Мышление, которое обеспечивает создание образов пространства и оперирование ими в процессе решения разнообразных задач есть "пространственное мышление".
Гносеологическая его функция состоит в том, что оно обеспечивает преобразование пространственных соотношений объектов: их формы, величины, взаимного расположения частей, которые выражаются понятиями о направлении, расстоянии, местоположении, протяжённости и т. п. Для определения пространственной размещённости объектов (из взаимного положения) необходима система отсчёта. В качестве её чаще всего используется исходная позиция наблюдателя. Её изменение нередко влечёт за собой перестройку всей системы пространственных соотношений. Выбор точки отсчёта определяется, как правило, самим человеком или задаётся условиями задачи, её объективными требованиями. Исходная позиция наблюдения является устойчивой системой отсчёта, общей у человека и животных. Руководствуясь" схемой тела", наблюдатель ориентируется в окружающем его пространстве относительно расположенных в нём объектов. Он выделяет пространственные соотношения с учётом собственного положения (ближе дальше, справа слева, спереди сзади, сверху-снизу и т. п.). Назовём условно этот тип связей "субъект- объект" (S-O). В целом ряде случаев взаимодействие объектов материального мира происходит и без участия субъекта. В этих случаях учитываются пространственные зависимости между самими объектами, позиция наблюдателя (субъекта) при этом не играет существенной роли. Назовём условно этот тип связей "объект - объект" (О-О). Выделение этих двух типов связей носит не абсолютный, а относительный характер, так как субъект, временно выключаясь из целостной системы пространственных отношений, постоянно присутствует в ней. Он не только изменяет своё положение в окружающем пространстве благодаря способности к передвижению, но и активно взаимодействует с объектами, оказывая тем самым решающее влияние на обнаружение пространственных связей между самими объектами, преобразуя их. Поэтому отражение пространственных свойств и отношений носит динамический характер.
Особенностью пространственных связей, как подчеркивал Б. Г. Ананьев, является то, что это есть один из видов отражения отношений между объектами. Поэтому они могут быть выявлены и использованы лишь в ходе активной преобразующей деятельности субъекта, благодаря которой из объекта как бы "вычёркиваются" (С. Л. Рубинштейн). Нужные пространственные связи и отношения, непосредственно не заданные в самом объекте познания.
Таким образом, пространственное мышление выполняет весьма важную гносеологическую функцию и обладает ярким качественным своеобразием.
Пространственное мышление - вид умственной деятельности, обеспечивающий создание пространственных образов и оперирование ими в процессе решения практических и теоретических задач. Это сложный процесс, куда включаются не только логические (словесно-понятные) операции, но и множество перспективных действий, без которых мышление протекать не может, а именно опознание объектов, представленных реально или изображённых различными графическими средствами, создание на этой основе адекватных образов и оперирование ими по представлению. Являясь разновидностью образного мышления, пространственное мышление сохраняет все его основные черты, и тем самым отличается от словесно-дискурсивных форм мышления. Это различие мы видим прежде всего в том, что пространственное мышление оперирует образами; в процессе этого оперирования происходит их воссоздание, перестройка, видоизменение в требуемом направлении. Образы здесь являются и исходным материалом, и основной оперативной единицей, и результатом мыслительного процесса. Это не означает, конечно, что при этом не используются словесные знания. Но в отличие от словесно-дискуссивного мышления, где словесные знания являются основным содержанием, в образном мышлении слова используются как средства интерпретации уже выполненных в образах преобразований.
Будучи более тесно и непосредственно связанным с отражением реальной действительности, образ даёт знание не об изолированных сторонах (свойств) этой действительности, а представляет собою целостную мысленную картину конкретного участка действительности, где воспроизводятся не отдельные признаки и свойства объектов, а обязательно их пространственная размещённость.
Для создания образа, как мысленной картины существенным моментом является выбор исходной точки отсчёта, что также отличает образ от понятия (словесного знания). Итак, пространственное мышление, обладая всеми характерными особенностями образного мышления, выполняет специфическую функцию в познании и обучении. Оно позволяет вычленять из реальных объектов, теоретических (графических) моделей пространственные свойства и отношения, делать их объектом анализа и преобразования. Основной оперативной единицей пространственного мышления являются пространственные образы, в которых отражаются не все свойства, признаки предметного мира, а лишь пространственные свойства и отношения. Пространственное мышление, в своих наиболее развитых формах формируется на графической основе, поэтому ведущими для него являются зрительные образы.
Анализ гносеологических и психологических особенностей пространственного мышления важен для определения основных направлений и перспектив его развития у школьников. Изучая содержание пространственного мышления школьников, имеется в виду, что и практически, и теоретически оно формируется в основном на материале евклидова пространства, при рассмотрении разных инерционных систем, где действуют законы классической физики и механики, теории тяготения. Наряду с ними в школе закладываются основы научных представлений о пространстве, отражающие зависимости, существующие в неинерционных системах, где не действуют классические законы механики и земного притяжения. На уроках физики старшеклассники знакомятся с элементами ядерной физики, теории относительности, изучают законы не только макро, - но и микромира. Аналогичные тенденции проявляются и на уроках по другим предметам.
Развитию пространственного мышления необходимо уделять больше внимания, чем это предусматривается в учебниках, поэтому мы ставим перед собой задачу, разработать элементы методики формирования пространственного мышления у учащихся основной школы, которые будут в себя включать упражнения в определённой системе, о которых будет говориться ниже, а также попытаться на основе того материала, который имеется в учебнике, так организовать работу с детьми, чтобы она способствовала развитию пространственного мышления.
2.1 Методические аспекты развития пространственного мышления как элемента образного
Рассмотрим, какие подходы предлагают для развития пространственного мышления в средней школе и выясним возможности их использования.
А. Пардала выделяет такие основные типы упражнений, дидактическим назначением которых является формирование и развитие пространственных представлений учащихся: математические игры, связанные с пространственными представлениями; исследование конкретных геометрических объектов-фигур и преобразований; конструктивные задачи; прикладные задачи; проекционные стереометрические задачи; задачи на проектирование геометрических тел, построение сечений; диагностические задачи на проверку сформированности пространственных представлений.
Однако А. Я. Цукарь считает, что хотя это не классификация, тем не менее так смешивать (как это сделал А. Пардала) в одном перечне типы упражнений, одни из которых являются частным случаем других, а у некоторых совершенно разные основания, непозволительно. Очевидно, что выделять в отдельный тип диагностические задачи не имеет смысла. В математических играх могут использоваться самые разные задачи: и на проектирование, и на построение сечений. А разве задачи на проектирование геометрических тел не являются конструктивными? Налицо частая для методических публикаций нечётность в делении, как логической операции, иногда доходящая до эклектики.
Г. Н. Никитина говорит о методических приёмах развития пространственного мышления учащихся: привлечение неплоских пространственных образов при рассмотрении вопросов планиметрии; создание целостного геометрического образа с опорой на наглядность; создание ситуаций, способствующих активному оперированию геометрическим образом; творческое конструирование новых геометрических образов. В другой работе Г. Н. Никитина с авторам к показателям развития пространственного мышления относит умения: 1. создавать исходный геометрический образ, т. е. в графической модели передавать форму, размеры и взаимное расположение отдельных элементов объекта; 2. выбирать и произвольно изменять точку отсчёта; 3. сохранять в памяти геометрический образ; 4. анализировать и синтезировать геометрические образы; 5. рассматривать объект с разных точек зрения; 6. мысленно производить различные геометрические преобразования над исходным геометрическим образом; 7. мысленно изменять структуру геометрического образа; 8. осуществлять глазомерные оценки линейных и угловых величин. В приведённых выше делениях также имеется смешение разных оснований.