Взаимосвязь математики с другими учебными предметами Тема 2. Содержание и построение начального курса математики 1. Содержание начального курса математики 2. Взаимосвязь математики с другими учебными предметами 3. Построение начального курса математики 4. Подготовка детей к обучению математики в начальных классах 2.1 Содержание начального курса математики Основные идеи формирования содержания образования были сформулированы в работах французского социолога Эмиля Дюргейма еще в начале XX века. По его мнению человек, которого должно сформировать в нас воспитание, - это не тот человек, которого создала природа, а тот, каким его хочет видеть общество, а оно его хочет видеть таким, каким требует экономика этого общества. Начальный курс математики - это учебный предмет - математика в начальных классах. Его содержание, определяемое Государственным образовательным стандартом, представляет также совокупность пяти элементов: - систему знаний, усвоение которых обеспечивает формирование в сознании учащегося научной картины мира, вооружает правильным методологическим подходом к познавательной и практической деятельности; - систему общих и частных, интеллектуальных и практических умений и навыков; - опыт творческой деятельности; - нормы эмоционально-ценностного отношения школьника к действительности, к окружающим, являющиеся вместе со знаниями и умениями условием убеждений и идеалов, т.е. систему волевой, моральной, эмоциональной воспитанности; - технология учения школьника. Рассмотрим более подробно каждый выделенный элемент содержания образования. 1. Система основ математических знаний и некоторых других наук. Эта система включает прежде всего ряд основных математических понятий. К числу таких понятий относятся: - понятие числа, - понятие арифметического действия, - понятие величины, - понятие уравнения, - понятие геометрической фигуры и др. Понятие натурального числа является одним из центральных понятий начального курса математики. Формирование этого понятия осуществляется практически в течении всех лет обучения в начальных классах. Раскрывается это понятие на конкретной основе в результате практического оперирования множествами и величинами. Это происходит и в процессе счета предметов, и в процессе измерения величин и при изучении других вопросов. В тесной связи с понятием числа формируется понятие о системе счисления. Раскрывается оно постепенно в ходе изучения нумерации натуральных чисел и арифметических действий над ними. Важное место в начальном курсе математики занимает понятие арифметического действия. Всего изучается четыре арифметических действия. Прежде всего раскрывается конкретный смысл каждого арифметического действия на конкретной основе в процессе выполнения операций над множествами, вводится соответствующая символика и терминология. В курсе математики начальных классов формируются некоторые понятия, связанные с алгеброй. Это понятие равенства понятие неравенства, понятие уравнения. Суть этих понятий раскрывается на конкретной основе, изучение их увязывается с изучением арифметического материала. Понятие геометрической фигуры - это одно из основных понятий геометрии. Формирование представлений о геометрической фигуре происходит на наглядной основе постепенно, начиная с первого класса. Сюда же входят некоторые основные законы математики и их практические изложения. В начальных классах рассматриваются такие законы: - коммутативный закон сложения и умножения, - ассоциативный закон сложения и умножения, - дистрибутивный закон умножения относительно сложения. - Все эти законы изучаются в связи с арифметическими действиями, рассматриваются они на конкретном материале при изучении соответствующих вычислительных приемов и направлена главным образом на формирование вычислительных навыков учащихся. Следует отметить, что наиболее важное значение в курсе математики начальных классов имеют не сами законы, а их практические приложения. Все перечисленные математические законы рассматриваются в качестве теоретической основы для изучения соответствующих вычислительных приемов. Они рассматриваются в плане ознакомления. Главное - научить детей применять эти законы для вычислений. В систему основ математических знаний включаются и элементы некоторых теорий, на базе которых построен начальный курс математики. Начальный курс математики раскрывается на базе элементов теории множеств, теории чисел, в него включены элементы алгебры и геометрии. Элементы геометрии. Изучение геометрического материала служит двум основным целям: формированию у учащихся пространственных представлений и ознакомлению с геометрическими величинами (длиной, площадью, объемом). Наряду с этим одной из важных целей работы с геометрическим материалом является использование его в качестве одного из средств наглядности при рассмотрении некоторых арифметических фактов. Кроме этого, предполагается установление связи между арифметикой и геометрией на начальном этапе обучения математике для расширения сферы применения приобретенных детьми арифметических знаний, умений и навыков. Элементы алгебры. В курсе математики начальных классов формируются некоторые понятия, связанные с алгеброй. Это понятие равенства, понятие неравенства, понятие уравнения. Суть этих понятий раскрывается на конкретной основе, изучение их увязывается с изучением арифметического материала. У учащихся формируются умения правильно пользоваться математической терминологией и символикой. Элементы математической логики. Включение элементов математической логики в обучение математике младших школьников представляет собой естественное расширение математических методов, идей и языка на новые объекты - логические, и это расширение способствует лучшему усвоению самих этих методов, идей и языка. Минимальная логическая программа, обеспечивающая потребности глубокого усвоения младшими школьниками математики и логического развития учащихся, должна включать разъяснение смысла логических связок и свойств логических операций, отношения следования и эквивалентности между высказываниями, связывания кванторами, а также изучение простейших правил вывода и анализ дедуктивных и индуктивных рассуждений. Пропедевтика функциональной зависимости. Основной упор при формировании представлений о функциональной зависимости делается на раскрытие закономерностей, правил изменений и представление их в различных графических интерпретациях: рисунком, графиком, схемой, таблицей, диаграммой, числовым выражением, равенством, правилом. Предусматривается знакомство учащихся с различными способами задания функции: с помощью таблицы, графика, формулы (аналитический способ). Элементы стохастики. Наша жизнь состоит из явлений стохастического характера. Поэтому современному человеку необходимо иметь представление об основных методах анализа данных и вероятностных закономерностях, играющих важную роль в науке, технике, экономике. В этой связи элементы теории вероятностей и математической статистики входят в школьный курс математики в виде одной из сквозных содержательно-методических линий, которая даст возможность накопить определенный запас представлений о статистическом характере окружающих явлений и их свойствах. Человеку, не понявшему вероятностных идей в раннем детстве, в более позднем возрасте они даются нелегко, так как многое в теории вероятностей кажется противоречит жизненному опыту, а с возрастом опыт набирается и приобретает статус безусловности. Поэтому очень важно формировать статистическую культуру, развивать вероятностную интуицию и комбинаторные способности детей в раннем возрасте. 2. Система интеллектуальных и практических умений и навыков по математике. Они определены программой. 3. Опыт творческой деятельности. Умение мыслить не шаблонно - творчески не приходит само собой. Этому надо учить и учить с самого раннего детства. Учитель должен постоянно создавать такую атмосферу работы, создавать такие условия, где бы ребенок был вынужден думать, размышлять, рассуждать - реализовать развивающую функцию курса математики. Существенной частью системы обучения школьника является формирование у школьников творческой самостоятельности. Уровень успешности, эффективности деятельности, ее качество и результаты, рутинный или творческий характер этой деятельности – все это в конечном итоге характеристики различных уровней освоения деятельности. Анализ психолого-педагогической литературы позволил выделить те черты творческой деятельности, формирование которых представляется наиболее существенными для обучения. Такими процессуальными чертами или содержанием опыта творческой деятельности являются: «…1) самостоятельное осуществление ближнего и дальнего, внутрисистемного и межсистемного переноса знаний и умений в новую ситуацию; 2) видение новой проблемы в традиционной ситуации; 3) видение структуры объекта; 4) видение новой функции объекта в отличие от традиционной; 5) учет альтернатив при решении проблемы; 6) комбинирование и преобразование ранее известных способов деятельности при решении новой проблемы; 7) отбрасывание всего известного и создание принципиально нового подхода (способа, объяснения)» (Лернер И.Я. Дидактические основы методов обучения). Ценность творчества заключается в том, что учащийся, для которого свойственно творчество, находится в особом эмоциональном состоянии, обладает эмоциональной гибкостью, переживает радость творческих открытий, ему чаще сопутствует успех. 4. Опыт эмоционально-ценностного отношения к деятельности усваивается в ходе совместной педагогической деятельности учителя и учащихся. Этот элемент содержания образования обусловлен необходимостью формирования социальной позиции школьника как системы тех эмоционально-оценочных отношений человека к миру, к действительности и учебной деятельности в частности, которые являются источником его активности. Человек нуждается в самых общих представлениях о мире, о его структурах, движущих силах и законах, человек нуждается в определении своего места в мире, в выявлении смысла своего бытия. Все эти вопросы составляют стержень мировоззрения. Приняв за основание для отбора ценностей общечеловеческий характер отбираемых ценностей, их гуманистическую направленность и обеспечение самореализации личности, можно отобрать следующие ценностные объекты: ценность каждой человеческой личности; нравственное здоровье, принятие нравственных гуманистических норм; стремление к самопроявлению, самовыражению, собственное достоинство; доброжелательность в отношениях с другими людьми и взаимопомощь; уважение к умельцам и талантам; сохранность природы и возможность наслаждаться ею, чувство гармонии с ней; уважение других народов, их специфики и культуры; воспитание уважительного, бережного отношения к истории своего народа и др. Позиция педагога определяется, с одной стороны, требованиями, предъявляемыми ему обществом, а с другой стороны. действием внутренних источников деятельности - мотивами и целями педагога, его ценностными ориентациями, мировоззрением и идеалами. Именно в позиции педагога проявляется его личность, характер ее социальной ориентации, тип гражданского поведения и деятельности. Этот элемент содержания образования состоит не в знаниях и умениях, хотя и предполагает их наличие, поэтому он может быть зафиксирован только на уровне задач. Знания и умения являются необходимым условием формирования убеждений и идеалов, формирования у личности системы ценностей в их широком спектре 5.Технология учения. Самый главный вывод педагогической психологии состоит в том, что человек усваивает содержание образования и любого конкретного учебного предмета только в ходе собственной деятельности. Другого пути овладения содержанием образования у любого человека просто не существует. И еще один очень важный вывод современной дидактики следует принять во внимание. Процесс обучения человека в школе любого уровня должен быть направлен на свое отрицание. На превращение обучаемого в самообучаемого. А это значит, что главной целью обучения школьника является вооружение его умением учиться, помочь ему в овладении этим важнейшим умением. Такой вывод с неизбежностью ставит вопрос: что же собой представляет это умение учиться? Не является ли оно одним из тех умений, которые включают в известные знания, умения и навыки? На этот вопрос надо ответить отрицательно. Напомним, что в содержании любого учебного предмета выделяют обычно четыре структурные элемента (Скаткин М.Н., Лернер И.Я.). В явном виде в этом перечне нет умений учиться. Большинство учителей считают, что человек, научившийся читать, обладает умением «читать книгу», «читать учебную книгу». К сожалению, это далеко не так. Практика показывает, что школьника приходится учить читать каждую новую для него учебную книгу: 1) выделить главные мысли в тексте; 2) составить план ответа; 3) использовать учебник для справок; 4) использовать учебник при формировании новых понятий; 5) использовать учебник для ответов на вопросы; 6) применять учебник при повторении и т.д. Этому необходимо научить каждого. И время, которое на это тратится, потом окупается сторицей. Кроме такого умения есть множество других учебных умений, которые в совокупности обеспечивают умение школьника учиться. Среди них выделяют следующие виды общеучебных умений: организационные, познавательные, практические, самоконтроля, оценочные. Технологию использования этих умений в процессе обучения следует назвать «технологией учения» обучающегося. Используя такое понимание «технологии учения», мы исходим из определения технологии как последовательности операций, выполняемых с помощью определенных средств, для того, чтобы перевести исходный продукт (школьник, поступивший в 1 класс) в конечное состояние с заранее заданными свойствами (выпускник начальной школы). Каждый элемент в процессе обучения выполняет свою специфическую, не подменяемую другими функцию, вместе с тем все элементы содержания образования находятся в тесной взаимосвязи. Предшествующие элементы могут до определенного предела существовать отдельно от последующих, но последующие невозможны без предшествующих: можно знать, но не уметь; можно уметь выполнять известные способы деятельности, но не уметь работать творчески, можно работать творчески при различном отношении к самой деятельности. Усвоение одного из элементов влияет на уровень и качество усвоения других. Это означает, что усвоение знаний является не самоцелью, а необходимым условием формирования умений и навыков, уровень овладения которыми определяет готовность к самообразованию, к дальнейшей деятельности. В процессе специально организованной деятельности сформированные умения переводятся на уровень их творческого применения, то есть приобретается опыт творческой деятельности. Взаимосвязь математики с другими учебными предметами Межпредметные связи в процессе обучения могут осуществляться на уровне понятий, фактов, законов, способов деятельности и норм отношений. Содержание образования отражено не только в совокупности компонентов учебных планов общеобразовательных и профессиональных учебных заведений, в качестве которых выступают учебные предметы. В не меньшей степени оно отражено и в самом учебно-воспитательном процессе, в который в органическом единстве вовлечены обучающиеся и обучающие. Мир, окружающий человека, и его внутренний мир отражены в разных учебных предметах по-разному. Отдельные их грани и одинаково, и по-разному в отдельных учебных предметах и в самом учебно-воспитательном процессе. В самом учебно-воспитательном процессе одни и те же обучающиеся вступают во взаимодействие с разными обучающими. При этом оказываются одинаковыми или неодинаковыми: трактовки сущности используемых знаний (понятий, моделей, законов, теорий); подходы к формированию способов деятельности, межличностных, межгрупповых, коллективистских отношений, отношений к миру, к материальной и духовной культуре и т.д. Эта одинаковость или неодинаковость активно влияют на оптимизацию процесса овладения обучающимися содержанием образования. Все несогласованности приводят к широко известным фактам. Один и тот же обучающийся хорошо справляется, например, с овладением практическими умениями на занятиях по физкультуре и очень плохо – с овладением практическим умением на занятиях по математике, русскому языку, природоведению. Задача каждого учителя – прежде всего самому увидеть эту одинаковость или неодинаковость, а затем помочь увидеть и осмыслить их обучающимся и на этой основе оптимизировать процесс образования в соответствии с их индивидуальными возможностями и способностями. Увидеть одинаковость не только в содержании разных учебных предметов, но и в самом учебно-воспитательном процессе, организуемом при изучении разных учебных предметов, – значит увидеть межпредметные связи. Надо помочь обучающимся увидеть, что на занятиях по разным учебным предметам они, во многих случаях действуют одинаково при овладении знаниями. Они действуют одинаково и при овладении разными способами деятельности. Так же обстоит дело при овладении отношениями или взглядами на мир. Но увидеть их – мало. Надо активно использовать межпредметные связи при овладении обучающимися любым элементом содержания образования, учитывая при этом механизмы образования межсистемных ассоциаций, позволяющих человеку правильно отражать окружающий мир в процессе познания. Следует добавить, что межпредметные ассоциации возникают и в том случае, когда в одну систему объединяются способы действий, используемые в процессе обучения и выходящие далеко за пределы содержания конкретных тем и разделов учебных предметов. Для того, чтобы межпредметные связи стали достоянием ученика, следует включить их в его учебно-познавательную деятельность в качестве ее необходимых условий и компонентов. К сожалению, в реальном учебно-воспитательном процессе очень часто возможности межпредметных связей для оптимизации учебно-воспитательного процесса используются недостаточно. Технике чтения первоклассника учат преимущественно на уроках чтения. А надо учить на уроках по всем учебным предметам, используя особенности методики обучения, которыми учитель пользуется на уроках чтения. Учить чтению-осмыслению надо не только на уроках чтения, но и на всех других уроках. Учить выделять главную мысль в каждом прочитанном предложении записанном в учебниках математики, природоведения, русского языка и т. д. Учить этому вновь и вновь при переходе к каждому следующему учебнику по каждому новому учебному предмету. Учить выделять главные мысли в одном предложении, в абзаце, в прочитанном тексте каждой страницы, каждой его законченной части на странице. Учить составлять планы прочитанного текста и планы их пересказа каждого без исключения учебника. Практика показывает, что многие школьники старших классов с трудом справляются с чтением-осмыслением каждого следующего учебника из-за того, что в свое время умение читать текст осмысленно у них оказалось недоформированным. Нужен обобщенный подход к формированию этого умения на уроках по разным учебным предметам. Формирование этого умения в одинаковой мере должно происходить на учебных занятиях по каждому учебному предмету. Реализация такого подхода к его формированию – это реализация в учебно-воспитательном процессе межпредметных связей по одному направлению. Основой построения межпредметных связей, направленных на формирование умений, должно быть выявление и описание одинаковых способов деятельности, используемых при их отработке на уроках по разным учебным предметам. Это, прежде всего, относится к общеучебным умениям. От того, как на уроках по разным учебным предметам учащиеся овладевают этими умениями, зависят не только их школьные успехи, но и успехи самообразования после окончания школы. Примером такой реализации межпредметных связей является использование обобщенного подхода к формированию у учащихся умения «слушать объяснение учителя». На уроке по любому учебному предмету учитель обязан добиться того, чтобы у каждого учащегося возникла потребность слушать его объяснение. Но этого мало. Учитель обязан еще при подготовке к уроку, отбирая материал, исходить из имеющейся готовности учащихся к его восприятию. На каждом уроке по любому учебному предмету он должен объяснить не только конечную цель слушания, но и его промежуточные цели. Познакомить учащихся с планом своего объяснения. По ходу объяснения необходимо контролировать внимательность учащихся и проверять правильность понимания каждым из них достижения каждой промежуточной и конечной цели слушания. В ходе изложения учитель обязан интонацией выделять главное, делать необходимые записи на доске, задавать при необходимости риторические вопросы, выдерживать паузы, использовать наглядные средства обучения, предлагать учащимся делать некоторые записи. При проверке усвоения услышанного акцентировать внимание учащихся на составлении плана услышанного, выделении в услышанном главного и его пересказе. На уроке по любому учебному предмету формирование этого умения должно происходить по единому обобщенному плану. В этом случае можно будет говорить о реализации межпредметных связей в процессе формирования у учащихся умения слушать объяснение учителя. Осуществление межпредметных связей помогает показать школьнику что то, с чем ему трудно справится на одних уроках, совершенно не вызывает проблем на других, хотя суть способа деятельности в обоих случаях часто одни и те же. Показ этого, и перенос способов деятельности с уроков по одному предмету на другой - это и посильно и интересно. Показ этого вызывает удивление, а перенос – удовлетворение и восхищение. Поиск аналогий, одинаковых действий, одинаковых объектов приложения сил и знаний делает такую работу для ребенка, пробуждающей интерес. На уроках русского языка у учащихся формируется умение различать буквы и соответствующие им звуки. Аналогично на уроках математики формируется умение различать числа и цифры. Эти умения по своей сути являются одинаковыми. Учителю важно не только самому осознать это, но и помочь увидеть и осознать эту одинаковость школьниками. На уроках математики необходимо привлекать знания, полученные учащимися на уроках русского языка, естествознания, экологии, истории, изобразительного искусства, технологии, физической культуры для оставления текстовых задач, числовых выражений, сравнения и анализа чисел. С другой стороны, математические знания должны найти широкое применение на уроках по другим дисциплинам. Своеобразна связь обучения математике с русским языком. На уроках математики происходит развитие речи учащихся, обогащение ее математическими терминами, выражениями. Учащиеся учатся правильно строить и обосновывать свои высказывания. Изучая математику, школьник впервые встречает высокую требовательность к полноценности аргументации. В математике аргументация, не обладающая характером полной, абсолютной исчерпанности, оставляющая хотя бы малейшую возможность обоснованного возражения, признается ошибочной и отбрасывается как лишенная какой бы то ни было силы. Точность и лаконичность математической речи способствует не только усвоению математических знаний, умению описать ход решения задачи, числового выражения, сознательному выполнению действий. Принципиально важным является обучение математическому языку как специфическому средству коммуникации в его сопоставлении с реальным языком. Грамотный математический язык является свидетельством четкого и организованного мышления, и владение этим языком, понимание точного содержания предложений, логических связей между предложениями распространяется и на владение естественным языком и тем самым вносит весомый вклад в формирование и развитие мышления человека в целом. В то же время объективные связи между естественным и математическим языком настолько глубоки, что межпредметные связи между обучением математике и языкам – как родному, так и иностранным – также потенциально являются двусторонними. Учителю необходимо следить не только за правильностью решения задач и примеров, но и за грамотностью письма, правильным стилем при построении предложений. Включение в содержание математического образование исторических сведений является одним из путей реализации гуманитарной направленности обучения математике с целью формирования общей культуры личности. Еще Г. Лейбниц подчеркивал, что история науки учит искусству открытий. История математики изобилует примерами исключительно гражданского поведения и высокого патриотизма ученых. Знакомить учащихся с историей математических открытий, с вкладом выдающихся ученых в отечественную и мировую науку – долг учителя. Многие теоремы математики представляют собой одни из самых древних памятников мировой культуры. Тесная связь существует между уроками математики и изобразительного искусства. Органической основой этой связи является общность задач, которые решаются на этих уроках в школе. В процессе обучения математике и изобразительному искусству в школе ставятся задачи развития глазомера, формирование представлений о геометрических формах и размерах предметов. Учащиеся учатся узнавать, выделять знакомые геометрические фигуры в окружающих предметах или предметах, которые они рисуют. Математика тесно связана с искусством и сама в значительной мере является видом искусства, средством выражения которого являются не краски, звуки или слова, а числа, функции, геометрические фигуры. В этом контексте можно говорить о красивых математических идеях, изящных решениях задач, неожиданных геометрических построениях. На уроках технологии учащиеся вырезают из бумаги дидактический материал для уроков математики, одновременно закрепляя навыки счета. Обводят и вырезают геометрические фигуры, учатся различать и называть их. При работе с бумагой и картоном они учатся производить разметку по шаблонам, линейке, закрепляя знания единиц измерения и совершенствуя навыки измерения. Практические умения: измерительные, графические, конструктивные, вычислительные находят самое широкое применение в любом виде труда. Ярким примером использования межпредметных связей при этом может служить формирование у учащихся на уроках по разным учебным предметам умения «пользоваться измерительными средствами»: школьной линейкой, мензуркой, часами,… И здесь обобщенный подход к формированию таких умений позволяет оптимизировать формирование каждого следующего из них. При этом, приступая к овладению каждым следующим умением, учитель проводит каждого учащегося через последовательное называние и определение: - Какое измерительное средство он держит в руках? Как оно называется? - Для измерения какой величины его используют? - В каких пределах оно позволяет измерять искомую величину непосредственно? - Какова цена деления этого измерительного средства? - Как производить с его помощью измерение? Эти вопросы звучат и при овладении учащимся умением пользоваться школьной линейкой на уроках математики или на уроках технологии, или рулеткой на уроках физкультуры, и при овладении умением пользоваться мензуркой на уроках природоведения, и при овладении умением измерять время на уроках математики и физкультуры и т. д. Уроки физической культуры позволяют практически ощутить, осознать представления о величинах (длина, масса, скорость, время) и взаимосвязь между величинами. Особо следует подчеркнуть связь математики с курсом информатики. Алгоритмы и модели, алгоритмический подход к решению задач и метод моделирования, графы, элементы комбинаторики и стохастики, начала формальной и математической логики – вот неполный перечень общих подходов, понятий и разделов, с которыми учащиеся знакомятся при изучении этих дисциплин. Разумное использование межпредметных связей в ходе изучения общих тем математики и информатики, с одной стороны, способствует осознанию школьниками той роли, которую математика играет при изучения других дисциплин, позволяет им приобрести глубокие и прочные знания, способствует формированию у них целостной картины мира. С другой стороны, интенсификация обучения на основе применения средств компьютерных технологий обучения, с которыми учащиеся могут работать как самостоятельно, так и в условиях класса, уменьшает время и повышает качество усвоения многих Одна из форм реализации межпредметных связей на уроках математики заключается в решении прикладных задач с межпредметным содержанием с использованием методологии математического моделирования. Эти задачи можно условно разделить на три группы: - задачи, в формулировке которых имеются параметры (термины, символы) из другого предмета, которые в решении задачи непосредственно не участвуют; - задачи, в формулировке которых материал другого предмета, необходимый для решения, закладывается не явно, но без его применения решение невозможно; - задачи, в формулировке которых материал смежного предмета, необходимого для решения, закладывается в явном виде. Межпредметные связи не должны сводиться к демонстрации набора только объективно содержательных с точки зрения предмета соответствующей науки фактов. Каждый материал предварительно должен быть оценен с точки зрения соответствия современным требованиям к образованию. Затем поставленные цели должны быть пропущены через мотивационную сферу личности ребенка, где важное место занимают познавательные мотивы. Необходимо также дать оценку методической целесообразности, логичности, полезности, важности того или иного материала в системе знаний. |