Связь фонологии и математики

Результаты исследовательской работы опубликованы в препринте The effect of phonological ability on math is modulated by socioeconomic status in elementary school.

По мнению многих исследователей, математические навыки являются ключевыми для освоения школьной программы в области точных и естественных наук. Математические достижения считаются важным фактором выбора образовательных траекторий и профессионального развития в области науки и технологий. Именно поэтому многие исследования в области образования направлены на идентификацию ранних когнитивных предикторов (прогностических параметров) математических достижений. Это позволяет, в том числе, выявить детей, для которых освоение математики является проблемным и спланировать возможные программы коррекции.

Обсуждая предпосылки математических достижений, многие исследователи выделяют неспецифичные (общие) когнитивные предикторы и специфичные (только для математики). К общим когнитивным способностям относят, например, интеллект или рабочую память. Это те факторы, которые связаны с учебными достижениями в любой области, будь то математика, чтение или иностранный язык. К специфично математическим предикторам можно отнести, например, знание чисел и понимание их последовательности, пространственные способности. Фонологические способности в этой классификации относятся к специфичным предикторам для чтения.

Сравнительно недавно возникла гипотеза, что для освоения математики фонологические способности тоже важны. Например, при решении текстовых задач может вовлекаться умение перевести визуальную информацию в звуковую и наоборот. Также в некоторых исследованиях показано, что фонологическая осведомленность необходима для выполнения тех математических операций, которые подразумевают извлечение фактов из долговременной памяти, например, при выполнении сложения и умножения. Кроме того, при решении математических задач используется рабочая память, один из элементов которой — фонологическая петля, где информация сохраняется в звуковом формате.

В то же время оставалось непонятным, связаны ли фонологические способности с математическими достижениями прямо, или эта связь может объясняться тем, что дети с более высоким уровнем фонологических способностей лучше осваивают чтение. И это дает им преимущества, например, при решении текстовых задач.

По числу респондентов работа Центра мониторинга качества образования НИУ ВШЭ стала одним из самых масштабных исследований связи фонологических способностей и математических достижений первоклассников. В выборку вошли 2948 учеников первого класса. Их фонологические способности и математические достижения были замерены дважды — в начале учебного года (октябрь 2017 г.) и в конце (май 2018 г.).

Исследователи также рассматривали социально-экономический статус (СЭС) семьи школьника. Предыдущие научные работы показали, что у детей с низким СЭС хуже успеваемость как в математике, так и в чтении. В качестве индикаторов СЭС использовалось наличие или отсутствие у матери ребенка высшего образования, а также количество книг в семье.

Помимо этого, исследователи учитывали возможное двуязычие школьника. Так как исследование проводилось в Казани, часть детей, по словам их родителей, дома использовала татарский язык. При этом школьное преподавание для всех было на русском языке.

Результаты исследования показали, что дети, у которых выше уровень фонологических способностей, демонстрируют лучшие достижения в математике. При этом связь фонологических способностей с математическими успехами остается значимой даже при учете навыков чтения и знания чисел. Это отражает самостоятельный вклад фонологических способностей в математические достижения.

Первоклассники из семей, в которых матери имели высшее образование, демонстрировали лучшие результаты как в начале учебного года, так и более высокий прогресс в течение года. Между тем индикаторы культурного капитала (количество книг и знание второго языка) никак не сказались на математических достижениях детей в начале и конце первого класса.

Помимо этого, было установлено, что связь фонологических способностей с математическими успехами различается для детей с разным СЭС. Для детей из семей с большим количеством книг дома эта связь была выше, чем для детей, у кого дома меньше книг. Это может свидетельствовать о более высокой вовлеченности фонологических процессов в ходе решения математических задач. Предыдущие исследования показывают, что для семей с более высокими показателями культурного капитала характерен более высокий уровень вербальных интеракций в семье, выше частота чтения книг и другой вербальной активности. Возможно, что в процессе развития дети из таких семей лучше обучаются оперировать словами, в том числе и числами, в сравнении с детьми с более низкими показателями культурного капитала.

То же самое касается двуязычных детей. У тех детей, у которых дома пользовались вторым языком, обнаружена более тесная связь между фонологическими способностями и математикой.

Полученные результаты могут иметь практическое использование. Во-первых, развитие фонологических способностей может быть учтено при планировании различных развивающих программ для математики в начальной школе или для подготовки к ней. Во-вторых, в ситуации, когда планируются какие-то программы, направленные на сокращение разрыва в математических достижениях между детьми с разным СЭС, необходимо учитывать, что дети с низким СЭС имеют более низкий уровень фонологических способностей и в меньшей степени используют фонологические ресурсы. Соответственно, для таких детей нужно чаще использовать визуальные способы представления информации и инструкций.
IQ