В пункте 5.1. «Развитие конструктивного мышления дошкольника как основа его математического развития» приводится обоснование необходимости развития конструктивного мышления дошкольника как основы его математического развития. Тесная взаимосвязь между конструктивным и пространственным мышлением позволяет обоснованно высказать предположение о том, что в дошкольном возрасте развитие конструктивного мышления есть способ и средство стимуляции и развития пространственного мышления, которое, в свою очередь, является неотъемлемой составляющей математического стиля мышления. Под конструированием будем понимать вещественное моделирование различных объектов, понятий и отношений. Под обучением конструированию имеется в виду формирование общих конструктивных умений и развитие на этой базе конструктивного стиля мышления. Цель обучения конструированию - научить первичным приемам моделирования на самом простом наглядно-действенном уровне, т. е. уровне, соответствующем наглядно-действенному мышлению детей 3-5 лет и образному мышлению детей 6-10 лет.
При таком подходе к процессу формирования пространственного мышления дошкольника появляется возможность формировать базу первоначальных образов понятий (образов памяти) и образов способов действий (образов операций) через доступную ребенку деятельность конструирования с вещественными моделями. Процесс интериоризации этой деятельности как в виде отдельных операций, так и общих способов действий будет способствовать накоплению запаса образов, стимулирующих развитие пространственного мышления ребенка.
Рассматривая конструирование как частный, специфический вид такого общего способа деятельности с математическими понятиями и отношениями, как моделирование, предполагается выстроить формирование конструктивных умений у ребенка в процессе моделирования изучаемых математических понятий и отношений. С другой стороны, возможность воплощения изучаемого понятия или отношения в вещественной модели (макете, конструкции) позволяет сформировать у ребенка адекватное представление об абстрактном объекте на наглядно-действенном уровне и наглядно-образном уровне, что является наиболее соответствующим его возможностям и потребностям. При реализации конструктивного подхода к математическому развитию дошкольников необходимо привести конструктивную деятельность ребенка в соответствие с требованиями к построению учебных моделей понятий и этапами формирования умственных действий. Наиболее удобным математическим содержанием для реализации данной задачи является материал геометрического характера. Этот материал позволяет построение двухэтапного использования конструктивной деятельности ребенка с геометрическими образами (вещественного и графического).
В пункте 5.2. «Система логико-конструктивных заданий на математическом содержании как основа организации деятельности на математическом занятии при работе с детьми дошкольного возраста» рассмотрена методика построения системы логико-конструктивных заданий на математическом содержании как основы организации деятельности на математическом занятии при работе с детьми дошкольного возраста. Показано, что средством организации математического развития дошкольников является система логико-конструктивных заданий на математическом содержании. Суть методики, состоит в том, чтобы через систему специальных заданий и упражнений организовать ситуацию, позволяющую формировать и развивать у ребенка именно логические структуры в процессе знакомства с математическим содержанием. Сочетание такой работы с системой заданий, активно развивающих мелкую моторику, т. е. заданий логико-конструктивного характера, является фактором, активно влияющим на математическое развитие дошкольника.
В пункте 5.3. «Организация математического развития младших школьников» рассматривается методическое обеспечение математического развития младших школьников на примере использования геометрического материала. Решение проблемы организации деятельности учащихся начальных классов в процессе изучения математических объектов видится в разработке системы учебных заданий логико-конструктивного характера, включающих оперирование знаниями для всех этапов обучения в начальной школе (четыре года обучения).
Основным методом, используемым в процессе математического развития младших школьников при формировании геометрических представлений должна являться собственная моделирующая деятельность ребенка с адекватными (целесообразными) моделями изучаемых понятий и отношений. Сама же деятельность ребенка направлена на формирование пространственного мышления посредством моделирования пространственных отношений различных типов. Такая организация деятельности способствует общему математическому развитию ребенка, включающему развитие образного и абстрактно-логического мышления.
В шестой главе: «Организация и результаты экспериментального обучения» содержатся описание и анализ экспериментальной апробации предлагаемой технологии в детском саду и в начальной школе, а также некоторые итоги внедрения результатов данного исследования в процесс повышения квалификации педагогов ДОУ и средней школы и в процесс обучения студентов педагогических специальностей. За прошедший период (1990 - 2003 г.) был накоплен значительный опыт организации математического развития дошкольников и младших школьников. Сравнивать результаты обучения математике в ДОУ в экспериментальных и контрольных группах и в экспериментальных и контрольных классах в начальной школе при применении предлагаемой технологии в различных традиционных и альтернативных вариантах затруднительно, так как требования и критерии могут быть сопоставимы либо на уровне «знаниевого» подхода, либо на уровне качественного описания результатов экспериментального обучения.
Для определения эффективности разработанной методической системы мы применяли сравнение успеваемости учащихся экспериментальных и контрольных классов. Немаловажной была для нас и экспертная оценка учителей начальной школы, которые отмечают возросший интерес к изучению математики учащихся, занимающихся по разработанным материалам, а также повышение качества их знаний, особенно обобщенности и осознанности. Еще более значимыми мы полагали экспертные оценки учителей математики, принимающих экспериментальные классы: многие из них отмечали значительное отличие в уровне математического развития в экспериментальных классах. Большее количество расположенных к математике и хорошо успевающих в ней детей в этих классах отмечалось на протяжении всех лет эксперимента. При этом ни о каком предварительном отборе детей в эти классы речи не шло.
Из числа школ случайным образом были выбраны несколько из тех, которые участвовали в экспериментальном обучении. В первую очередь нас интересовали интегрированные оценки знаний учащихся и их сравнение с оценками учащихся контрольных классов. Контрольные классы, которые не участвовали в экспериментальном обучении, были выбраны в тех же школах. Приведем некоторые результаты контрольных срезов в трех случайно выбранных экспериментальных и трех контрольных классах, из которых экспериментальные классы занимались по программе «Наглядная геометрия» в начальной школе (начальный уровень подготовленности детей во всех классах в 1 классе был практически одинаковым).
Поскольку учитель математики в каждой паре выбранных двух классов одной школы был один и тот же, разница в результативности может быть объяснена только уровнем математической подготовки классов. Безусловно, можно сказать, что такая разница объясняется уровнем профессионального мастерства учителя начальных классов, работавшего с детьми в начальной школе. Именно поэтому мы и отмечали сложность аргументации результатов экспериментальной работы ссылками на количественные показатели оценок знаний детей. В этой связи мы более склонны апеллировать к качественным оценкам учителей математики, принимающих экспериментальные классы. По отношению к приведенной выше таблице можно отметить, что такая картина является характерной для экспериментальных классов. Многолетняя практика реализации курса «Наглядная геометрия» в начальной школе подтверждает его положительную оценку учителями математики. В нашей практике неоднократно наблюдались случаи, когда к данному курсу уже в 5 классе обращались сами предметники - математики, реализуя его в 5-6 классах по материалам для начальной школы.
Более интересным примером является анализ динамики успеваемости контрольных и экспериментальных классов на протяжении некоторого периода после выпуска из начальной школы. Приведем пример такого анализа для трех случайно выбранных пар классов.
Как видно из приведенного графика на конец марта (3 четверть) шестого класса картина достаточно наглядная. Изначально (в 1 классе) пары выбранных для сравнения классов были в целом равными по подготовке. При этом можно отметить, что по сравнению с общешкольными показателями, успеваемость в этих классах была значительно выше. Однако в целом, экспериментальные классы закончили начальную школу с более высокими показателями успеваемости по математике (следует отметить, что характерный «пик» падения успеваемости в IV четверти в 5 классе объясняется особенностями региона: резкой общей ослабленностью детей после «выхода» из полярной ночи и весенним витаминным и кислородным «голоданием», характерным для заполярного региона; однако при этом в экспериментальных классах пик менее резко выражен). При этом можно видеть, что этот более высокий потенциал экспериментальные классы продолжают сохранять в течение всего пятого и шестого классов (учитель математики у каждой пары выбранных классов один и тот же), хотя общеизвестно, что обычно в большинстве случаев выпускники начальной школы в пятом и шестом классе имеют по математике более низкую успеваемость, чем в начальной школе. Таким образом, можно высказать уверенность в том, что рассматриваемый подход, реализованный в период обучения в начальной школе, играет также роль адаптационного для детей, переходящих из начальной школы в среднюю.
Далее в главе рассмотрены результаты работы с детьми дошкольного возраста.
Эксперимент в работе с дошкольниками проводился также в несколько этапов. На первом этапе автор исследования лично проводил систему занятий с дошкольниками на протяжении пяти лет в условиях обычного детского сада и специально созданных групп развития, систематизируя и разрабатывая материал для развивающей работы с дошкольниками от 3 до 6-7 лет. На втором этапе были разработаны методические материалы для воспитателей ДОУ, представлявшие собой методические разработки занятий для детей всех возрастов (от 3 до 6 лет). Эти методические материалы предоставлялись воспитателям через курсы повышения квалификации и различные проблемные семинары с использованием ежегодно издаваемых методических пособий. С 1999-2000 гг. издаются тетради на печатной основе для организации индивидуальной работы с детьми дошкольного возраста, они содержат материал для развития основных компонентов и качеств математического мышления в соответствии с возрастными особенностями дошкольников.
Сравнение экспериментальных данных проводилось различными методами. Одним из основных мы считали экспертную оценку воспитателей, методистов и учителей начальной школы, принимающих этих детей в 1 класс, а также школьных психологов. Все они отмечают, что использование разработанных в ходе исследования материалов делает процесс математического развития ребенка ясным и понятным педагогу, не требует отвлечения на техническую сторону процесса, позволяя сосредоточиться на индивидуализации обучающего процесса. Воспитатели также отмечают интерес детей экспериментальных групп к математике и желание заниматься дополнительно. В свою очередь, школьные учителя отмечают, что у детей экспериментальных групп очень качественная подготовка к изучению школьного курса математики (в том числе и с содержательной стороны), и при этом эти дети практически всегда получают на входном тестировании высший балл по логике. К сожалению, традиция такова, что логическое развитие учителя начальных классов полагают более значимым, чем развитие пространственного мышления, поэтому тестирование на уровень сформированности этого вида мышления на вступительных тестированиях обычно не проводят. Но вот проверку зрительно-моторной координации проводят практически всегда, и ее результаты дают очень высокие показатели у детей экспериментальных групп. В психологии известно, что уровень развития зрительно-моторной координации значимо связан с уровнем развития пространственного мышления, но представляет собой, кроме того, сложный комплекс моторного характера, от уровня развития которого зависит овладение письмом.
Приведем выборочные результаты контрольных срезов математического развития дошкольников, проводившихся в разные годы в произвольно выбранных детских садах. Для этой цели была разработана серия проверочных заданий, которая включала в себя элементы стандартного тестирования на уровень сформированности математических представлений дошкольников (количественные представления, счет), а также специальные задания, направленные на выявление таких показателей математического развития как сформированность приемов умственных действий (анализ, синтез, обобщение); уровень развития внимания, восприятия и памяти в связи с количественной оценкой ситуации; уровень развития восприятия и образной памяти в связи с распознаванием и комбинированием геометрических фигур; умение распознавать и выстраивать логическое следствие по предлагаемой ситуации; конструктивные умения. Содержание системы заданий и пояснения к ней приводятся в главе 6. В 1996-97 гг. тестирование проходили 263 ребенка из различных детских садов. Его результаты следующие.
Тестирование повторялось несколько лет подряд, и данные результатов этих тестирований приводятся в главе. Здесь приведем его данные за последний год (194 ребенка):
Сравнение диагностических карт, приведенное в главе 6, показало, что результаты тестирования от 1996 к 1999 году значительно возросли, а в течение 1999-2003гг. держатся практически на одном уровне с незначительными колебаниями. Мы объясняем это тем, что уровень методического мастерства воспитателей в работе по данной программе существенно повысился; воспитатели хорошо освоили методику и содержание программы и поэтому могут полностью посвятить свою методическую деятельность ребенку, не отвлекаясь на сложности содержательного и методического характера. Кроме того, с 1999 года рассматриваемая работа стала подкрепляться тетрадями на печатной основе, содержащими материал для организации индивидуальной работы с детьми.
Таким образом, мы полагаем, что представленный количественный анализ, несмотря на свою простоту, хорошо показывает, что уровень математического развития детей (в виде характерных компонентов математического стиля мышления) при работе педагога по предлагаемым материалам значительно повышается именно по тем параметрам, которые при любых условиях считаются характеризующими способности ребенка к успешному усвоению математического содержания в начальных классах. Анализ дальнейшей успешности этих детей в школе по математике показывает, что на протяжении начальной школы эти дети успешно справляются с программой. Учителя отмечают хорошую подготовку детей и стабильно высокую успеваемость по математике в процессе обучения в начальной школе. Многие из детей, обучавшихся по этой программе, поступают в гимназические классы, при этом, как правило, отмечаются высокие результаты тестирования этих детей по математике и логике. Даже в тех случаях, когда по своим склонностям или желанию родителей, дети поступают в различные гуманитарные гимназии, математика не является для них проблемным предметом на протяжении всего периода обучения в начальной школе. Если при этом, они попадают в классы, где учитель продолжает работать по разработанной в исследовании программе, то работа над математическим развитием ребенка приобретает непрерывный преемственный характер и часто в этих случаях учителя математики отмечают детей таких классов, называя их «совсем другие дети».
В главе также приведены некоторые результаты работы диссертанта с органами народного образования, с воспитателями детских садов, учителями начальных классов и учителями математики в системе повышения квалификации работников образования.
Приложения содержат некоторые примеры методических материалов, разработанных в ходе экспериментальной работы:
- листы на печатной основе из тетрадей для организации математического развития дошкольников;
- листы на печатной основе из тетрадей для организации математического развития младших школьников.
Основные результаты исследования
В результате проведенного теоретического исследования, педагогических методических экспериментов и опыта внедрения полученных практических разработок, предложены возможные решения поставленных задач:
1. Проведен теоретический анализ проблемы создания системы непрерывного математического образования на дошкольной и начальной ступени на основе современного понимания реализации преемственности между дошкольным и начальным звеньями системы образования. Обоснована необходимость построения этой системы на основе единого методического подхода к пониманию процесса математического развития ребенка. Сформулировано положение о том, что для образовательного процесса теоретическая разработка понятия преемственности является важнейшей проблемой, предваряющей собственно построение систем взаимосвязанных образовательных звеньев. Сформулированы основные задачи, требующие решения на этапе подготовки к созданию концепции непрерывного математического развития ребенка младшего возраста.
2. В исследовании были проанализированы различные взгляды на возможность построения единого методического подхода к построению концепции математического развития ребенка младшего возраста, и в качестве оптимальной базы построения этой концепции выбрана методология моделирования математического содержания средствами, адекватными восприятию ребенка соответствующего возраста. При этом структура мыслительного процесса и специфика его протекания у ребенка дошкольного возраста должна учитываться как при выборе уровня материализации модели, так и при разработке системы моделирующих действий ребенка с ней, что является собственно искомой методикой (технологией) обучения ребенка данному предметному (моделируемому) содержанию.
