Особенности развития компонентов пространственного мышления школьников на разных ступенях общего образования

Размещено на http://allbest.ru

Иркутский государственный университет

Особенности развития компонентов пространственного мышления школьников на разных ступенях общего образования

С.А. Коногорская, канд. психол. наук,

старший преподаватель кафедры

психологии и педагогики начального образования

Иркутск

Аннотация

В статье рассматриваются психолого-педагогические аспекты проблемы развития пространственного мышления обучающихся. В исследовании применялся метод поперечных и продольных возрастных срезов. Результаты свидетельствуют о том, что школьное образование способствует развитию пространственного мышления обучающихся, но оно не достаточно эффективно для достижения целей формирования мышления высокого уровня. Несмотря на то, что развитие пространственного мышления в современном Федеральном государственном образовательном стандарте выступает целевым ориентиром на всех ступенях общего образования, активизация его развития происходит только в старших классах. Такие компоненты пространственного мышления, как ориентировка в пространстве собственного тела, пространственно-речевые функции, получают наименьшее развитие в процессе обучения. Способности обучающихся решать зрительно-пространственные задачи в наибольшей степени обеспечены методическим инструментарием для развития в школе. Результаты лонгитюдного исследования подтверждают, что по ряду показателей индивидуальные различия в развитии пространственного мышления являются более значимыми, чем возрастные.

Ключевые слова: развитие мышления, компоненты пространственного мышления, Федеральный государственный образовательный стандарт, индивидуальные различия, метод поперечных возрастных срезов, метод лонгитюдного исследования, общее образование.

Annotation

Special Characteristics of School Students' Spatial Thinking Components Development at Various Levels of General Education

S.А Konogorskaya, candidate of psychological sciences, senior lecturer of the department of psychology and pedagogy of elementary education, Irkutsk State University, Irkutsk.

The article deals with psychological and pedagogical aspects of the problem of developing students' spatial thinking. The study used the method of transverse and longitudinal age sections. The results show that school education contributes to the development of spatial thinking of students, but it is not effective enough to achieve the goals of forming high-level thinking. Despite the fact that the development of spatial thinking in the modern Federal state educational standard acts as a target at all levels of General education, the activation of its development occurs only in high school. Such components of spatial thinking as orientation in the space of your own body, spatial-speech functions, receive the least development in the learning process. The ability of students to solve visual and spatial problems is most provided with methodological tools for development in school. The results of the longitudinal study confirm that individual differences in the development of spatial thinking are more significant than age differences in a number of indicators.

Key words: brain building, components of spatial thinking, Federal Educational Standard, individual differences, cross-sectional study, longitudinal study, general education.

Введение

Формирование пространственного мышления как наиболее сложного вида образного мышления выступает необходимым условием интеллектуального развития и учебной успешности школьников. В многочисленных исследованиях доказана взаимосвязь успешности в изучении математических дисциплин и пространственного мышления (Г.Д. Глейзер, В.А. Далингер, Х.-М.Х. Кадаяс, И.Я. Каплунович, С.Б. Малых, И.С. Якиманская и др.).

В зарубежных публикациях пространственное мышление признается базовой когнитивной способностью, позволяющей ученикам осваивать программы STEM-образования (science, technology, engineering and mathematics) [20]. пространственный мышление фигура школьник

Как показывает анализ современных ФГОС основного и среднего общего образования, формирование пространственного мышления является одной из основных задач изучения курса геометрии в школе.

Так, во ФГОС основного общего образования изучение предметной области «Математика и информатика» предполагает «развитие пространственных представлений, навыков геометрических построений; формирование систематических знаний о плоских фигурах и их свойствах, представлений о простейших пространственных телах; развитие умений извлекать информацию, представленную в таблицах, на диаграммах, графиках...» [18]. Во ФГОС среднего общего образования указанные требования к предметным результатам еще более расширяются.

Однако, анализ работ ОГЭ и ЕГЭ по математике, осуществленный А.А. Бондарь, А.В. Василенко и др. исследователями, свидетельствует о недостаточно развитом у обучающихся пространственном мышлении [4; 5]. К одной из основных причин относят отсутствие раннего изучения геометрии в 1-6 классах [1; 2; 5].

Но, как отмечает А.В. Белошистая, даже «в 7-9 классах дети изучают геометрию на плоскости, т.е. практически еще не применяют пространственных преобразований» [2, с. 16].

Поэтому большинство педагогов традиционно считают, что активное развитие пространственного мышления обучающихся возможно лишь в старших классах школы при изучении начал стереометрии.

В то же время в современных исследованиях постулируется, что наиболее благоприятным, сенситивным периодом для развития пространственного мышления является младший школьный и подростковый возраст [1; 2; 9]. Ведь в возрасте 7-12 лет преобладающим видом мышления обучающихся выступает мышление наглядно-образное, генетически родственное мышлению конструктивно-пространственному и образно-пространственному.

Поэтому именно на этапе начального и среднего общего образования целесообразно уделять особое внимание развитию пространственного мышления обучающихся.

В последние десятилетия появляются достаточно успешные разработки новых методических систем обучения математике, способствующие интенсификации развития пространственного мышления младших школьников и подростков (А.Г. Белоусовой, А.В. Белошистой, Е.В. Знаменской, Н.С. Подходовой, И.Ф. Шарыгина и др.). Однако они пока не получили широкого распространения в образовательной практике. Попытки же решить проблему развития пространственного мышления школьников системно, посредством других образовательных областей, практически не предпринимаются.

Вместе с тем современный ФГОС такие возможности предоставляет: развитие пространственного мышления обучающихся выступает одним из целевых ориентиров не только предметной области «Математика», но и других образовательных областей: «Естественнонаучные предметы» («Физика»), «Общественно-научные предметы» («География»), «Искусство» («ИЗО» и «Технология»).

Тем не менее следует отметить, что сегодня роль пространственного мышления в школьном обучении уже не рассматривается исключительно как вспомогательная, служащая для осмысления иллюстративного наглядного материала. Признается его значение как в общем интеллектуальном развитии, так и в формировании специальных способностей обучающих- ся [6; 9; 16].

В связи с повсеместным использованием графического моделирования, пространственные образы, запечатленные в графических изображениях, становятся самостоятельным источником знаний, причем не только в образовательной, но и в производственной и реальной жизненной практике (навигационные системы, 3D-модели дизайна жилых пространств, компьютерные игры-симуляторы и т.п.).

Именно запрос со стороны практики обусловил возросший в последние годы интерес исследователей к проблеме развития пространственного мышления. Правда, в настоящее время исследователи пространственного мышления не пришли к единому мнению о механизмах его формирования. Устойчивость представлений о роли пространственного мышления в успешном изучении математических дисциплин детерминирует направленность большинства исследований на анализ и разработку научно-методического обеспечения его развития в курсе изучения геометрии (например, работы А.В. Белошистой, А.В. Василенко, Г.Д. Глейзера, А.Я. Цукарь и др.). Единичные исследования направлены на изучение вопроса взаимосвязи сформированности пространственного мышления и учебной успешности обучающихся по предметам гуманитарного и естественно-научного профиля [8; 9; 11; 14; 17].

В то же время во многих исследованиях (В.И. Зыковой, И.Я. Каплуновича, Б.Ф. Ломова, И.С. Якиманской и др.) показано, что обучающиеся стойко дифференцируются в умении оперировать пространственными образами; и это не связано напрямую ни с возрастом, ни с содержанием образовательной программы [19].

Организация и методы исследования. Эмпирическое исследование реализовано на базе СОШ № 12, 34 и 49 города Иркутска. На первом этапе исследования методом поперечных возрастных срезов проведено изучение особенностей пространственного мышления обучающихся 1-х, 7-х и 11-х классов; всего 155 человек.

На втором этапе сопоставлены результаты изучения пространственного мышления в 1-м и 7-м классе на одной и той же выборке испытуемых (42 человека). Для достижения цели исследования выделены компоненты пространственного мышления и осуществлен подбор методик для их изучения в каждой возрастной группе:

- ориентировка в пространстве собственного тела: «Пробы Хэда»;

- ориентировка в карте-схеме: «Карта-схема»;

- конструктивно-пространственный праксис: «Кубики Коса»;

- пространственно-речевые функции: рисунок по инструкции «Остров сокровищ» (1-й класс); описание географического положения объекта (7-11 классы);

- решение зрительно-пространственных задач: прогрессивные матрицы Равена (серия «А» и «В» - 1-7 классы; серия «С» и «D» - 7-11 классы); пространственные субтесты 7-8 теста структуры интеллекта Амтхауэра (7-11 классы) [10].

Для определения направленности и выраженности изменений в развитии пространственного мышления обучающихся на этапе лонгитюдного исследования использовался T-критерий Вилкоксона.

Результаты исследования и их обсуждение

По результатам первого этапа исследования выявлено, что в младшем школьном возрасте наблюдается большее, чем в других возрастных группах, количество детей с «крайними» вариантами развития способности к ориентировке в пространстве собственного тела, - как хорошим, так и низким. В средних и старших классах происходит плавный сдвиг к «срединным» значениям исследуемой функции (по результатам методики «Пробы Хэда»).

Изучение ориентировки в карте-схеме показало, что большинство первоклассников способны успешно ориентироваться в схематическом изображении своего класса (80-90% обучающихся). При необходимости мысленно развернуть класс на 180° 70% первоклассников правильно указывают на схеме расположение своей парты. Данный факт несколько противоречит выводам других исследователей (Б.Г. Ананьева, С.Л. Рубинштейна, И.С. Якиманской и др.) о том, что механизмы смены «точки отсчета» от фиксированной в себе на свободно заданную формируются у детей позднее, на этапе основного общего образования [10].

Можно предположить, что у младших школьников способность к произвольной смене точки отсчета проявляется преимущественно при решении задач, связанных с их личным когнитивным опытом. Как показал анализ изображений карты-схемы школы, выполненных обучающимися 7-х и 11-х классов, у семиклассников чаще встречаются ошибки взаимного расположения объектов. Они еще недостаточно дифференцируют понятия схемы и рисунка. Старшеклассники более способны абстрагировать пространственные характеристики объектов. У них лучше сформированы навыки конструктивно-графической деятельности: использование условных обозначений, разных видов линий (сплошных, пунктирных и т.п.), четкость прорисовки.

По данным исследования конструктивно-пространственных функций (использовался тест «Кубики Коса»), «выявлена тенденция постепенного смещения общей массы обучающихся от 1-го к 11-му классу из групп слабого и среднего уровня в категорию развития конструктивно-пространственного мышления выше среднего» [10, с. 128]. Однако не происходит увеличения количества обучающихся с высоким и очень высоким уровнем развития конструктивно-пространственного праксиса. Распределение уровней сформированности пространственноречевых функций обучающихся во всех возрастных группах остается примерно одинаковым. Можно лишь отметить, что в подростковом и старшем школьном возрасте, по сравнению с начальной школой, несколько уменьшается количество испытуемых со слабым уровнем развития пространственно-речевых функций (сдвиг в пределах 10%). В то же время хотелось бы подчеркнуть важность развития данных функций в процессе обучения. Пространственно-речевые функции являются наиболее сложными, поздно формирующимися в онтогенезе. Они обеспечивают способность осуществлять взаимообратный перевод «с языка предметно-пространственных структур, то есть с языка образов» на язык слов-понятий, что, по мнению Л.М. Веккера, составляет суть любого мыслительного процесса [6, с. 276].

При изучении способности к решению невербальных зрительно-пространственных задач было выявлено, что одиннадцатиклассники заметно успешнее, чем обучающиеся седьмых классов, выполняют задания на пространственные преобразования объектов в тесте структуры интеллекта Амтхауэра (субтесты 7 и 8). С 7-го по 11-й класс также «увеличивается количество обучающихся с развитым «структурно-динамическим визуальным мышлением» (серия «С» теста Равена), способных читать таблицы, графики» и т.п. Распределение уровней «развития "комбинаторного визуального мышления" (серия «D» теста Равена) в подростковом и старшем школьном возрасте остается практически неизменным» [10, с. 136].

По результатам второго этапа исследования, организованного методом продольных срезов, сопоставление показателей изучения пространственного мышления, измеренных в 1-м и 7-м классах на одной и той же выборке испытуемых, свидетельствует о том, что не происходит повышения уровня развития большинства выделенных компонентов пространственного мышления у обучающихся подросткового возраста по сравнению с учениками начальной школы (табл. 1).

Таблица 1

1. От младших классов к старшим увеличивается количество обучающихся с условно-нормативным уровнем сформированное^ пространственного мышления. Между тем не зафиксирован прирост числа обучающихся, демонстрирующих высокий уровень его развития. Это обусловлено, вероятно, выбором педагогами методов обучения, не в полной мере соответствующих специфике развития данного вида мышления. Пространственное мышление представлено преимущественно мышлением образным и практическим, которые могут быть задействованы на уроках в моделировании, графической и реальной практической деятельности, но не получают своего развития при преобладании объяснительно-иллюстративных методов обучения.

2. Сопоставление показателей развития пространственного мышления, измеренных в 1-м и 7-м классах на одной и той же выборке испытуемых, не выявляет положительной динамики в формировании большинства выделенных компонентов пространственного мышления: таких, как ориентировка в пространстве собственного тела, ориентировка в карте-схеме, конструктивно-пространственный праксис, пространственно-речевые функции. У подростков по сравнению с младшими школьниками зафиксировано повышение уровня развития единственного компонента пространственного мышления - способность решать зрительно-пространственные задачи. Определенный скачок в развитии пространственного мышления наблюдается у обучающихся старшего школьного возраста. Таким образом, несмотря на то, что формирование пространственного мышления в современном ФГОС выступает целевым ориентиром на всех ступенях образования, активное его развитие по- прежнему приходится на старшие классы школы.

3. Разные компоненты пространственного мышления не в равной мере обеспечены методическим инструментарием для их развития в школе. Такие компоненты пространственного мышления, как ориентировка в пространстве собственного тела, пространственно-речевые функции, получают наименьшее развитие на всех ступенях общего образования.

4. По результатам лонгитюдного исследования для 40-50% обучающихся подросткового возраста свойственна тенденция к сохранению показателей развития пространственного мышления на прежнем уровне, выявленном у них в младшем школьном возрасте. Данный факт согласуется с выводами И.С. Якиманской и др. исследователей, что по ряду показателей индивидуальные различия в развитии пространственного мышления являются более выраженными, чем возрастные.

Что касается перспектив дальнейших изысканий в данном направлении, то остается неясным потенциал общего образования в отношении развития каждого из компонентов пространственного мышления. Дополнительного изучения требует вопрос о факторах (биологических и социальных), влияющих на формирование разных компонентов пространственного мышления.

Список литературы

1. Асланян И.В. Методика контроля развития пространственного мышления учащихся 5-6 классов средней школы при изучении геометрического материала с позиций фузио- низма: автореф. дис. ... канд. пед. наук. Астрахань, 2006. 22 с.

2. Белошистая А.В. Новая методическая система развития пространственного мышления учащихся I-IV классов // Вопросы психологии. 2006. № 1. С. 16-22.

3. Бенданс Т.В. Гендерная психология. СПб.: Питер, 2009. 431 с.

4. Бондарь А.А., Мамалыга Р.Ф. Формирование пространственного мышления обучающихся 10-11 классов в процессе решения стереометрических задач ЕГЭ // Педагогическое образование в России. 2019. № 3. С. 21-27.

5. Василенко А.В. Некоторые направления деятельности по решению проблемы развития пространственного мышления в общеобразовательной школе // Теория и практика развития современного образования в России: коллективная монография. Ульяновск, 2017. С. 399-408.

6. Веккер Л.М. Психика и реальность: Единая теория психических процессов. М.: Смысл, 2000. 685 с.

7. Гарсайд Э., Овчарова О.Н., Филоненко А.Л., Галажинская О.Н. Взаимодействие пола, стереотипов и самооценки способностей при решении математических и пространственных задач // Теоретическая и экспериментальная психология. Т. 5. 2012. № 4. С. 69-82.

8. Гладкевич Г.И., Ильин А.Г., Смирнов С.В. Формирование пространственного мышления учащихся в процессе изучения географии // NovaUm.Ru. 2018. № 16. С. 603-605.

9. Коногорская С.А. Особенности пространственного мышления и их взаимосвязь с учебной успешностью обучающихся // Научно-педагогическое обозрение. 2017. № 1 (15). С. 142152.

10. Коногорская С.А. Половозрастные особенности пространственного мышления и их взаимосвязь с учебной успешностью обучающихся: дис. ... канд. психол. наук. Иркутск, 2015. 241 с.

11. Легков Е.А., Мокроусов С.И. Формирование пространственного мышления у учащихся средней школы средствами графики // На пересечении языков и культур. Актуальные вопросы гуманитарного знания. 2019. № 2 (14). С. 92-97.

12. Михальчи Е.В. Особенности восприятия времени и пространства в зависимости от психических черт у лиц с ограниченными возможностями здоровья и инвалидностью // Ученые записки Российского государственного социального университета. Т. 16. 2017. № 1 (140). С. 32-41.

13. Папагеоргиу К., Исматуллина В.И., Залешин М.С., Белова А.П. Гендерные различия в когнитивных способностях: роль стереотипа и «эффект сиблинга» // Теоретическая и экспериментальная психология. Т. 5. 2012. № 4. С. 83-90.

14. Першина О.П. Особенности развития технических способностей подростков // Азимут научных исследований: педагогика и психология. Т. 6. 2017. № 1 (18). С. 152-154.

15. Пространственные способности: структура и этиология / И.Л. Аристова, Е.А. Есипен- ко, К.Р. Шарафиева, Е.П. Масленникова, Н.А. Чипеева, И.В. Фекличева, Е.Л. Солдатова, А.Ю. Фенин, В.И. Исматуллина, С.Б. Малых, Ю.В. Ковас // Вопросы психологии. 2018. № 1. С. 118-126.

16. Семаго М.М. Пространственно-временные репрезентации как структурно-содержательные характеристики пространства ментального опыта (к вопросу о механизмах обеспечения мыслительной деятельности) // Мир психологии. 2009. № 2. С. 131-140.

17. Тихомирова Т.Н., Модяев А.Д., Леонова Н.М., Малых С.Б. Факторы успешности в обучении на начальной ступени общего образования: половые различия // Психологический журнал. Т. 36. 2015. № 5. С. 43-54.

18. Федеральные государственные образовательные стандарты общего образования. URL: https: // fgos.ru (дата обращения: 18.11.2019).

19. Якиманская И.С. Развитие пространственного мышления школьников. М.: Педагогика, 1980. 240 с.

20. Buckley J., Seery N. & Canty D. Investigating the use of spatial reasoning strategies in geometric problem solving // International Journal of Technology and Design Education. 2018. URL: https://doi.org/10.1007/s10798-018-9446-3.

References

1. Aslanyan I.V. Metodika kontrolya razvitiya prostranstvennogo myshleniya uchashchikhsya 5-6 klassov srednej shkoly pri izuchenii geometricheskogo materiaia s pozicij fuzionizma: avtoref. dis. ... kand. ped. nauk. Astrakhan', 2006. 22 s.

2. Beioshistaya A.V. Novaya metodicheskaya sistema razvitiya prostranstvennogo myshleniya uchashchikhsya I-IV klassov // Voprosy psikhologii. 2006. № 1. S. 16-22.

3. Bendans T.V. Gendernaya psikhologiya. SPb.: Piter, 2009. 431 s.

4. Bondar' A.A., Mamalyga R.F. Formirovanie prostranstvennogo myshleniya obuchayushchikhsya 10-11 klassov v processe resheniya stereometricheskikh zadach EGE // Pedagogicheskoe obrazovanie v Rossii. 2019. № 3. S. 21-27.

5. Vasilenko A.V. Nekotorye napravleniya deyatel'nosti po resheniyu problemy razvitiya prostranstvennogo myshleniya v obshcheobrazovatel'noj shkole // Teoriya i praktika razvitiya sovremennogo obrazovaniya v Rossii: kollektivnaya monografiya. Ul'yanovsk, 2017. S. 399408.

6. Vekker L.M. Psikhika i real'nost': Edinaya teoriya psikhicheskikh processov. M.: Smysl, 2000. 685 s.

7. Garsajd E., Ovcharova O.N., Filonenko A.L., Galazhinskaya O.N. Vzaimodejstvie pola, stereotipov i samoocenki sposobnostej pri reshenii matematicheskikh i prostranstvennykh zadach // Teoreticheskaya i eksperimental'naya psikhologiya. T. 5. 2012. № 4. S. 69-82.

8. Gladkevich G.I., Il'in A.G., Smirnov S.V. Formirovanie prostranstvennogo myshleniya uchashchikhsya v processe izucheniya geografii // NovaUm.Ru. 2018. № 16. S. 603-605.

9. Konogorskaya S.A. Osobennosti prostranstvennogo myshleniya i ikh vzaimosvyaz' s uchebnoj uspeshnost'yu obuchayushchikhsya // Nauchno-pedagogicheskoe obozrenie. 2017. № 1 (15). S. 142-152.

10. Konogorskaya S.A. Polovozrastnye osobennosti prostranstvennogo myshleniya i ikh vzaimosvyaz' s uchebnoj uspeshnost'yu obuchayushchikhsya: dis. ... kand. psikhol. nauk. Irkutsk, 2015. 241 s.

11. Legkov E.A., Mokrousov S.I. Formirovanie prostranstvennogo myshleniya u uchashchikhsya srednej shkoly sredstvami grafiki // Na peresechenii yazykov i kul'tur. Aktual'nye voprosy gumanitarnogo znaniya. 2019. № 2 (14). S. 92-97.

12. Mikhal'chi E.V. Osobennosti vospriyatiya vremeni i prostranstva v zavisimosti ot psikhicheskikh chert u lic s ogranichennymi vozmozhnostyami zdorov'ya i invalidnost'yu // Uchenye zapiski Rossijskogo gosudarstvennogo social'nogo universiteta. T. 16. 2017. № 1 (140). S. 32-41.

13. Papageorgiu K., Ismatullina V.I., Zaleshin M.S., Belova A.P. Gendernye razlichiya v kognitivnykh sposobnostyakh: rol' stereotipa i «effekt siblinga» // Teoreticheskaya i eksperimental'naya psikhologiya. T. 5. 2012. № 4. S. 83-90.

14. Pershina O.P. Osobennosti razvitiya tekhnicheskikh sposobnostej podrostkov // Azimut nauchnykh issledovanij: pedagogika i psikhologiya. T. 6. 2017. № 1 (18). S. 152-154.

15. Prostranstvennye sposobnosti: struktura i etiologiya / I.L. Aristova, E.A. Esipenko, K.R. Sharafieva, E.P. Maslennikova, N.A. Chipeeva, I.V. Feklicheva, E.L. Soldatova, A.Yu. Fenin, V.I. Ismatullina, S.B. Malykh, Yu.V. Kovas // Voprosy psikhologii. 2018. № 1. S. 118-126.

16. Semago M.M. Prostranstvenno-vremennye reprezentacii kak strukturno-soderzhatel'nye kharakteristiki prostranstva mental'nogo opyta (k voprosu o mekhanizmakh obespecheniya myslitel'noj deyatel'nosti) // Mir psikhologii. 2009. № 2. S. 131-140.

17. Tikhomirova T.N., Modyaev A.D., Leonova N.M., Malykh S.B. Faktory uspeshnosti v obuchenii na nachal'noj stupeni obshchego obrazovaniya: polovye razlichiya // Psikhologicheskij zhurnal. T. 36. 2015. № 5. S. 43-54.

18. Federal'nye gosudarstvennye obrazovatel'nye standarty obshchego obrazovaniya. URL: https: // fgos.ru (data obrashcheniya: 18.11.2019).

19. Yakimanskaya I.S. Razvitie prostranstvennogo myshleniya shkol'nikov. M.: Pedagogika, 1980. 240 s.

20. Buckley J., Seery N. & Canty D. Investigating the use of spatial reasoning strategies in geometric problem solving // International Journal of Technology and Design Education. 2018. URL: https://doi.org/10.1007/s10798-018-9446-3.

Размещено на Allbest.ru