1. "Для математики характерно доведение до предела доминирования логической схемы рассуждения... Эта своеобразная черта стиля математического мышления, в столь полной мере не встречающаяся пи в одной другой науке, имеет в себе много цепного... Она в максимальной степени позволяет следить за правильностью течения мысли и гарантирует от ошибок; с другой стороны, она заставляет мыслящего при каждой дизъюнкции иметь перед глазами всю совокупность имеющихся возможностей и обязывает его учесть каждую из них, не пропуская ни одной".
2. "Лаконизм, сознательное стремление всегда находить кратчайший, ведущий к данной цели логический путь, беспощадное отбрасывание всего, что не абсолютно необходимо для безупречной аргументации".
3. "Четкая расчлененность хода аргументации",
4. Скрупулезная точность символики. "Каждый математический символ имеет строго определенное значение: замена его другим символом или перестановка на другое место, как правило, влечет за собой искажение, а подчас и полное уничтожение смысла данного высказывания" [23, с. 141-144].
Конечно, эти черты специфичны, по все же они отражают лишь внешние стороны математического стиля мышления. Происходящая сейчас широкая математизация науки привела к тому, что все они стали присущи и стилю многих других наук, не только естественных (физики, химии и др.), но и таких, как лингвистика, экономика и т.д.
Представители пятого подхода связывают математическое мышление с понятиями "способности" и "обобщения".
Пониманию сути, содержания и способов математического мышления помогают выделенные специалистами личностные и мыслительные качества, характеризующие деятельность математиков при решении математических проблем, задач. А.Н. Колмогоров такими качествами считал нахождение удачных путей для решения уравнений, не подходящих под стандартные правила ("алгоритмические способности"), геометрическое воображение или "геометрическую интуицию", искусство последовательного, правильного расчлененного логического рассуждения, л частности, понимание и умение правильно применять принцип индукции [24, с. 9-10]. Б.В.Гнеденко в ряде работ [25; 26; 27] в качестве основных требований к математическому мышлению выдвигает способность улавливать нечеткость рассуждений, необходимость полноценного логического аргументирования, четкую расчлененность хода рассуждений, лаконизм, точность символики.
В.А. Крутецкий отмечает, что мышление способных к математике учеников отличается следующими характеристиками: быстрым и широким обобщением; стремлением мыслить свернутыми умозаключениями; большой подвижностью мыслительных процессов; свободным переключением от одной умственной операции к другой; тенденцией к ясности, простоте, рациональности, экономичности, изяществу решения. Как указывает этот автор, самое главное при обучении математике — формировать у учащихся обобщенные математические отношения, развивать способности к обобщению. В его исследовании специфической способностью относительно математического материала выступала "способность к обобщению математических объектов, отношений и действий" [28, с. 385—386, 389]. Существуют разные пути достижения этого в зависимости от индивидуально-типологических особенностей школьников. Учителю следует руководствоваться теми особенностями, которые наиболее сильно выражены, и, отталкиваясь от них, постепенно преодолевать специфические слабые черты математического мышления.
В исследовании В.А. Крутецкого были обнаружены два способа обобщения: постепенное, к которому учащийся приходит в результате длительного решения однотипных задач, и обобщение "с места" — на основе анализа решения одной задачи, "...не испытывая затруднений, без помощи экспериментатора, без специальной тренировки в решении однотипных задач" [28, с. 264-265]. Первый способ, как показал В.В. Давыдов, есть не что иное, как эмпирическое обобщение, а второй — теоретическое. Они обусловливают особенности двух типов мышления — рассудочно-эмпирического и теоретического [29].
По определению В.А. Крутецкого, основными характеристиками математического мышления являются [28]:
1) способность к формализации математического материала, к отделению формы от содержания, абстрагированию от конкретных количественных отношений и пространственных форм и оперированию формальными структурами, структурами отношений и связей;
2) способность обобщать математический материал, вычленять главное, отвлекаясь от несущественного, видеть общее во внешне различном;
3) способность к оперированию числовой и знаковой символикой;
4) способность к последовательному, правильно расчлененному логическому рассуждению, связанному с потребностью в доказательствах, обоснованиях, выводах;
5) способность сокращать процесс рассуждения, мыслить свернутыми структурами;
6) способность к обратимости мыслительного процесса (к переходу с прямого на обратный ход мысли);
7) гибкость мышления, способность к переключению от одной умственной операции к другой, свобода от сковывающего влияния шаблонов и трафаретов, Эта особенность нужна в творческой работе математика;
8) математическая память. Можно предположить, что ее характерные особенности также вытекают из особенностей математической науки, что это память па обобщения, формализованные структуры, логические схемы;
9) способность к пространственным представлениям, которая прямым образом связана с наличием такой отрасли математики, как геометрия,
Сторонники шестого подхода считают, что математическое мышление является мышлением теоретическим и имеет такую же последовательность становления от эмпирического к аналитическому, к планирующему, рефлексирующему (Р. Атаханов, В.В. Давыдов, Ле Тхи Кхань Кхо, Л.К. Максимов и др.).
Л.М. Фридман пишет: "Думается все же, что математическое мышление, особенно современное, имеет свою специфику, сном особенности, отличающие его от мышления в других науках... Специфику математического мышления следует искать не в ее методах, которые действительно широко сейчас применяются в других науках и поэтому получают все больше и больше статус всеобщих методов познания, а в ее объектах" [30, с. 39— 40]. Исходя из этого, он дает следующее определение: "Математическое мышление — это предельно абстрактное, теоретическое мышление, объекты которого лишены всякой вещественности и могут интерпретироваться самым произвольным образом, лишь бы при этом сохранялись заданные между ними отношения" [30, с. 41].
Математическое мышление, которое должно быть сформировано у учащихся в процессе обучения математике, Л.М. Фридман считает составной частью общей культуры мышления. По его мнению, "культурное мышление — это такое, при котором использование разных способов и приемов мышления совершается в определенной, строгой системе, в полном соответствии с характером решаемой мыслительной задачи" [30, с. 44]. Однако он отмечает, что математический стиль мышления в наиболее яркой форме выражает научно-теоретический стиль мышления вообще. Культура мышления характеризуется им такими признаками, как разумность, логичность и дисциплинированность.
Л.К. Максимовым были разработаны методики, позволяющие выявить особенности проявления на математическом материале таких мыслительных действий, как анализ, рефлексия, планирование. С его точки зрения, "показателем развития математического мышления школьников служит наличие у них возможности ориентироваться на рефлексию и внутренний план действия". Иными словами, "математическое мышление предполагает такой тип ориентации, который характерен для теоретического мышления" [5; 6; 7]. В результате проведенного экспериментального исследования Л.К. Максимовым было установлено, что эмпирический уровень математического мышления имеет более ранние, а теоретический — более поздние возрастные проявления. Например, число учащихся обычных классов, правильно выполнивших задания на рефлексию, возрастало от 8,1% в I классе до 13,5% в III. На основании этих данных был сделан вывод о том, что имеется определенный период перехода от эмпирического уровня математического мышления к теоретическому. Ле Тхи Кхань Кхо отмечает, что "можно зафиксировать следующие переходы в развитии мышления: от эмпирического к теоретическому, а внутри теоретического — от аналитического уровня к рефлексирующему" [31].
Р. Атахапов выделил следующие уровни развития математического мышления: эмпирический, уровень анализа, планирования, рефлексии (последний и является теоретическим, собственно математическим мышлением) [32].
Таким образом, мы рассмотрели основные подходы к трактовке феномена математическое мышление в психолого-педагогической литературе. Мышление как процесс, характеризующий активность личности, получает свое наибольшее развитие в деятельности. При изучении математики такой деятельностью является процесс решения учебных задач, т.е. процесс непрерывного взаимодействия по знающего субъекта с познаваемым объектом.
Итак, математическое мышление является составной частью мышления вообще. Тем не менее, оно обладает некоторыми особенностями, прежде всего связанными со спецификой отражения математикой реальной действительности, Если в естественных пауках, с которыми математика наиболее связана, результаты получаются на основе эксперимента, то в математике эксперимент играет лишь вспомогательную роль, являясь средством построения гипотез. Математика, абстрагируясь от конкретного, обладает высокой степенью общности за счет построения многоступенчатых абстракций. Формирование этих абстрактных конструкций оказывает решающее влияние на так называемое "абстрактное мышление". Это та категория мышления, без учета которой невозможно научить учащихся приложениям математики. Следующей особенностью математического мышления является строго детерминированное построение его логического аппарата, при этом методы рассуждения (аналогия, индукция и т.д.), так называемые эвристические методы, являются лишь вспомогательными средствами. В математике тот или иной факт либо доказывается с исчерпывающей обоснованностью, либо беспощадно отбрасывается. Такие жесткие требования в некоторых случаях пугают детей, и сложность состоит в постоянном приучении их к полноте и обоснованности аргументации.