Актуальність теми. Реформування освітньої галузі в Україні спрямоване на підвищення рівня інтелектуального розвитку особистості, її творчих здібностей відповідно до змін, що відбуваються в Україні та світі. Початкова школа, де закладається підґрунтя подальших успіхів учнів, потребує впровадження інноваційних технологій навчання, спрямованих на осмислене засвоєння знань та здатності використовувати їх у будь-яких навчальних та життєвих ситуаціях.

З раннього дитинства людина сприймає світ символів, кодів, моделей за допомогою різних засобів комунікації. Нині, у час інформаційних технологій, пізнання у багатьох випадках відбувається через Інтернет, і ці можливості дедалі розширюються, збагачуються новим досвідом, з’являється нагальна потреба осмисленого розуміння необхідної інформації, вільного оперування просторовими уявленнями.

У різні часові періоди проблему формування просторових уявлень досліджували психологи, дидакти та методисти. Вивчаючи мисленнєву діяльність учнів, вони пропонували різноманітні шляхи розвитку їхньої графічної грамотності, формування теоретичних понять, доцільність використання засобів навчання, наочності тощо. Механізми оперування зоровими образами у процесі мислення описано у працях Р. Арнхейма, Г. Грегорі, В. Зінченка, Р. Хольта. Значний внесок у дослідження означеної проблеми  внесли психологи Б. Ананьєв, Т. Бауер, Л. Виготський, Г. Костюк, О. Леонтьєв, В. Моляко, Ж. Піаже, Л. Рубінштейн, І. Якиманська та ін. Розвитку просторових уявлень, уяви у дітей дошкільного віку та початкової школи присвятили свої праці А. Запорожець, А. Леушина, А. Люблінська, Н. Побірченко, М. Ричик, які досліджували пізнавальні можливості, особливості та здібності дітей у процесі осмислення форми і розмірів предметів навколишнього світу, їх розташування. Психологи, дидакти, методисти, (М. Богданович, М. Волчаста, О. Дубинчук, Я. Жовнір, А. Пишкало, М. Моро, І. Бантова, Б. Поляк) займалися проблемою вивчення геометричного матеріалу у початковій школі та різні аспекти проблеми формування просторових уявлень, розвитку уяви, мислення.

Питання щодо формування під час вивчення математики просторових уявлень висвітлено у роботах О. Астряба, М. Бурди, В. Гусєва, О. Дубинчук, Н. Мацько, А. Пишкала, І. Тесленка та ін.

Незважаючи на всебічні дослідження у психології, дидактиці, методиках проблеми формування просторових уявлень в учнів, на визначення важливих закономірностей формування уявлень, уяви, розвитку мислення, на опрацювання різних варіантів методики формування просторових уявлень в учнів під час вивчення різних шкільних предметів, питання формування просторових уявлень саме у початковій школі все ще лишається недостатньо розробленим.

Зміни у шкільних програмах і підручниках, впровадження нових інноваційних технологій навчання, розширення пізнавальних можливостей учнів – усе це  потребує додаткових досліджень процесу формування просторових уявлень в учнів, удосконалення методики навчання.

У початковій школі закладаються основи просторового бачення світу, в учнів нагромаджується необхідний запас просторових уявлень, розвиваються просторова уява, мислення, збагачується мовлення, вдосконалюються графічні уміння  і навички, необхідні у подальшому під час вивчення всіх шкільних предметів, тобто скрізь, де виникає потреба оперувати просторовими уявленнями, символами, кодами, а також здобувати знання про просторову тривимірну модель навколишнього світу. Окрім того, закладені у початковій школі просторові уявлення учнів постійно поглиблюватимуться і збагачуватимуться не лише в школі, а й пізніше, у вищих навчальних закладах, професійній діяльності, у повсякденні.

Досвід учителів та результати експериментального дослідження свідчать про значні труднощі, які виникають у частини учнів під час осмислення геометричних понять, побудови графічних зображень оперування зоровими образами в умовах навчальних ситуацій, орієнтації у просторі тощо.

У зв’язку з цим проблема розвитку просторових уявлень в учнів початкової школи потребує глибокого і комплексного дослідження та узагальнення  а також впровадження у практику теоретичних і практичних результатів, одержаних психологами, дидактами, методистами та вчителями шкіл. Крім того, вкрай важливо узгодити результати теоретичного дослідження з епізодичною і фрагментарною їх реалізацією у різних програмах та підручниках, що потребує визначення міжпредметних зв’язків, інтеграції знань,  уникнення понятійної двозначності, термінологічної плутанини тощо.

Отже, труднощі, що виникають у процесі формування в учнів початкової школи просторових уявлень, недостатня теоретична і методична розробленість цілісної системи управління цим процесом та визначення його умов обумовили  вибір теми дисертаційного дослідження: «Дидактичні умови формування просторових уявлень в учнів початкової школи».

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження є частиною комплексної науково-дослідницької роботи лабораторії математичної і фізичної освіти Інституту педагогіки НАПН України згідно з тематичним планом наукових досліджень за темою «Методична система диференційованого навчання математики в основній школі» (0105U000285). Тему дисертації затверджено на вченій раді Інституту педагогіки НАПН України (протокол № 1-7/13 від 22.12.2006 р.) і узгоджено у Раді з координації наукових досліджень в галузі педагогіки та психології в Україні (протокол № 8 від 31.10.2006 р.).

Мета дослідження – науково обґрунтувати дидактичні умови формування  просторових уявлень в учнів початкових класів.

Для досягнення мети дослідження необхідно було розв’язати такі завдання:

1. З’ясувати психолого-педагогічні закономірності формування просторових уявлень в учнів у процесі навчання у початковій школі.
2. Проаналізувати стан розробленості проблеми формування просторових уявлень в учнів у психолого-педагогічній науці і шкільній практиці. З’ясувати причини виникнення помилкових уявлень в учнів початкової  школи.
3. Визначити умови , за яких ефективно формувати просторові уявлення в учнів початкової школи та перевірити ці умови експериментально.
4. Окреслити та обґрунтувати критерії і рівні сформованості просторових уявлень та на їх основі створити систему різнорівневих завдань для управління процесом формування просторових уявлень.

Об’єкт дослідження – навчально-виховний процес у початковій школі.

Предмет дослідження – дидактичні умови, критерії і рівні формування просторових уявлень в учнів у процесі навчання у початковій школі.

Гіпотеза дослідження полягає у припущенні, що ефективність формування просторових уявлень в учнів значно підвищиться у разі: додержання наступності у формуванні зорових образів в учнів початкової школи з дошкіллям; створення умов для особистісно орієнтованого навчання; збагачення змісту інтегрованими знаннями; впровадження диференційованого управління процесом формування просторових уявлень з використанням різнорівневої системи завдань, яка попереджуватиме виникнення помилкових уявлень, забезпечуючи чітку послідовну пропедевтику формування зорових образів, що лежать в основі формування  ключових компетентностей з метою успішного оволодіння різними шкільними  предметами та оперування ними  у практичній діяльності.

Методологічну та теоретичну основу дослідження становлять: концептуальні положення психології, дидактики, методики про формування просторових уявлень в учнів початкової школи. Визначальними положеннями у нашому дослідженні стали: концепція навчальної діяльності (В. Давидов, О. Леонтьєв); психологічна теорія мислення (Л. Виготський, Г. Костюк, С. Рубінштейн); теорія розвивального навчання (Л. Занков, Д. Ельконін); особистісно орієнтований підхід (Ш. Амонашвілі, І. Бех, О. Савченко, І. Якиманська). У процесі дослідження було опрацьовано роботи Б. Ананьєва, А. Алексюка, Л. Виготського, В. Моляко, Г. Костюка, В. Роменця, І. Якиманської, використано результати психолого-педагогічних досліджень українських і зарубіжних учених, педагогічний досвід.

Для розв’язання  окреслених завдань, перевірки гіпотези застосовано такі методи дослідження: теоретичні: порівняння, аналіз психолого-педагогічної, філософської, навчально-методичної літератури, систематизація, класифікація здобутої інформації, її синтез та узагальнення з метою визначення стану розробленості проблеми; узагальнення одержаної інформації та досвіду роботи вчителів початкових класів; емпіричні: педагогічне спостереження, діагностичні (усне та письмове опитування, бесіди, анкетування, тестування, інтерв’ювання з метою з’ясування сформованості предметних та ключових компетентностей , що передбачають просторове уявлення, логічне  мислення); праксиметричні, за допомогою яких упорядковано та систематизовано дослідницькі матеріали; прогностичні: за допомогою експертних оцінок, моделювання педагогічних ситуацій, прийомів і форм методичного характеру вивчено проблему в цілому, здійснено педагогічний експеримент та визначено ефективність дидактичних умов формування просторових уявлень у процесі особистісно орієнтованої навчальної діяльності учнів початкової школи; статистичні методи, які забезпечили вірогідність та надійність кількісного та якісного аналізу результатів дослідження.

Організація та основні етапи дослідження. Дослідження здійснено поетапно упродовж 2000–2010 рр. На першому етапі (2000–2003 рр.) проаналізовано психолого-літературні джерела з досліджуваної проблеми і обґрунтовано мету і завдання експерименту, розроблено методику дослідження, визначено об’єкт, предмет дослідження, проведено констатувальний експеримент. З’ясовано, що епізодичність вивчення геометричного матеріалу, неузгодженість та ізольованість формування окремих уявлень в учнів про простір у процесі вивчення різних предметів призводить до плутанини у термінології, знижує рівень знань у цілому. Нечіткі, не достатньо осмислені, нерідко помилкові, зорові образи понять гальмують сприймання нової інформації та її використання, що ускладнює розвиток просторової уяви, мислення, мовлення, практичних дій.

На другому етапі (2003–2005 рр.) з’ясовано у визначених нами експериментальних та контрольних класах (1–4-ті кл.) рівень сформованості просторових уявлень на основі розроблених критеріїв для визначення рівня сформованості просторових уявлень і підготовлено дидактичні матеріали для здійснення формувального експерименту, для вчителів використано інструктаж щодо здійснення експерименту та підготовлено систему завдань для диференційованого управління процесом формування просторових уявлень в експериментальних класах, запропоновано також методичні рекомендації вчителям.

На третьому етапі (2006–2009 рр.) уточнено зміст розроблених нами експериментальних матеріалів, внесено корективи до методичних рекомендацій. У процесі формувального експерименту вносилися також необхідні зміни, корективи в систему завдань та пропоновану методику для експериментальних класів. Узагальнення одержаних експериментальних даних формувального етапу та порівняння їх з результатами констатувального етапу дали змогу визначити причини труднощів учнів і вчителів, систематизувати типові помилки учнів та внести відповідні зміни у систему вправ та методичні рекомендації з метою уникнення та попередження помилкових уявлень на кожному етапі засвоєння знань.

На четвертому етапі (2009–2010 рр.), підсумовуючи результати попередніх етапів експериментального дослідження, у процесі апробації було внесено зміни і уточнення до методичних рекомендацій та навчально-методичної системи завдань посібників, що готувалися до друку. Узагальнені результати даних експериментального дослідження у цілому підтвердили ефективність розроблених нами методичних рекомендацій для вчителів та системи задач і вправ для учнів. Результати дисертаційного дослідження обговорювалися на науково-практичних конференціях Інституту педагогіки НАПН України, науково-практичних семінарах для педагогів та психологів Київської, Хмельницької, Чернігівської областей, зокрема м. Ніжина.

Експериментальна база дослідження. Дослідно-експериментальну роботу здійснено на базі загальноосвітніх шкіл № 15 та № 16 (м. Ніжин), Дмитрівської загальноосвітньої школи та Софіївсько-Борщагівської спеціалізованої школи (Києво-Святошинський р-н Київської обл.), Ніжинського дитячого будинку-інтернату, Центру медико-соціальної реабілітації (м. Чернігів). Усього в експериментальному дослідженні взяло участь понад 1200 учнів та 25 учителів.

Наукова новизна одержаних результатів:

• уперше науково обґрунтовано дидактичні умови формування просторових уявлень учнів початкової школи, що полягають: в організації навчально-пізнавальної діяльності учнів з використанням єдиної уніфікованої термінології та однозначності формування уявлень під час вивчення різних предметів; у збагаченні змісту інтегрованими знаннями; у забезпеченні наступності початкової школи з дошкіллям у цілісній системі формування просторових уявлень; у впровадженні диференційованого управління процесом формування просторових уявлень на основі різнорівневої системи завдань із застосуванням дослідницьких методів навчання під час вивчення всіх предметів у початковій школі. На основі вмінь читати графічні зображення та вмінь їх будувати визначено критерії та рівні сформованості просторових уявлень, їх повноти, осмисленості, дієвості;
• удосконалено зміст, форми і методи цілеспрямованого формування просторових уявлень та оперування ними у найрізноманітніших змодельованих нестандартних навчальних і життєвих ситуаціях, що попереджує виникнення помилкових уявлень на всіх етапах навчального процесу та забезпечує необхідний розвиток графічної, алгоритмічної грамотності, просторового бачення, мислення.
• подальшого розвитку набула дидактична ідея використання системи вправ В. Онищука з урахуванням закономірностей формування просторових уявлень в учнів початкової школи (діагностика, прогнозування, контроль, корекція якості сформованих образів та запобігання помилковим уявленням, усунення труднощів у процесі оперування зоровими образами).

Практичне значення одержаних результатів дослідження полягає у розробленні методичних рекомендацій та системи різнорівневих завдань, які дадуть змогу вчителям підвищити якість формування просторових уявлень учнів 1–4-х класів, що сприятиме розвитку графічної грамотності, алгоритмізації дій, уніфікації термінології та попередженню помилкових уявлень.

Основні концептуальні положення та матеріали дослідження впроваджено у навчальний процес загальноосвітніх шкіл: Ніжинської гімназії № 16 (довідка про впровадження № 01-10/1245 від 23.08.2011 р.), Ніжинської ЗОШ І–ІІІ ступеня № 15 (довідка про впровадження № 01-10/1245 від 23.08.2011 р.), Дмитрівської ЗОШ І–ІІІ ступенів та Софіївсько-Борщагівської спеціалізованої ЗОШ І–ІІІ ступенів Києво-Святошинського району Київської області (довідка № 147 від 02.09.2011 р.), Ніжинського дитячого будинку-інтернату (довідка про впровадження № 01/7177 від 01.09.2011 р.), Центру медико-соціальної реабілітації (довідка про впровадження № 01/7177 від 01.09.2011 р.).

Видані навчальні посібники з друкованою основою та методичними рекомендаціями для формування просторових уявлень в учнів 1–4-х класів впроваджено у практику роботи вчителів початкових класів та вчителів будинків-інтернатів, реабілітаційних центрів. Використання даних навчальних посібників у дитячих будинках-інтернатах стало засобом реабілітації дітей та адаптації їх до суспільного життя, поштовхом до активізації їхніх природних здібностей, до практичного самовираження у малюнку, саморобці, вишивці, плетінні, ліпленні тощо.

Особистий внесок. У інтегрованому підручнику «Математика, 3 клас» дисертанту належить: система практичних завдань для формування просторових уявлень. У навчальних посібниках з друкованою основою «Математика, 3 клас, ч. 1», «Математика, 3 клас, ч. 2» – система завдань на вимірювання і побудову графічних зображень. У навчальному посібнику з друкованою основою «Вчимося писати, обчислювати, 1 клас» та навчальних посібниках для дошкільнят «Домалюй, напиши, полічи» (№ 1, № 2, № 3) – система практичних вправ для формування просторових уявлень з метою попередження виникнення помилкових уявлень.

Апробація результатів дослідження. Основні положення і результати дослідження було представлено в доповідях на міжнародних науково-практичних конференціях: «Права людини та європейські стандарти соціальної політики» (Варшава, 2009 р.), «Міжнародний освітній форум Артеківські діалоги» (Крим, «Артек», 2009 р.); всеукраїнських науково-практичних конференціях: «Методичні засади використання інформаційно-комунікаційних технологій у навчальному процесі загальноосвітніх навчальних шкіл» (Хмельницький, 2009 р.), «Роль шкільних підручників у формуванні творчої особистості, моральності, духовності, психофізичного, інтелектуального здоров’я громадянського суспільства» (Київ, 2009 р.), «Актуальність проблеми соціальної педагогіки: теорія та історія» (Ніжин, 2010 р.); на звітній науковій конференції Інституту педагогіки НАПН України, «Зміст і технології шкільної освіти» (Київ, 2011 р.).

Публікації. Основні положення та результати дисертаційного дослідження відображено у 15 публікаціях (одноосібних – 6), серед яких: інтегрований підручник (у співавторстві) – 1; навчально-методичні посібники з друкованою основою (у співавторстві) – 6; статті у провідних науково-фахових виданнях – 4; статті у наукових виданнях – 1; тези у збірниках наукових конференцій –  3.

Структура та обсяг дисертації. Робота складається зі вступу, двох розділів, висновків до кожного розділу, загальних висновків, списку використаних джерел. Загальний обсяг роботи становить 223  сторінки, основний текст дисертації викладено на 165 сторінках, додатків подано на 36 сторінках. Робота містить 3 таблиці і 29 рисунків. Список використаних джерел на 22 сторінках налічує 270 бібліографічних позицій.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

У вступі обґрунтовано актуальність проблеми, визначено мету, об’єкт, предмет, завдання і методи дослідження, обґрунтовано наукову новизну, практичне значення, висвітлено експериментальну роботу, наведено відомості про апробацію та впровадження результатів дослідження у практику початкової школи.

У першому розділі «Проблема формування просторових уявлень в учнів початкової школи у психолого-педагогічній літературі та шкільній практиці» висвітлено особливості дослідження проблеми, наведено теоретичний аналіз філософських, психолого-педагогічних та методичних досліджень проблеми формування просторових уявлень в учнів 1–4-х класів, рівень сформованості просторових уявлень учнів у шкільній практиці, аналіз шкільних програм і підручників України та зарубіжних країн. З метою забезпечення науковості викладу матеріалу уточнено зміст термінів: «образ», «просторовий образ»,  «просторові уявлення», «просторова уява», «просторове мислення» тощо.

Термін «просторові уявлення» передбачає уявлення про форму, розміри, величини, розташування, відстані та  просторові зв’язки й відношення.

Під поняттям «формування уявлень» ми розуміємо процес утворення і закріплення у пам’яті зорового образу об’єкта з подальшим його уточненням, розширенням, збагаченням у процесі осмислення нових знань, дій, операцій та різноманітної пізнавальної діяльності.

У психолого-педагогічній літературі висвітлено процес утворення і закріплення у пам’яті тривимірного та двовимірного зорових образів (форми, розмірів, протяжності, розташування на площині та у просторі), особливості цілеспрямованого послідовного осмислювання, уточнення, збагачення, розширення та перекодування просторової інформації під час переходу від уявлень-образів до уявлень-суджень у процесі міркувань, практичної діяльності, графічних побудов та відтворення у різній формі сформованих уявлень.

У дослідженнях психологів Г. Костюка, В. Моляка, В. Роменця, М. Ричика, О. Скрипченка, І. Якиманської з’ясовано психологічні аспекти розвитку просторових уявлень, уяви та їх роль в інтелектуальному розвитку учнів.

У працях Б. Ананьєва, О. Дубинчук, М. Волчастої, О. Галкіної, М. Гусєва, Б. Ерднієва висвітлено особливості формування просторових уявлень учнів початкової школи та вміння оперувати ними у найрізноманітніших навчальних ситуаціях. У дослідженнях В. Зикової, І. Каплуновича, Ю. Колягіна, В. Моляка, А. Пишкала, І. Тесленка приділено увагу вивченню процесів формування просторових уявлень і понять під час розв’язування задач, проаналізовано особливості розвитку просторової орієнтації та просторового бачення, оперування зоровими образами понять під час оволодіння учнями математичними знаннями, уміннями, навичками.

Проблемі формування просторових уявлень у методичній літературі приділено увагу в роботах М. Богдановича, А. Ботвінікова, Г. Глейзера, Я. Жовніра, Б. Ломова, Г. Маслової, Н. Мацько, А. Пардала, І. Тесленка та ін. Результати цих досліджень свідчать, що наочно-дійовий стиль мислення притаманний дітям переважно від 6 до 11 років і є найбільш сприятливим періодом для збагачення зорових образів, формування просторової орієнтації, просторової уяви, мислення, просторової моделі навколишнього світу.

Дане дослідження, започатковане І. Тесленком, є частиною комплексного дослідження проблеми формування просторових уявлень (від дошкільного віку до періоду закінчення школи і здійснюється з 1974 року під керівництвом Н. Мацько (А. Амірбеков, О. Борейко, О. Гармаш, Н. Моторіна, А. Розуменко, Н. Салтановська,  С. Симан, О. Чашечнікова та ін.). Дослідження відбувається у тісній співпраці (спільні конференції, круглі столи, творчі зустрічі) з російськими психологами (Я. Каплунович, І. Якиманська) й методистами (Г. Глейзер, Б. Ерднієв, І. Зубарєва, Ю. Колягін, А. Пишкало), українськими психологами, дидактами, методистами (В. Бондар, М. Бурда, М. Головко, В. Моляко, О. Проскура, С. Скворцова), спираючись на ідеї інтеграції знань природничо-математичної освіти (М. Бурди, М. Головка, С. Гончаренка, В. Мадзігона, О. Ляшенка, В. Ільченко).

Основними структурними компонентами процесу формування просторових уявлень є: сприйняття інформації про геометричні об’єкти, їх форму, кількісну характеристику, розміри (довжина, ширина, висота, площа, об’єм), розташування  у просторі та на певній відстані один від одного, осмислення здобутої інформації у процесі утворення нового образу, закріплення його у пам’яті та оперування уявленнями у процесі розв’язування задач, у практичній діяльності, повсякденному житті.

Уявлення виникають не миттєво і не у завершеному вигляді, а формуються поступово, удосконалюються і видозмінюються під впливом нових сприймань, відчуттів, процесу мислення, осмислення нової інформації, а також особистісного досвіду.

Формуються просторові уявлення в учнів 1–4-х класів у процесі вивчення всіх предметів шляхом: спостереження,  сприйняття і осмислення інформації, отриманої від учителя, з підручників та посібників, у процесі розв’язування задач, оперування просторовими уявленнями в уяві та графічної діяльності, конструювання, моделювання, мовленнєвого розвитку тощо.

Наші теоретичні й експериментальні дослідження підтвердили доцільність визначення рівнів сформованості в учнів просторових уявлень, їх повноти, осмисленості, дієвості, що передбачають уміння: 1) розпізнавати даний об’єкт серед об’єктів реальної дійсності; 2) розпізнавати об’єкт серед зображень; 3) відтворювати в уяві об’єкт (уявлення пам’яті); 4)  з’ясовувати взаємозв’язок між словом і уявленням, зображенням і об’єктом реальної дійсності; 5) відтворювати  уявлення пам’яті (словесно, графічно, у процесі моделювання); 6) створювати в уяві нові об’єкти (уявлення уяви); 7) відтворювати уявлення уяви (словесно, графічно, шляхом моделювання).

На основі цих умінь ми визначили  рівні сформованості (низький, середній, достатній, високий) просторових уявлень учнів.

Низький. Нагромаджено незначний обсяг просторових уявлень. Учні розпізнають просторові ознаки і відношення, нескладні просторові об’єкти, уміють використовувати лише окремі ознаки і відношення. Вони спроможні дати назву об’єкта, знайти його зображення серед інших предметів. Диференціювання різних просторових ознак нестійке, часто відсутнє співвідношення між образом і словом та навпаки – між словом і образом. Уявлення неповні, нерідко помилкові. Сформовано уміння 1, 2, 3, 4.

Середній. Учні спроможні відтворювати уявлення пам’яті, розвинутою у них є здатність відтворювати (в уяві, словесно, графічно, у вигляді моделі), засвоєні ними окремі просторові ознаки і відношення. Частково учні володіють запасом просторових уявлень, термінологією та різними видами просторових ознак і відношень. Уміють встановлювати зв’язки між просторовими, кількісними, словесними образами та використовувати їх у нескладних ситуаціях. Слово поступово набуває значення сигналу і викликає в учнів відповідні образи в уяві. Сформовано вміння 1, 2, 3, 4, 5, частково 6.

Достатній. Учням посильне самостійне конструювання просторового образу у процесі практичної діяльності. У мисленнєвій діяльності учні активно використовують як опору сформовані уявлення у поєднанні з кількісними і числовими відношеннями. Вони спроможні словесно описувати просторові ознаки і відношення, спираючись на окремі елементи просторових понять (про форму, розміри, відстань тощо). На основі сформованих просторових уявлень учні створюють нові уявлення, розширюють і збагачують набуті та оперують ними, використовуючи словесний опис ознак і відношень, виконують графічні зображення. Труднощі виникають у разі потреби оперувати зоровими образами в уяві, змінювати їх та доповнювати у процесі перекодування інформації. Сформовано вміння 1, 2, 3, 4, 5, частково 6 і 7.

Високий. Вільне мисленнєве оперування просторовими уявленнями у найрізноманітніших навчальних і практичних ситуаціях. Багатий запас просторових уявлень, термінології дає змогу учням легко диференціювати просторові ознаки і відношення та оперувати ними у разі потреби перекодувати інформацію. У учнів сформовані всі сім умінь.

Сформовані в учнів уміння як критерії якості просторових уявлень, їх контролю та оцінювання було покладено в основу розроблення системи вправ.

На основі теоретичного аналізу результатів психолого-педагогічних досліджень та даних констатувального експерименту ми визначили основні напрями подальшого дослідження, які описано у ІІ розділі.

У другому розділі «Дидактичні умови формування просторових уявлень в учнів початкової школи» основну увагу приділено дослідженню умов виникнення, розширення і збагачення зорових образів, виявленню та попередженню помилкових уявлень, визначенню засобів впливу на якість сформованих образів та умінь оперування ними у процесі пізнавальної та практичної діяльності з урахуванням можливостей підвищення ефективності навчання.

Поєднуючи мотиваційні, змістові, процесуальні компоненти з організацією навчального процесу, з визначенням мети і завдань навчання, зі специфікою шкільних предметів , з навчально-виховною діяльністю учителя, з пізнавальною діяльністю учнів (зворотній зв’язок) на уроках та у позакласній діяльності, з’ясовано закономірності утворення і розвитку уявлень та визначено дидактичні умови, які забезпечують необхідний рівень сформованості просторових уявлень.

З’ясовано, що дидактичними умовами формування просторових уявлень в учнів є: раціональне управління самостійною пізнавальною діяльністю; індивідуалізація навчання; додержання наступності у поєднанні з послідовністю, системністю, доступністю, посильністю, науковістю; створення творчої атмосфери умотивованого навчання самостійно вчитись; збагачення змісту навчання інтегрованими знаннями; використання динамічного унаочнення за допомогою комп’ютерної графіки; вироблення алгоритмічних підходів до розв’язування практичних завдань та відтворення зорових образів, що є основою предметних і  ключових компетентностей, передбачених Державним стандартом.

Діагностика і прогнозування кінцевого результату сприяє своєчасній корекції сформованих уявлень, позитивній динаміці змін, розширенню, збагаченню та формуванню вмінь оперувати зоровими образами у найрізноманітніших навчальних та задачних ситуаціях.

Враховуючи результати міжнародних порівняльних досліджень якості навчальних досягнень учнів початкових шкіл, у яких також брала участь Україна, зокрема труднощі у розв’язанні практичних завдань, було доповнено вправами розроблену систему завдань та оперування просторовими уявленнями, що усували ці труднощі.

Розроблена нами система вправ доповнює й розширює відому дидактичну систему вправ В. Онищука діагностичними, контролюючими, корекційними та інтегрувальними завданнями, що є необхідними для процесу утворення та оперування просторових уявлень.

Створюючи систему різнорівневих завдань з метою своєчасного усунення помилкових уявлень та попередження причин їх виникнення, на кожному етапі навчання добирались відповідні завдання різної складності, враховувалися труднощі індивідуальної пізнавальної діяльності, різний рівень підготовки до сприймання матеріалу та досвід і творчий потенціал учня, мету і завдання вивчення певної теми, розділу тощо.

Системою вправ просторових уявлень передбачено вироблення навичок самоконтролю, самооцінювання, умінь дослідницької діяльності, розвиток просторового мислення, графічної та алгоритмічної культури, навичок конструювання, моделювання. Всі ці уміння і навички лежать в основі формування ключових компетентностей.

Експериментом було охоплено сільські й міські школи, у класах працювали як учителі з досвідом і великим стажем, так і вчителі-початківці. Паралельні (експериментальні і контрольні) класи добиралися приблизно з однаковим рівнем навчальних досягнень і навчальних можливостей (сильні, середні та слабкі). Крім виконання письмових робіт та практичних завдань, спостережень за діяльністю учнів і вчителів, на підготовчому етапі проводилися бесіди, анкетування, тестування.

В експериментальних класах учні, що навчалися виготовлення моделей геометричних фігур з пластиліну, паперу, картону, дроту, сірників, пластику, легко і впевнено виконували практичні завдання з різноманітними нестандартними ситуаціями, визначали істотні і неістотні ознаки зорових образів, робили необхідні узагальнення, висновки, обґрунтування.

У ході експерименту оцінювалося вміння учнів виокремлювати, розпізнавати та називати зорові образи основних понять, виконувати графічні зображення та відтворювати словесно (усно та письмово) передбачуваний кінцевий результат, обґрунтовувати його правильність. Особливого значення надавалося вмінням учнів використовувати здобуті знання у нових навчальних ситуаціях, виявляти дослідницькі здібності, творчі нахили, навички та вміння самоконтролю й самооцінки.

У формувальному експерименті було зосереджено увагу на попередження помилкових уявлень, формування правильних осмислених зорових образів, необхідних для розв’язання практичних завдань, на використання графічних зображень, алгоритмічних умінь, що є основою інтеграції знань у процесі вивчення математики, природознавства, трудового навчання, образотворчого мистецтва, технології. Завдання пропоновано учням у чотирьох варіантах і мали різний рівень складності, відповідали вивченню окремих тем за програмою. Завдання, що потребували просторової орієнтації, інтуїції, умінь порівнювати, узагальнювати та виконувати нескладні графічні побудови, містили елементи гри.

З геометричними формами (поєднаними в іграшках) діти стикаються ще у дошкільному віці, вони креслять кола і круги, кулі і багатокутники, складають із них орнаменти, на асфальті проводять паралельні і перпендикулярні лінії, використовуючи їх для гри. Проте називають всі ці геометричні фігури по-різному. Результати дослідження засвідчили, що всі важливі просторові уявлення, що формуються у школі із запізненням і утворюються спонтанно, на рівні потреб повсякденного життя, нерідко є помилковими, поверховими, мало осмисленими. Своєчасне ознайомлення дітей дошкільного віку та учнів початкової школи з важливими просторовими термінами та цілеспрямоване формування відповідних осмислених зорових образів усуне причини утворення помилкових уявлень та неоднозначність використання термінології, плутанину, неточності у поясненнях, нерозуміння учнями матеріалу через негативний вплив уявлень, сформованих на побутовому рівні. Результати психолого-педагогічних вітчизняних досліджень та світовий досвід переконують у доцільності внесення відповідних змін у шкільні програми і підручники, враховуючи потреби більш раннього використання дітьми знань про навколишній простір, просторові відношення й геометричні фігури.

У процесі дослідження з’ясувалося, що рівні сформованості просторових уявлень в учнів сільських шкіл вищі, ніж міських. Це пояснюється тим, що у сільських дітей рано виникає потреба застосовувати просторові уявлення у повсякденні, а тому вони оволодівають ними підсвідомо у процесі практичних дій. Отже, якість сформованих просторових уявлень в учнів залежить як від природних задатків, нахилів, здібностей, так і від умов проживання, потреб повсякдення та від методики навчання. Винятково важливого значення у досягненні необхідного рівня знань та сформованості уявлень набувають допитливість учня, його працелюбність, організованість, старанність, здатність до конструювання, винахідливості, прагнення творити, досліджувати, що доцільно враховувати  вчителеві у процесі індивідуального навчання.

Експериментально з’ясовано, що цілеспрямоване і послідовне формування просторових уявлень (своєчасне виправлення, уточнення і коригування просторових уявлень) значно підвищує їх рівень, активізує творчу діяльність, сприяє широкому використанню просторових уявлень у нових нестандартних ситуаціях (проводилися конкурси саморобних моделей, графічних зображень за допомогою циркуля, циркуля і лінійки).

У ході дослідження було відібрано, уточнено,  узагальнено різнорівневі завдання та вміщено в опублікованих навчальних посібниках з друкованою основою. Пропоновані інтегровані вправи поєднують завдання і вимоги програм з природознавства, математики, образотворчого мистецтва, що спрямовані на формування загальнотрудових графічних, алгоритмічних умінь і навичок, де просторові уявлення стають основою формування предметних та ключових компетентностей.

Аналіз результатів формувального експерименту дав змогу з’ясувати не лише рівні сформованості просторових уявлень учнів, а й здатність  учителя виявити труднощі учнів у виконанні завдань, контролювати появу помилок, неточностей та попереджати причини їх появи на різних етапах формування зорових образів. Оцінювання середнього балу успішності в експериментальних та контрольних класах здійснювалося за 12-бальною шкалою. Така шкала оцінювання рівнів сформованості просторових уявлень враховує об’єктивні закономірності навчального процесу та різнорівневі пізнавальні можливості учнів. Результатам проведеного дослідження надавалась кількісна та якісна характеристика.

Оцінювання результатів експериментального дослідження здійснено на основі визначення рівнів сформованості просторових уявлень в учнів за допомогою спостереження, усного опитування, виконання письмових контрольних та практичних робіт, анкетування, тестування. У результаті тестування учнів кожного класу (1-го, 2-го, 3-го, 4-го) умовно було поділено на чотири групи за рівнем сформованості просторових уявлень на основі 12-бальної системи оцінювання (1–3 бали – низький рівень, 4–6 бали – середній рівень, 7–9 балів – достатній рівень, 10–12 балів – високий рівень).

Результати проведеного педагогічного експерименту щодо вивчення рівнів сформованості просторових уявлень відображено в таблиці 1 і рисунках (рис. 1, 2), у яких визначено кількість учнів, що досягли високого, достатнього, середнього і початкового рівнів, а також відсоток, який вони становлять щодо загальної кількості опитаних, визначено абсолютну успішність та якісний показник. У педагогічному експерименті брало участь близько 400 учнів.

Таблиця 1

Розподіл учнів 4-го класу за рівнями сформованості просторових уявлень до початку формувального експерименту та після нього

Рівні	Бали	До початку формувального експерименту,%		Після формувального експерименту, %
		Частота в експериментальних класах	Частота в контрольних класах	Частота в експериментальних класах	Частота в контрольних класах
Низький	1	0	0	0	0
	2	2	3	0	1
	3	18	18	9	14
Середній	4	27	25	19	22
	5	40	41	32	39
	6	39	38	40	42
Достатнй	7	35	37	41	40
	8	16	18	25	19
	9	11	10	15	12
Високий	10	4	2	7	3
	11	0	0	3	0
	12	0	0	1	0
	Середній бал	5,79	5,76	6,46	5,98

На початку дослідження експериментальні та контрольні вибірки не мали значних розходжень чи відмінностей. Учні мали орієнтовно однаковий рівень знань та запас просторових уявлень, графічних умінь і навичок.

Після проведення експерименту експериментальна та контрольна вибірки мають статистично значущі відмінності.

Обґрунтовано, що відмінності  у сформованості просторових уявлень в учнів, які навчалися за традиційною та експериментальною методикою, характеризуються насамперед уміннями використовувати сформовані уявлення у процесі практичної діяльності та у повсякденному житті. Учні експериментальних класів після педагогічного експерименту досягли у цілому вищого рівня сформованості просторових уявлень, ніж учні контрольних класів, впевненіше виконували графічні побудови, визначати істотні та неістотні ознаки, узагальнювали їх та використовували на практиці.

Запропонована нами методика у цілому позитивно вплинула на підвищення рівня сформованості просторових уявлень учнів 1_4-х класів, розвиток просторової уяви, мислення, на уміння розв’язувати практичні завдання повсякденного життя та розвиток інтересу до технічної творчості.

З’ясовано, що динамічне унаочнення геометричного матеріалу, використання моделей, конструкторів, графічних зображень текстових задач у процесі системного, послідовного формування просторових образів та оперування ними у різноманітних ситуаціях є ефективними засобами активізації просторового мислення, уяви, осмисленого засвоєння  абстрактних понять.

На основі результатів експерименту було  визначено доцільність більш раннього ознайомлення учнів з просторовими образами та відповідною термінологією у процесі розв’язування найрізноманітніших задач, що потребують графічних зображень. Підтверджено, що на уроках математики, природознавства, образотворчого мистецтва, технології необхідно посилити увагу учнів до осмисленого використання графічних зображень під час розв’язування практичних задач. Ефективним засобом навчання є доповнення системи завдань творчими вправами з елементами конструювання, моделювання, проектної діяльності. Виготовлення на уроках та позашкільних заняттях різноманітних шаблонів, моделей геометричних фігур, конструювання, виконання графічних побудов, осмислення алгоритмів вимірювання та побудов вчить учнів використання уявлень у процесі розв’язування завдань.

Результати педагогічного експерименту засвідчили доцільність якомога раннього розвитку просторових уявлень та поєднання двовимірних фігур з тривимірними. Постійне використання розгорток куба, прямокутних паралелепіпедів, пірамід, призм під час вивчення багатокутників робить навколишній світ зрозумілішим для учня, а математику, природознавство, образотворче мистецтво і технології цікавими навчальними предметами, активізує просторове мислення та загальний інтелектуальний розвиток.

У процесі дослідження було підтверджено ідею О. Астряба про доцільність більш раннього осмислення дітьми тривимірного простору, у якому вони живуть (за наочною геометрією О. Астряба успішно навчалися у школах України у 1909 – 1922 рр.). Зокрема, необхідне чітке узгодження понять та термінології у процесі вивчення всіх шкільних предметів початкової школи з метою пропедевтики та інтеграції знань про навколишній світ, формування наукової  просторової моделі світу.

Експеримент підтвердив ефективність розробленої нами методики  формування просторових уявлень, педагогічну доцільність застосування унаочнення (моделей, таблиць динамічної комп’ютерної графіки), системи завдань послідовного цілеспрямованого формування просторових образів  та оперування ними у нестандартних задачних ситуаціях. Формування просторових уявлень є сукупністю взаємопов’язаних компонентів, що враховують специфіку кожного предмета, закономірності утворення, закріплення, збагачення уявлень у чіткій системі інтегрованих знань відповідно до мети, змісту кожного предмета, методів, організаційних форм і засобів навчання.

Дослідження засвідчили, що рівень сформованості просторових уявлень у цілому виявляється через графічну  грамотність учнів, що залежить від: своєчасного та узгодженого ознайомлення їх з правилами, вимогами до алгоритмів вимірювання та побудов у процесі вивчення різних предметів, зокрема природознавства, математики, образотворчого мистецтва, технології з урахуванням індивідуальних особливостей учнів, їх пізнавальних вікових можливостей та інтересів; цілеспрямованого  розширення запасу сформованих уявлень, набуття досвіду оперування ними у процесі розв’язування найрізноманітніших задач, що потребують графічних зображень.

Враховуючи  потребу інтеграції знань, специфіку природничо-математичних предметів з метою  реалізації міжпредметних зв’язків, ми створили технологію включення запропонованої системи у процес уявлень та опублікували її  в інтегрованих навчальних посібниках з друкованою основою з використанням розробленої системи вправ.

Досягнення мети та виконання основних завдань дослідження підтверджено  теоретико-екпериментальними положеннями дисертації.

Здобуті результати експериментальних досліджень засвідчили досягнення мети та дали підставу для таких висновків:

1. Аналіз наукових джерел з питання формування просторових уявлень учнів початкової школи та результати проведеного педагогічного експерименту дали змогу визначити основні підходи і напрями розв’язання даної проблеми у педагогічній, дидактичній, психологічній і філософській літературі та з’ясувати стан формування просторових уявлень у шкільній практиці. Формування просторових уявлень в учнів залишається актуальною психолого-педагогічною проблемою шкільного навчання, оскільки є підґрунтям предметних і ключових компетентностей та удосконалення у цілому навчально-виховного процесу і засобом успішного продовження навчання у вищих навчальних закладах,у майбутній професійній діяльності і повсякденні.
2. Дидактичними умовами формування просторових уявлень в учнів є: організація управління індивідуальною самостійною пізнавальною діяльністю; використання єдиної уніфікованої термінології та однозначності формування уявлень під час вивчення різних предметів; збагачення змісту інтегрованими знаннями; забезпечення наступності у поєднанні послідовності і системності з доступністю, науковістю в єдиній системі формування просторових уявлень; цілеспрямоване формування вмінь читати й виконувати графічні зображення, створювати моделі зорових образів геометричних фігур; впровадження диференційованого управління процесом формування просторових уявлень на основі різнорівневої системи завдань із застосуванням дослідницьких методів навчання під час вивчення всіх предметів; створення творчої атмосфери умотивованої потреби навчання вчитись упродовж усього життя; збагачення змісту навчання інтегрованими знаннями та науковими відкриттями на доступному для учнів рівні. Динамічне унаочнення комп’ютерною графікою, вироблення алгоритмічних підходів до розв’язування практичних завдань, відтворення зорових образів словесно, графічно та оперування ними у процесі мислення та різноманітної навчально-пізнавальної діяльності є основою міжпредметних та ключових компетентностей, передбачених Державним стандартом початкової школи.
3. Зясовано, що якість сформованих просторових уявлень виявляеться у вміннях: розпізнавати об’єкт серед об’єктів реальної дійсності, називати і виокремлювати його; розпізнавати об’єкт серед зображень, аналізувати його елементи, просторово мислити; вміння відтворювати в уяві просторовий об’єкт (уявлення пам’яті); відтворювати уявлення пам’яті словесно, графічно та конструювати і моделювати нові образи; встановлювати взаємозв’язки між словом і уявленням, графічним зображенням і об’єктом реальної дійсності; створювати в уяві нові образи та відтворювати їх словесно, графічно, у вигляді моделі. Було визначено рівні сформованості просторових  уявлень та розроблено систему завдань як засіб контролю, оцінювання і управління процесом формування просторових уявлень.

Цілеспрямоване формування просторових уявлень у процесі вивчення всіх шкільних предметів забезпечує інтеграцію знань, реалізацію міжпредметних зв’язків, розширює пізнавальні можливості учнів, активізує творче мислення, просторову уяву, сприяє формуванню просторової моделі навколишнього світу та предметних і ключових компетентностей.

4. Формування просторових уявлень в учнів початкової школи ґрунтується на основних засадах психології пізнання, дидактичних принципах навчання, ідеї дитиноцентризму, інноваційних технологіях навчання з урахуванням завдань, мети, змісту, вимог Державного стандарту та світових освітніх тенденцій розвитку. Науково обґрунтовано і експериментально підтверджено ефективність розроблених методичних рекомендацій та системи завдань, які частково впроваджено (навчальні посібники з друкованою основою) у практику роботи початкових шкіл та висвітлено в інших публікаціях.

Перехід на 11-річний термін навчання потребує нових досліджень різних психолого-педагогічних аспектів проблеми формування просторових уявлень.

Дане дослідження не вичерпує всіх аспектів розглянутої проблеми формування просторових уявлень учнів початкової школи. Потребують подальшого дослідження такі аспекти: формування просторових уявлень, як узгодження формування просторових уявлень в єдиній системі знань у шкільних програмах і підручниках початкової школи; підвищення рівня професійної підготовки фахівців у вищих педагогічних навчальних закладах.

Інтегровані підручники

1. Гармаш О. В. Математика. 3 клас : інтегр. підруч. для спец. загальноосвіт. шк. для глухих / Н. Д. Мацько, Д. В. Ситник, О. В. Гармаш. – К. : Альфа-М, 2009. – 240 с. (Розроблено систему практичних завдань для формування просторових уявлень ).

Навчальні посібники

2. Гармаш О. В. Домалюй, напиши, полічи : навч. посіб. з друк. основою для уч. підгот. кл. спец. загальноосвіт. шк. для глухих дітей / Н. Д. Мацько, Д. В. Ситник, О. В. Гармаш. – К. : Альфа-М, 2001. – № 1. – 64 с. (Розроблено систему практичних вправ для формування просторових уявлень з метою попередження виникнення помилкових уявлень ).
3. Гармаш О. В. Домалюй, напиши, полічи : навч. посіб. з друк. основою для уч. підгот. кл. спец. загальноосвіт. шк. для глухих дітей / Н. Д. Мацько, Д. В. Ситник, О. В. Гармаш. – К. : Альфа-М, 2002. –  № 2. –  64 с.(Розроблено систему практичних вправ для формування просторових уявлень з метою попередження виникнення помилкових уявлень ).
4. Гармаш О. В. Домалюй, напиши, полічи : навч. посіб. з друк. основою для уч. підгот. кл. спец. загальноосвіт. шк. для глухих дітей / Н. Д. Мацько, Д. В. Ситник, О. В. Гармаш. – К. : Альфа-М, 2002. – № 3. – 64 с. (Розроблено систему практичних вправ для формування просторових уявлень з метою попередження виникнення помилкових уявлень ).
5. Гармаш О. В. Вчимося писати, обчислювати : навч. посіб. з друк. основою для уч. 1-го кл. загальноосвіт. шк. / Н. Д. Мацько, Д. В. Ситник, О. В. Гармаш. – К. : Пед. думка. – 2008. – 64 с. (Розроблено систему практичних вправ для формування просторових уявлень з метою попередження виникнення помилкових уявлень ).
6. Гармаш О. В. Математика. 3 клас : навч. посіб. з матем. / Н. Д. Мацько, Д. В. Ситник, О. В. Гармаш. – К. : Альфа-М, 2009. – Ч. 1. – 64 с. (Розроблено систему завдань на вимірювання і побудову графічних зображень ).
7. Гармаш О. В. Математика. 3 клас : навч. посіб. з матем. / Н. Д. Мацько, Д. В. Ситник, О. В. Гармаш. – К. : Альфа-М, 2009. – Ч. 2. – 64 с. (Розроблено систему завдань на вимірювання і побудову графічних зображень ).