Dla opisywanej w tej pracy problematyki istotny jest paradygmat rotacji mentalnej, ponieważ wykorzystuje się go w badaniu poziomu nie tylko wyobraźni czy wyobrażeń, ale również wyobraźni przestrzennej. Mimo to niektórzy badacze nie przypisują znaczącej roli przestrzennej naturze wyobrażeń (Bobryk 1996: 86).
W badaniach tego problemu wykorzystano eksperyment Coopera i Sheparda. Polega on na tym, że badany widzi dwa rodzaje bodźców, najczęściej są to litery (cyfry) oraz figury geometryczne, zrotowane pod pewnym kątem (Nęcka, Orzechowski, Szymura 2006: 69). W kolejnych parach możliwe jest zrotowanie lub zrotowanie i dodatkowe przekształcenie.
Uczestnik eksperymentu ma odpowiedzieć na pytanie, czy dwa bodźce są identyczne. W przypadku, gdy oba rodzaje bodźców są tylko zrotowane, badany ma udzielić odpowiedzi twierdzącej, jeżeli są dodatkowo przekształcone – przeczącej. Kąt rotacji stanowił zmienną niezależną, zmienną zależną był zaś czas, w którym udzielane zostały odpowiedzi. W warunkach eksperymentalnych można stosować również bodźce trójwymiarowe (ich rzuty na płaszczyznę). Uczestnicy eksperymentu w zbiorze trzech lub czterech figur określają, która nie pasuje do pozostałych (por. Shepard, Cooper 1986). By poprawnie zrealizować zadanie należy wykonać w umyśle operację mentalną, dokonując przekształceń w wyobrażonej przestrzeni. Z wyników badań wynika, że reprezentacje, które powstają w umyśle, mogą mieć charakter obrazowy. Widoczne jest to w szczególności podczas analizy wyników zależności pomiędzy zmianą kąta nachylenia przedmiotu a czasem reakcji. Udowodniono ponadto, że:
„wyobrażeniowe reprezentacje obiektów mają charakter obrazów, zaś przekształcenia, jakim podlegają, niczym się nie różnią od przekształceń, jakim można poddać obiekty realne lub stymulowane komputerowo” (Nęcka, Orzechowski, Szymura 2006: 71). Poszczególne wyobrażenia zapisywane są jako analogowe obrazy umysłowe (a w nich zakodowane są relacje przestrzenne, które odpowiadają wyobrażanemu obiektowi). Gdy w rzeczywistym obiekcie szczegół jest bliski innemu szczegółowi, obraz umysłowy przechowa taką zależność i przedstawi ją w wyobrażeniu. Relacje przestrzenne obiektu będą odwzorowane w wyobrażeniu (gdy w obiekcie coś znajdzie się po prawej czy lewej stronie, tak też będzie umiejscowione w wyobrażeniu). Niektóre wyobrażenia okazują się jednak nieadekwatne lub błędne (por. Nęcka, Orzechowski, Szymura 2006: 74).
Podkreślając rolę stanowisk, dotyczących wyobraźni, w tym w szczególności stanowiska obrazowego, warto przyjrzeć się, w jaki sposób dziecko spostrzega kształt (każdy kształt ma przecież wymiary przestrzenne) oraz samą przestrzeń. Na właściwe postrzeganie przestrzeni składa się wiele wzajemnie związanych ze sobą czynników: wielkość spostrzeżenia wzrokowego, głębia i odległość, rozróżnienie stopnia nachylenia oraz wrażenia dotykowe (Mussen 1970: 348-352). Wymienione elementy, rozwinięte w odpowiednim stopniu, warunkują kompetencję przestrzenną u danej jednostki.
Wyobraźnia przestrzenna jest kształtowana od narodzin dziecka56
56 Tygodniowe dziecko potrafi rozróżniać dwa przedmioty, jeżeli nie znajdują się blisko siebie, potrafi rozróżniać duże kształty, kontury, jaskrawe barwy. Problem stanowi jeszcze identyfikacja wszystkich kolorów oraz ostrość widzenia (kolor zielony i czerwony widziany jest lepiej niż odcienie niebieskiego). Noworodek nie lubi ostrego światła, ma dobrze rozwinięte widzenie peryferyjne (dokładnie widzi to, co znajduje się na obrzeżach pola widzenia, niedokładnie – elementy w centrum), jego ostrość widzenia jest niemal 30 razy
i postępuje stosunkowo szybko. Na początku pojawia się umiejętność różnicowania kształtów, barw,
szacowania odległości, rozpoznawanie przedmiotów po ich rysach: „dzieci odtwarzają kształty najpierw globalne, upraszczając znacznie wzór spostrzegany w sposób niezróżnicowany i całościowy, a dopiero stopniowo dziecko uczy się wyodrębniać składowe części wzoru i ujmować stosunki między poszczególnymi jego elementami. Koło ma kształt najbardziej nierozczłonkowany, podatny do globalnego ujmowania, figura ta jest najczęściej reprodukowana względnie poprawnie przez dzieci. Trzylatki potrafią odtwarzać koło i rysowane przez nie figury koliste, choć nie zawsze mają one regularne kształty. Dopiero sześciolatki odtwarzają koło regularnie zaokrąglone” (Adamski 2007: 75). Podobną ewolucję możemy obserwować podczas nauki odtwarzania kształtów innych figur. Ponadto istnieje ciekawa prawidłowość: większość dzieci ma mniejsze problemy z rysowaniem figur o układach zamkniętych (koło), linii równoległych lub krzyżujących się prostopadle niżeli w przypadku układów o liniach skośnych (romb, trójkąt), rysowania linii zagiętych, łuków.
W poznawaniu i określaniu stosunków przestrzennych pomagają dzieciom wszystkie zmysły, dodatkowo ich kompetencja przestrzenna wzmacnia się, gdy poznają fizyczne właściwości przedmiotów: ich kształty, kolory, odległości od innych przedmiotów. U dzieci stopniowo zmienia się punkt widzenia. Początkowo noworodki są w stanie widzieć dokładnie tylko przedmioty, które znajdują się blisko, a zatem nie posiadają umiejętności oceny odległości, nie są w stanie oszacować, jak daleko znajduje się jeden przedmiot od drugiego.
Stopniowo umiejętności te specjalizują się. Dziecko powoli uczy się określać stosunki przestrzenne i ułożenie jednego przedmiotu względem drugiego w stosunku do własnego ciała.
Kolejnym etapem specjalizacji wyobraźni przestrzennej jest stopniowa obiektywizacja względem elementów w przestrzeni. Warunkują ją przede wszystkim doświadczenia motoryczne. Ważna staje się umiejętność opanowania przez dziecko pojęć określających relacje przestrzenne (por. Adamski 2007: 79).
Rozróżnienie kształtów rozwija się u dziecka później niż rozróżnienie wielkości, ponadto dzieci posiadają umiejętność identyfikacji figur trójwymiarowych (trudniejsze dla nich jest rozróżnianie figur płaskich, por. Mussen 1970: 348). Dzieci w takim samym stopniu jak osoby dorosłe potrafią określać odległości między przedmiotami, natomiast zdecydowanie słabiej radzą sobie z identyfikowaniem form niekompletnych. Już dziecko w wieku 3-5 lat potrafi identyfikować figury płaskie, nawet jeżeli zmieniają one swoje położenie. Często
słabsza niżeli u osoby dorosłej. Co ważne, dziecko w tym wieku nie widzi głębi, jego świat ma tylko dwa wymiary. Identyfikuje ruch, jednak musi on być stopniowy, powolny (por. Adamski 2007: 74).
jednak, mimo polecenia kopiowania figur czy znaków w konkretny, określony przez prowadzącego eksperyment sposób, dzieci nie przestrzegają zaleceń i dokonują przekształceń.
U dzieci w wieku 4-7 lat (np. podczas kopiowania trójkątów) widoczna jest przewaga położenia pionowego i poziomego; zmieniają one figury na bardziej naturalne (Mussen 1970: 353). Już dwulatki zauważają zmianę położenia przedmiotów na obrazku.
Spostrzeganie u dzieci jest silnie związane z ostrością wzroku, która jest badana za pomocą odrębnych testów (np. próba Baileya) oraz ze spostrzeganiem całościowym (związanym z teorią Gestalt i opozycją: figura-tło). Schematy poznawcze rocznego dziecka są słabo rozwinięte, a spostrzeżenia mają charakter uproszczony (Matczak 2003: 56). Z trudnością wyodrębnia ono przedmiot z tła, cechuje je synkretyzm spostrzegania (np. dziecko bierze do ust talerzyk, zamiast znajdującego się na nim jedzenia). Stosunkowo szybko specjalizują się u dzieci ich schematy poznawcze, jednak nadal trudność sprawia im powiązanie szczegółów w całość. Analiza i synteza spostrzeżeniowa specjalizuje się podczas edukacji przedszkolnej i szkolnej, czego efektem jest umiejętność odwzorowywania kształtów, liter czy figur. Ponadto, „w toku rozwoju zwiększa się zakres tego, co może być przedmiotem analizy. Początkowo analiza prowadzi jedynie do wyodrębnienia składowych elementów przedmiotu, później zaczyna obejmować również relacje pomiędzy elementami, np. ich proporcje, stosunki przestrzenne czy – w przypadku spostrzeżeń słuchowych – czasowe. To dopiero umożliwia wierne zrekonstruowanie analizowanej całości, czyli prawidłową syntezę” (Matczak 2003: 57).
W procesie postrzegania dużą rolę odgrywa mowa, ponieważ ułatwia spostrzeżeniowe wyodrębnianie przedmiotów, nazywanie ich części i relacji. Temu celowi służą przyimki i wyrażenia przyimkowe, takie jak: na, pod, obok, za, na lewo, na prawo, z boku, pod spodem, skośnie, równolegle itp. Jako kolejne specjalizuje się spostrzeganie analityczno-syntetyczne, odgrywające dużą rolę w nauce przedmiotów artystycznych, technicznych oraz przy nauce geometrii. Dziecko powinno posiadać umiejętność wykonywania zadań, związanych z procesami identyfikacji (dostrzeganie podobieństw i różnic przedmiotów) oraz reprodukcji (opis słowny lub pozawerbalny spostrzeganego obiektu).
Umiejętność analizy spostrzeżeniowej jest silnie związana z późniejszym rozwojem wyobraźni i orientacji przestrzennej. Jeśli dziecko nie będzie posiadało odpowiednio rozwiniętej analizy spostrzeżeniowej, będzie myliło figury o podobnych kształtach (np. romb z kwadratem), nie będzie umiało wyodrębnić pojedynczych figur z figur złożonych.
Poziom analizy spostrzeżeniowej u dzieci można określić za pomocą testów, spośród których najczęściej stosowanym do badania spostrzeżeń jest Test Bender-Koppitz dla dzieci w wieku 5-10 lat (Jaworska 1990; Frydrowicz i in. 2004).
Nauka pisania stanowi dla dziecka kolejny sprawdzian umiejętności reprodukcji spostrzeżeniowej. Podczas nauki w szkole (a nawet już w przedszkolu) możemy wyodrębnić błędy wynikające nie tylko z błędnej analizy spostrzeżeniowej, ale również słuchowej.
Odstępstwa w zakresie analizy spostrzeżeniowej widoczne są w nauce pisania oraz podczas analizy rysunków dzieci. Deformacje, które w przypadku pisma przejawiały się w myleniu liter, zaburzeniem w kierunku ich odtwarzania, na rysunku będą widoczne jako nieumiejętność zachowania proporcji (np. podczas rysowania postaci ludzkiej), niewłaściwe umieszczenie części w obrębie całości (np. złe rozmieszczenie kończyn górnych i dolnych lub ich brak), pomijanie elementów (Szmidt 2007).
W nauczaniu pisania, rysowania oraz matematyki istotne jest kształcenie wyobraźni przestrzennej, która rozwija się u dziecka w sposób naturalny, zgodnie z rytmem jego codziennych doświadczeń.
W przedszkolu uczniowie podczas zajęć z malowania, konstruowania i obserwacji, kształcą poszczególne umiejętności kompetencji przestrzennej. Podstawa programowa na pierwszym etapie kształcenia oraz plan pracy przedszkola zakładają kształcenie umiejętności związanych z wyobraźnią i orientacją przestrzenną.
Rozwój wyobraźni przestrzennej jest kontynuowany i trwale realizowany w edukacji wczesnoszkolnej57. Ma on duże znaczenie podczas nauki geometrii, w szczególności stereometrii (Krygowska 1997). Za najistotniejszy element stymulujący rozwój wyobraźni przestrzennej uważa się starannie dobrany materiał ilustracyjny (modele pokazowe, modele robocze) oraz regularne poszerzanie wiedzy ucznia. Znajomość pojęć matematycznych, tj.
przekątna, krawędź, krawędź boczna, podstawa itp. ułatwiają uczniowi wyobrażenie sobie przekrojów brył, a zatem są stymulatorem rozwoju analizowanej wyobraźni przestrzennej.
57Prowadzono również badania nad możliwościami kształcenia wyobraźni przestrzennej studentów i uznano, że do metod stymulujących wyobraźnię przestrzenną podczas nauki rysunku można zaliczyć: „zmianę relacji nauczyciel – student, wspólną, grupową aktywność twórczą, pomoc metodyczną w zakresie pracy umysłowej (myślenia heurystycznego), udzielanie indywidualnych wzmocnień i zachęt wszelkim przejawom poszukiwania nietypowych rozwiązań, dotyczących treści i formy plastycznej czy innych twórczych działań, dostarczanie wiedzy z zakresu teorii widzenia (głównie w zakresie budowy przestrzeni obrazu za pomocą rysunkowych środków wyrazu), „uczenie” fascynowania, zachwycania „rzeczą” drobną i tworzenia z niej źródła inspiracji twórczych poszukiwań, „uczenie” wyrażania siebie i swojego stosunku do problemu za pomocą rysunkowych środków wyrazu, „uczenie” spostrzegania” (Łuszczak 1997: 67).
Wpływ wyobraźni przestrzennej na nabywanie poszczególnych umiejętności jest istotny, brakuje jednak opracowań dydaktycznych z tego zakresu. Brakuje również badań, zwracających uwagę na korelację pomiędzy stopniem rozwoju wyobraźni przestrzennej a innymi umiejętnościami (pisaniem, czytaniem, mówieniem, rysowaniem, liczeniem58 itp.
(por. Oszwa 2008).