Танграм и пентамино: как геометрические головоломки развивают пространственное мышление
Танграм и пентамино это две геометрические головоломки, в которых из плоских деталей складывают заданную фигуру: в танграме семь частей одного разрезанного квадрата, в пентамино двенадцать фигур из пяти клеток каждая. Ребёнку они дают то, что понадобится на уроках геометрии: умение мысленно повернуть деталь, увидеть целое как сумму частей и понять, что фигуры разной формы занимают одинаковое место на листе.
Танграм: устройство набора и первые задания
Танграм получается из одного квадрата, разрезанного на семь деталей: два больших треугольника, средний треугольник, два маленьких треугольника, квадрат и параллелограмм. Правил всего два: в фигуре участвуют все семь деталей, и детали не накладываются друг на друга. Классическое задание это силуэт: фигура кошки, лодки или человека, которую нужно повторить.
Сложность занятия регулирует образец: чем меньше на нём подсказок, тем труднее ребёнку. Отсюда три ступени усложнения:
- Образец в натуральную величину с линиями деталей. Ребёнок кладёт детали прямо на картинку, размер совпадает. Уровень пяти и шести лет.
- Силуэт без внутренних линий. Размер тот же, но границы деталей не видны, и ребёнок ищет их сам. Обычный уровень первого и второго класса.
- Уменьшенный образец. Картинка меньше набора, приложить деталь к ней нельзя, всё решается в уме. Уровень третьего и четвёртого класса.
Пентамино: двенадцать фигур и отличия от танграма
Пентамино состоит из двенадцати фигур, и каждая сложена из пяти одинаковых квадратов, соединённых сторонами. Фигуры называют по латинским буквам, на которые они похожи: F, I, L, N, P, T, U, V, W, X, Y, Z. Работают с ними на клетчатом поле, и в этом главное отличие от танграма: ребёнок считает клетки, то есть площадь.
Все двенадцать фигур вместе занимают 60 клеток, поэтому из полного набора складывают прямоугольники 6 на 10, 5 на 12, 4 на 15 и 3 на 20. Последний труднее остальных: у него всего два решения. Кроме прямоугольников решают задачи на покрытие поля с вырезанными клетками и задачи на увеличение: из четырёх одинаковых Г-образных фигур складывают такую же фигуру, увеличенную вдвое.
Связь головоломок со школьной геометрией и задачами на площадь
Площадь в начальной школе вводят как число одинаковых квадратов, которые помещаются в фигуре. Пентамино показывает это прямо: поле 6 на 10 закрывается двенадцатью фигурами по 5 клеток, и ребёнок видит, откуда берётся 60. Отсюда один шаг до умножения на прямоугольнике: в тетради оно выглядит отвлечённо, а на поле пересчитывается руками.
Танграм добавляет вторую идею, без которой в средней школе тяжело: у фигур разной формы бывает одинаковая площадь. Два маленьких треугольника складываются в квадрат, а из них же получается параллелограмм, и место они занимают одно и то же. Маленький треугольник это одна шестнадцатая исходного квадрата, большой это одна четверть, и на деталях удобно показать, что такое доля целого, ещё до темы дробей. Повороты и зеркальные отражения деталей это та же работа, что в седьмом классе называется движением фигуры, только пока в руках. Сколько геометрии ребёнок трогает руками в начальной школе, зависит от программы: Петерсон и Моро дают её по-разному.
По опыту преподавателей КВАНТа, ребёнок, который уверенно работает с формой и поворотом, спокойнее берётся за нестандартные методы решения. На занятиях дети разбирают задачи разного уровня сложности и обсуждают ход решения вслух, и здесь умение объяснить, почему деталь встаёт именно так, работает напрямую.
Три задания с разбором и вопросами ребёнку
Задание 1. Собрать квадрат из всех семи деталей танграма. Ребёнок обычно начинает с мелких деталей и упирается в тупик. Работающий ход обратный: сначала два больших треугольника, они занимают половину квадрата, остальное закрывают пять деталей. Спросите: с какой детали начнёшь и почему именно с неё; сколько маленьких треугольников помещается в большом; что изменится, если этот треугольник повернуть.
Задание 2. Сложить из двух маленьких треугольников квадрат, а потом из них же параллелограмм. Ребёнок прикладывает треугольники длинными сторонами и получает квадрат, затем сдвигает один из них и получает вытянутую фигуру. Спросите: фигуры разные, а места на столе занимают поровну, почему так; можно ли из этих же треугольников сложить треугольник побольше.
Задание 3. Закрыть поле 2 на 5 двумя одинаковыми Г-образными фигурами пентамино, а потом поле 3 на 5 тремя подходящими. Первое поле ребёнок закрывает перебором за минуту, во втором фигура, которая не встаёт в угол, отсекается сразу. Спросите: какая фигура точно не подойдёт в этот угол и почему; что будет, если перевернуть фигуру зеркально; сколько клеток осталось закрыть.
Занятия дома по 10–15 минут: прогрессия заданий
Занимайтесь по 10–15 минут, три или четыре раза в неделю. Переходите к следующему шагу, когда предыдущий ребёнок проходит без подсказок.
- Шаг 1. Танграм по образцу в натуральную величину с видимыми линиями деталей.
- Шаг 2. Тот же образец, перевёрнутый на бок: фигура знакомая, положение новое.
- Шаг 3. Силуэт без внутренних линий, от простых фигур с прямыми углами к фигурам животных.
- Шаг 4. Уменьшенный образец и своя фигура: ребёнок складывает что-то сам и придумывает название.
- Шаг 5. Знакомство с пентамино: разложить двенадцать фигур, найти среди них зеркальные пары.
- Шаг 6. Прямоугольники на пентамино: 2 на 5, 3 на 5, 4 на 5, затем поле 6 на 10 из всего набора.
Подсказки, которые не собирают фигуру за ребёнка
Главное правило простое: руки взрослого не касаются деталей. Стоит переложить деталь самому, и ребёнок получает готовый ответ вместо решения.
Подсказывайте вопросом и сужайте зону поиска: нужную деталь ребёнок находит сам. Работают четыре приёма.
- Укажите на пустое место. «Посмотри на этот угол, какая деталь туда встанет».
- Верните к свойству фигуры. «У тебя тут острый угол, а в детали прямой».
- Предложите проверить одну догадку. «Попробуй повернуть эту же деталь».
- Дайте шаг назад. Если фигура не идёт третью минуту, достаньте образец с линиями и вернитесь к силуэту завтра.
Ошибку не убирайте молча. Спросите, где не сходится, и дайте ребёнку самому разобрать неудачный кусок: разобранная ошибка это такой же материал занятия, как собранная фигура.
Самодельные наборы танграма и пентамино из картона
Для танграма начертите на плотном картоне квадрат 16 на 16 см и разметьте его сеткой с клеткой 4 см. Все разрезы проходят по линиям сетки и диагоналям клеток, а площади деталей такие: два больших треугольника по 4 клетки, средний треугольник, квадрат и параллелограмм по 2 клетки, два маленьких треугольника по 1 клетке. Всего 16 клеток, то есть исходный квадрат. Проверка готового набора одна: детали складываются обратно в квадрат.
Для пентамино возьмите клетчатый картон с клеткой 2 или 3 см, начертите двенадцать фигур по пять клеток, а поле 6 на 10 клеток вынесите на отдельный лист. Оклейте одну сторону деталей цветной бумагой: так видно, перевернул ребёнок фигуру или повернул.
Признаки, по которым видно рост пространственного мышления
Сравнивайте ребёнка с ним же месяц назад. Прогресс виден по поведению за столом:
- Берёт деталь и сразу ставит её в нужное положение, не перебирая все подряд.
- Начинает сборку с крупных деталей и проговаривает план: «сначала два больших, потом остальное».
- Поворачивает фигуру в уме и говорит об этом словами: «если перевернуть, встанет».
- Замечает одинаковую площадь у фигур разной формы и объясняет это перекладыванием.
- Досиживает до конца задания и возвращается к незаконченной фигуре сам.
- Переносит фигуру на клетчатую бумагу и считает клетки, не пересчитывая каждую.
Те же умения видны в школьных задачах: ребёнок реже путается в чертеже и увереннее берётся за условие, где нужно перебрать несколько вариантов. Этот запас помогает и потом, когда в пятом классе растёт объём материала. Рядом с этим стоит проверить, готов ли ребёнок к углублённой математике. А чтобы увидеть его уровень целиком, запишитесь на бесплатный пробный урок с диагностикой в Академии КВАНТ: по итогам вы получите карту знаний ребёнка и рекомендации по обучению.
Частые вопросы
С какого возраста ребёнку дают танграм?
Складывать фигуры по образцу в натуральную величину дети обычно начинают около пяти лет: на этом уровне все линии деталей видны на картинке. В первом и втором классе ребёнок переходит к силуэту без внутренних линий, к третьему и четвёртому работает с уменьшенным образцом и берётся за пентамино. Возраст здесь ориентир, а не норматив: усложняйте тогда, когда текущий уровень идёт без подсказок.
Чем пентамино отличается от танграма?
В танграме семь деталей одного разрезанного квадрата, они разного размера и формы, и собранная фигура повторяет заданный силуэт. В пентамино двенадцать фигур по пять одинаковых клеток, и работа идёт на клетчатом поле. Из-за клеток пентамино ближе к школьной тетради: ребёнок считает клетки, то есть площадь. Танграм дают раньше, пентамино берут, когда ребёнок уверенно держит в голове поворот детали.
Сколько времени в день заниматься головоломками с ребёнком?
Достаточно 10–15 минут, три или четыре раза в неделю. Короткое занятие ребёнок заканчивает на интересе и возвращается к головоломке сам, длинное чаще заканчивается отказом. Одно занятие это одна фигура или одна задача на поле. Если ребёнок просит продолжить, разрешите ещё одну фигуру и остановитесь: смысл в регулярности, а не в длине подхода.