Методические рекомендации по обучению прикидке и оценке результатов вычислений в 5–6 классах

Очевидно, что вычислительная культура является необходимым элементом общеобразовательной подготовки учащихся прежде всего силу своей практической значимости. Умение предвидеть результат, осуществить его проверку входит в учебно-интеллектуальную группу общеучебных умений, которые создают необходимую основу для самостоятельно приобретенных знаний, дальнейшего образования.

Безошибочное выполнение вычислений является необходимой базой для обучения другим школьным дисциплинам. Причем, существуют определенные требования к уровню сформированности вычислительных навыков по годам обучения (таблица 1) [5, 67]:

Таблица 1

Кроме того, следует отметить большие потенциальные возможности для развития интуиции, сообразительности, «здравого смысла», которые таятся в правильно организованной работе с числами. Вычислительную культуру в школьной математической подготовке нельзя рассматривать изолированно, так как, с одной стороны, без сформированных вычислительных навыков невозможно решать уравнения, неравенства, исследовать свойства функции, строить графики, решать практические задачи, с другой стороны ее формирование при правильно организованной методике обучения может осуществляться в процессе изучения любого раздела школьного курса математики.

В программе по математике отведено большое место вопросам формирования навыков вычислений. В начальной школе (1–4 классы) предусматривается овладение алгоритмами вычислений с многозначными числами, в младшем звене основной школы (5–6 классы) с обыкновенными и десятичными дробями, а позднее с приближенными значениями величин.

На протяжении всех лет обучения обращается особое внимание учащихся на необходимость предварительного планирования вычислительной работы, а лишь затем ее безошибочное осуществление.

Специфика математических алгоритмов состоит в том, что многие из них базируются на сложных навыках. Например, алгоритм сложения двух дробей с разными знаменателями основан на умении находить наибольшее общее кратное двух чисел, навыке применения основного свойства дроби для приведения дробей к общему знаменателю, навыке сложения двух дробей с одинаковыми знаменателями. В свою очередь каждый из них имеет сложную структуру, и несформированность какого-либо одного звена в этой системе является причиной несформированности более общего навыка сложения дробей с разными знаменателями. Учитывая сложную структуру многих математических алгоритмов, учителю следует с особым вниманием относиться к соблюдению основных методических требований к их формированию. Известно, что умения и навыки быстрее усваиваются и дольше сохраняются, если их формировать на сознательной основе, а поэтому желательно, чтобы формированию алгоритма, выработке соответствующего навыка предшествовало понимание сути выполняемого действия. Например, умножению десятичных дробей может предшествовать умножение на , где n – натуральное число, после чего умножение десятичных дробей сводится к умножению натуральных чисел.

Согласно одной из психологических теорий, формирование навыков происходит поэтапно, на первом этапе – овладение умением, а затем – доведение его до автоматизма. С учетом этого и должна строиться методика обучения. Для успешного овладения умением необходимо четкое выделение алгоритма действия, его структуры, осознание каждого шага. При выполнении упражнений на овладение умением необходимо требовать подробную запись и полное пояснение. Например, при овладении умением деления рациональных чисел следует подробно объяснять каждый шаг алгоритма: определение знака произведения, обращение модулей множителей в неправильные дроби, замену деления умножением на обратное делителю число, умножение дробей. Причем таких упражнений должно быть достаточно много, лишь после этого можно переходить к автоматизации умения. Автоматизация умения происходит, когда ученик в состоянии исключить промежуточные операции, при этом сложные ассоциации (А-В-С) заменяются простым (А-С).

На языке методики это означает, что, что после достаточного числа упражнений, выполняемых в развернутой форме, постепенно, с учетом индивидуальных особенностей обучаемых, необходимо учить их свертыванию промежуточных операций. При этом часть преобразований выполняется мысленно. Одной из основных причин ошибок учащихся является преждевременный переход к этому этапу формирования соответствующего умения. Например, учащиеся часто допускают ошибки при раскрытии скобок, перед которыми стоит знак минус, забывая сменить знак перед каждым слагаемым, заключенным в нее. Это объяснятся тем, что выделение (-1) в качестве множителя, стоящего перед скобкой, слишком рано было исключено из обязательного этапа соответствующего тождественного преобразования и заменено свернутой операцией – раскрытием скобок со сменой знака каждого слагаемого. [5, 68–69]

2а – 3b – (a+b+3) = 2a – 3b – 1a – 1b+3 = a – 4b+3

Специфика формирования алгоритмических навыков, а именно к ним относятся вычислительные навыки, такова, что формирование нового навыка идет на фоне старых, при этом часто используется перенос старых навыков на новые. Например, прочные навыки действий с натуральными числами облегчают усвоение алгоритмов действий с десятичными дробями. К сожалению, довольно часто старые навыки тормозят или даже мешают выработке новых. В психологии отрицательное воздействие одного навыка на другой называют интерференцией. Примеров интерференций (влияний старого навыка на новый) в математике много: решение уравнений с использованием зависимостей между компонентами и результатом арифметических действий после того, как уже известно правило переноса слагаемых из одной части уравнения в другую, отбрасывание нулей в произведении натуральных чисел после изучения действий над десятичными дробями и т.д. Наиболее значимыми причинами интерференции являются большая прочность ранее образованных связей и сходство в условиях, способах реализации старых и новых действий. Возможными средствами ослабления интерференции являются: акцентирование внимания на различиях между старым и новым действием, разнесением во времени изучение сходных алгоритмов, недопущение длительных перерывов в использовании важных навыков.

Как следует из определения, важным компонентом вычислительной культуры является умение рационально выполнять вычисления. Если ввести уровни сформированности вычислительной культуры, то можно сказать, что умение выполнять вычисления по алгоритму, знание законов действий характеризуют нижнюю, обязательную ее ступень или первый уровень. Порой, более высокий уровень определяется умением выполнять некоторые преобразования для более рационального вычисления и, наконец, третий уровень можно охарактеризовать наличием умения привести к виду, допускающему преобразования. Очевидно, что каждый из выделенных уровней характеризуется разной долей ориентировочной деятельности, в результате которой вырабатывается план вычислений.

Рассмотрим три способа вычисления одного и того же выражения, соответствующего трем указанным уровням.

Первый способ вычисления состоит из вычисления суммы в скобке и получения результата в виде обыкновенной дроби, перевода первого множителя, также в обыкновенную дробь и умножение этих двух дробей по известному правилу.

1)

2)

Второй способ вычисления заключается в применении распределительного закона умножения.

Третий способ предусматривает не только применение распределительного закона умножения, но и представление второго слагаемого в виде суммы, т.е. предварительного преобразования.

Преобразование выражений – один из способов рационализации вычислений, при этом основное внимание уделяется не механической работе, а творческой, что существенно важно не только для устных вычислений, но и для инструментального счета с микрокалькулятором. Без сформированных на достаточном уровне умений приводить выражения к наиболее удобному для инструментальных вычислений виду трудно говорить о грамотном использовании вычислительной техники. [5, 70–72]

Прежде всего, формируя навыки рациональных вычислений, необходимо учащимся «во всей красе» показывать удобство того или иного способа вычислений. Для этого необходимо использовать при составлении заданий «неудобные» числа, давать громоздкие с виду примеры, либо в самом задание должна звучать фраза типа «упростить», «как проще?», «как удобней, короче?» Все это способствует проявлению у школьника желания упростить себе задачу, отыскав более рациональный способ вычисления.

Элемент соревновательности на уроке позволяет более наглядно показать удобство использования тех или иных приемов рационализации вычислений.

Арифметические вычисления, с одной стороны, предусматривают проверку полученного результата или хотя бы его прикидку в качестве необходимого этапа, а с другой – представляют широкие возможности для выработки соответствующих навыков. Одной из особенностей современных учебников математики для 5–6 классов основной школы является наличие в системе упражнений заданий на проверку правильности полученного результата выполнением обратного действия, на прикидку результата. Конечно, сегодня наиболее эффективным средством проверки правильности вычислений является калькулятор.

Пользование калькулятором повышает значение счета «в уме» для прикидки результата, ученики должны следить за разумной точностью вычислений, ощущать ее необходимость и контролировать каждый свой шаг. Верные вычисления не всегда соответствуют правильному решению задачи. Именно поэтому во многих случаях ученикам очень важно уметь прикинуть и оценить результат вычислений. Например, что при вычислении части от числа мы никогда не сможем получить результат, больший, чем само число, от которого искали часть.

Приемы, используемые в следующем параграфе, при составлении фрагментов уроков обучения прикидке и оценке результата вычислений, основаны на составлении некой системы вопросов, которую учитель должен тщательно продумать. Такую беседу лучше проводить не при выполнении непосредственно самого задания на прикидку, а на этапе актуализации знаний или устного счета, чтобы ученик подходил к самому заданию более подготовленным, что обеспечит большую эффективность подобного рода упражнений.

На примере конкретных уроков, в следующем параграфе номер два подробно разобраны приемы обучения прикидке и оценке результата вычислений при изучении различных тем, а также два конспекта посвящены рациональным вычислениям.