Преподавание алгебраического материала в начальной школе

Преподавание алгебраического материала в начальной школе

Содержание

Введение 2

Глава I. Общетеоретические аспекты изучения алгебраического материала в

начальной школе 7

1.1 Опыт введения элементов алгебры в начальной школе 7

1.2 Психологические основы введения алгебраических понятий

в начальной школе 12

1.3 Проблема происхождения алгебраических понятий и ее значение

для построения учебного предмета 20

Глава II. Методические рекомендации к изучению алгебраического материала в

начальной школе 33

2.1 Обучение в начальной школе с точки зрения потребностей

средней школы 33

2.1 Сравнение (противопоставление) понятий на уроках математики 38

2.3 Совместное изучение сложения и вычитания, умножения и деления 48

Глава III. Практика изучения алгебраического материала на уроках математики

в начальных классах средней школы № 4 г. Рыльска 55

3.1 Обоснование использования инновационных технологий (технологии

укрупнения дидактических единиц) 55

3.2 Об опыте ознакомления с алгебраическими понятиями в I классе 61

3.3 Обучение решению задач, связанных с движением тел 72

Заключение 76

Библиографический список 79

Введение

В любой современной системе общего образования математика занимает

одно из центральных мест, что несомненно говорит об уникальности этой

области знаний.

Что представляет собой современная математика? Зачем она нужна? Эти и

подобные им вопросы часто задают учителям дети. И каждый раз ответ будет

разным в зависимости от уровня развития ребенка и его образовательных

потребностей.

Часто говорят, что математика - это язык современной науки. Однако,

представляется, что это высказывание имеет существенный дефект. Язык

математики распространен так широко и так часто оказывается эффективным

именно потому что математика к нему не сводится.

Выдающийся отечественный математик А.Н. Колмогоров писал: "Математика

не просто один из языков. Математика - это язык плюс рассуждения, это как

бы язык и логика вместе. Математика - орудие для размышления. В ней

сконцентрированы результаты точного мышления многих людей. При помощи

математики можно связать одно рассуждение с другим. … Очевидные сложности

природы с ее странными законами и правилами, каждое из которых допускает

отдельное очень подробное объяснение, на самом деле тесно связаны. Однако,

если вы не желаете пользоваться математикой, то в этом огромном

многообразии фактов вы не увидите, что логика позволяет переходить от

одного к другому " ([12], с. 44).

Таким образом, математика позволяет сформировать определенные формы

мышления, необходимые для изучения окружающего нас мира.

В настоящее время все более ощутимой становится диспропорция между

степенью наших познаний природы и пониманием человека, его психики,

процессов мышления. У. У. Сойер в книге "Прелюдия к математике" ([20], с.

7) отмечает: "Можно научить учеников решать достаточно много типов задач,

но подлинное удовлетворение придет лишь тогда, когда мы сумеем передать

нашим воспитанникам не просто знания, а гибкость ума", которая дала бы им

возможность в дальнейшем не только самостоятельно решать, но и ставить

перед собой новые задачи.

Конечно, здесь существуют определенные границы, о которых нельзя

забывать: многое определяется врожденными способностями, талантом. Однако,

можно отметить целый набор факторов, зависящих от образования и воспитания.

Это делает чрезвычайно важной правильную оценку огромных неиспользованных

еще возможностей образования в целом и математического образования в

частности.

В последние годы наметилась устойчивая тенденция проникновения

математических методов в такие науки как история, филология, не говоря уже

о лингвистике и психологии. Поэтому круг лиц, которые в своей последующей

профессиональной деятельности возможно будут применять математику,

расширяется.

Наша система образования устроена так, что для многих школа дает

единственную в жизни возможность приобщиться к математической культуре,

овладеть ценностями, заключенными в математике.

Каково же влияние математики вообще и школьной математики в частности

на воспитание творческой личности? Обучение на уроках математики искусству

решать задачи доставляет нам исключительно благоприятную возможность для

формирования у учащихся определенного склада ума. Необходимость

исследовательской деятельности развивает интерес к закономерностям, учит

видеть красоту и гармонию человеческой мысли. Все это является на наш

взгляд важнейшим элементом общей культуры. Важное влияние оказывает курс

математики на формирование различных форм мышления: логического,

пространственно-геометрического, алгоритмического. Любой творческий процесс

начинается с формулировки гипотезы. Математика при соответствующей

организации обучения, будучи хорошей школой построения и проверки гипотез,

учит сравнивать различные гипотезы, находить оптимальный вариант, ставить

новые задачи, искать пути их решения. Помимо всего прочего, она

вырабатывает еще и привычку к методичной работе, без которой не мыслим ни

один творческий процесс. Максимально раскрывая возможности человеческого

мышления, математика является его высшим достижением. Она помогает человеку

в осознании самого себя и формировании своего характера.

Это то немногое из большого списка причин, в силу которых

математические знания должны стать неотъемлемой частью общей культуры и

обязательным элементом в воспитании и обучении ребенка.

Курс математики (без геометрии) в нашей 10-летней школе фактически

разбит на три основные части: на арифметику (I - V классы), алгебру (VI -

VIII классы) и элементы анализа (IX - Х классы). Что служит основанием для

такого подразделения?

Конечно, каждая эта часть имеет свою особую "технологию". Так, в

арифметике она связана, например, с вычислениями, производимыми над

многозначными числами, в алгебре - с тождественными преобразованиями,

логарифмированием, в анализе - с дифференцированием и т.д. Но каковы более

глубокие основания, связанные с понятийным содержанием каждой части?

Следующий вопрос касается оснований для различения школьной арифметики

и алгебры (т.е. первой и второй части курса). В арифметику включают

изучение натуральных чисел (целых положительных) и дробей (простых и

десятичных). Однако специальный анализ показывает, что соединение этих

видов чисел в одном школьном учебном предмете неправомерно.

Дело в том, что эти числа имеют разные функции: первые связаны со

счетом предметов, вторые - с измерением величин. Это обстоятельство весьма

важно для понимания того факта, что дробные (рациональные) числа являются

лишь частным случаем действительных чисел.

С точки зрения измерения величин, как отмечал А.Н. Колмогоров, "нет

столь глубокого различия между рациональными и иррациональными

действительными числами. Из педагогических соображений надолго

задерживаются на рациональных числах, так как их легко записать в форме

дробей; однако то употребление, которое им с самого начала придается,

должно было бы сразу привести к действительным числам во всей их общности"

([12]), стр. 9).

А.Н. Колмогоров считал оправданным как с точки зрения истории развития

математики, так и по существу предложение А. Лебега переходить в обучении

после натуральных чисел сразу к происхождению и логической природе

действительных чисел. При этом, как отмечал А.Н. Колмогоров, "подход к

построению рациональных и действительных чисел с точки зрения измерения

величин нисколько не менее научен, чем, например, введение рациональных

чисел в виде "пар". Для школы же он имеет несомненное преимущество" ([12],

стр. 10).

Таким образом, есть реальная возможность на базе натуральных (целых)

чисел сразу формировать "самое общее понятие числа" (по терминологии А.

Лебега), понятие действительного числа. Но со стороны построения программы

это означает не более не менее, как ликвидацию арифметики дробей в ее

школьной интерпретации. Переход от целых чисел к действительным - это

переход от арифметики к "алгебре", к созданию фундамента для анализа.

Эти идеи, высказанные более 20 лет назад, актуальны и сегодня.

Возможно ли изменение структуры обучения математики в начальной школе в

данном направлении? Каковы достоинства и недостатки «алгебраизации»

начального обучения математики? Цель данной работы - попытаться дать ответы

на поставленные вопросы.

Реализация поставленной цели требует решения следующих задач:

. рассмотрение общетеоретических аспектов введения в начальной школе

алгебраических понятий величины и числа. Эта задача ставится в первой

главе работы;

. изучение конкретной методики обучения этим понятиям в начальной школе.

Здесь, в частности, предполагается рассмотреть так называемую теорию

укрупнения дидактических единиц (УДЕ), речь о которой пойдет ниже;

. показать практическую применимость рассматриваемых положений на школьных

уроках математики в начальной школе (уроки проводились автором в средней

школе № 4 г. Рыльска). Этому посвящена третья глава работы.

Применительно к библиографии, посвященной данному вопросу, можно

отметить следующее. Несмотря на то, что в последнее время общее количество

изданной методической литературы по математике крайне незначительно,

дефицит информации при написании работы не наблюдался. Действительно, с

1960 (время постановки проблемы) по 1990 гг. в нашей стране вышло огромное

число учебной, научной и методической литературы, в той или иной степени

затрагивающий проблему введения алгебраических понятий в курсе математики

для начальной школы. Кроме того, эти вопросы регулярно освещаются и в

специализированной периодике. Так, при написании работы в значительной мере

использовались публикации в журналах «Педагогика», «Преподавание математики

в школе» и «Начальная школа».

Глава I. Общетеоретические аспекты изучения алгебраического материала в

начальной школе

1.1 Опыт введения элементов алгебры в начальной школе

Содержание учебного предмета, как известно, зависит от многих факторов

- от требований жизни к знаниям учащихся, от уровня соответствующих наук,

от психических и физических возрастных возможностей детей и т.д. Правильный

учет этих факторов является существенным условием наиболее эффективного

обучения школьников, расширения их познавательных возможностей. Но иногда

это условие по тем или иным причинам не соблюдается. В этом случае

преподавание не дает должного эффекта как в отношении усвоения детьми круга

необходимых знаний, так и в отношении развития их интеллекта.

Представляется, что в настоящее время программы преподавания некоторых

учебных предметов, в частности математики, не соответствуют новым

требованиям жизни, уровню развития современных наук (например, математики)

и новым данным возрастной психологии и логики. Это обстоятельство диктует

необходимость всесторонней теоретической и экспериментальной проверки

возможных проектов нового содержания учебных предметов.

Фундамент математических знаний закладывается в начальной школе. Но, к

сожалению, как сами математики, так и методисты и психологи уделяют весьма

малое внимание именно содержанию начальной математики. Достаточно сказать,

что программа по математике в начальной школе (I - IV классы) в основных

своих чертах сложилась еще 50 - 60 лет назад и отражает, естественно,

систему математических, методических и психологических представлений того

времени.

Рассмотрим характерные особенности государственного стандарта по

математике в начальной школе. Основным ее содержанием являются целые числа

и действия над ними, изучаемые в определенной последовательности. Вначале

изучаются четыре действия в пределе 10 и 20, затем - устные вычисления в

пределе 100, устные и письменные вычисления в пределе 1000 и, наконец, в

пределе миллионов и миллиардов. В IV классе изучаются некоторые зависимости

между данными и результатами арифметических действий, а также простейшие

дроби. Наряду с этим программа предполагает изучение метрических мер и мер

времени, овладение умением пользоваться ими для измерения, знание некоторых

элементов наглядной геометрии - вычерчивание прямоугольника и квадрата,

измерение отрезков, площадей прямоугольника и квадрата, вычисление объемов.

Полученные знания и навыки ученики должны применять к решению задач и

к выполнению простейших расчетов. На протяжении всего курса решение задач

проводится параллельно изучению чисел и действий - для этого отводится

половина соответствующего времени. Решение задач помогает учащимся понять

конкретный смысл действий, уяснить различные случаи их применения,

установить зависимость между величинами, получить элементарные навыки

анализа и синтеза. С I по IV класс дети решают следующие основные типы

задач (простых и составных): на нахождение суммы и остатка, произведения и

частного, на увеличение и уменьшение данных чисел, на разностное и кратное

сравнение, на простое тройное правило, на пропорциональное деление, на

нахождение неизвестного по двум разностям, на вычисление среднего

арифметического и некоторые другие виды задач.

С разными типами зависимостей величин дети сталкиваются при решении

задач. Но весьма характерно - учащиеся приступают к задачам после и по мере

изучения чисел; главное, что требуется при решении - это найти числовой

ответ. Дети с большим трудом выявляют свойства количественных отношений в

конкретных, частных ситуациях, которые принято считать арифметическими

задачами. Практика показывает, что манипулирование числами часто заменяет

действительный анализ условий задачи с точки зрения зависимостей реальных

величин. Задачи, вводимые в учебники, не представляют к тому же системы, в

которой более "сложные" ситуации были бы связаны и с более "глубокими"

пластами количественных отношений. Задачи одной и той же трудности можно

встретить и в начале, и в конце учебника. Они меняются от раздела к разделу

и от класса к классу по запутанности сюжета (возрастает число действий), по

рангу чисел (от десяти до миллиарда), по сложности физических зависимостей

(от задач на распределение до задач на движение) и по другим параметрам.

Только один параметр - углубление в систему собственно математических

закономерностей - в них проявляется слабо, неотчетливо. Поэтому очень

сложно установить критерий математической трудности той или иной задачи.

Почему задачи на нахождение неизвестного по двум разностям и на выяснение

среднего арифметического (III класс) труднее задач на разностное и кратное

сравнение (II класс)? Методика не дает на этот вопрос убедительного и

логичного ответа.

Таким образом, учащиеся начальных классов не получают адекватных,

полноценных знаний о зависимостях величин и общих свойствах количества ни

при изучении элементов теории чисел, ибо они в школьном курсе связаны по

преимуществу с техникой вычислений, ни при решении задач, ибо последние не

обладают соответствующей формой и не имеют требуемой системы. Попытки

методистов усовершенствовать приемы преподавания хотя и приводят к частным

успехам, однако не меняют общего положения дела, так как они заранее

ограничены рамками принятого содержания.

Представляется, что в основе критического анализа принятой программы

по арифметике должны лежать следующие положения:

. понятие числа не тождественно понятию о количественной характеристике

объектов;

. число не является исходной формой выражения количественных отношений.

Приведем обоснование этих положений.

Общеизвестно, что современная математика (в частности, алгебра)

изучает такие моменты количественных отношений, которые не имеют числовой

оболочки. Также хорошо известно, что некоторые количественные отношения

вполне выразимы без чисел и до чисел, например, в отрезках, объемах и т.д.

(отношение "больше", "меньше", "равно"). Изложение исходных

общематематических понятий в современных руководствах осуществляется в

такой символике, которая не предполагает обязательного выражения объектов

числами. Так, в книге Е.Г. Гонина "Теоретическая арифметика" основные

математические объекты с самого начала обозначаются буквами и особыми

знаками ([4], стр. 12 – 15). Характерно, что те или иные виды чисел и

числовые зависимости приводятся лишь как примеры, иллюстрации свойств

множеств, а не как их единственно возможная и единственно существующая

форма выражения. Далее, примечательно, что многие иллюстрации отдельных

математических определений даются в графической форме, через соотношение

отрезков, площадей ([4], стр. 14-19). Все основные свойства множеств и

величин можно вывести и обосновать без привлечения числовых систем; более

того, последние сами получают обоснование на основе общематематических

понятий.

В свою очередь многочисленные наблюдения психологов и педагогов

показывают, что количественные представления возникают у детей задолго до

появления у них знаний о числах и приемах оперирования ими. Правда, есть

тенденция относить эти представления к категории "доматематических

образований" (что вполне естественно для традиционных методик,

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5