Однако все определения конкретных преобразований вводятся на основе отображения отдельных точек. Это означает, что логика изложения данного материала закрепляет у учащихся именно «поэлементный», «поточечный» способ оперирования образами — наименее эффективный. По мнению И.Я. Каплуновича, «такой подход вполне оправдан с математической точки зрения, но абсолютно не эффективен для формирования пространственного мышления. Он затрудняет осуществление пространственных преобразований».
4) Не формируются навыки мысленного выполнения преобразований фигур.
При изучении темы «Геометрические преобразования» подавляющее большинство традиционно используемых заданий предполагает непосредственное выполнение некоторых построений в последовательности, строго заданной условиями задачи. «Решение геометрических задач методом «в воображении», то есть без графических опор в школе почти не используется: параллельный перенос осуществляется линейкой на листе бумаги, осевая симметрия - ... при помощи угольника и линейки и т.п. На начальных этапах изучения геометрических преобразований такие приемы работы учащихся, безусловно, необходимы и эффективны, т.к. способствуют правильному адекватному усвоению материала. Однако ограничивать учеников на протяжении изучения всего курса планиметрии только эффективными построениями нельзя». [12]
Действительно, динамичность формируемых у учащихся геометрических представлений – одно из важных условий успешности процесса обучения. В свою очередь, динамичность этих представлений в большой степени определяется умением мысленно оперировать образами. Однако вышесказанное позволяет сделать вывод, что при традиционной методике изучения геометрических преобразований в основной школе формированию этого умения не уделяется специальное внимание.
5) Не формируется система мыслительных операций над геометрическими образами.
Каждое геометрическое преобразование обычно вводится обособленно, связи между ними не устанавливаются, не указываются возможности их взаимопорождения (исключение составляет учебник И.Ф. Шарыгина).
В результате у учащихся не создаются представления о системе геометрических преобразований плоскости. Тогда как известно, что полноценное усвоение понятий невозможно без включения их в разнообразные связи друг с другом. По мнению Л.С. Выготского, «... самая природа каждого отдельного понятия предполагает уже наличие определенной системы понятий, вне которой оно не может существовать».
6) Не уделяется специального внимания формированию функционального геометрического мышления учащихся.
По мнению Я.М. Жовнира, «...одна из отличительных черт современной геометрии от древнегреческой – та, что в ней все фигуры считаются неизменными и «твердыми», тогда как в новой – подвижными, до некоторой степени изменяющимися (находящимися в состоянии постоянного перехода из одной формы в другую). Наша задача — ввести учащихся в современную науку, для этого они должны быть вовремя приучены к тому, чтобы понимать фигуры в постоянном изменении, при этом все время наблюдая взаимозависимость их частей (формировать функциональное мышление в геометрии)».
Между тем, внимание учащихся при выполнении отображений фигур сконцентрировано не на процессе преобразования, а только на его окончательном результате. Например, отображая фигуру с помощью осевой симметрии, они не представляют себе преобразования всей плоскости: не выполняют мысленно «перегибания» чертежа или поворота на 180° вокруг оси симметрии. По данным И.С. Якиманской, «...если надо было построить фигуру, симметричную данной, то, даже перегибая лист, испытуемые совершенно не интересовались самим процессом осуществления поворота. Все их внимание было направлено на установление «следа» исходной фигуры в новой части плоскости, на взаимное расположение исходной и полученной фигур».
В результате геометрические представления учащихся остаются статичными, их затрудняет мысленное выполнение непрерывных преобразований фигур (а такое умение часто оказывается полезным на этапе поиска решения различных геометрических задач).
7) Система заданий в теме «Геометрические преобразования» зачастую не соответствует принципу последовательного усложнения типа оперирования образами.
Обычно система заданий упорядочивается с точки зрения только содержательной трудности входящих в нее задач, которая определяется набором используемых при их решении математических понятий и фактов. Однако нередко бывает, что задача, объективно не очень сложная, требует в процессе своего решения оперирования образами на уровне третьего типа (длительное и неоднократное изменение пространственного положения и структуры образа). Иными словами, «образная сложность» такой задачи оказывается значительно выше, чем математическая.
Исследователи приводят данные, свидетельствующие о том, что последовательное нарастание «образной сложности» предлагаемых учащимся задач – один из факторов» подразумевается тип оперирования образами, который осуществляется при решении данной задачи (I тип – изменение пространственного положения, II тип – изменение структуры, III тип – длительное и неоднократное выполнение преобразований первых двух типов).
Иными словами, построение системы используемых заданий требует специального анализа последовательности их предъявления не только в контексте их математического содержания, но и с точки зрения некоторых характеристик образного мышления учащихся.
8) Доля образного материала, предлагаемого учащимся в процессе изучения темы «Геометрические преобразования», крайне мала.
Как уже отмечалось ранее, привлечение образов в процессе формирования понятий - одно из важных условий преодоления формализма в обучении: образы являются средством «наполнения получаемых знаний содержанием», «в образе происходит тот необходимый «сплав интеллекта и аффекта» (Выготский Л.С.), вне которого знания не могут стать личностно значимыми, то есть субъектно присвоенными».
Однако часто геометрические преобразования в основной школе рассматриваются только в качестве формального аппарата. Такой подход согласуется с логикой математики как области научного знания, однако не является достаточным для математики как учебного предмета. Учитывая вышесказанное, представляется целесообразным формировать представления о геометрических преобразованиях не только как об обобщении понятия функции, но и как о способе отражения явлений окружающего мира. Этот подход требует опоры на образный, наглядный материал, формирования образных моделей, соответствующих изучаемым понятиям, активного привлечения ресурсов образного мышления учащихся.
9) В недостаточной степени раскрываются возможности практического применения изучаемого теоретического материала.
Использование геометрических преобразований в практических ситуациях в основном демонстрируется на примерах решения особых типов задач (например, на нахождение кратчайшего пути). Практически не рассматриваются возможности использования геометрических преобразований для доказательства теорем, проведения дополнительных построений при решении задач, иллюстрации и обоснования фактов проявления симметрии в природе и быту и т.п.
Перечисленные причины затруднений при усвоении геометрических преобразований в основной школе свидетельствуют о необходимости пересмотра некоторых методических позиций при изложении данного материала.
§6. Использование компьютерных средств обучения в образовании
На ранних стадиях развития человечества, когда обучение было непосредственно связано с трудовой деятельностью взрослого, дети не испытывали значительных затруднений, чтобы представить и понять то, чему их учили. С появлением письменности и книг обучение стало более сложным и трудным. Возникает противоречие между личным опытом ребенка и общественным опытом, отражаемым в книгах.
Принцип наглядности являлся предметом обсуждения многих великих педагогов. Первым о нем заговорил чешский педагог Я.А. Коменский. Он говорил о том, что необходимо изучать сами вещи, а не свидетельства о них. В основе чувственного метода Коменского лежит необходимость более глубокой опоры на чувственное познание в процессе обучения. Наглядность в понимании Коменского – решающий фактор усвоения учебного материала. Песталоцци видит в наглядности единственную основу всякого развития. Чувственное познание сводится к наглядности обучения. Наглядность превращается в самоцель. Ж.Ж. Руссо вынес обучение непосредственно в природу. Поэтому наглядность обучения не приобретает самостоятельного и существенного значения. Ребенок находится в природе и непосредственно видит то, что должен узнать и изучить. К.Д. Ушинский дал глубокое психологическое обоснование наглядности начального обучения. Наглядные пособия являются средством для активизации мыслительной деятельности и формирования чувственного образа. Именно чувственный образ, сформированный на основе наглядного пособия, является главным в обучении, а не само наглядное пособие. Л.В. Занков рассматривал взаимодействие слова и наглядности в обучении. Психологи выделяют наглядный материал как внешнюю опору внутренних действий, совершаемых ребенком под руководством учителя в процессе овладения знаниями. Наглядность – показатель простоты и понятности для данного человека того психического образа, который он создает в процессе восприятия, памяти, мышления и воображения.
Много внимания уделяли восприятию ребенком предметов и явлений окружающего мира советские психологи середины XX век. В результате большинство из них пришли к выводу, что "наглядность не изолирует восприятие и представление от целостной аналитико-синтетической умственной деятельности".