ГЕНЕТИКА, 2015, том 51, № 3, с. 281-289
ОБЗОРНЫЕ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СТАТЬИ
УДК 57.024:575.162:575.167
ГЕНЕТИЧЕСКИЕ И СРЕДОВЫЕ АСПЕКТЫ НАЛИЧИЯ ТРУДНОСТЕЙ В ОБУЧЕНИИ МАТЕМАТИКЕ
© 2015 г. Р. Ф. Канзафарова1, А. В. Казанцева2, Э. К. Хуснутдинова12
башкирский государственный университет, кафедра генетики и фундаментальной медицины, Уфа 450074
e-mail: kanzafarova.renata@yandex.ru 2Институт биохимии и генетики Уфимского научного центра Федерального агентства науки и образования, Уфа 450054 e-mail: Kazantsa@mail.ru Поступила в редакцию 07.05.2014 г.
В настоящее время математика становится все более важной в высокотехнологичном обществе. Даже повседневная жизнь требует от человека хороших математических знаний, которые в свою очередь являются основой любой инновационной научной деятельности. Однако большой процент населения сталкивается с трудностями в освоении математических знаний. Трудности в обучении математике имеют сложную и многофакторную природу и их формирование обусловлено взаимодействием как генетических, так и средовых факторов. Настоящий обзор сфокусирован на результатах работ, основанных на генно-кандидатном подходе и полногеномном анализе ассоциаций, продемонстрировавших связь полиморфных вариантов генов с когнитивными нарушениями и развитием трудностей в обучении математике в частности. Согласно первому подходу, формирование процессов обучения и памяти находится под влиянием генов нейромедиаторных систем мозга, генов, вовлеченных в работу рабочей памяти и участвующих в синаптической пластичности. Результаты второго подхода демонстрируют, что гены матриксной металлопротеиназы 7 (MMP7), каинат-ного ионотропного рецептора глутамата 1 (GRIK1) и тяжелой цепи аксогенного диенина 5-го типа (DNAH5) вовлечены в развитие трудностей обучения математике.
Б01: 10.7868/80016675815010038
Изучение продуктивности когнитивных функций как составной части психического здоровья приобретает сегодня все большую актуальность в связи с повышенными требованиями к эффективной интеллектуальной деятельности во всех сферах функционирования общества. В неврологии и нейропсихологии под когнитивными (познавательными) функциями понимаются наиболее сложные функции головного мозга, с помощью которых осуществляется процесс рационального познания мира и обеспечивается целенаправленное взаимодействие с ним. К таким функциям относятся восприятие информации (гнозис), ее анализ и обработка (так называемые исполнительные функции), хранение информации (память) и передача информации (праксис и речь). О когнитивных нарушениях говорят в тех случаях, когда отмечается нарушение одной или более из вышеуказанных функций [1].
В настоящее время математика является важной частью человеческой культуры, и овладение ее основными элементами — задача каждого человека, поскольку она становится неотъемлемой частью его жизнедеятельности, человек сталкива-
ется с ней в школе, на работе и даже в повседневной жизни. Математика является основой любой инновационной научной деятельности и краеугольным камнем для развития всех связанных областей экономики: собственно математики, инжиниринга, технологий и т.д. В свою очередь, нарушение когнитивных функций способно привести к трудностям в обучении математике и, как следствие, к снижению математических способностей.
По данным некоторых авторов около 6% учеников испытывают трудности в обучении математике. Еще больший процент населения (15—20%) имеет проблемы с обработкой числовой информации [2]. Кроме того, среди лиц зрелого возраста процент таких людей увеличивается, что объясняется наличием заболеваний, включая нейроде-генеративные и сосудистые. В связи с этим большое количество исследований направлено на изучение этой проблемы, в частности, на выявление причин возникновения трудностей в обучении математике, к которым относятся дискалькулия, математическая тревожность, изменение объема рабочей памяти и снижение "чувства числа".
ПРИЧИНЫ ТРУДНОСТЕЙ В ОБУЧЕНИИ МАТЕМАТИКЕ
Дискалькулия
Дискалькулия характеризуется трудностями в обучении и запоминании простых арифметических действий, при этом у индивидов с дискаль-кулией отсутствуют проблемы в области вычислительной техники. Демографические исследования, проведенные в таких странах, как США, Германия, Индия и Израиль, выявили, что распространенность дискалькулии варьирует в пределах 3—6.5% и при отсутствии лечения сохраняется во взрослом возрасте [2]. Многие исследователи отмечают, что дискалькулия не является изолированным расстройством, а в ряде случаев она сопровождается нарушениями овладения письменной речью, что наиболее часто проявляется у учащихся с тяжелыми нарушениями речи [3]. Дискалькулия является многофакторным расстройством личности. К факторам риска развития дискалькулии относятся генетическая предрасположенность, окружающая среда, неврологические отклонения, уровень преподавания в школе, математическая тревожность [4].
Математическая тревожность
Согласно данным мета-анализа, проведенного по результатам 151 публикации, математические способности негативно коррелируют с математической тревожностью (МТ) (коэффициент корреляции: —0.25...—0.40) [5]. МТ характеризует состояние, при котором индивиды испытывают отрицательные эмоции (избегание, тревожность, стресс) и даже болезненные ощущения при необходимости решения задач, требующих использования математических навыков [6]. Проявление МТ впервые становится заметным в младшем школьном возрасте и развивается до 9—10 класса [5]. Согласно литературным данным, повышенная МТ встречается у 4% студентов высшей школы, а около 85% студентов отмечают у себя умеренные ее проявления [7]. Взрослые с высокой МТ демонстрируют меньшие способности к вычислениям, сравнению чисел и мысленному вращению 3D-объектов [8].
Следует отметить, что математическую тревожность необходимо дифференцировать от общей тревожности, поскольку для последней реакция организма на стресс наблюдается как в случае математических, так и вербальных заданий (чего не наблюдается у лиц с МТ) [6].
Факторы, лежащие в основе индивидуальной предрасположенности к развитию МТ, — комплексные, включающие социальные, генетические, персональные и когнитивные. К социальному влиянию относится передача учителями некоторым ученикам своего собственного негативного отно-
шения к математике под влиянием своей собственной МТ. Персональные факторы включают низкую самооценку, недостаток опыта и влияние прошлого негативного опыта в решении математических задач. Когнитивные факторы включают дефицит в одной или нескольких основополагающих составных частях математики. Большую роль в развитии МТ играет генетический фактор. По мнению некоторых ученых, существуют гендер-ные различия в формировании МТ, что, возможно, обусловлено гендерными различиями социальных стереотипов и способностями справляться со стрессовыми ситуациями. В частности, согласно данным мета-анализа, женщины демонстрируют более высокий уровень математической тревожности по сравнению с мужчинами [5].
Рабочая память
По мнению некоторых ученых, одной из главных причин трудностей в обучении математике является объем рабочей памяти. Согласно данным регрессионного анализа, вклад рабочей памяти в различные типы математических заданий составляет от 23 до 41%. Кроме того, рабочая память задействована и в манифестации математической тревожности, поскольку ресурсы рабочей памяти расходуются на овладение беспокойством и тревожными мыслями, оставляя меньше доступных ресурсов для выполнения математических заданий [9].
"Чувство числа"
Многие исследователи заостряют свое внимание на связи трудностей в обучении математике с "чувством числа" [10]. "Чувство числа" — способность оценивать, предлагать возможные решения числовых заданий и числовая интуиция. Считается, что развитое "чувство числа" может определять гибкость в оперировании числами, понимании базовых количественных и числовых понятий или отношений между числами [10]. Начиная с 6 месяцев дети способны различать количества по признаку "больше/меньше". С годами "чувство числа" развивается все больше и достигает своего максимума к 30 годам, после преодоления этого возрастного порога эта способность постепенно снижается [10].
РОЛЬ СРЕДОВЫХ ФАКТОРОВ В РАЗВИТИИ ТРУДНОСТЕЙ В ОБУЧЕНИИ МАТЕМАТИКЕ
Использование близнецового метода, предполагающего сравнение монозиготных близнецов, которые воспитываются в разных условиях постэмбрионального периода, позволяет выявить признаки, в формировании которых существенную роль играют факторы среды. Напротив, со-
хранение сходства между близнецами, несмотря на различия условий их существования, представляет возможность для выявления генов, ответственных за развитие изучаемого признака. Согласно близнецовым исследованиям, наличие трудностей в обучении математике определяется наследственными (40—70%) и средовыми факторами (10—70%) [11, 12]. Такой разброс в значениях объясняется неоднородностью исследованных возрастных групп. Существует теория, предполагающая снижение влияния факторов окружающей среды и увеличение роли генетического фактора с возрастом: 20% — в младенчестве, до 40% — в детстве, около 50% — в подростковом возрасте [13]. Кроме того, известно влияние возраста на проявление когнитивных способностей: в частности, испытуемые старшего возраста демонстрируют большую успешность при решении задач на сравнение физических величин [14].
К средовым факторам на уровне семьи относятся уровень образования родителей, атмосфера в семье, воспитание, место и условия проживания; на уровне школы — материально-техническая база, система оценок в школе, уровень подготовки учителей. Кроме того, большое значение имеет социально-экономический статус, включая уровень образования родителей, который является сильным предиктором ранних математических достижений. Было определено, что дети с высоким социально-экономическим статусом в семье и/или высоким уровнем образования у матери проявляют большую успешность в освоении математических навыков [15]. Одним из самых обсуждаемых факторов, влияющих на успешность в математике, является гендерная принадлежност
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.