УДК 37.015.31:159.923.35-053.6

ВОЗРАСТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА В КОНТЕКСТЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА

А.В. Круглик

БГПУ им. М.Танка, г. Минск

AGE-RELATED CHARACTERISTICS OF SPATIAL INTELLECT IN THE CONTEXT OF EDUCATIONAL PROCESS

A.V. Kruglik

BSPU named after M. Tank, Minsk

В статье представлены результаты теоретического анализа и эмпирического лонгитюдного исследования пространственного интеллекта у обучающихся подросткового возраста. Обсуждается проблематика изучения пространственного фактора интеллекта в контексте его роли в образовательном процессе и повышении эффективности усвоения учебных дисциплин гуманитарного, естественнонаучного и математического циклов. Результаты исследования свидетельствуют о том, что пространственный интеллект интенсивно развивается в период подросткового возраста.

Ключевые слова: пространственный интеллект, образовательный процесс, обучающиеся подросткового возраста, академические достижения

In article results of the theoretical analysis and empirical longitudinal research of middle school students’ spatial intellect are presented. The problematics of intellect spatial factor study in the context of educational process and success in humanitarian, natural-science and mathematical educational disciplines are discussed. The research results testify that spatial intellect develops actively during adolescent age.

Keywords: spatial intellect, educational process, middle school students, academic achievements

Одна из основных задач педагогической психологии состоит в изучении закономерностей интеллектуального развития обучающихся в образовательном процессе. В рамках современной образовательной парадигмы под пространственным интеллектом принято понимать специфический вид мыслительной деятельности, обеспечивающей анализ пространственных свойств и отношений реальных объектов, создание пространственных образов и оперирование ими в процессе решения теоретических и практических задач [1].

Практическое значение изучения возрастных особенностей формирования пространственного интеллекта обусловлено широким использованием способности пространственно мыслить и ориентироваться в окружающем пространстве в самых разнообразных жизненных ситуациях и видах деятельности: бытовой, учебной, профессиональной, творческой. Исходя из потребностей современной общеобразовательной школы, разработка проблемы развития пространственного интеллекта обучающихся имеет большое значение для повышения эффективности их познавательной деятельности, в том числе, учебной успеваемости по отдельным дисциплинам.

В отечественной психологии пространственный интеллект изучался в контексте понятий «пространственное мышление», «пространственные способности» и «образное мышление». Начало исследований пространственной ориентации человека в отечественной психологии положила работа Ф. Н. Шемякина в области пространственных представлений. Позже исследования по изучению пространственных способностей были организованы в трех направлениях: первое было ориентировано на изучение механизмов пространственной ориентации у животных и человека; второе – онтогенетическое, связано с изучением стадиальности развития пространственной ориентации с первых дней жизни ребенка до зрелости; третье направление – психодидактическое, направлено на изучение факторов повышения эффективности обучения посредством формирования у обучающихся системы пространственных представлений и умственных способностей. В данном исследовании нас, в первую очередь, интересует третье направление, поскольку развитие пространственного интеллекта обучающихся является одной из важнейших задач современной педагогической практики. Изучение отдельных аспектов пространственного интеллекта в рамках образовательного процесса получило свое развитие в теоретических и экспериментальных работах О. А. Гончарова, В. Н. Дружинина, И. Я. Каплуновича, Д. С. Корниенко, И. С. Якиманской.

Формирование пространственного интеллекта наиболее интенсивно происходит в обучении, под влиянием предметного содержания знаний и методов овладения ими. При этом его развитие идет по линии усложнения всех форм ориентации в пространстве, обогащения их теоретическим содержанием, усложнения задач, в которых требуется преобразование наглядной ситуации путем оперирования пространственными геометрическими, художественными или условно-символическими образами. Используемые при этом средства наглядности становятся более условно-схематическими и абстрактными.

Три основные линии развития пространственного интеллекта в обучении включают: переход от трехмерного пространства к двумерному (от объемного к плоскостному) и обратно; переход от наглядных изображений к условно-схематическим; переход от фиксированной в себе точке отсчета к свободно выбранной или произвольно заданной. Иными словами, в процессе усвоения знаний обучающиеся постоянно находятся в ситуации, требующей «перекодирования» информации, полученной в образной форме путем восприятия различного наглядного материала.

Основной структурной единицей пространственного интеллекта является мысленный образ, отражающий все пространственные особенности воспринимаемого объекта (форма, величина, соотношение элементов на плоскости и в трехмерном пространстве). В исследованиях И. С. Якиманской и ее коллег были обнаружены три типа оперирования мысленными образами: первый характеризует изменение пространственного положения созданного образа; второй – преобразование структуры образа; третий включает длительное и неоднократное преобразование структуры и пространственного положения образа [1]. Результаты отечественных исследований свидетельствуют о наличии существенных затруднений, которые испытывают обучающиеся средних и высших учебных заведений в создании образов и оперировании ими, из чего можно сделать вывод о недостаточном развитии пространственного интеллекта в рамках общеобразовательной школы [1,2, 3].  Отсюда возникает противоречие, заключающееся в значимости развития пространственного интеллекта обучающихся в рамках образовательного процесса и отсутствии методической базы, комплексов специальных упражнений и заданий, направленных на его развитие.

Одну из первых классификаций пространственных представлений предложил Ж. Пиаже, который, отталкиваясь от различных разделов геометрии, выделил топологические (свойства близости, включенности, принадлежности точек), проекционные (сохранение количественных отношений) и евклидовы (метрические) представления (сохранение прямых, углов, параллельности, расстояния). И. Я. Каплунович дополнил классификацию и выделил топологическую, проективную, порядковую, метрическую и алгебраическую подструктуры пространственного фактора интеллекта при решении математических задач [2]. Результаты исследования И. А. Красоткиной показали, что в развитии структуры пространственного фактора интеллекта существуют гендерные различия: у мальчиков доминируют проективная и композиционная (алгебраическая) подструктуры, у девочек – топологическая и порядковая, в то время как метрическая подструктура выраженной гендерной принадлежности не имеет [4].

Топологические, проективные и метрические представления, создающие основу понимания пространства, формируются в ходе обучения зачастую без учета закономерностей их развития в онтогенезе. Так, О. А. Гончаров установил, что у обучающихся подросткового возраста понимание пространства происходит в направлении от топологических представлений к проективным, а затем к метрическим, характерны наличие большого потенциала в использовании разных систем отсчета, доступность графической передачи на плоскости трехмерности объекта и глубины пространства, наличие индивидуального, стихийного развития типов оперирования создаваемым образом на его наглядной основе [5]. Однако, на уроках геометрии обучающиеся сначала оперируют в основном метрическими представлениями, а затем проективными, вследствие чего содержание основных геометрических преобразований нередко не совпадает с содержанием мыслительных операций подростков. Подобная ситуация препятствует подлинно детскому пути вхождения в математику (Ж. Пиаже), так как именно под влиянием обучения компоненты пространственного интеллекта видоизменяются и качественно преобразуются [цит. по 1].

По данным исследования Д. С. Корниенко, у обучающихся младшего и среднего подросткового возраста происходит развитие образного синтеза, способности устанавливать пространственные отношения и навыки проектирования, а в старшем подростковом возрасте развиваются умения оперировать в умственном плане трехмерными объектами. К старшим классам у обучающихся заканчивается дифференциация основных подструктур пространственных способностей и их соотношение, однако, продолжается процесс дифференциации и интеграции элементов [6].

Пространственный интеллект занимает особое место в учебной деятельности, так как выступает одновременно и в качестве необходимого условия, средства обучения, и в качестве его цели. И. В. Борисова, изучая интеллект обучающихся из классов разных типов с помощью «Теста структуры интеллекта» Р. Амтхауэра, установила, что у обучающихся общеобразовательного класса значимо ниже показатели способностей к пространственному обобщению, по сравнению с обучающимися гимназического и лицейского классов; а у обучающихся гимназического класса значимо ниже показатели пространственного воображения, по сравнению с обучающимися лицейского класса [3]. Данные свидетельствуют о том, что характер построения образовательного процесса и содержание обучения оказывает влияние на развитие пространственного интеллекта.

Структура взаимосвязей пространственных способностей, общего интеллекта и академической успеваемости имеет свою межвозрастную и внутривозрастную специфику. Исследования пространственного интеллекта и академической успеваемости демонстрируют неоднородность профилей развития пространственных способностей и успешности обучения у подростков в отдельных областях и применительно к различным видам задач. Исходя из концепции В. Н. Дружинина, для успешного обучения математике и физике обучающемуся нужно обладать развитым «числовым» (формально-символическим), пространственным и вербальным интеллектами; для академической успеваемости по предметам естественнонаучного цикла  необхо­дим высокий уровень развития пространственного и вербального интеллектов; по гуманитарным дисциплинам – вербального интеллекта [7].

Дж. Вэй и его коллеги провели комплекс научных исследований, направленный на изучение  влияния пространственного фактора интеллекта на академическую успеваемость подростков. Лонгитюдное исследование длилось 11 лет, выборка испытуемых включила 400 тысяч обучающихся старшей школы. В результате исследования, во-первых, было доказано существенное влияние пространственного интеллекта на комплекс учебных дисциплин, изучаемых в рамках технических, инженерных и математических специальностей, а также входящих в сферу научных исследований [8]. Во-вторых, было установлено, что пространственные способности играют существенную роль в прогнозировании образовательных и профессиональных достижений генеральной совокупности обучающихся, в том числе группы интеллектуально одаренных обучающихся. В-третьих, была выдвинута проблема отсутствия учета пространственного фактора при отборе интеллектуально одаренных обучающихся, так как критерии их отбора, как правило, ограничиваются изучением вербальных и математических способностей.

В настоящее время в образовательном процессе происходит переориентация на профильное обучение, в рамках которого предусмотрено изучение отдельных учебных предметов на повышенном уровне, о чем свидетельствует Постановление об организации в 2016/2017 учебном году допрофильной подготовки и профильного обучения на III ступени общего среднего образования [9]. В контексте получающей все более широкое распространение проблемы индивидуализации и дифференциации обучения учет развития пространственного интеллекта обучающихся в рамках образовательного процесса требует особого внимания.

С целью изучения возрастных особенностей развития пространственного интеллекта подростков в процессе обучения нами было проведено исследование, включающее два трехлетних лонгитюда. Схема исследования предполагала два малых лонгитюда, в процессе которых мы трижды (в 2014, 2015 и 2016 г.) измеряли одни и те же показатели обучающихся, когда они были учениками 5, 6 и 7 классов и 7, 8 и 9 классов соответственно. В первом лонгитюде (от младшего к среднему подростковому возрасту) приняли участие 63 обучающихся 5 класса (30 мальчиков и 33 девочки), во втором лонгитюде (от среднего к старшему подростковому возрасту) – 62 обучающихся 7 класса (32 мальчика и 30 девочек). В качестве базы исследования были выбраны СШ № 23 и СШ № 136 г. Минска. Согласно Д. И. Фельдштейну, подростковый возраст можно разделить на три стадии – младший, средний и старший, наши исследования подтверждают правомерность данной классификации относительно интеллектуального развития обучающихся подросткового возраста. Возрастные изменения пространственных способностей описаны в терминологии прогрессивного, регрессивного и устойчивого развития. При этом под прогрессивными изменениями мы будем подразумевать статистически значимый рост интеллектуальных показателей подростков, под регрессивными – статистически значимое снижение показателей, а устойчивый характер изменений будет означать рост показателей, не достигающий уровня статистической значимости.

В качестве диагностического инструментария были выбраны следующие методики: «Тест структуры интеллекта» (ТСИ) Р. Амтхауэра, «Тест пространственной ротации фигур» (ТПРФ) М. Пери, субтест «Умозаключение» интеллектуального теста (ИТФ) Дж. Фланагана (в модификации В. Ю. Большакова) и «Тест соотношения топологических и метрических выборов» (ТМВ) О. А. Гончарова.

«Тест структуры интеллекта» Р. Амтхауэра предназначен для оценки общего уровня интеллектуального развития (АА), исходя из показателей девяти субтестов, которые могут быть объединены в комплексы вербальных, математических и пространственно-конструктивных субтестов. Наибольший интерес для нашего исследования представляет конструктивный комплекс субтеств (КК), объединяющий субтесты «Выбор фигур» (FS), позволяющий изучить пространственное воображение и пространственно-комбинаторные способности, и «Задания с кубиками» (WU), направленного на анализ пространственного обобщения [10].  

«Тест пространственной ротации фигур» М. Пери изучает пространственные способности к трансформации и манипулированию трехмерными фигурами в ментальном пространстве (R). Субтест «Умозаключение» интеллектуального теста Дж. Фланагана направлен на изучение умения устанавливать логические отношения между символами, а также на исследование математических способностей обучающихся (UF) [11].

«Методика соотношения топологических и метрических выборов» О. А. Гончарова [5] предназначена для измерения доминирующего принципа обработки пространственной информации –  топологического, который основан на качественном описании пространственных характеристик объектов, и метрического (MP), предполагающего общую оценку подобия формы фигур. Для анализа различий показателей обучающихся подросткового возраста был использован t-критерий Стьюдента для независимых выборок.

Первый лонгитюд: от младшего к среднему подростковому возрасту. В результате исследования было установлено, что пространственное воображение обучающихся по ТСИ (FS) устойчиво формируется в период обучения в 5 и 6 классах (m₅=6,78; m₆=6,91), а к 7 классу приобретает прогрессивный характер развития (m₆=6,91; m₇=7,67; t=-2,30; р≤0,05). Пространственно-комбинаторные способности обучающихся в 5 и 7 классах также обнаруживают статистически значимые различия (t=-2,17; р≤0,05). Для способности пространственного обобщения обучающихся по тесту Р. Амтхауэра (WU) характерно устойчивое формирование в течение младшего и среднего подросткового возраста (m₅=6,06; m₆=6,30; m₇=6,54), при этом различия способности оперировать пространственными образами и обобщать их отношения у обучающихся в 5 и 7 классах не достигают уровня статистической значимости. Полученные данные свидетельствуют об интенсивном росте пространственного воображения обучающихся в среднем подростковом возрасте, в то время как пространственное обобщение проявляет тенденцию устойчивого характера изменений (рисунок 1).

Способность к пространственной ротации фигур в ментальном плане по ТПРФ (R) обладает устойчивой динамикой изменений (m₅=5,81; m₆=6,11; m₇=6,28) у обучающихся в период младшего и среднего подросткового возраста и достигает уровня статистической значимости между показателями подростков в период обучения в 5 и 7 классах (t=-2,49; р≤0,05).

Умение устанавливать логические отношения между символами по ИТФ (UF) имеет устойчивый характер формирования у обучающихся с 5 по 6 класс (m₅=5,48; m₆=5,72) и прогрессивно развивается в период обучения в 7 классе (m₆=5,72; m₇=6,30; t=-2,62; р≤0,01). При этом также были обнаружены статистически значимые различия в показателях умения оперировать символами у обучающихся в 5 и 7 классах (m₅=5,48; m₇=6,30; t=-3,42; р≤0,01), что свидетельствует о преимущественном формировании умения анализировать символьный материал в среднем подростковом возрасте.

Установлен устойчивый рост выбора обучающимися метрического принципа обработки информации по ТМВ (МР) в течение младшего и среднего подросткового возраста (m₅=13,87; m₆=14,21; m₇=14,46), различия достигают уровня статистической значимости при анализе показателей подростков в 5 и 7 классах (m₅=13,87; m₇=14,46; t=-2,45; р≤0,05). Полученные данные свидетельствуют о постепенном переходе обучающихся с топологического на метрический принцип обработки пространственной информации в период обучения в 5 – 7 классах.

Рисунок 1. – Пространственные способности обучающихся (первый лонгитюд)

Результаты первого лонгитюда свидетельствуют о том, что развитие пространственных способностей при переходе обучающихся от младшего к среднему подростковому возрасту имеет прогрессивный характер, уровня статистической значимости достигают различия в умении устанавливать логические отношения между символами, способности к пространственной ротации фигур в ментальном плане, предпочтении обучающимися метрического принципа обработки пространственной информации и пространственном воображении.

Второй лонгитюд: от среднего к старшему подростковому возрасту. Во втором лонгитюде пространственное воображение (FS) обучающихся прогрессивно развивается с 7 по 8 класс (m₇=7,71; m₈=9,18; t=-5,32; р≤0,001) и замедляется к 9 классу (m₈=9,18; m₉=9,38). В целом с 7 по 9 класс у старших подростков отмечен значимый рост пространственно-комбинаторных способностей (t=-5,58; р≤0,001). Обнаружена тенденция прогрессивного роста способности пространственного обобщения (WU) у обучающихся в период с 7 по 8 (m₇=5,98; m₈=6,90; t=-2,63; р≤0,01) и с 8 по 9 (m₈=6,90; m₉=7,35; t=-2,33; р≤0,05) классы. Кроме того, способность пространственного обобщения обучающихся интенсивно развивается в период с 7 по 9 класс (t=-4,32; р≤0,001). Таким образом, к старшему подростковому возрасту у обучающихся увеличиваются показатели и пространственного воображения, и пространственного обобщения (рисунок 2).

Прогрессивный рост способности к пространственной ротации фигур по ТПРФ (R) достигает уровня статистической значимости у подростков в периоды с 7 по 8 (m₇=6,35; m₈=7,37; t=-3,65; р≤0,001) и с 8 по 9 (m₈=7,37; m₉=7,74; t=-4,48; р≤0,001) классы. Данные позволяют утверждать, что способности к пространственной ротации фигур значимо развиваются в период обучения старших подростков в 7 – 9 классах (t=-5,46; р≤0,001). 

Умение устанавливать логические отношения между символами по ИТФ (UF) обнаруживают тенденцию прогрессивного роста у обучающихся с 7 по 8 (m₇=6,40; m₈=7,03; t=-2,10; р≤0,05) и с 8 по 9 (m₇=7,03; m₈=7,34; t=-2,42; р≤0,01) классы, что свидетельствует о значимом развитии умения оперировать символами в течение старшего подросткового возраста (t=-2,93; р≤0,01).

Динамика выбора метрического принципа обработки информации по ТМВ (МР) характеризуется прогрессивным развитием в период с 7 по 8 класс (m₇=14,53; m₈=15,82; t=-3,93; р≤0,001) и устойчивыми изменениями с 8 по 9 класс (m₈=15,82; m₉=15,95). В целом выявлен статистически значимый переход от предпочтения топологического к метрическому принципу оперирования пространственной информацией в старшем подростковом возрасте (t=-4,00; р≤0,001).

Рисунок 2. – Пространственные способности обучающихся (второй лонгитюд)  

В целом результаты второго лонгитюда свидетельствуют о том, что развитие пространственных способностей при переходе обучающихся от среднего к старшему подростковому возрасту имеет прогрессивный характер, при этом уровня статистической значимости достигают различия в пространственном воображении и обобщении, способности к пространственной ротации фигур, предпочтении метрического принципа обработки информации и, в меньшей степени – в умении устанавливать логические отношения между символами.

Результаты исследования, включающего два лонгитюда, позволяют сформулировать две закономерности развития пространственного интеллекта обучающихся на протяжении всего подросткового возраста.

В соответствии с результатами первого лонгитюда, при переходе от младшего к среднему подростковому возрасту развитие пространственного интеллекта обучающихся обусловлено, в первую очередь, значимым ростом умения устанавливать логические отношения между символами и пространственного воображения и, в меньшей степени, формированием метрического принципа обработки воспринимаемых объектов, в то время как способность к пространственному обобщению обнаруживает устойчивый характер развития.

Результаты второго лонгитюда позволяют констатировать, что при переходе от среднего к старшему подростковому возрасту наиболее значимыми в формировании пространственного интеллекта становятся пространственно-комбинаторные способности, способности к пространственной ротации фигур и умение оперировать пространственными образами и обобщать их отношения, при этом снижается значимость умения оперировать символами и предпочтения метрического принципа обработки информации.

В целом, данные двух малых лонгитюдов свидетельствуют о том, что в подростковом возрасте происходит последовательное развитие, во-первых, целостного наглядного мышления и умения оперировать символами, во-вторых, на базе пространственно-комбинаторных способностей начинает формироваться аналитико-синтетическое мышление и способности к пространственной ротации фигур в ментальном пространстве. В результате исследования возрастных особенностей развития пространственного интеллекта обучающихся можно утверждать, что, подростковый возраст является сензитивным для формирования интеллектуальных структур, отвечающих за восприятие, структурирование и трансформацию пространственной информации об объектах.

Список использованных источников:

1. Якиманская, И. С. Психологические основы математического образования / И. С. Якиманская. – М.: Academia, 2004. – 320 с.
2. Каплунович, И. Я. Учет индивидуальных особенностей мышления при обучении учащихся решению математических задач / И. Я. Каплунович // Педагогическая наука и образование. – 2003. – № 4. – C. 74–79.
3. Борисова, И. В. Особенности структуры интеллекта учащихся классов разных типов / И. В. Борисова, В. Н. Новосельцева // Успехи современной науки. – 2016. – № 2. – С. 124 – 130.
4. Красоткина, И. А. Влияние гендерных различий на формирование структуры пространственного мышления учащихся: Автореф. дис. ... канд. психол. наук. – М., 2005. – 20 с.
5. Гончаров, О. А., Топологический и метрический принципы обработки пространственной информации: перцептивные и возрастные закономерности / О. А. Гончаров, Н. Е. Емельянова, Ю. Н. Тяповкин // Психологический журнал. – Т. 32, 2011. – № 1. – С. 87–96.
6. Корниенко, Д. С. Динамика пространственных способностей в подростковом возрасте / Д. С. Корниенко // Пятая междунар. конференция по когнитивной науке. – Калининград, 2012. – С. 441–443.
7. Дружинин, В. Н. Психология общих способностей / В. Н. Дружинин. – СПб.: «Питер», 1999. – 368 с.
8. Wai, J. Spatial ability for STEM domains: aligning over 50 years of cumulative psychological knowledge solidifies its importance / J. Wai, D. Lubinski, C. Benbow // Journal of Educational Psychology. – 2009. – Vol. 101. – No. 4. – P. 817 – 835.
9. Постановление «Об организации в 2016/2017 учебном году допрофильной подготовки и профильного обучения на III ступени общего среднего образования» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.adu.by/ru/homepage/obrazovatelnyj-protsess/instruktivno-metodicheskie-pisma.html.
10.  Елисеев, О. П. Практикум по психологии личности / О. П. Елисеев. – СПб: Питер, 2010. – 512 с.
11. Большаков, В. Ю. Психотренинг. Социодинамика. Упражнения. Игры / В. Ю. Большаков. – СПб: Социально-психол. центр, 1996. – 379 с.