ГАОУ ДПО Центр Педагогического Мастерства, педагог дополнительного образования, Аспирант ГАОУ ВО МГПУ, г. Москва. Е-mail: igor0987@mail.ru
Научный руководитель диссертационного исследования профессор ИППО МГПУ Семенов И.Н.
Материалы VIII Всероссийской научно-практической конференции «РЕБЕНОК В СОВРЕМЕННОМ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОМ ПРОСТРАНСТВЕ МЕГАПОЛИСА»
В статье обсуждается ряд актуальных историко-научных, теоретико-экспериментальных и практико-прикладных проблем психолого-педагогического изучения такого важного аспекта когнитивного развития детей, как формирование пространственного мышления. Его исследование ведется на материале решения образно-логических задач одаренными старшими дошкольниками и младшими школьниками. В статье дифференцированы структурные компоненты пространственного мышления, предложена специально разработанная методика исследования и формирования когнитивных процессов решения образно-логических задач, выделены условия и приемы формирования пространственного мышления в дополнительном образовании одаренных детей.
В когнитивной психологии традиционно важное значение имеет изучение пространственного мышления (Г. И. Челпанов, Б. М. Теплов, Ф. Н. Шемякин, В. Н. Пушкин, В. П. Зинченко, И. П. Калошина), в т. ч. для психолого-педагогического обеспечения интеллектуального развития школьников (Л. Л. Гурова, Б. Ф. Ломов, И. С. Якиманская) и одаренных учащихся (С. А. Коногорская, Л. И. Ларионова, А. И. Савенков и др.). В экспериментальном плане изучение механизмов и свойств пространственного мышления ведется в психологии на различном материале: при решении наглядно-двигательных, перцептивно-графических, оперативно-символических, а также образно-логических задач [1; 2 ]. Так, в классической когнитивной психологии пространственное мышление исследовалось в процессе оперативного решения задач на материале игры в «пять» или «пятнашки» (Д. Н. Завалишина, В. Н. Пушкин, О. К. Тихомиров и др.), где имело место передвижение квадратных объектов по игровому полю. Этот эмпирический материал позволял экспериментально моделировать процессы пространственного мышления операторов, оперирующих знаковой информацией на экранах дисплеев. С учетом этого опыта в современной педагогической психологии, развивающейся в контексте цифровизации образования [4], актуально исследование пространственного мышления одаренных учащихся как важного аспекта их одаренности [3] и когнитивного развития, способствующего овладению информационно-компьютерными средствами обучения в информационно-образовательных средах.
В развитие этой конструктивной традиции отечественной когнитивной психологии нами ведется экспериментальное исследование развития пространственного мышления детей. В психолого-педагогическом контексте компьютеризации обучения был избран в качестве эмпирического материала процесс решения образно-логических задач, модифицированных нами по аналогии с «Кубиком Рубика». Это было осуществлено посредством специально разработанной методике для развития возможностей младших школьников в контексте перспективы компьютеризации их обучения.
Эксперимент проводился с контингентом одаренных дошкольников и младших школьников в различных кружках физико-математического и психолого-педагогического профиля столичного мегаполиса, а также в международных детских лагерях. Разработка когнитивно-развивающей методики велась средствами системно-развивающей, проектно-психологической методологии (Н. Г. Алексеев, П. Я. Гальперин, А. С. Обухов, А.И. Савенков, И. Н. Семенов и др.) и носила междисциплинарный характер с учетом психолого-педагогического опыта использования достижений таких наук, как: математика, геометрия, стереометрия, физика, кибернетика, психология, педагогика, дидактика. Проектирование обучающей программы по формированию пространственного мышления включало в себя разработку цикла последовательных, всё усложняющихся занятий, направленных на различные этапы формирования в онтогенезе пространственного мышления в решении наглядных логико-образных задач. Всё это обеспечивало когнитивное развитие детей, результаты которого в практическом плане важно учитывать для психолого-педагогического обеспечения перспективы цифровизации [4] их обучения.
Как показывает образовательная практика, ныне большое количество школьников (начиная с шестого класса) с большим затруднением решают задачи по геометрии из-за несформированности пространственного мышления. В связи с этим формирование пространственных представлений следует начинать значительно раньше – с дошкольного возраста. Проведенный нами психолого-педагогический анализ показал, что стандартная школьная программа противоречит последовательности развития пространственного мышления в онтогенезе. В связи с этим данное исследование направлено на изучение возможностей «зоны ближайшего развития» учащихся (Л. С. Выготский) и выявление возрастных особенностей мышления детей при решении пространственных задач. Объект исследования: пространственное мышление детей старшего дошкольного и младшего школьного возрастов. Предмет исследования: использование различных типов задач на оперирование пространственными образами (как в двухмерном, так и трехмерном пространстве) как средство формирования пространственных представлений детей и способ развития их пространственного мышления. Цель исследования: выявить эффективность применения различных типов задач на оперирование пространственными образами для формирования пространственных представлений и развития пространственного мышления детей.
Условия проведения психолого-педагогического эксперимента: оно ведется в различных условиях, таких как: малочисленные группы по 5-10 человек в формате дополнительных занятий (продолжительностью 80-90 минут), в формате урока с классами по 20-30 человек (продолжительностью 40-50 минут), в формате урока в математическом лагере с группами по 10-15 человек (продолжительностью 50-60 минут). Выборка испытуемых: всего в исследовании было задействовано 170 детей в возрасте от 5 до 11лет – старшие дошкольники и младшие школьники. Исследовательские вопросы: 1) Зависит ли развитие пространственного мышления от первоначальных знаний и опыта? 2) Какие особенности развития пространственного мышления присущи детям в возрасте от 5 до 11 лет? Гипотеза исследования: при полном прохождении программы (состоящей из 4 занятий) по развитию пространственного мышления, ожидаются приблизительно одинаковые результаты, вне зависимости от возраста, пола и первоначальных знаний.
Исходя из цели исследования, был выделен комплекс двояких условий возникновения у детей образа предмета и оперирования им в процессе пространственного мышления: 1) вид наглядности, на основе которой впервые появляется представление о предмете; 2) нюансы графической задачи, опираясь на которые выбираются характеристики созданного образа и методы взаимодействия с ним. От вида наглядного материала зависят созданные образы, которые могут отличаться по степени детализации, сложности, обобщенности, разрозненности. Для того, чтобы иметь более полное представление о предмете, следует оперировать сразу несколькими видами наглядных представлений о нем, соотносить их друг с другом и перекодировать из одного вида в другой.
Следует отметить тот факт, что образ предмета и его графическое воплощение находятся в очень сложных соотношениях между собой. Построение пространственного образа сильно зависит от вида наглядной основы, благодаря которой он возникает, при решении такого типа задач применяются несколько видов изображений, что требует быстрого перехода от одного к другому, а это влечёт за собой изменение самой структуры возникающих образов. Внутри каждого образа проявляются те свойства объекта, которые проиллюстрированы его изображением. Строение пространственного образа зависит не только от вида наглядности, оно также опирается на те функции объекта, которые используются при решении той или иной задачи. Однако не все свойства объекта необходимы в процессе решения задачи, в связи с чем некоторые из них уходят на второй план и вовсе не используются. Это – проявление избирательности пространственного мышления, что описано в когнитивной психологии (Л. С. Выготский, А. В. Запорожец, А. Н. Леонтьев и др.). В ней показано, что в зависимости от условия задачи структура образа может кардинально отличаться друг от друга, несмотря на то, что в них фигурирует один и тот же объект. Если исследовать умственную деятельность не как эмоциональный, чувственно-созерцательный процесс, а как интеллектуальное преобразование и взаимодействие, то пространственное мышление выступает как совокупность отражательной, преобразующей и указательной задач во время познавательного изучения ребенком окружающего мира.
Изучение особенностей и закономерностей возникновения пространственных образов и их обработки ведется в психологии труда (Е. А. Климов, К. М. Гуревич, Л. Л. Гурова, В. Н. Пушкин, Д. Н. Завалишина и др.) при разработке способов качественного выполнения производственных задач. С учетом этого в педагогической психологии велся анализ условий, способствующих эффективному решению наглядно-образных задач и усвоению новых знаний. При помощи разных материалов школьных предметов выявлялись закономерности возникновения и обработки пространственных образов в различных возрастных группах учащихся (И. С. Якиманская, А. З. Зак, И. Я. Каплунович, С. А. Коногорская и др.). Так, исследовалась продуктивность решения наглядно-образных [1] и графических задач, что позволило выявить закономерности [5] их правильного решения в зависимости от воспринимаемых образов, от рефлексивной осознанности мыслительного процесса [2], от умений и навыков, а также от используемых способов визуализации. Однако, при этом далеко не все свойства когнитивных процессов решения наглядно-образных и образно-логических задач изучены для обеспечения эффективности обучения приемам пространственного мышления. Ибо это – процесс, в котором феноменологически можно наблюдать ярко выраженные индивидуальные различия, при чём большинство из них довольно устойчивы, но именно они не всегда учитываются для обеспечения эффективности когнитивного обучения в школьном образовании.
Это объясняется тем, что зачастую развитие пространственного мышления строго ограничено рамками лишь одного учебного предмета (геометрия, география, информатика, физика), однако все они формируют его мыслительные приемы только для задач, относящихся к определенному школьному предмету. В связи с этим важно положение А. Н. Леонтьева о том, что каждый уровень деятельности может действовать только с помощью средств, доставляемых нижележащими уровнями. Это позволяет раскрыть внутреннее движение когнитивной системы и её преобразования. Ибо в целом система не есть аддитивное образование не только в том смысле, что она не является суммой отдельных элементов, но также и в том смысле, что она не складывается из механически наслаивающихся один на другим уровней. Онтологически первоисточником пространственного мышления — как одного из аспектов когнитивно-образной деятельности – является операция представливания, которая протекает в разнообразных формах и на всевозможных уровнях функционирования мыслительных процессов. В структуре когнитивной деятельности ведущими являются два ее уровня: возникновение (порождение) образа и оперирование (манипулирование) им. Хотя это – два тесно взаимосвязанных процесса, но их структуры различны. В одном из них операция представливания направлена на создание пространственного образа, а в другом – на его обрабатывание, мысленное преобразование в зависимости от поставленной мыслительной задачи. Аналогично отличаются условия протекания этого когнитивного процесса, основанные на графической наглядности. Это не является основанием для вывода, что создание образа – это процесс репродуктивный, а оперирование им – продуктивный. В обоих случаях представливание – это деятельность, для которой характерны преобразования, но происходят они в разных условиях и для разного наглядного материала.
Во время создания любого образа, пространственного в частности, наглядная основа преобразовывается. При взаимодействии, видоизменении образа результат может кардинально отличаться от объекта, на основе которого он был создан. Рассматривая работу субъекта с образами в качестве разновидности процесса представления (отличающуюся условиями протекания, осваиваемым содержанием и получаемым результатом), можем определить следующую основную функцию пространственного мышления. Она заключается во взаимодействии мышления с пространственными образами и их видоизменении, созданными на разнообразной графической или словесной основе в зависимости от поставленной мыслительной задачи. Исходя из этого, нами проектировались психолого-педагогические пути когнитивного развития пространственного мышления одаренных детей в обучающей среде дополнительного образовательного образования.
Проведенные нами психолого-педагогические развивающие занятия позволяют сделать вывод о позитивном воздействии разработанного нами цикла занятий (по формированию решения образно-логических задач) на создание пространственных представлений и развитие пространственного мышления учащихся. Ибо на первом занятии дети знакомятся с содержанием ряда взаимосвязанных понятий (пространство, плоскость, куб, грань, ребро, вершина), различают двухмерные и трехмерные объекты, а также учатся изображать реальные трехмерные объекты на плоскости. Во время второго занятия ученики закрепляют навыки изображения фигур на плоскости, знакомятся с изометрической сеткой. Причем, если на первом занятии дети работали с реальными, вещественными объектами, то сейчас они оперировали их изображениями – т. е. моделями. На третьем занятии ребенок овладевает навыками построения проекций, что относится ко второму типу оперирования пространственными образами. Аналогично происходит переход от проективных к метрическим пространственным представлениям. На четвертом занятии дети закрепляют умение оперировать пространственными образами, имеющими разные типы наглядности, а также учатся восстанавливать объемные объекты по их проекциям. Эти занятия в своей совокупности образуют специально разработанную учебно-формирующую методику по когнитивному развития пространственного мышления учащихся.
Апробация этой методики в процессе экспериментального обучения на контингенте одаренных старших дошкоьников и младших школьников показала свою эффективность для их когнитивного развития посредством формирования основных структурных компонентов пространственного мышления. Перспективу дальнейшей работы составляет концептуальное моделирование и экспериментальная верификация получаемых результатов дальнейших серий формирующего психолого-педагогического исследования.
Список литературы
- Гурова Л. Л. Эвристические процессы в решении образно-логических задач // Проблемы эвристики / под ред. В. Н. Пушкина, В. Н. Садовского. – М. : Энергия, 1965.
- Дмитриев С. В., Семенов И. Н., Кузнецов С. В. Рефлексивно-образная регуляция практического мышления // Мышление и общение в практической деятельности / Под. ред. Ю. К. Корнилова. – Ярославль : ЯрГУ, 1992. – С. 19-21.
- Коногорская Н. А. Пространственное мышление как компонент общих и специальных способностей обучающихся // Психология одаренности и творчества. Монография / под ред. Л. И. Ларионовой, А. И. Савенкова. – М. : ИППО МГПУ; СПб. : Нестор История, 2017. – С. 203-215.
- Ларионова Л. И. Сравнительное исследование интеллектуального развития детей дошкольного возраста в условиях цифровой среды / Л. И. Ларионова, А. Ю. Горбунова // Экопсихологические исследования-6 : Экология детства и психология устойчивого развития. Сборник научных статей. – М., 2020. – С. 465 – 469.
- Якиманская И. С. Развитие пространственного мышления школьников. – М. : Прсвещение, 1980.
http://izvestia-ippo.ru/grishin-i-s-problemy-formirovaniya-pro/