Все мы знаем, что спорт полезен. А что, если мы скажем, что компьютерные и другие игры тоже могут приносить пользу? Оказывается, стрелялки, конструкторы и оригами помогают развивать способность ориентироваться в пространстве и даже (косвенно) математические навыки. О том, как это происходит, рассказывает директор Центра нейронаук в образовании Университета ИТМО Максим Лиханов.

Пространственные способности

Способности человека взаимосвязаны: при развитии одних, как правило, «подтягиваются» другие. Например, с навыками, необходимыми для решения задач в области STEM (S — science, T — technology, E — engineering и M — mathematics), тесно связаны пространственные способности — те самые, которые помогают нам представлять фигуры в трехмерном измерении, ориентироваться в новом городе, решать задачи по геометрии и математике.

Пространственные способности чаще всего делят на способности малого и большого масштабов. К малым относят мысленное вращение объектов, к большим — ориентацию в пространстве и представление о расположении предметов. Мы используем их, например, когда осваиваем новый город и ориентируемся в нем по каким-то достопримечательностям или карте.

Несмотря на большое количество исследований, окончательного ответа на вопрос о том, как на самом деле устроены пространственные способности, нет. Это одна способность, которая по-разному проявляется при решении разных задач, или это набор разных способностей, связанных между собой?

Мы тоже интересуемся этим и провели исследование сами: оно показало, что пространственная способность, скорее всего, одна (та самая, что проявляется по-разному). А связи между разными ее проявлениями напоминают большую сеть или паутину, в центре которой — способность ориентироваться по сторонам света.

Прогноз будущих успехов

Почему все это вообще важно? Ну не может человек понять, в какую сторону ему идти, чтобы выйти к библиотеке, или как расположить рисунок кота на листе бумаги, чтобы поместились и ноги, и голова. И что? Оказывается, пространственное мышление тесно коррелирует не только с математическими способностями, но и с памятью, интеллектом, орфографическими и вербальными навыками — тем, от чего напрямую зависит эффективность обучения.

Например, уровень пространственных способностей на раннем этапе позволяет предсказать, насколько человек будет успешен в будущем, выявить аспекты, которым стоит уделять больше внимания, а также корректировать образовательные траектории с учетом индивидуальных особенностей школьников. В одном исследовании продемонстрировали, что замеры пространственных способностей у 13-летнего ребенка могут с некоторой точностью определить, сколько научных статей и патентов у него будет к 40 годам.

Для пространственно одаренных детей важно создавать подходящие условия для обучения. Если этого не делать, они будут чувствовать себя «нереализованными» — в Америке ученые выяснили, что школьники с высоким уровнем пространственных способностей «просмотрены» системой образования и, как следствие, имеют сниженную мотивацию к учебе.

В общих образовательных программах для повышения общего уровня пространственных способностей у школьников ученые тоже рекомендуют увеличить пространственный компонент — например, добавить больше дополнительного визуального материала вроде презентаций, графиков и схем.

Сначала измерить

Пространственные способности проявляются у людей в очень раннем возрасте. Например, у своего ребенка я заметил их, когда ему было всего 8 месяцев и он научился озвучивать свои действия. В какой-то момент он стал показывать, где находятся называемые нами объекты: где спит кошка, где расположены его машинки, где стоит кондиционер.

Но это не значит, что пространственных способностей у него не было раньше. Они есть с рождения и связаны в том числе с оперированием объектами, восприятием тела, мелкой (движения мышцами кистей рук) и крупной моториками (движения мышцами тела). Дети ориентируются и в «более широком масштабе»: перемещаются по комнате (ползут или идут), понимают перспективу и запоминают, где находятся предметы. Но вот изучать и измерять их навыки в этом возрасте сложно.

С более взрослыми детьми это сделать вполне реально. Например, для измерения пространственных способностей у школьников есть специальные инструменты (примеры таких тестов можно посмотреть тут). Они могут включать разные задачи из черчения: например, построить сечение куба или представить 3D-фигуру в 2D. Некоторые тесты могут быть в виде виртуальной игры, где с помощью компаса и карты нужно добраться из точки А в точку Б. Делать какие-либо выводы рекомендую на основании результатов сразу нескольких тестов — так они будут более объективными и позволят не упустить важные детали.

Для педагогов и психологов в России пока мало открытых, нормированных и надежных инструментов, способных помочь им с замерами пространственных способностей у детей. Мы сейчас активно решаем эту проблему: недавно разработали тест для школьников 13–17 лет и предложили нормы для него.

Математика и компьютерные игры

Прохождение тестов дает примерное понимание о пространственных способностях. Если уровень пространственного развития у школьника выше нормы, можно смело предлагать ему участвовать в олимпиадах или пройти продвинутый курс в области STEM. Это даст возможность раскрыть по максимуму потенциал одаренного ребенка. Тем, у кого пространственные способности развиты слабее, поможет спорт, сборка конструктора, занятия робототехникой, складывание фигур из бумаги (оригами) и даже компьютерные игры.

Спорт улучшает метаболизм и состояние организма в целом, за счет чего, согласно одной из гипотез, улучшаются и пространственные способности. Также есть ряд исследований, подтверждающих сильную взаимосвязь пространственных способностей с мелкой и крупной моториками, и так как спорт развивает двигательную активность, человек начинает лучше работать с информацией в пространстве.

Какими именно видами спорта стоит заниматься, ученые пока выясняют. Некоторые научные источники предполагают, что для этих целей подходят командные виды спорта — футбол, хоккей, баскетбол, где нужно постоянно контролировать поле и мяч/шайбу, следить за перемещениями союзников и участников другой команды.

Возможно, для кого-то это станет неожиданностью, но есть много научных исследований, доказывающих, что компьютерные игры, особенно стрелялки и игры в жанре «приключения», — это один из самых действенных способов повысить уровень пространственных способностей. Сидеть за компом целыми днями для этого необязательно — нескольких часов в неделю в виртуальном мире, где нужно ориентироваться по карте, продумывать различные стратегии, исследовать незнакомые территории, будет достаточно.

Кстати, по последним научным данным, шутеры (стрелялки) не повышают агрессивность человека и даже, напротив, могут быть хорошим способом борьбы со стрессом.

Изучение языков и стратегий

Еще один способ — изучение второго языка, в идеале — китайского. Есть предположение о том, что носители китайского языка за счет владения достаточно сложным иероглифическим языком могут иметь более высокие пространственные способности в сравнении с носителями других языков. Нам удалось косвенно подтвердить это в 2018 году, когда мы сравнивали российских студентов с китайскими. Вторые действительно быстрее и эффективнее решили пространственные задачи. Эти данные частично объясняют достаточно высокие результаты китайских студентов по математике в международных исследованиях школьников, таких как PISA и TIMSS.

Последние несколько лет в науке также обсуждают метод обучения человека стратегиям решения пространственных задач. Кто-то просто заучивает, другой чаще работает с формулами, третий опирается на визуальную память. Однако доказано, что умение использовать разные подходы при выполнении заданий улучшает пространственные способности и сокращает гендерный разрыв в области STEM.

Нам еще предстоит многое выяснить про пространственные способности, как они связаны с другими когнитивными функциями и успешностью в разных областях. Но уже сейчас очевидно: развивать пространственное мышление — важно. Это поможет и в учебе сейчас, и в будущей карьере.

Фото на обложке: Rawpixel.com / shutterstock / fotodom