Виникає запитання: в якій мірі можна говорити про математичні здібності по відношенню до учнів 1 - 2 - 3 класів?
Дослідження І.В. Дубровіної, дають можливість відповісти на це запитання наступним чином. Звичайно, не враховуючи випадки особливої обдарованості, не можна говорити про скільки-небудь сформованої структурі математичних здібностей саме для цього віку. Тому поняття «математичні здібності» умовно у застосуванні до молодших школярів - дітей 8 - 10 років, і при дослідженні компонентів математичних здібностей в цьому віці мова може йти лише про елементарні форми таких компонентів. Але окремі компоненти математичних здібностей формуються вже у початкових класах. Звичайно, вікові особливості розвитку математичних здібностей вивчались на основній масі середніх і здібних учнях. При цьому потрібно відмітити, що індивідуальні відмінності у вікових межах (особливо, якщо порівнювати найбільш сильних і найбільш слабких учнів) виявлялись значно помітними.
Виявленні особливості розвитку математичних здібностей не надто сильно прив'язані до конкретного віку. Дослідження Д.Б. Ельконіна, В.В. Давидова, А.В. Скрипченко та інших показали, що при зміненні змісту і методики викладання можливі серйозні здвиги цих здібностей у таки широких межах в більш молодший вік.
Досвідчене навчання, яке здійснюють в школах співробітники інституту психології показує, що при спеціальній методиці навчання молодші учні здобувають набагато більшу здатність мислити, ніж прийнято думати. Однак, хоч вікові можливості учнів в більшості залежать від умов, в яких здійснюється навчання, вважати, що вони цілком створюються навчанням, було б не правильним. Тому неправильна крайня точка зору на це запитання, висловлена, наприклад, Г. П. Щедровицьким, який вважає, що не існує ніякої закономірної лінії звичайного психічного розвитку. Існує думка, що більш ефективна, ніж зараз існуюча, система навчання може «стиснути» весь процес, але до відомих меж, може змінити декілька послідовностей розвитку, але не може надати лінії розвитку абсолютно іншого характеру. Довільності тут бути не може. Не може, наприклад, здібність до узагальнення складних математичних співвідношень і методів сформуватися раніше, ніж здатність до узагальнення простих математичних співвідношень.
Таким чином, вікові особливості розвитку математичних здібностей, про які йде мова, ? це умовне поняття. Взагалі то, задача полягала в дослідженні загальної тенденції, загального напрямку розвитку головних компонентів структури математичних здібностей під впливом навчання.
Аналіз вікових особливостей розвитку математичних здібностей проводиться за наступними параметрами:
1) Формалізоване сприйняття математичного матеріалу.
Даний компонент починає проявлятися вже в 1 - 3 класах. У більш здібних учнів під впливом навчання формується цікавість розібратися в умові задачі, співставити її дані. Їх починають цікавити в задачі не просто окремі величини, а саме співвідношення величин. Якщо менш здібні учні сприймають окремі, конкретні елементи задачі, як не зв'язані один з одним, і відразу після того, як прочитали задачу, починають виконувати різні дії зі всіма даними числами, не задумуючись над змістом задачі, то у більш здібних з'являється потреба при прийнятті умов задачі зв'язувати окремі показники і величини.
Поступово більш здібні учні починають бачити в задачі співвідношення між конкретними величинами. Тому вони часто не приділяють уваги тому, про які конкретні предмети йде мова в задачі. Менш здібні учні тримаються за точну назву предметів. В задачі вони бачать не математичні співвідношення, а лише конкретні предмети, з якимим потрібно щось робити.
У більш здібних учнів 4-го класу І.В. Дубровіна спостерігала явно виражену тенденцію до своєрідному аналітико-синтетичному сприйняттю умов задачі. Вони сприймають не лише одиничні елементи, а й комплекси взаємозв'язаних математичних величин і категорій. Мається на увазі, вказана особливість проявляється на порівняно нескладному арифметичному матеріалі і, поступово, на більш чи менш елементарному рівні.
В середньому шкільному віці помічається, а в старшому ? досягає значного розвитку ще одна особливість сприйняття здібним учням математичного матеріалу, мається на увазі те, коли одна і таж сама задача сприймається, оцінюється з різних точок зору.
2) узагальнення математичного матеріалу.
Здібність до узагальнення математичного матеріалу як здатність уловлювати в різних завданнях і прикладах загальне і відповідно бачити різне, загалом починає складатися раніше всіх інших компонентів. Уже у 1 класі можна спостерігати її прояви, зрозуміло, що у елементарних формах. На цьому етапі ще важко говорити про цю здібність як специфічну здатність до узагальнення саме математичного матеріалу. Швидше, тут можна говорити про загальну здібність до узагальнення, як одну з проявів навчальної властивості. Сказане не відноситься до дуже обдарованих учнів ? в тому числі і в 1 класі, і навіть в старшому дошкільному віці здібність до узагальнення виступає як специфічна здатність. Цей висновок дозволяють зробити експерименти, проведені І.В. Дубровіною на математичному і нематематичному матеріалі, вивчення розвитку групи дуже обдарованих школярів.
На початкових ступенях шкільного навчання, математичні узагальнення зазвичай «визрівають» поступово і розповсюджуються на порівняно обмежений круг явищ. З віком узагальненя стає все більш широким і розповсюджується на більший круг однорідних математичних явищ. У молодшому шкільному віці спостерігається відносно простіший вид узагальнення ? рух від частинного до відомого загального ? уміння побачити в частинному вже відоме загальне, інакше кажучи, підвести частинний випадок під загальне правило. Цей вид узагальнення досягає великого розвитку в середньому шкільному віці. Чим більше здатний учень, тим успішніше справляється він із завданнями на відповідне узагальнення. Як правило, тільки на початку середнього шкільного віку вчені спостерігали узагальнення індуктивного характеру ? від частинного до невідомого загального.
Розвиток здібності до узагальнення йде по лінії поступового скорочення кількості спеціальних однотипних вправ, що є передумовою такого узагальнення. У найбільш здатних учнів середнього шкільного віку таке узагальнення наступає відразу, шляхом аналізу одного окремо узятого явища у ряді схожих явищ, як здатність угледіти ще невідоме загальне в одиничному.
Для здатних підлітків взагалі характерне узагальнене вирішення завдань. У елементарній формі ця тенденція може бути відмічена і у здатних молодших школярів. Такі учні без утруднень переходять до вирішення завдань в буквеній формі.
Нарешті, було встановлено, що здібні до математики старшокласники піднімаються до рівня узагальнення методів, принципів підходу до аналізу і розв'язання задач різних типів. Ці методи відрізняються різним ступенем узагальненості.
3) стисненість математичного мислення - тенденція мислити в процесі математичної діяльності скороченими структурами.
Скорочення мислення і системи відповідних дій в процесі математичної діяльності являється специфічною для здатних до математики учнів в основному старшого шкільного віку. Як показало дослідження І.В. Дубровіної, вказаний компонент математичних здібностей в молодшому шкільному віці проявляється лише в самій елементарній формі.
Існує дві лінії розвитку вказаного компоненту від середнього до старшого шкільного віку. З одного боку багатократність повторення однотипного міркування і системи відповідних дій, являються на різних вікових етапах необхідною умовою початку процесу скорочення, поступово перестає бути такою необхідною умовою. Міркування і система відповідних дій починають скорочуватись відразу при розв'язуванні навіть нового типу задач. Щодо найбільш здібних до математики учнів 7-го, 8-го і особливо старших класів, то у них часто взагалі неможливо прослідкувати процес скорочення. Вони в математиці міркують вже скороченими структурами, що забезпечує їм велику швидкість переробки математичної інформації.
Друга лінія розвитку стосується осмислення учнями опущених міркувань. Наскільки осмислюється ними ті ходи думки і дій, які випалди із системи?
4) гнучкість мислення.
У початковій формі цей компонент був виявлений лише у здібних до математики молодших школярів. Майже ні у кого з досліджених школярів 2 класу не виявлено явної тенденції, наприклад, шукати декілька різних шляхів рішення однієї і тієї ж задачі, перемикаючись з одного ходу думки на іншій.
Такий перехід виявлявся для них важким. Відповідна вимога експериментатора часто викликала у них подив. Для багатьох з них неприйнятна сама думка про те, що завдання може мати декілька рішень (і всі правильні). Але здібні до математики учні 3-х та 4-х класів вже демонструють відому гнучкість розумових процесів шляхом пошуку інших рішень (правда, ніколи це не відбувалося за власною ініціативою, завжди після навідних питань експериментатора). Менш здібні до математики учні навіть більш старших класів важко перемикаються з однієї розумової дії на іншу (якісно іншу), вони зазвичай дуже скуті, спочатку знайденим способом розв'язку, схильні до шаблонних і трафаретних ходів думки. Цікаво, що у подібних випадках справа полягає не в тому, що важко перемкнутися з простого на складніший спосіб розв'язання. Часто важко перемкнутися і з важчого на легший спосіб, якщо перший є звичним, знайомим, а другий ? новим і незнайомим. Один спосіб розв'язку гальмується іншим.
Розвиток гнучкості мислення йде шляхом все більш повного звільнення від впливу попереднього ходу думки. У більш здібних до математики підлітків і старшокласників перебудова способів мислення, що склалися, здійснюються швидко і безболісно. Вони вже за власною ініціативою знаходять різні шляхи вирішення завдань.
5) математична пам'ять.
Проявів власне математичної пам'яті її розвинених формах (коли пам'яталися б тільки узагальнення розумові схеми) в молодшому шкільному віці нами не спостерігалося. Здібні учні в цьому віці, за спостереженнями І.С. Дубровіної, зазвичай рівно запам'ятовують і конкретні дані і відношення. У їх пам'яті зберігається загальне і часткове, істотне і неістотне, потрібне і непотрібне. Але основним для них все-таки поступово стає відношення Даних завдання. Якщо вони щось і забудуть, то це швидше не математичні відношення, а числа та конкретні дані.
З роками все більше значень набуває запам'ятовування відношень, все менше ? запам'ятовування конкретних даних. Пам'ять поступово звільняється від зберігання часткового, конкретного, непотрібного для подальшого розвитку. Пам'ять, здатних, до математики підлітків виявляється по відношенню до різних елементів математичних систем (завдань). Вона носить узагальнений і «терміновий» характер. Швидко запам'ятовуються і міцно зберігаються типи завдань і узагальнені способи їх розв'язання, схеми міркувань, доказів. Конкретні дані запам'ятовуються добре, але в основному лише на термін розв'язання задачі, після чого швидко забуваються. Зайві, непотрібні дані запам'ятовуються погано. Запам'ятовується не вся математична інформація, а переважно та, яка «очищена» від конкретних значень.
Якісно нових особливостей набуває математична пам'ять у здібних до математики старшокласників. Тут слід зазначити дві особливості, вивчені С. І. Шапіро. Перша з них полягає в наступному. Вище вже вказувалося, що у здатних старшокласників узагальнення утворюються і функціонують на різних рівнях спільності. До цього треба додати, що один і той же математичний матеріал може зберігатися в пам'яті одночасно на різних рівнях узагальнення, які співіснують один з одним. Наприклад, в пам'яті зберігається найширший функціональний образ формули без деталей, що відображає найзагальніший характер функціональної залежності, разом з цим ? конкретніша її форма і, нарешті, власне формула. Це дозволяє, по-перше, легко вивести формулу (якщо вона забулася), виходячи із загального характеру функціональної залежності і, по-друге, легко заздалегідь «прикидати» можливість застосування даної формули в тому або іншому, конкретному випадку.
Дослідження показало, наприклад, що формула площі трикутника зберігалася в пам'яті деяких здатних десятикласників одночасно на трьох рівнях: 1) найширший функціональний образ формули ? площа трикутника є функцією двох сторін і кута між ними; 2) менш узагальнений образ, але що не містить ще самої формули ? площа трикутника є функцією двох сторін і синуса кута між ними; 3) власне формула площі.
Більшість здатних десятикласників також пам'ятали формулу тангенса подвійного кута на двох рівнях:
1) та 2) .
Інша особливість математичної пам'яті здатних старшокласників полягає в тому, що вони добре пам'ятають загальні методи підходу до розв'язування завдань, часто у вигляді найзагальніших вказівок, без деталей. Жодній з них він не міг пригадати, як не старайся. Зберігся в пам'яті тільки сам метод, сама ідея.
Така найзагальніша і орієнтовна картина вікового розвитку компонентів, що займають істотне місце в структурі математичних здібностей школярів. На різних вікових ступенях ці компоненти відрізняються якісною своєрідністю, специфічною формою прояву.
Дослідження показали наявність закономірних кількісних і якісних змін в прояві цих компонентів, з віком. Кожен новий етап підготовлений попереднім шляхом розвитку, виникає на основі його і є передумовою для переходу на новий, вищий рівень розвитку. Ця лінія розвитку складається .під вирішальним впливом шкільного навчання, хоча і не тільки ним визначається.
6) Прагнення і економії розумових зусиль, раціональності
Тенденція до оцінки ряду можливих способів розв'язку і вибору з них найбільш зрозумілого, простого і економного, найбільш раціонального розв'язку в молодшому шкільному віці ще не чітко виражена. Лише найбільш здатні учні оцінювали різні рішення як «простіше» і «складніше», «краще»,і «гірше», виходячи при цьому тільки з кількості зроблених дій. Тільки 31% досліджених І. В. Дубровіною, більш здатних учнів 2-х, 3-х класів вирішували задачу відразу простішим і економнішим способом, зрозуміло побачивши при цьому і інші способи і оцінюючи відносну їх раціональність.
Вказана тенденція починає помітно виявлятися лише в : середньому шкільному віці. Якщо для учнів з середніми здібностями мета полягає в тому, чтоб розв'язати завдання, то для здібних до математики вона полягає в тому, щоб вирішити її якнайкращим, найбільш економним способом. Хоча підліткам і не завжди вдається знайти найбільш раціональне вирішення завдань в більшості випадків вони обирають шлях, який швидше і легше приводить до мети.
Особливого розвитку відмічений компонент досягає в старшому шкільному віці. С. І. Шапіро підкреслює, що вказана тенденція властива всім дослідженим їм здібним до математики старшокласникам і виявляється при цьому в дуже яскравій і виразній формі. Після першого вирішення завдань зазвичай починаються творчі пошуки, направлені на дослідження і поліпшення знайденого способу, з метою знайти найбільш економний і раціональний.
2.3 Про статеві відмінності в характеристиці математичних здібносте
Чи роблять який-небудь вплив на характер розвитку математичних здібностей і на рівень досягненні у відповідній області статеві відмінності? Чи мають місце якісно своєрідні особливості математичного мислення хлопчиків і дівчаток, дівчат і парубків в шкільному віці? Відповідні дослідження в радянській психології відсутні. Мабуть, вважається за само собою зрозумілий, що ніяких принципових відмінностей в цій області немає, а існуючі відмінності цілком пояснюються традицією, умовами виховання і навчання. У зарубіжній психології є деяка, (відносно невелика) кількість робіт, де зроблена спроба виявити окремі якісні особливості математичного мислення хлопчиків (парубків) і дівчаток (дівчат). У деяких роботах прямо мовиться про перевагу хлопчиків над дівчатками в цьому відношенні, в інших заперечується це, хоча і указується на ті або інші особливості мислення хлопчиків та дівчаток.
Ще В. Штерн в своїй відомій книзі, присвяченій аналізу обдарованості дітей і підлітків, говорить про свою незгоду з тією точкою зору, згідно якої відмінності в розумовій області чоловіків і жінок є результатом неоднаковості виховання, шкільної освіти. На його думку, причини криються в різних внутрішніх задатках. Тому можна говорити, помічає Штерн, про те, що жінки менш схильні до абстрактного, логічного, відвернутого мислення і менш здатні в цьому відношенні.
У 1963 р. була опублікована робота Е. П. Торранс. Автор пропонував хлопчикам і дівчаткам різного шкільного віку різні завдання, що вимагають нескладних форм творчого наукового мислення. За даними автора, хлопчики перевершували дівчаток в знаходженні ідей і принципів творчого вирішення завдань (вони указують на більшу кількість можливостей, ідеї їх оцінюються вище і т. д.).
Що стосується власного математичного мислення, то певні вислови із цього приводу, засновані на спостереженнях і експериментах, є у Ч. Спірмена і Е. Торндайка. Спірмен висловив думку, що статеві відмінності в математичному мисленні, якщо і існують, то вони, по-перше, незначні, а по-друге, можуть залежати від середовища більше, ніж від внутрішніх умов. Торндайк в книзі «Психологія алгебри» пише, посилаючись на повсякденний досвід і спеціальні дослідження, що між хлопчиками і дівчатками не існує скільки-небудь помітних відмінностей в здібності до алгебри. Разом з цим Торндайк відзначає у хлопчиків більший інтерес до алгебри, зв'язуючи це з цікавістю їх до фізики і інженерних спеціальностей. У книзі «Принципи навчання, засновані на психології», Торндайк також пише, що «відносно здібностей великої різниці між дівчатками і хлопчиками не помічається». Але при цьому він відзначає велику схильність дівчаток до деталізації, запам'ятовування подробиць, точніше відтворення ними даних.
А. Кеймерон в роботі 1925 р. також, вважаючи, що немає істотних відмінностей в математичних здібностях хлопчиків і дівчаток, указує разом з тим на відмінність між ними в здібності до просторових уявлень ? у хлопчиків вона розвиненіша. Автор указує, що можливе ця відмінність є результатом навчання, вправ, оскільки, якщо хлопчики і дівчатка навчалися разом, то ця перевага стає мало помітною. Але і в цьому випадку, відзначає Кеймерон «перевага хлопчиків в уяві більш; складних геометричних форм зберігається»
А. Блекуелл. у 1940 р., досліджуючи за допомогою факторного аналізу результати рішення 100 хлопчиками і 100 дівчатками різних тестів, виділив у хлопчиків 3 специфічних чинника, а у дівчаток в цих же умовах ? 4. У дівчаток був виділений спеціальний чинник, відсутній у хлопчиків, умовно названий чинником , ? чинник точності і акуратності, здатність утримувати і зберігати дані відносно педантично точній формі. Крім того, виявилися нібито відмінності і в прояві вербального чинника. У дівчаток це ? чисто вербальний чинник, а у хлопчиків він швидше має бути названий чинником вербального міркування (як «здатність маніпулювати думками у вербальній формі»). Автор припускає, що саме тому словесно-логічна робота хлопчиками проробляється з більшою легкістю, чим дівчатками. Інше факторне дослідження, проведене на десятиліття пізніше, ? в 1951 р. (Б. Мак-Аллістер), також виявило деякі відмінності між хлопчиками і дівчатками. У формальній стороні арифметичних операцій досягнення були приблизно однакові, але хлопчики виявили перевагу над дівчатками в двох тестах ? в одному з тестів на загальний інтелект і в одному пз тестів на арифметичне міркування.
