, «со своей колокольни», но так уж эта колокольня расположена, что с нее открывается великолепный вид.

В детстве я немало времени провел в компьютерных играх, никакой пользы от этого не получив. И, конечно, согласен со всем негативом, который про них здесь написан. Если бы можно было прожить заново, едва ли бы я вообще к ним притронулся. Но...

Но вот у самого растут трое детей, идут в сад, в школу. Почти у всех сверстников — смартфоны, планшеты без какого-либо контроля со стороны родителей. Что делать мне?
Какой выбрать подход к проблеме?

Понятно какой — запретить. Итак, детям было объявлено что до 18 лет никаких смартфонов. Вырастете — сами купите. Точка. Дети смирились, а куда им деваться. Но...

Правильно ли лишать ребенка опыта общения с компьютером сегодня, когда мир буквально состоит из компьютеров? Останутся ли завтра не связанные с компьютером профессии?

Я не хочу, чтобы мои дети росли дикарями, чтобы у них был страх перед техникой, которому подвержены многие. Неужели нет таких игр, которые бы не вредили, а были полезными? Я не имею в виду всякую «мелкую моторику» и «сообразительность», которую якобы развивают все игры. Речь о серьезном развитии — интеллектуальном, духовном. Кто из родителей не задавал себе этот вопрос?

Все знают: дети тянутся к компьютеру. Они тянутся изначально отнюдь не с азартом прожженного игромана и не для ухода от унылой школьной реальности (о том см. ниже). Маленькие дети это в первую очередь ученые. Они исследуют мир, и все, что видят в нем впервые. В компьютере сосредоточен сплав огромной красоты законов природы и гениальности человеческого разума. Это объективно самая интересная вещь в современном доме.

Объясню немного подробнее. Наши древние предки всегда интересовались окружающим миром. Смотреть на огонь было страшно, но любопытно. Разобравшись в его свойствах, человек произвел настоящую революцию. Многие проблемы были решены и даже свирепые хищники стали бегать не за человеком, а от него. Потом люди заинтересовались свойствами металлов, света, пара, магнита...

В нас заложено глубокое чутье, заставляющее останавливать свое внимание на некоторых свойствах окружающего мира, потому что за ними таится многое и важное. Дети, как и исследователи прошлого, не знают, что наблюдение радуги может привести к созданию лазеров, смешивание веществ — породить взрывчатку и лекарства, а кидание камешков — раскрыть тайны движения планет. Но они, подобно Шерлоку Холмсу, чувствуют тончайшие нюансы сетей причинно-следственных связей, которыми пронизан наш мир. И они не могут не чувствовать, что компьютер — это кусочек еще одной революции, по своей значимости сопоставимой с открытием огня. Они смотрят на компьютер как бы глазами фон Неймана, Глушкова, Винера... Они не знают его возможностей, но, поверьте, примерно ощущают их.

В этом свете использование при детях компьютера для бестолковых игр, соцсетей или видеоматериалов — практически кощунство. И, конечно, заразительное. Кибернетки XX века, грезившие о персональных компьютерах в каждом доме, и даже не мечтавшие о привычных нам технических характеристиках, пришли бы сегодня в отчаяние, видя, насколько опошлена их великая мечта.

Первой игрой, которую я установил на компьютер ребенку, стал Tux, of Math Command.

Авторы игры явно хотели, чтобы не было никакого насилия, и поэтому вместо стрельбы по пингвинам мы стреляем по падающим на них астероидам. То есть, спасаем, защищаем. Гуманизм соблюден. На сам процесс стрельбы даже вопиющим гуманистам покушаться (при мне, во всяком случае) не стоит: стрельба, взрывы и прочее — нормальные мальчишеские дела. Физика и химия иными словами.

Стрельба происходит при нажатии кнопки с ответом на указанный на астероиде пример. Там есть куча заданий самой разной сложности и не только по математике.

Ребенок с увлечением играл и дошел до немалых показателей, однако, было видно, что однообразие этой, пусть и полезной, игры не соответствует потребностям развивающегося детского мозга. И тогда, уже, не помню какими судьбами, я открыл для себя две абсолютно гениальных игры (на самом деле это никакие не игры, а полноценный научный софт, но детям про это знать не обязательно!): Algodoo и The Powder Toy.

Это, образно, говоря «песочницы», моделирующие реальный мир. Там можно собирать свои системы и смотреть, как они работают. Algodoo больше с уклоном в механику и оптику, Powder Toy — в тепловые, химические, электрические и ядерные явления. Соединить и то и другое в одной программе пока не позволяет производительность современных компьютеров.

Algodoo подробнее описана мною тут.

Powder Toy на русском языке толком не описана, но это и не нужно. Просто скачайте эти бесплатные программы с официальных сайтов и дайте детям самостоятельно изучить все имеющиеся там материалы и виды их взаимодействий. Самому обнаружить, что протоны и электроны соединяются в водород, а водород и кислород под действием пламени превращается в водяной пар — это не дешевая вещь. И там, конечно, есть онлайн-каталоги с десятками или сотнями тысяч поделок других людей со всего мира.

Ньютон, Кеплер, Евклид и многие другие гении прошлого дорого бы отдали за то, чтобы поиграть в такую игру хотя бы полчаса. Например, физикам давно известна «проблема трех тел»: для произвольной системы из двух тел (например Земля и Луна) можно вывести формулы, описывающие орбиты. Для трех тел — нельзя, даже если ты, скажем, Эйлер или Лагранж (они нашли-таки решения лишь для некоторых частных случаев). В Algodoo можно забросить тридцать или, если угодно, триста тел и любоваться их траекториями.

Можно ли сделать устойчивую машину с одним колесом? Как сделать шагающего или прыгающего робота? Ракету с тремя ступенями? Пулемет? Фонтан? А может, прыгающий фонтан-пулемет с тремя ступенями? Затраты труда и денег на проведение самых фантастических экспериментов в такого рода программах ничтожны, а результаты часто имеют реальный физический смысл.

Кто-то спросит, откуда у детей возьмется достаточно идей для воплощения в этих программах? Я вел по ним занятия в кружке, занимался и с собственными детьми и показывал детям знакомых... все оказалось очень просто.. Дети отыгрывают в компьютерах свои наиболее сильные впечатления. Почти у всех (кажется, у всех 100%) детей, первый опыт это... «взорвать человечка»! Что поделаешь, таково содержание информационной лавины, обрушиваемой на детей отовсюду. Сначала меня это пугало. Потом понял закономерность: отыграв сильные впечатления, ребенок переходит к не столь сильным, но более здоровым. Потом уже начинает играть с тонкими оттенками впечатлений. В итоге получилось недурно: посмотрели «Звездные войны» — младший сделал в программе соответствующего вида космические корабли, а старший целую игру (сделал игру, когда сверстники еще играют!) с сюжетом, ландшафтом, активными врагами и тому подобным. Посмотрели «Салют-7»: и вот уже игра про стыковку кораблей. Посмотрели «Ледниковый период» — и вот уже смоделирована белка в горе орехов. Так вдохновившие детей впечатления направляются в творческое русло.

Кроме того, дети — не дураки, а такие же люди, и они имеют тенденцию самостоятельно двигаться от простого к сложному. Итак, взрыв у меня получается, а могу ли я сделать плавное горение? Так, если слишком медленно подается топливо — всё тухнет, если быстро — взрывается... нужен какой-то способ регулировки.... В конце концов дети создают интереснейшие конструкции — модели атомных станций, космических кораблей, заводов...

Как-то однажды я не выдержал и принес в школу показать это чудо тамошним детям. Учитель пытался обратить внимание на какие-то формальные моменты: «Смотрите дети, это мы сейчас занимаемся физическим моделированием! Вот здесь у нас закон Гука!». Нет, это неправда. Это игра, потому что физическое моделирование на самом деле — игра. И это больше не закон Гука, сегодня это закон Пети или Маши, которые открыли их для себя здесь и сейчас.

Уважаемые родители! Забудьте в этот момент всю формальную чушь, которую преподают в школе, и даже ту, что требуют на ЕГЭ. Пусть ребенок научится получать удовольствие от игры с природой. Сначала с нарисованной, потому что она дешевле и безопасней. Главное — это почувствовать вкус науки, опытно-конструкторской работы. Когда у тебя рождается идея, ты что-то создаешь, оно летит-прыгает-ползает не так, ты ищешь причину, решаешь проблему, строишь заново и снова смотришь как оно прыгает, и снова ищешь причину — и так бесконечное число раз.

В школе учат просто: у каждой задачи есть единственный догматически правильный ответ, его надо вызубрить, и с первого раза правильно выдать. Эту дурь потом приходится с большим трудом выбивать из головы. На производстве и в жизни, а тем более в науке совсем не так: есть десятки правильных ответов, и любой из них начинает работать где-то с сотой попытки... Физические «песочницы» готовят детей к реальной жизни, осмыслению, формулированию и творческому решению потока нестандартных задач. Поняв суть творческого процесса, дети неизбежно захотят выйти за тесные рамки виртуального мирка. Нет, не сразу к станкам и инструментам — сначала через Лего, через подручные материалы, постепенно повышая ценность и трудоемкость задач...

Рано или поздно возникает желание выйти из плоского мира в трехмерный. Сейчас появилась игра Golems — трехмерный аналог Algodoo. Здесь можно не только собрать объемные конструкции, но и оригинальным и удобным образом программировать их, оснащать сенсорами и приводами. Это хороший способ знакомства с трехмерным пространством, функциями, сигналами и графиками.

Есть и Universe Sandbox, где можно попробовать себя в роли ни много, ни мало архитектора Вселенной — расставлять и формировать реалистичные звезды, планеты, астероиды и смотреть, что произойдет так и этак.

Это конечно, результаты огромной власти над цифрами, которую дали человечеству компьютеры. Математика стала сложной за прошедшие тысячелетия именно затем, чтобы сделать хотя бы простейшие физические расчеты посильными. С появлением алгоритмов формулы отошли на второй план. Нет, формулы не утратили своего значения, но описание мира алгоритмами настолько же богаче и функциональнее формульного как микроскоп по сравнению с невооруженным глазом. Формулы описывают общие закономерности, результаты процессов, а алгоритмы позволяют исследовать и моделировать сам ход этих процессов. Большинство процессов реального мира таковы, что описать формулами их затруднился бы и гений, а вот в алгоритмах может описать и начинающий программист. Поэтом роль математики в картине мира в наши дни несколько меняется — свою нишу занимает программирование, которое можно назвать грамотностью XXI века и основным инструментом науки и техники этого века.

Программирование — слабая сторона и Algodoo и Powder Toy. Обе игрушки позволяют программировать. Нетрудно сделать там простые и сложные физические эффекты и даже игры. Причем игры, авторские, собственные. Вот пример игры, сделанной мною специально для мальчишки, который любил все «про войну», но никак не мог научиться читать слова слева направо.

Но авторы обеих программ взяли за основу малоизвестные языки программирования: Thyme и Lua. На мой взгляд, сильно погружаться в них не стоит. То же можно сказать и о прижившихся в школах средах программирования Scratch и EV3.

Вот если бы был Python или C! Тогда бы знания полученные при игре приносили ребенку пользу всю жизнь. Исторически сложилось так, что мне ближе Python и я решил учить детей ему (чем-то учить необходимо!). Об этом вкратце хочу рассказать, а тот, кто предпочитает путь C, лучше меня знает, как это донести своим детям. А кто не определился, примыкайте к нашему лагерю — Python (ха-ха!). К слову на этом языке написан Google, Яндекс, Youtube, популярные игры, а также программы для всяких интересных поделок человечества, таких как коллайдеры и марсоходы.

К сожалению, ни одна из книг типа «Занимательное программирование на Python для детей» мне не показалась способной заинтересовать ребенка на понятных ему задачах. Но с опытом вышеупомянутых игр детям стала понятной сама постановка задач в компьютерном мире, оно стали созревать до вопросов «а откуда компьютер узнает что два шарика столкнулись?» или «как перевести угол в координаты?» или «как посчитать расстояние между точками, если известны их координаты?». Это драгоценнейшие вопросы, открывающие путь к правильному восприятию тригонометрии, геометрии, векторной алгебры и других разделов наук. Это следующий шаг: от перемещения шариков к попыткам математически задать законы их взаимодействия. Шаг более сложный и более интересный — требующий развитого вкуса к постановке и решению задач.

Здесь могут помочь библиотеки PyBox, Pygame и Python Arcade Library (2D) и замечательная Panda 3D. Последняя позволяет создавать настоящие трехмерные игры с собственноручно нарисованными ландшафтами и персонажами, собственной музыкой и звуками и т. п. А трехмерное программирование неизбежно заставляет понять геометрию намного лучше, чем это возможно в школе.

Создание игр требует еще и умения трехмерного рисования и конструирования (а это уже профессии), что удобно осваивать в бесплатных программах FreeCAD (инженерная графика) и Blender (художественная).

Blender имеет огромные возможности для создания игр и трехмерных фильмов. Не каких-то там, а профессиональных. Например, он использовался при создании известного фильма «Человек-паук-2». Зачем смотреть фильмы и мультики, когда их можно снимать? Вот примеры видео, сделанного в Blender.

FreeCAD не только бесплатная, но и открытая программа для конструирования техники. Это значит, к нему можно добавлять собственные функции и сотни людей по всему миру делают это. В результате, в нем можно не только чертить машины, корабли и дома, но и, например, автоматически находить в них слабые места или точки возможных застреваний механизмов.

Обе программы написаны на Python и их можно дорабатывать по своему желанию. Вообще, я советую молодежи осваивать именно открытые (open-source) программы, не соблазняясь ни спецпредложениями коммерческих фирм, ни пиратскими копиями. Дело в том, что соответствующие платные программы стоят тысячи долларов и возможность образовательного или пиратского использования в любой момент исчезнуть. А, осваивая открытые программы, можно быть уверенным, что полученные знания и опыт можно будет использовать всю жизнь. К сожалению, в школе этому не учат.

Кстати, о школе. Не раз разные дети и при разных обстоятельства жаловались на нее. Но основная жалоба их, по моему опыту, — не то, что там трудно или сурово. Нет. Дети говорят: «Там тупо». И правда, тупо. Бесчисленные тесты, совершенно бездумные учебники, равнодушные учителя... Я знаю, о чем говорю. Может где-то есть исключения, но на сегодня образование никаким образом не соответствует тому миру, в котором нашим детям предстоит жить. Современные дети завалены на весь день бессмысленной, нетворческой однообразной умственной жвачкой — и из школы, и из Интернета, и из СМИ. И при этом испытывают огромный интеллектуальный недогруз. Дефицит интересных, творческих задач, достойных развивающейся личности. Не от этого ли они уходят в мир компьютерных игр? А может, стоит дать им шанс взглянуть на обычную реальность под более здоровым углом?

Когда-то давно были такие люди, которые считали свою картину мира единственно верной и сурово поступали с теми, кто претендовал на право самостоятельно стоить собственную картину мира. От них досталось и Галилею, и Копернику, и многим иным. Но разве за современным ребенком кто-нибудь признает такое право? Разве можно усомниться в правильности «истин» (порой являющихся опечатками, и даже явными ошибками), зазубриваемых в школе? Разве имеет смысл задавать на уроке вопрос: «А почему так?». А чем тогда эта ситуация отличается от средневековья? Детей десятилетиями отучают думать, а потом спрашивают «зачем они играют в тупые компьютерные игры?». А ведь мир вокруг нас, Вселенная, буквально созданы для того, чтобы направлять свой ум на познание и применение их свойств. И человеческий ум тоже предназначен именно для этого.

Скажете, все уже открыто и изобретено? А я скажу: ничего не открыто и не изобретено. Ну, почти ничего. Да, мы знаем, что в электростатике плюс притягивается к минусу. А почему? Да мы изобрели лекарство от тифа. А от рака? Тут бесконечные непаханые поля для бесконечного количества людей. Вселенная ждет своих покорителей. А мы требуем от живых людей — своих родных детей — зубрения каких-то опечаток и бессмысленных тестов. Осуждаем тоталитаризм XX века — и приветствуем тоталитаризм школьный.

Дорогие родители, если вы беспокоитесь насчет возможной компьютерной зависимости и у вас нет возможности или желания перевести ребенка на семейное образование, то хотя бы создайте ему минимально необходимые возможности для интеллектуального развития. В каждом ребенке изначально заложен интерес к познанию всех (!) предметов, и он угасает по мере того, как его отбивают. А зажечь потом бывает непросто и обычно даже невозможно.

Если начинать обучение предмету «Технология» с корявого и неудобного ручного лобзика, то отбить интерес к ручному труду несложно. А ведь сейчас в каждом крупном городе есть ЦМИТы и фаблабы  — места, куда дети могут (зачастую, бесплатно, и, во всяком случае, недорого) прийти и изготовить по компьютерным моделям любые (!) предметы. 2D модели изготавливаются почти моментально лазерной резкой, а 3D – в течение часов на трехмерном принтере.

Но в большинстве своем замученные школой дети ничего не могут придумать, разве что скачать модель примитивной елочки из зарубежного интернета! Сверхсовременное оборудование, закупленное за счет бюджета, толком не используется. Гора рождает мышь.

Потому что использовать эти приборы можно только имея те самые навыки многократной отработки и доводки конструкции и, собственно, трехмерного проектирования. И, конечно, понимания физики и химии — они ведь и заставляют работать все приборы и устройства.

Есть и другой путь из компьютера в реальность. Это микроконтроллеры. Это маленькие компьютеры, умещающиеся в одной микросхеме, способные считывать сигналы из окружающей среды и управлять чем-либо. Они позволяют создавать программируемых роботов и все что угодно. В последнее десятилетие огромную популярность приобрели микроконтроллеры Arduino, на которых делаются сегодня миллионы любительских поделок — от систем автоматического кормления рыбок до самодельных научных приборов и элементов «умного дома». Arduino программируют через компьютер, а затем оно автономно выполняет программу. Здесь используется С-подобный язык, но в последние годы набирают популярность и Python-овские микроконтроллеры, например дешевый и мощный ESP32. К микроконтроллерам продаются совсем недорого (десятки-сотни рублей) тысячи различных приспособлений, датчиков, моторчиков и т.п. А современные макетные платы позволяют многократно собирать и разбирать электронные устройства без всякой пайки.

Дело не в том, что паять сложно, а опять-таки, в огромном экономии времени и в удобном повторном использовании деталей. Собрал — протестировал — разобрал — ничего не потратил. Интереснейшее направление — соединение самодельных микроконтроллерных устройств с компьютером. Тогда мы получаем возможность получать компьютерную модель реальной ситуации или, наоборот, материализовывать виртуальную модель. Это самодельные ЧПУ станки, трехмерные принтеры и микроскопы, и, конечно, роботы.

Вот RepRap — самодельный 3D-принтер, пластиковые детали которого напечатаны на... самодельном 3D принтере! Он тоже открытый — в том смысле, что все желающие могут бесплатно скачать его чертежи на официальном сайте — и сделать себе копию. Так и сделала примерно четверть (!) всех пользователей трехмерных принтеров в мире. Открытым оборудованием является и контроллер Arduino – на сайте подробно описано как сделать его копию самому.

Кстати, разработка открытых программ и оборудования, а также дополнение и развитие существующих, — это не только увлекательное хобби, яркое портфолио, но и весьма хорошее дело. Невозможно подсчитать сколько денег и тысяч человеко-лет сэкономлено и еще будет сэкономлено человечеством благодаря бескорыстным создателям открытых программ. Радость такого рода общественно-полезного труда сегодня доступна каждому. И это бесконечно далеко от тех видов компьютерного времяпровождения, к которым призывает реклама.

Поэтому скорее ставьте детям на компьютер умные игры! Я не перечислил и малой их толики. Мне кажется, что нет ничего важнее и прекраснее моей профессии инженера, поэтому статья имеет ярко выраженный уклон в эту сторону. Но есть, конечно, программы для любого таланта: редакторы музыки и видео, программы для рисования и астрономических наблюдений, создания молекул и решения сложных проблем, моделирования жизни и мышления, социальных и политических явлений, сочинения стихов и анализа истории, виртуальные музеи и лаборатории... Смотрите сами, ориентируйтесь по склонностям ваших детей. И тогда играть во что-нибудь «тупое» вы их силком не заставите, а вот определиться с профориентацией, отыскать свое призвание — можете очень даже помочь!

© Realisti.ru