Мотивация изучения математических понятий

Мотивация изучения математических понятий.

Начальным этапом формирования понятий является мотивация. Сущность этого этапа заключается в подчеркивании важности изучения понятия, в побуждении школьников к целенаправленной и активной деятельности, в возбуждении интереса к изучению понятия. Мотивация может осуществляться как по средствам привлечения средств нематематического содержания (внешняя мотивация), так и в ходе выполнения специальных упражнений, объясняющих необходимость развития математических теорий (внутренняя мотивация). Например, появление обыкновенных дробей, как правило, мотивируется потребностями практики.

Введение смежных углов можно мотивировать необходимостью изучения не только отдельных фигур, но и их объединений. Рассмотрение взаимного расположения прямой и окружности приводит к трем случаям, один из которых характерен тем, что окружность и прямая имеют одну общую точку.

Указанный случай и обуславливает введение понятия касательной к окружности.[19] Примеры: 1. Арифметическая (геометрическая) прогрессия может быть введена путем выполнения упражнений на запись числовых последовательностей, заданных определенными свойствами, либо на выявление свойств, которыми обладают указанные последовательности. Например, при введении понятия арифметическая прогрессия можно предложить следующее задание: Дана последовательность чисел: 4, 7, 10, 13, 16, …. Ответьте на следующие вопросы: • Какая закономерность прослеживается между числами? (последующее число отличается от предыдущего на 3); • Попробуйте выразить 3-ий член, 4-ый член, n-ый член через первый; Таким образом, обозначив первый член последовательности через а1, второй – а2, и так далее, а n-ый через аn, мы можем сделать соответствующие выводы: аn=an-1 + 3; разность между элементами равна 3, обозначим это число через d, тогда аn=an-1 + d, аn=a1 + (n – 1)d. Рассмотренная числовая последовательность называется арифметической.

Определение: числовую последовательность, каждый член которой, начиная со второго, равен сумме предшествующего члена и одного и того же числа d, называют арифметической прогрессией, а число d – разностью арифметической прогрессии.[17] 2. Ознакомление с существенными свойствами трапеции может осуществляться посредством предъявления учителем рисунка, на котором изображены различные четырехугольники, и выделения учащимися тех из них, у которых две стороны параллельны, а две другие нет. а б в г д е ж з и Рассматривая эти рисунки, учащиеся должны ответить на вопрос: «Какие из данных фигур имеют общие свойства?» Ребята замечают, что в четырехугольниках а, б, г, д, и две противоположные стороны параллельны, а две другие нет. После этого им сообщается, что такой четырехугольник называется трапецией.

Введение понятия трапеция может быть введено и путем выполнения упражнений на построение различных четырехугольников, в том числе и четырехугольников у которых две стороны параллельны, а две другие нет. 3. Рассмотрим подробнее мотивационный этап на примере введения понятия «правильный многоугольник». Введение начинается с создания учебно-проблемной ситуации.

В начале урока учителем предлагаются на рассмотрение различные многоугольники, нарисованные на доске. а б в г д е ж з Урок начинается с фронтальной беседы. Учитель задает несколько вопросов, например:  Чем отличается фигура г) от других фигур? (не является выпуклой)  Что общего у многоугольников в), д), е), ж)? (все стороны равны)  Что общего у многоугольников е), ж), з)? (все углы равны)  Чем отличаются фигуры а) и д)?  Чем отличаются фигуры ж) и д)?  Выделите общее у многоугольников е) и ж).(стороны и углы равны) Таким образом, были отмечены существенные свойства понятия.

Далее учитель отмечает, что выпуклые многоугольники, у которых все стороны и углы равны, имеют специальное название.

Предлагается ученикам назвать эти многоугольники, и обосновать ответ (это можно сделать, так как уже изучено понятие правильного треугольника). То есть ставиться цель – дать название таким многоугольникам.

Таким образом, после проделанной работы, учитель формулирует строгое определение: правильным многоугольником называется выпуклый многоугольник, у которого все углы равны и все стороны равны. 4. На этапе мотивации можно предлагать задачи, разрешение которых и приводит к формированию определения.

Рассмотрим на примере введения понятия «параллелограмм». В начале урока ученикам можно предложить для решения одну из следующих задач: • В четырехугольнике известны длины a и b двух смежных сторон. Какой должна быть форма четырехугольника, чтобы по этим данным можно было определить его периметр? • В каких случаях для нахождения всех элементов четырехугольника достаточно знать две его смежные стороны и угол между ними? Так же можно предложить задачу, привлекающую учеников своей фабулой. Например: • Собака и лиса устроили соревнования по бегу. Они договорились, что победителем будет тот из них, кто, пробежав по двум смежным сторонам поляны, имеющей форму четырехугольника, первым прибежит из одной вершину в противоположную.

Известно две смежные стороны АВ и ВС поляны связаны соотношением ВС=2АВ. Какой формы должна быть поляна, чтобы можно было установить соотношение скоростей собаки и лисы, при котором собака победит лису?[7] Решая задачу, школьники рассматривают различные формы четырехугольников, в том числе и параллелограмма.

В процессе решения «лишние» четырехугольники отбрасываются, остается параллелограмм. Таким образом были рассмотрены существенные свойства параллелограмма, и была поставлена цель – построить четырехугольник, форма которого удовлетворяет поставленным в задаче условиям. После того, как задача решена, учитель еще раз акцентирует внимание учащихся на свойствах полученного четырехугольника и отмечает, что он имеет свое название - «параллелограмм». Далее дается строгое определение параллелограмма: параллелограммом называется четырехугольник, у которого противоположные стороны попарно параллельны. 3.2 Мотивация изучения теорем.

При введении теоремы можно условно выделить следующие этапы ее изучения:  мотивация изучения теоремы и раскрытие ее содержания (усмотрение геометрического факта и формулировка теоремы);  работа нал структурой теоремы;  мотивация необходимости доказательства теоремы;  построение чертежа и краткая запись содержания теоремы;  поиск доказательства, доказательство и его запись;  закрепление теоремы;  применение теоремы.

Для мотивации изучения теорем можно предложить такие приемы: Прием 1. Обобщение наблюдаемых в жизни фактов и явлений и перевод их на математический язык. Мотивировать необходимость изучения свойства «Две различные прямые либо не пересекаются, либо пересекаются только в одной точке» можно, предложив предварительно учащимся решить дома следующие задачи: На плане местности четыре населенных пункта отмечены точками А, В, С, К. Выясните, пересекутся ли пути из пункта А в пункт С и из пункта К в пункт В (пути считаем прямолинейными). Если пересекутся, то в скольких точках? Рассмотрите различные возможные случаи расположения населенных пунктов.

Могут ли эти пути пересекаться в двух точках? В классе учитель выясняет полученные результаты решения задачи: во всех случаях пути движения либо имеют одну общую точку, либо не имеют ни одной.

Отметив, что пути движения в данных задачах были отрезками, предлагается подумать над вопросом: измениться ли вывод, если вместо двух отрезков взять две прямые? Ответы могут быть разными. Если ответы разные, то сразу можно предложить выяснить, могут ли две прямые иметь две общие точки, и тем самым перейти к доказательству теоремы, мотив изучения которой стал очевиден.

Если же ответ один, то есть две различные прямые пересекаются в одной точке, то учитель говорит, что в этой задаче это действительно так. При решении других задач может быть по-другому: ведь вы не можете рассмотреть все конкретные жизненные ситуации и прорешать все задачи.[13] С теоремой о сумме углов треугольника учащиеся могут ознакомиться, измеряя непосредственно углы треугольника. Обобщая результаты измерений, учащиеся приходят к выводу, что сумма углов треугольника равна 180°.[19] Прием 2. Показ необходимости знания той или иной теоремы для решения практических задач.

Для мотивации изучения теоремы «Если две стороны и угол между ними одного треугольника равны соответственно двум сторонам и углу между ними другого треугольника, то такие треугольники равны» можно использовать следующую задачу: А В С М Д рис.1 Картографам необходимо было нанести на карту два населенных пункта А и В (рис.1). Измерить расстояние между пунктами оказалось невозможно, так как между ними было озеро.

Картографы поступили следующим образом: они выбрали точку С, от которой можно измерит расстояние и до пункта А и до пункта В. Измерили эти расстояния и построили на бумаге расстояния АС и СВ соответствующей длины (масштаб можно указать по своему усмотрению), а затем продолжили линии за точку С, отложили отрезки СД и СМ, равные соответственно отрезкам СВ и СА, и соединили точки Д и М отрезком. Картографы считают, что расстояние ДМ равно расстоянию АВ (в соответствующем масштабе). Правы ли картографы?  По условию задачи известно, что АС = СМ, ВС = СД и, кроме того, АСВ = ДСМ как вертикальные углы.  Надо установить, что ДМ = АВ.  Откуда может следовать равенство этих отрезков?  Равенство отрезков ДМ и АВ может следовать из равенства треугольников АСВ и ДСМ.  Но в равных треугольниках соответственно равны все шесть элементов (по три угла и по три стороны), а здесь мы имеем только две стороны и угол между ними одного треугольника, соответственно равные двум сторонам и углу между ними другого треугольника.  Следует доказать, что если две стороны и угол между ними одного треугольника равны соответственно двум сторонам и углу между ними другого треугольника равны.[13] Мотив изучения и необходимость доказательства теоремы показаны.

Прием 3. Показ необходимости знания той или иной теоремы для решения задач и доказательства других теорем.

Например, перед доказательством теоремы «В равнобедренном треугольнике углы при основании равны» учащимся предлагается решить задачу: В равнобедренном треугольнике АВС (АВ=ВС) вершина угла В соединена с серединой К стороны АС отрезком.

Докажите, что треугольники АВК и СВК равны. Достаточно ли этих данных, чтобы установить равенство названных треугольников. Так как третьего признака равенства по трем сторона у учащихся пока нет, то данную задачу они решить не могут. Созданная проблемная ситуация позволяет сразу мотивировать необходимость изучения сразу трех теорем : «В равнобедренном треугольнике углы при основании равны», «В равнобедренном треугольнике медиана, проведенная к основанию, является биссектрисой и высотой», «Если три стороны одного треугольника равны соответственно трем сторонам другого треугольника, то такие треугольники равны».[13] Прием 4. Показ, как решалась данная проблема в истории науки.

Например, перед изучением второго признака равенства треугольников, можно привести историческую справку.

В древние времена, для определения расстояния от берега до морских кораблей, Фалес Милетский (философ древней Греции) использовал следующий способ: Пусть А – точка берега (рис.2), В – корабль на море. Для определения расстояния АВ восстанавливают на берегу перпендикуляр произвольной длины: АС⊥АВ; в противоположном направлении восстанавливают СЕ⊥АС так, чтобы точка Д (середина АС), В и Е находились на одной прямой. Тогда СЕ будет равна искомому расстоянию АВ.[4] После этой справки учитель задает вопрос, а прав ли Фалес, утверждая, что СЕ=АВ. Ответы учеников могут разделиться.

Далее учитель вводит теорему: «Если сторона и прилежащие к ней углы одного треугольника равны соответственно стороне и прилежащим к ней углам другого треугольника, то такие треугольники равны». Пользуясь данной теоремой, ученики без труда ответят, что треугольники АВД и СЕД равны, а значит и соответственные стороны АВ и СЕ равны. Проследим мотивационный этап работы над теоремой на примере теоремы: «В равнобедренном треугольнике медиана, проведенная к основанию, является биссектрисой и высотой». Один из приемов мотивации изучения данной теоремы – знание теоремы для решения задач.

Можно использовать другой прием, показав конструкцию строительной фермы (рис.3), где АС=СВ, АД=ДВ, ДМ=МВ; простейшую конструкцию стропил (рис.4) АВ=ВС и АК=КС, то есть наблюдение жизненных фактов. С целью мотивации изучения этой теоремы можно использовать решение практической задачи.

Чтобы повесить с помощью веревки перпендикуляр к данной прямой MN из данной на ней точки, поступают так: откладывают от этой точки О равные расстояния ОВ и ОА; прикрепляют к колышкам А и В концы веревки и, взяв веревку за середину С, натягивают ее; провешенная прямая СО и будет искомым перпендикуляром. Почему?(рис.5) Можно использовать решение учебно-практической задачи: Чтобы разделить угол Р пополам с помощью только масштабной линейки, поступают так: 1) откладывают на сторонах угла Р (рис.6) равные отрезки РМ и РК; 2) соединяют точки М и К отрезком; 3) делят отрезок МК пополам, получают точку В; 4) проводят луч РВ. РВ – искомая биссектриса, разделившая угол пополам.

Почему?[13] 3.3