Научная статья на тему 'СПОСОБЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭВРИСТИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ УЧАЩИХСЯ ПО ГЕОМЕТРИИ'

СПОСОБЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭВРИСТИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ УЧАЩИХСЯ ПО ГЕОМЕТРИИ Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

CC BY
129
18
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЭВРИСТИЧЕСКИЕ ПРИЕМЫ / ЭВРИСТИКО-ДИДАКТИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ / ОБУЧЕНИЕ ГЕОМЕТРИИ / ОБОБЩЕНИЕ И СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ЗНАНИЙ / EURISTIC METHODS / EURISTICO-DIDACTICAL CONSTRUCTIONS / TEACHING GEOMETRY / GENERALIZATION AND SYSTEMATIZATION OF KNOWLEDGE

Аннотация научной статьи по наукам об образовании, автор научной работы — Скафа Елена Ивановна, Очерцова Виктория Николаевна, Коротких Виктория Викторовна

Предлагается научно обоснованное внедрение современных компьютерных средств обучения геометрии обучающихся основной школы как способа управления их эвристической деятельностью. Основной акцент статьи делается на разработку эвристико-дидактических конструкций, способствующих процессу усвоения, закрепления и применения геометрических теорем.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

THE MEANS OF PUPILS’ EURISTIC ACTIVITY GOVERNING AT GEOMETRY LESSONS

Scientifically-based inculcation of computer means of teaching pupils of secondaty school Geometry as a means of managing their euristic activity is performed. The main accent of the article is put to the elaboration of euristico-didactical constructions which help the process of learning, mastering, fastening and usage of Geometrical theorems.

Текст научной работы на тему «СПОСОБЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭВРИСТИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ УЧАЩИХСЯ ПО ГЕОМЕТРИИ»

УДК378.12.004.023:514

СПОСОБЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭВРИСТИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ УЧАЩИХСЯ ПО ГЕОМЕТРИИ

Скафа Елена Ивановна, доктор педагог. наук, профессор e-mail: e.skafa@donnu.ru Очерцова Виктория Николаевна,

магистрант e-mail: viktoriya. ochertsova@gmail. com, Коротких Виктория Викторовна,

магистрант e-mail: inf_105@mail.ru ГОУ ВПО «Донецкий национальный университет», г. Донецк

Skafa Olena,

Doctor of Pedagogical Sciences, Professor Ochertsova Viktoriya, Master Student Korotkikh Viktoriya, Master Student Donetsk National University, Donetsk

i......-i

Предлагается научно обоснованное внедрение современных компьютерных средств обучения геометрии обучающихся основной школы как способа управления их эвристической деятельностью. Основной акцент статьи делается на разработку эвристико-дидактических конструкций, способствующих процессу усвоения, закрепления и применения геометрических теорем.

Ключевые слова: эвристические приемы, эвристико-дидактические конструкции, обучение геометрии, обобщение и систематизация знаний.

I.......i

Постановка проблемы. В принятом в Донецкой Народной Республике Законе об образовании отмечено, что школьное образование должно обеспечивать качественную подготовку выпускников, умеющих нестандартно мыслить, целеустремленных, способных к поиску новых вариантов и альтернатив [5].

В этой ситуации важным для обучающихся образовательных организаций общих средних организаций является изучение математики, особенно одного из креативных ее разделов - геометрии. Курс геометрии является тем школьным пред-

метом, который развивает интеллектуальные и умственные качества личности. Он содействует развитию абстрактного и теоретического мышления, развитой памяти, стойкой концентрации внимания, способности лаконично высказывать свои мысли, строить гипотезы и находить решения различных проблем.

Исследуя проблему современных подходов к методике обучения геометрии, Г. Саранцев отмечает, что одним из перспективных ее направлений является организация эвристической деятельности [7]. Действительно, именно приобретение

опыта такой деятельности обеспечивает саморазвитие обучающихся, содействует поиску креативных путей решения жизненных проблем и др.

Анализ актуальных исследований. Большой вклад в изучение эвристической деятельности в процессе обучения математике внесли такие ученые, как В. Андреев, А. Артемов, Г. Балл, Г. Балк, В. Болтянский, Е. Власенко, Н. Зильбер-берг, Ю. Колягин, Л. Ларсон, Дж. Пойа, Н. Розов, Г. Саранцев, Е. Семенов, Е. Ска-фа, Л. Фридман и др.

Работы ученых оптимизировали разработку технологий формирования у школьников и студентов эвристических приемов мыслительной деятельности и эвристических умений [1], [9]. В них обоснована роль эвристик в процессе решения математических задач [8]. Введены и охарактеризованы различные виды эвристической деятельности в зависимости от возрастных и психологических особенностей обучающихся и показаны основные направления развития каждого из них [11]. Исследовано влияние информационно-коммуникационных технологий на формирование приемов эвристической деятельности обучающихся [10]. Разработаны системы эвристических заданий, актуализирующих эвристические ситуации (преодоления, поиска, преобразования, интеграции) [4] и др.

Однако в научной литературе недостаточно охарактеризованы процессы, связанные с компьютерным управлением эвристической деятельности при обучении школьников работе с геометрическими предложениями.

Цель статьи - показать приемы управления эвристической деятельностью обучающихся по обучению доказательству теорем школьного курса геометрии на основе внедрения мультимедийных тренажеров.

Изложение основного материала. В процессе изучения математики школьники часто сталкиваются с различными трудностями. Однако, в обучении, построенном эвристически, эти трудности часто стано-

вятся своеобразным стимулом для изучения. В этом случае роль учителя сводится к тому, чтобы организовать и направить работу ученика, чтобы трудности, которые ученик преодолевает, были ему по силам.

С появлением в практике обучения математике эвристических приемов меняются традиционные представления о логической форме доказательства математических предложений.

В зависимости от характера изучаемого, наличия учебного времени, уровня развития учащихся и других факторов, отмечает Л. Фридман [13], учитель может выбирать один из следующих методических вариантов ознакомления учащихся с математическим предложением:

1) ученики готовятся к самостоятельной формулировке, «открытию» теоремы;

2) ученики готовятся к сознательному восприятию нового математического предложения, формулировка которого им сообщается затем в готовом виде;

3) учитель самостоятельно формулирует новую теорему без какой-либо предварительной подготовки, а затем сосредотачивает усилия учащихся на их усвоении и закреплении.

При осуществлении первых двух способов используются различные эвристические приемы общего и специального характера, в классе создается проблемная ситуация, которая способствует самостоятельному «открытию» учениками новых знаний. Это повышает интерес к знаниям, способствует развитию творческих способностей, но требует определенной затраты учебного времени.

При изучении теорем и их доказательств в методике выделяются те же основные этапы, что и для процесса формирования понятий:

- подведение к пониманию теоремы, усвоение формулировки;

- обучение ее доказательству и его воспроизведения;

- формирование навыков применения теоремы в простейших случаях (в процессе решения несложных базовых задач);

©

- включение теоремы в разные связи с другими теоремами и понятиями (в процессе решения более сложных задач и прикладных задач) [12].

Организация такой работы по изучению теорем может быть более плодотворной, если применять программы управления эвристической деятельностью учащихся. Такие программы названы нами эвристико-дидактическими конструкциями (ЭДК) [10].

ЭДК - это система логически связанных учебных проблем (эвристических задач или обучающих компьютерных программ), которые в совокупности с эвристическими вопросами, указаниями и минимумом учебной информации позволяют учащимся открыть новое знание об объекте исследования, способе или средстве эвристической деятельности.

Целью эвристико-дидактических конструкций является формирование приемов эвристической деятельности учащихся при обучении математике, в том числе и геометрии.

В Донецком национальном университете под руководством автора (Е.И. Ска-фы) разрабатываются мультимедийные тренажеры, входящие в систему ЭДК, по различным темам математических дисциплин высшей и средней школы.

Предлагаемый нами комплекс программ по работе с геометрическими теоремами и их доказательством включает:

- мотивационные материалы по изучению теоремы (историческая страничка, прикладные и практические задания);

- актуализацию знаний (задания на отработку учебного материала, являющегося основой для изучения теоремы);

- организацию работы с формулировкой теоремы (программы построения конструкций прямого, обратного, противоположного, обратного противоположному утверждений);

- обучение поиску обоснования каждого шага доказательства теоремы

(программы «задача-метод» - построение схемы доказательства);

- знакомство с другими подходами к доказательству теоремы (программы «задача-софизм» - нахождение ошибки в предлагаемом ином варианте доказательства);

- набор вариативных заданий на использование изученной теоремы (задачи с эвристическими подсказками, нацеленными на поиск их решения). Построенные таким образом тренажеры помогут учителю управлять эвристической деятельностью обучающихся, организовать обобщение и систематизацию знаний по изученной теореме и др.

Остановимся на характеристике каждого стуктурного компоненита тренажера. Так, для мотивации в тренажере часто используется историческая страничка. В ней ученик может познакомиться с происхождением раздела геометрии, возникновением самой теоремы и т.д. (см., например, рис. 1).

Следующей в комплексе программ является программа актуализации знаний в виде «Тест-коррекция». Задания в тесте предлагаются на повторение для понимания последующего доказательства теоремы (рис. 2).

Основной целью программы по работе с формулировкой теоремы является четкое усвоение учениками «что дано» и «что необходимо доказать».

Каждая теорема состоит из условия и заключения. Для правильного их определения необходимо теорему сформулировать в виде условного предложения. Не всегда это легко сделать. Чаще всего причиной этого является непонимание и неумение переформулировать одну и ту же теорему в другом виде, выделении как можно большего количества следствий.

Данный процесс является эвристическим умением, умением видеть как можно большее число следствий из теоремы и ее связь с изученными ранее теоремами. Для развития такого умения учителю необходимо использовать различные типы формулировок одной и той же теоремы.

©

Рисунок 1 - Фрагмент исторических сведений о ромбе

3, По данным рисунка укажите основание

павип^а ппаиипгл тп ал/гл л и и I а и а Л ЙГ иаптпииэпли

Рисунок 2 - Фрагмент задания на актуализацию знаний для теоремы о свойствах равнобедренного треугольника

®

Изучая формулировку каждой теоремы важно рассматривать утверждения: обратное, противоположное и обратное противоположному. Именно такую работу обеспечивает разработанная нами про-

грамма (см. рис. 3). Она построена в виде теста с коррекцией, в которой в случае ошибки дается рекомендация для ее устранения.

Рисунок 3 - Фрагмент программы по работе с формулировкой теоремы

Учащимся предлагается несколько вариантов переформулированной прямой теоремы в виде противоположной, обратной и обратной противоположной. Отвечая «Да» или «Нет» ученик выбирает верные или ошибочные утверждения. После неправильного ответа предлагается исправить ошибку.

Важным этапом в обучении доказательству теорем является анализ учениками своей деятельности в процессе самого доказательства. Для достижения этой цели учителю необходимо организовать учебный процесс таким образом, чтобы учащиеся могли составить план поиска доказательства, сделать выводы, понимать необходимость каждого шага доказательства и его обоснования. Такая работа согласуется с методикой формирования универсальных учебных действий при

обучении геометрии, описанной Л. Божен-ковой [2]. В компьютерном виде работу осуществляет программа «Задача-метод» из системы ЭДК.

Структура такой программы следующая.

1. Пошаговое доказательство изучаемой теоремы.

2. Список возможных способов обоснования каждого шага доказательства, в котором заложены как правильные, так и ошибочные варианты ответа.

3. Коррекция результатов выбора способа обоснования с акцентом на нахождении правильного пути доказательства каждого шага.

Ученику необходимо выбрать правильный и наиболее рациональный, на его взгляд, способ обоснования шага доказательства. Если обучаемый ошибается в

(80>

выборе верного ответа, ему дается оповещение о том, что ответ неправильный, и предлагается вернуться к данному шагу, еще раз пересмотреть предложенные варианты и выбрать другой. При правильном ответе предлагается перейти к следующему шагу. В итоге на экране появляется полная схема доказательства теоремы.

Программы такого вида являются эвристическими, обучают учеников раз-

мышлять аргументированно, сознательно применять выученные ранее аксиомы, теоремы, задачи на доказательство.

Создание компьютерной программы "Задача-метод" для доказательства определенной теоремы позволяет организовывать как коллективную работу в классе, так и индивидуальную домашнюю работу учащихся (рис. 4, рис 5).

Задача-метод

СТРОИМ ДОКАЗАТЕЛЬСТВО ТЕОРЕМЫ ПОШАГОВО

□ на экране дается первый шаг доказательства и набор обоснований - нужно найти верное;

□ при правильном выборе обоснования появляется следующий шаг доказательства и т.д.;

□ дойдя до последнего шага, можно увидеть всю схему доказательства теоремы.

ПОСТАВЬТЕ Б СООТВЕТСТВИЕ КАЖДОМУ ШАГУ ДОКАЗАТЕЛЬСТВА ТЕОРЕМЫ ПРАВИЛЬНОЕ ЕГО ОБОСНОВАНИЕ

Рисунок 4 - Условие программы по обучению доказательству теоремы

1г ИмеемА АВС Опустим перпендикуляр из точки В на сторону АС Получили точку О.

^^ ^и ло определению синуса угла;

| н I л» определен ию насинуса угла;

по теара\лс Пифагора и применяя «гиилг вьиюдеттш? 1 А фармулыдля старан АО ь ВС

I сха an из р з и?.1! стоп тр туг альнияоа;

Хш

. л по алгебраичегшлн прео£разаааниям (формулам I J СО Кр О ЩВН НОЗО JAM.4 SAifhiifll

ШЬ ла определен ию синуса угла и формулам приведения; ^вн Ш te*anr¥at угла и формулам приведения;

ЧЫр ! Н I ртШПЫВЕГЛ ОСНООНОе ЛфШНМНМйНПрШЧЕБНЖ ЛННПйВСУПОа

Ы сшга + &тга = 1для любого угла CS ло построению ЛВСD= ¿ВСА по условию теоремы;

Правильно! Можете перейти и следующему шагу!

X у У

ху

поскольку us любой точки можно проаести перпендикуляр на прямую, прочат ан единственный.

учитывая hihguwuqf илнертонши оощюшжж.

Рисунок 5 - Фрагмент программы по обучению доказательству теоремы косинусов

В процессе обучения доказательству теорем учителю математики необходимо понимать важность освоения таких умственных действий, как абстрагирование, обобщение, выделение общего существенного и определение несущественного в доказательстве. Но как отмечает Э. Брейтигам, школьная практика показывает, что некоторым ученикам сложно овладеть такими приемами [3].

Применяя на практике эвристические методы можно выделить умения анализировать разные подходы к доказательству данной теоремы, умение находить среди них правильные и неправильные, определять вид ошибок в доказательстве. Такую работу можно организовать с помощью программы «Задача-софизм».

Программа представляет собою цепочку выполненных действий по доказа-

тельству теоремы, в которой на одном из этапов допущена ошибка. Обучаемому необходимо распознать эту ошибку, объяснить ее возникновение, исправить и привести полное доказательство.

Дидактическое построение данной программы происходит по тому же принципу, что и построение программы «Задача-метод».

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Схема программы «Задача-софизм»:

1) подбор нескольких способов доказательства одной и той же теоремы;

2) обоснование каждого шага доказательства с введенной ошибкой на некотором шаге;

3) коррекция каждого ошибочного действия в задачах (см. рис. 6).

Теорема 1. Теорема синусов

о

йпе пп^

Найдите ошибку в рассуждении: Д о казат ельст во

По теореме о площади треугольника 5 = ^ аЬ здяД 5 = ^ Ьс $тС ■ ас Из первых двух равенств получаем т - аЬ йяй^ Ьс

■ , , , ....... ■ ■ ержС . д г

12221 а 5111А=с 5гпС |: ^пАыпС)* 0, Со второго и третьего равенства получаем 9 ас яаяЦ = ^ Ьс

Шаг 1

5 =

ШагЗ

а яфв=Ь &тС |: [5П1С5иэВ)~ О

а с а Ъ Таи пан —- ----и —_ — —-

гтс гшЛ йшС

70

> _ с

Е 1ГпЕ —

Баш ответ:

Рисунок 6 - Фрагмент задачи-софизма доказательства теоремы синусов

Работа с софизмами развивает у учеников наблюдательность, вдумчивое и критическое отношение к изучаемому материалу.

Последним компонентом мультимедийного тренажера являются системы эв-

ристических заданий на применение теоремы. Как правило, это задачи с эвристическими, алгоритмическими подсказками или полным решением.

Выводы. Таким образом, компьютерное управление эвристической дея-

(82)

тельностью обучающихся по изучению теорем позволяет:

- развить глубокое и осознанное понимание изучаемых геометрических теорем;

- повысить качество усвоения геометрического материала;

- развить приемы эвристической деятельности.

То есть компьютерное обучение доказательству теорем в сочетании с традиционными формами способствует глубокому пониманию учащимися процесса открытия математических утверждений и их осознания, что соответствует педагогике созидания, описанной О.Саввиной [6].

1. Балл Г.А. Теория учебных задач: Психолого-педагогический аспект / Г.А. Балл.-Москва : Педагогика, 1990.-184 с.

2. Боженкова Л.И. Методика формирования универсальных учебных действий при обучении геометрии / Л.И.Боженкова. -Москва : БИНОМ, 2013. - 205 с.

3. Брейтигам Э.К Достижение понимания, проектирование и реализация процессного подхода к обеспечению качества личностно развивающего обучения: Монография / Э.К.Брейтигам, И.В.Кисельников. - Барнаул: Изд-во АлтГПА, 2011. -160 с.

4. Власенко К.В. Актуал1зац1я евристич-них ситуацш на уроках геометрп : навчаль-ний поабник (друге видання) / К.В.Власенко, О.1.Скафа. - Харшв : Видавнича група «Основа», 2010. - 159 с. (Б-ка журн. «Математика в школах Украгни»; Вип. 2 (86).

5. Об образовании [Электронный ресурс] : Закон Донецкой Народной Республики : принят постановлением Народного Совета ДНР 19 июня 2015 г, № 1-233П-НС. - Режим доступа : https://dnrsovet.su/zakon-dnr-ob-obrazo-

vanii/. - Заглавие с экрана. - Дата обращения 12.04.2018.

6. Саввина О.А. Педагогика созидания против глобализации образования // О.А. Саввина, Е.И.Трофимова, В.А. Телкова //Дидактика математики: проблемы и исследования : Междунар. сб. научных работ. - 2015. - №42. - С.7-12.

7. Саранцев Г.И. Методика обучения математике в средней школе: учеб.пособие для студ. мат. спец. пед. вузов и ун-тов /Г.И.Саранцев. - Москва : Просвещение, 2002. - 224 с.

8. Скафа Е. И. Комплексный подход к развитию творческой личности через систему эвристических заданий по математике (на материале 7 класса) : книга для учителя / Е.И. Скафа, Е.В. Власенко, И.В. Гончарова. -Донецк: Фирма ТЕАН, 2003. - 240 с.

9. Скафа Е.И. Эвристическое обучение математике в контексте синергетического подхода / Е.И.Скафа // Синергетика и рефлексия в обучението по математика: Доклади на юбилейна та международна конференция, 1012 септември 2010, Бачиново. - Болгария, 2010. - С. 299-305.

10. Скафа Е.И. Эвристическое обучение математике: теория, методика, технология :монография / Е.И. Скафа. - Донецк : Изд-во ДонНУ, 2004. - 439 с.

11. Скафа Е.И. Эвристическое конструирование в современных научных и методических исследованиях /Е.И.Скафа //Эвристическое обучение математике : Материалы IV Междунар. науч.-метод. конф. (19-20 апреля 2018г.). - Донецк : Изд-во ДонНУ, 2018. -С. 5-8.

12. Скафа О.1. Навчання доведенням та евристики / О.1.Скафа // Математика в школi.-2004. -№5. - С.14-19.

13. Фридман Л.М. Теоретические основы методики обучения математике: учеб. пособие / Л.М. Фридман. - Москва : Либроком, 2014. - 248 с.

Abstract. Skafa O., Ochertsova V., Korotkikh V. THE MEANS of PUPILS' EURISTIC ACTIVITY GOVERNING at GEOMETRY LESSONS. Scientifically-based inculcation of computer means of teaching pupils of secondaty school Geometry as a means of managing their euristic activity is performed. The main accent of the article is put to the elaboration of euristico-didactical constructions which help the process of learning, mastering, fastening and usage of Geometrical theorems.

Keywords: euristic methods, euristico-didactical constructions, teaching Geometry, generalization and systematization of knowledge.

Поступила в редакцию 16.06.2018 г.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.