Роль визуализации в формировании математической культуры обучающихся

Автор: Ушакова Мария Александровна

Организация: МАОУ гимназия №18

Населенный пункт: г. Нижний Тагил

Автор: Костенко Татьяна Геннадьевна

Организация: МАОУ гимназия №18

Населенный пункт: г. Нижний Тагил

Современное образование сталкивается с рядом вызовов, связанных с повышением эффективности усвоения знаний и развитием универсальных учебных действий у обучающихся. В рамках математического образования одной из ключевых методологических проблем остаётся вопрос перехода от конкретного восприятия к абстрактному мышлению. Исследования (работы Л. В. Байбородовой [1] и Л. Г. Петерсон [5]) подтверждают, что метод визуализации является мощным инструментом, способным ускорить и облегчить этот процесс. В своей практике мы убедились, что визуализация помогает не только повысить познавательную активность обучающихся, но и способствует формированию математической культуры как комплексного явления.

Принцип наглядности, на который обращал внимание ещё Я. А. Коменский [3], является основой любого успешного образовательного процесса. Современные исследования в области когнитивной психологии показывают, что наглядность напрямую связана с когнитивной нагрузкой: визуальные материалы снижают уровень абстракции, облегчая усвоение сложных понятий (Mayer, 2009 [4]). Это особенно важно для детей, у которых доминирует наглядно-образное и наглядно-действенное мышление.

На практике принцип наглядности реализуется через использование различных дидактических средств. Мы активно применяем схемы, таблицы, денотатные графы и физические модели геометрических фигур. Например, при изучении темы «Площади и объёмы» ученики создают модели тел вращения, что позволяет им буквально «увидеть» и «потрогать» теоретические понятия. Такая работа соответствует концепции деятельностного подхода, разработанного Л. С. Выготским [2], который утверждал, что обучение должно опираться на активное взаимодействие ученика с материалом.

Кроме того, мы используем принцип конкретизации. При объяснении темы «Проценты» ученики решают задачи, связанные с финансовой грамотностью: расчёт скидок, процентов по вкладам и кредитам. Это позволяет связать абстрактные математические понятия с реальной жизнью, что делает их более понятными и полезными для учеников.

Принцип наглядности полностью согласуется с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта основного общего образования (ФГОС ООО). Согласно ФГОС ООО, обучение должно быть ориентировано на формирование универсальных учебных действий (УУД), включая регулятивные, познавательные и коммуникативные. Использование наглядных пособий и цифровых технологий позволяет успешно развивать данные компетенции, стимулируя обучающихся к самостоятельному поиску решений и креативной деятельности.

Формирование математической культуры связано с развитием трёх ключевых типов мышления:

– Наглядно-действенное мышление. Согласно Л. В. Байбородовой [1], этот тип мышления особенно важен на начальных этапах обучения. На этом этапе мы используем задания, которые требуют практических действий: построение моделей, измерение реальных объектов, работа с интерактивными учебными материалами.

– Наглядно-образное мышление. Для его развития мы разрабатываем дидактические материалы, включающие иллюстрации и схемы. Например, при изучении дробей нами используются круговые диаграммы, которые помогают обучающимся наглядно представить деление целого на части.

– Абстрактное мышление. Это высший уровень, который развивается у обучающихся благодаря последовательному усложнению задач. Здесь используются математические модели, графы и вычислительные эксперименты, позволяющие раскрыть закономерности.

Каждый тип мышления имеет свои особенности, которые следует учитывать при планировании уроков. Современные исследования подтверждают, что сочетание всех трёх типов мышления даёт наиболее устойчивый результат в обучении (Петерсон, 2019 [5]). Данный подход согласуется с задачами ФГОС ООО, который акцентирует внимание на формировании у обучающихся умений анализа, синтеза и интерпретации данных.

Согласно теории когнитивного мультимедиа (Mayer, 2001 [6]), использование цифровых инструментов усиливает образовательный эффект визуализации. В своей работе мы активно применяем интерактивные доски, компьютерные симуляции и мобильные приложения, которые помогают обучающимся взаимодействовать с материалом. Например, программы для построения графиков позволяют в реальном времени наблюдать изменения функций при варьировании параметров.

Дополнительно, нами используются современные средства визуализации информации – скрайбинг и инфографика, что позволяет разрабатывать собственные учебные материалы, соответствующие потребностям обучающихся. Такие технологии, как динамическая геометрия, становятся неотъемлемой частью нашей педагогической практики. Использование GeoGebra, например, помогает обучающимся наглядно исследовать свойства геометрических объектов, что невозможно реализовать на уровне статичных изображений.

Применение технологий соответствует положениям ФГОС ООО, который требует внедрения информационно-коммуникационных технологий (ИКТ) в образовательный процесс. ИКТ не только делают обучение более увлекательным, но и способствуют развитию у обучающихся навыков работы с цифровыми инструментами, что необходимо для их будущей профессиональной деятельности.

Результаты проделанной нами работы показывают, что использование визуализации способствует развитию познавательной мотивации у обучающихся: они начинают видеть смысл в изучении математики и охотнее применяют её в практических задачах.

Инновационная деятельность также направлена на реализацию требований ФГОС ООО, связанных с интеграцией проектной и исследовательской работы в учебный процесс. На уроках математики обучающиеся разрабатывают проекты, которые позволяют им применять теоретические знания для решения практических задач, что соответствует задачам стандарта по развитию метапредметных компетенций.

Для объективной оценки эффективности методов визуализации мы проводим регулярный педагогический мониторинг. Результаты всероссийских проверочных работ (ВПР) и олимпиад показывают, что ученики, участвующие в уроках с активным использованием визуализации, демонстрируют лучшие результаты как в задачах на применение знаний, так и в заданиях на анализ и синтез. Например, при изучении темы «Графики и функции» использование интерактивных средств позволило повысить успеваемость на 15 % по сравнению с традиционными методами обучения.

Эти результаты подтверждают, что методы визуализации и использование технологий полностью соответствуют задачам ФГОС ООО, включая обеспечение достижения личностных, метапредметных и предметных результатов.

Таким образом, визуализация как метод обучения выступает не только инструментом упрощения восприятия сложных математических понятий, но и способом формирования у обучающихся системного мышления. Современные исследования подтверждают, что визуализация способствует активизации познавательной активности, развитию критического мышления и математической культуры в целом. Для нас как педагогов важно не только научить учеников решать задачи, но и помочь им увидеть красоту математики, ощутить её логику и связь с реальным миром. Этот подход полностью согласуется с требованиями ФГОС ООО, что делает его особенно актуальным в условиях современной образовательной среды.

Список литературы

1. Байбородова Л. В. Уровень развития познавательной активности при изучении математики. – Ярославль: ЯГПУ, 2010.

2. Выготский Л. С. Мышление и речь. – Москва: Педагогика, 1982.

3. Коменский Я. А. Великая дидактика. – Москва: Учпедгиз, 1940.

4. Майер Р. Э. Мультимедиа-обучение: теория и практика. – Cambridge University Press, 2009.

5. Петерсон Л. Г. Системно-деятельностный подход в обучении математике. – Москва: Институт системно-деятельностной педагогики, 2019.

6. Mayer R. E. Multimedia Learning. – New York: Cambridge University Press, 2001.

7. Пиаже Ж. Психология интеллекта. – Москва: Прогресс, 1969.

8. Поляков В. С., Поляков В. Е. Интерактивные методы обучения: теория и практика. – Москва: Академия, 2016.

Опубликовано: 15.01.2025