Простейшие математические отношения и зависимости

Такой общий подход к появлению новых признаков сравне­ния предметов позволяет ребенку уже на первых этапах обучения использовать его при решении целого класса частных задач на сравнение, что, в свою очередь, значительно расширяет набор признаков, по которым можно сравнивать предметы. Например, не только по длине (ширине, высоте), площади, объему, массе, форме, цвету, материалу, количеству, но и по углам, располо­жению на плоскости и в пространстве, по составу частей и даже «по красоте». Сравнение «по красоте» является ключом к фор­мированию каллиграфического навыка. Так, сравнивая уже напи­санные кем-то цифры, буквы, дети самостоятельно выделяют их основные элементы, анализируют способы их написания и тем самым конструируют образец, что принципиально меняет мето­дику обучения — не от образца к написанию, а от написания к образцу, а от него к написанию.

Действуя с реальными предметами, их признаками (свой­ствами) и результатами сравнения по заданному признаку, дети выделяют существенные связи и отношения между компонен­тами действия, выполняя три основных типа заданий:

а) есть предметы, известен признак — необходимо устано­вить результат сравнения;

б) есть предметы, известен результат сравнения — нужно установить, какой признак был выбран;

в) известны признак и результат сражения — необходимо подобрать соответствующие предметы.

Вариативность этих заданий очевидна, ito позволяет учителю в полном объеме контролировать свои действия и по мере необ­ходимости их перестраивать.

2. Задача на восстановление величин в ситуации, когда подбор величины, равной данной, невозможен и для ее восста­новления необходимо изготовить новую величину.

3. Задача на моделирование отношений равенства — неравен­ства, которая решается сначала с помощью предметов, затем копирующего рисунка, а лишь потом трансформируется в графи­ческое (отрезками) и знаковое моделирование (буквенными формулами).

4. Задача на введение буквенно-знаковых символов. Введение знаков и букв представляет собой одну в важнейших задач в «дочисловом» периоде. В букве, обозначающей то или иное свой­ство, но не предмет, обобщаются выделенные отношения равен­ства — неравенства.

При обозначении величин используются буквы латинского алфавита. Сначала вводятся те буквы, которые совпадают с рус­скими по написанию и произношению (А, К, Е и др.), затем те, которые совпадают по написанию, но не совпадают по произ­ношению (Д Р, С и др.), и лишь затем буквы R, Q и др. Буквы X, У, Z вводятся для обозначения неизвестной величины.

5. Задача на введение операций сложения и вычитания вели­чин. Решение задачи уравнивания величин и изучение способов перехода от неравенства к равенству приводят к необходимости введения операций сложения и вычитания величин и изучения их свойств сначала на предметном уровне, затем с опорой на гра­фическую и знаковую модели.

Раннее введение операций сложения и вычитания величин существенно расширяет возможности применения дошкольного опыта ребенка и позволяет на уровне сформированных ранее умений оперировать с числами, подбирая «подходящие» числа вместо букв в формулах, описывающих результаты сравнения и уравнивания величин.

Подбор «подходящих» чисел к формулам, а затем к текстам задач имеет особое значение. Во-первых, дет возможность всем без исключения детям использовать свой дошкольный запас независимо от его объема и сделать тем самым выполнимыми любые предлагаемые учителем задания. Во-вторых, закладывает основы для таких важнейших математических понятий, как область допустимых значений, решение уравнений или выраже­ний с параметрами. В-третьих, поможет детям устанавливать связь, а следовательно, делать «прикидку» того, может ли полученный результат соответствовать тексту решаемой задачи и реальным фактам.

Насколько важно сформировать у ребенка умение подставлять в любые буквенные математические выражения числа, настолько необходимо умение выполнять обратные переходы, решая задачу восстановления буквенных выражений по числовым. Это оказы­вается решающим фактором изучения математики в старших классах при работе с взаимообратными функциями, со способом нахождения интеграла как задачей по восстановлению первооб­разной функции по ее производной и т.д.

Уравнивая величины, дети устанавливают разностное отно­шение между ними, фиксируемое с помощью выражений «боль­ше на», «меньше на», что позволяет приступить к раннему решению текстовых задач, включающих эти отношения.

Схема к задаче появляется «синхронно» с чтением текста: текст читает учитель, структурируя его в соответствии с возмож­ностью изображения заданных величин и отношений между ними. Решение записывается с помощью буквенного выражения, ра­венства или уравнения. Числовые значения придумываются деть­ми в соответствии с сюжетом задачи и выполнимостью арифме­тических действий на основе пока еще дошкольного опыта. Если же текст задачи содержит числовые данные, то дети сначала должны оценить правомерность таких данных, т. е. проверить, подходят ли они по смыслу задачи, затем «восстановить» ее с буквенными данными и составить математическое выражение (а затем уравнение) для ее решения, а потом подставить вместо букв те числовые значения, которые были даны автором.

В дальнейшем способ «синхронного» составления схемы к задаче перестанет срабатывать, что приведет к необходимости искать другие способы моделирования, в том числе в форме краткой записи.

6. Задача на введение понятия части и целого. Введение понятия части и целого при решении задачи на воспроизведение величины по ее известным частям позволяет освоить способы построения и решения уравнений и существенно расширить класс решаемых задач. Подбор же «подходящих» к данному отно­шению чисел даст возможность рассмотреть состав числа (преиму­щественно однозначного), опираясь опять-таки на дошкольные умения.

Выполняя задания с «ловушками», где часть может оказать­ся больше, чем целое, или целое составлено без учета частей, дети устанавливают отношения между данными понятиями. Ус­тановление связи между сложением и вычитанием величин на основе понятий части и целого позволяет соотнести целое с суммой и уменьшаемым, а части — со слагаемыми или вычитае­мым и разностью и увидеть, что разные действия: А + В = С, С — А — В или С - В = А — характеризуют одно и то же отношение между величинами. Нахождение неизвестного при решении уравнений опирается не на правила, а на отношение между частями и целым, которое представлено в виде графи­ческой модели (схемы).

Понятие части и целого позволяет ввести переместительное и сочетательное свойства сложения величин. Порядок выполне­ния действий над величинами определяется не с помощью правил, а с опорой на схему, что создает предпосылки для установления свойств сложения чисел и порядка выполнения действий при сложении и вычитании чисел.

Таким образом, к концу дочислового периода у учащихся складывается содержательное расчлененное представление о величинах, их свойствах, операциях над ними (сравнение, сложение, вычитание), свойствах этих операций, свойствах равенств, неравенств. Формируются умения решать уравнения и задачи в буквенно-знаковой форме, складываются благоприят­ные предпосылки для формирования у учащихся понятия области допустимых значений переменных, входящих в матема­тическое выражение, уравнение или текстовую задачу.

Первая учебная задача появляется в ситуации, когда освоен­ные способы непосредственного сравнения предметов по задан­ному свойству не подходят, что приводит к необходимости опос­редствованного сравнения величин, где в качестве посредника первоначально выступает мерка, равная одной из сравниваемых величин (отчасти этот способ сравнения уже применялся детьми раньше), а затем и число, которое вместе с меркой (сначала меньшей, чем заданная величина) служит средством для воспро­изведения такой же величины в другом месте или в другое время.

Задача измерения-отмеривания ставит перед детьми новые вопросы: какие предметы можно использовать в качестве той или иной мерки, а какие нельзя или неудобно, какое из свойств предмета может участвовать при использовании его для изме­рения. Так, например, ребро кубика можно использовать как мерку длины, а грань — как мерку площади и т. д.

Эта исследовательская задача приводит к оценке соотноше­ния между величиной и меркой, когда мерка либо намного меньше измеряемой величины, что делает ее неудобной, — появляются составные мерки, либо больше, а иногда мерка вообще непригодна для измерения, например для измерения длины окружности мерка, изготовленная из твердого материала, не подходит, так как не может изменять свою форму. Необхо­димо заметить, что, как правило, для измерения длины исполь­зуются линейки, изготовленные из дерева, пластмассы или металла, что не дает возможности, например, при введении понятия радиана в старших классах «положить» радиус окруж­ности, чтобы получить центральный угол, у которого длина дуги равна радиусу окружности.