Výuka matematiky. od intuice a rutiny k porozumění a praxi. Jana Musilová



Podobné dokumenty
Mezní pojmy úroveň 2 až 3 - I

V tomto předmětu se využívá stejných výchovných a vzdělávacích strategií jako v předmětu Matematika. Gymnázium Pierra de Coubertina, Tábor

Vyučovací předmět: CVIČENÍ Z MATEMATIKY. A. Charakteristika vyučovacího předmětu.

Cvičení z matematiky jednoletý volitelný předmět

Vzdělávací oblast: Matematika a její aplikace Vzdělávací obor: Matematický kroužek pro nadané žáky ročník 9.

Základy matematiky pracovní listy

Individuální meze matematického myšlení

MATURITNÍ TÉMATA Z MATEMATIKY

SBÍRKA ÚLOH I. Základní poznatky Teorie množin. Kniha Kapitola Podkapitola Opakování ze ZŠ Co se hodí si zapamatovat. Přírozená čísla.

Matematika. ochrana životního prostředí analytická chemie chemická technologie Forma vzdělávání:

Planimetrie 2. část, Funkce, Goniometrie. PC a dataprojektor, učebnice. Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora. Průřezová témata Poznámky

2 MATEMATIKA A JEJÍ APLIKACE UČEBNÍ OSNOVY

Matematika II. dvouletý volitelný předmět

Reálné gymnázium a základní škola města Prostějova Školní vzdělávací program pro ZV Ruku v ruce

Učební plán 4. letého studia předmětu matematiky. Učební plán 6. letého studia předmětu matematiky

Matematika I. dvouletý volitelný předmět

Reálná čísla a výrazy. Početní operace s reálnými čísly. Složitější úlohy se závorkami. Slovní úlohy. Číselné výrazy. Výrazy a mnohočleny

Cvičení z matematiky - volitelný předmět

Maturitní témata z matematiky

Učební osnovy Vzdělávací oblast: Matematika a její aplikace Vzdělávací obor: Matematický kroužek pro nadané žáky ročník 9.

volitelný předmět ročník zodpovídá CVIČENÍ Z MATEMATIKY 9. MACASOVÁ

Mgr. Ladislav Zemánek Maturitní okruhy Matematika Obor reálných čísel

VZOROVÉ PŘÍKLADY Z MATEMATIKY A DOPORUČENÁ LITERATURA pro přípravu k přijímací zkoušce studijnímu oboru Nanotechnologie na VŠB TU Ostrava

Požadavky k opravným zkouškám z matematiky školní rok

CZ 1.07/1.1.32/

CZ.1.07/1.5.00/

ŠABLONY INOVACE OBSAH UČIVA

A B C D E F 1 Vzdělávací oblast: Matematika a její aplikace 2 Vzdělávací obor: Matematika 3 Ročník: 8. 4 Klíčové kompetence. Opakování 7.

Požadavky k opravným zkouškám z matematiky školní rok

Tematický plán Obor: Informační technologie. Vyučující: Ing. Joanna Paździorová

Cvičné texty ke státní maturitě z matematiky

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

Matematika (KMI/PMATE)

Maturitní otázky z předmětu MATEMATIKA

Projekt: Zlepšení výuky na ZŠ Schulzovy sady registrační číslo: CZ.1.07./1.4.00/ Mgr. Jakub Novák. Datum: Ročník: 9.

Projekt IMPLEMENTACE ŠVP. pořadí početních operací, dělitelnost, společný dělitel a násobek, základní početní operace

Seminář z matematiky. jednoletý volitelný předmět

A B C D E F 1 Vzdělávací oblast: Matematika a její aplikace 2 Vzdělávací obor: Matematika 3 Ročník: 8. 4 Klíčové kompetence. Opakování 7.

Tento výukový materiál byl vytvořen v rámci projektu MatemaTech Matematickou cestou k technice.

CHARAKTERISTIKA. VZDĚLÁVACÍ OBLAST VYUČOVACÍ PŘEDMĚT ZODPOVÍDÁ VOLITELNÉ PŘEDMĚTY Seminář z matematiky Mgr. Dana Rauchová

Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně v rámci bakalářských a magisterských studijních programů CZ / /0292

B) výchovné a vzdělávací strategie jsou totožné se strategiemi vyučovacího předmětu Matematika.

Komplexní čísla, Kombinatorika, pravděpodobnost a statistika, Posloupnosti a řady

Mateřská škola a Základní škola při dětské léčebně, Křetín 12

CHARAKTERISTIKA PŘEDMĚTU FYZIKA ( čtyřleté studium a vyšší stupeň osmiletého gymnázia)

Maturitní témata profilová část

8.3). S ohledem na jednoduchost a názornost je výhodné seznámit se s touto Základní pojmy a vztahy. Definice

Zvyšování kvality výuky technických oborů

Gymnázium Česká a Olympijských nadějí, České Budějovice, Česká 64, 37021

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

POŽADAVKY pro přijímací zkoušky z MATEMATIKY

Maturitní okruhy z matematiky - školní rok 2007/2008

Repetitorium matematiky (soubor testů) KMA/P113

Ročník IX. Matematika. Období Učivo téma Metody a formy práce- kurzívou. Průřezová témata. Mezipřed. vztahy. Kompetence Očekávané výstupy

Postup při řešení matematicko-fyzikálně-technické úlohy

Matematika 1 Jiˇr ı Fiˇser 19. z aˇr ı 2016 Jiˇr ı Fiˇser (KMA, PˇrF UP Olomouc) KMA MAT1 19. z aˇr ı / 19

65-42-M/01 HOTELNICTVÍ A TURISMUS PLATNÉ OD Čj SVPHT09/03

2.3.7 Lineární rovnice s více neznámými I

Rovnice, soustavy rovnic, funkce, podobnost a funkce úhlů, jehlany a kužely

TEMATICKÝ PLÁN VÝUKY

Učivo obsah. Druhá mocnina a odmocnina Druhá mocnina a odmocnina Třetí mocnina a odmocnina Kružnice a kruh

0.1 Úvod do matematické analýzy

Test z matematiky. Přijímací zkoušky na bakalářský obor Bioinformatika

2 Fyzikální aplikace. Předpokládejme, že f (x 0 ) existuje. Je-li f (x 0 ) vlastní, pak rovnice tečny ke grafu funkce f v bodě [x 0, f(x 0 )] je

MINISTERSTVO ŠKOLSTVÍ, MLÁDEŽE A TĚLOVÝCHOVY. Učební osnova předmětu MATEMATIKA. pro nástavbové studium. varianta B 6 celkových týd.

pracovní listy Výrazy a mnohočleny

Opakovací kurs středoškolské matematiky podzim

Funkce. Logaritmická funkce. Mgr. Tomáš Pavlica, Ph.D. Digitální učební materiály, Gymnázium Uherské Hradiště

Variace. Lineární rovnice

CZ.1.07/1.5.00/

TEMATICKÝ PLÁN VÝUKY

Cvičné texty ke státní maturitě z matematiky

Matematika. 9. ročník. Číslo a proměnná. peníze, inflace. finanční produkty, úročení. algebraické výrazy, lomené výrazy (využití LEGO EV3)

Matematický seminář. OVO ŠVP Tématický celek Učivo ŠVP Integrace Mezipředmětové vztahy. jejich soustavy. Spojitost funkce v bodě. Limita funkce v bodě

y = 1/(x 3) - 1 x D(f) = R D(f) = R\{3} D(f) = R H(f) = ( ; 2 H(f) = R\{ 1} H(f) = R +

A B C D E F 1 Vzdělávací oblast: Matematika a její aplikace 2 Vzdělávací obor: Matematika 3 Ročník: 9. 4 Klíčové kompetence

Do vyučovacího předmětu Seminář z matematiky a fyziky jsou začleněna tato průřezová témata:

Závěrečná zpráva o seminářích Rozvíjíme matematickou gramotnost na základní a střední škole v roce 2015

Matematika - Kvarta. řeší ekvivalentními úpravami rovnice s neznámou ve jmenovateli

ŠKOLNÍ VZDĚLÁVACÍ PROGRAM

A B C D E F 1 Vzdělávací oblast: Matematika a její aplikace 2 Vzdělávací obor: Matematika 3 Ročník: 9. 4 Klíčové kompetence

Zimní semestr akademického roku 2014/ prosince 2014

) je definovaná pro libovolné kladné reálné číslo x a nabývá všech hodnot ( H f

SBÍRKA ÚLOH PRO PŘÍPRAVU NA PŘIJÍMACÍ ZKOUŠKY Z MATEMATIKY NA VŠ EKONOMICKÉHO SMĚRU

Zvyšování kvality výuky technických oborů

Funkce, funkční závislosti Lineární funkce

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

1. ÚVOD. Arnošt Žídek, Iveta Cholevová. 15. října 2013 FBI VŠB-TUO

c) nelze-li rovnici upravit na stejný základ, logaritmujeme obě strany rovnice

F MATURITNÍ ZKOUŠKA Z FYZIKY PROFILOVÁ ČÁST 2017/18

2.6.5 Další použití lineárních lomených funkcí

Matematická analýza pro informatiky I. Limita posloupnosti (I)

Komplexní analýza. Laplaceova transformace. Martin Bohata. Katedra matematiky FEL ČVUT v Praze

CHARAKTERISTIKA PŘEDMĚTU MATEMATIKA 1

Charakteristika vzdělávacího oboru Seminář z matematiky

Radiologická fyzika základy diferenciálního počtu derivace a tečny, integrály a plochy diferenciální rovnice

METODICKÝ NÁVOD MODULU

Tento výukový materiál byl vytvořen v rámci projektu MatemaTech Matematickou cestou k technice.

Je založen na pojmu derivace funkce a její užití. Z předchozího studia je třeba si zopakovat a orientovat se v pojmech: funkce, D(f), g 2 : y =

CVIČNÝ TEST 51. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Tomáš Kotler. II. Autorské řešení 6 III. Klíč 15 IV. Záznamový list 17

Transkript:

Výuka matematiky od intuice a rutiny k porozumění a praxi Jana Musilová

Slovo předem Všechna tvrzení uvedená v této prezentaci představují osobní názor autorky, vzniklý na základě vlastního středoškolského a vysokoškolského studia a potvrzený dlouholetou praxí ve výuce matematiky pro fyziky. K některým z předložených snímků je nutný ústní komentář. Vše je určeno k diskusi a polemice, které uvítám. Akademické fórum LIX - 12. únor 2015 2

Úloha na úvod Po volbách do 200členného parlamentu se do něj dostali poslanci 5 stran a nastala tato situace: Strana B získala dvakrát méně hlasů než strana A. Strana C získala tolik, co strana A. Strana D získala pouze 10% hlasů. Strana E získala také 10% hlasů. Které dvě strany mohou vytvořit alespoň třípětinovou koalici? (Z ukázkových testů Moravského gymnázia v Brně.) Akademické fórum LIX - 12. únor 2015 3

Může intuice předcházet porozumění? Obvyklá (a správná) odpověď je ANO. Jak to koresponduje s naší úlohou? Uchazeč s dobrou matematickou představivostí, řekněme tedy intuicí, na základě zadání okamžitě řekne, že strany A a C (otázka je totiž dost sugestivní slovo dvě ). Složitější úloha se už pouhou intuicí zvládnout nedá. Akademické fórum LIX - 12. únor 2015 4

Může rutina předcházet porozumění? Obvyklá (však nesprávná) odpověď je NE. Jak to koresponduje s naší úlohou? Celkem 200 křesel, třípětinová většina... 120 křesel E + D... 20%... 40 křesel, A + B + C = A + 0,5A + A = 2,5A... 160 křesel A... 64 křesel, B... 32 křesel, C... 64 křesel, D... 20 křesel, E... 20 křesel Řešení může rychle najít i ten, kdo intuitivní představu nemá, ale spočítal více podobných příkladů. S dostatkem rutiny lze zvládnout i složitější úlohy. Akademické fórum LIX - 12. únor 2015 5

Rutina jako pozitivní prvek Definice: Řekneme, že číslo L je limitou funkce f (x ) v bodě x 0, jestliže ke každému kladnému číslu ε existuje okolí O bodu x 0 tak, že pro všechna x ϵ O platí f (x ) L < ε. Lze toto pochopit jen tak? A negace (číslo L není limitou dané funkce v daném bodě)? Vypočtení řady různých limit napomůže pochopení definice. Obdobně pro derivaci, jejíž význam je geometricky názorný (výpočet jak z definiční limity, tak podle vzorců z definice vyplývajících). Akademické fórum LIX - 12. únor 2015 6

Ukázka: rutinní výpočet limity vykrácením nepohodlného jmenovatele G f 4 2 1 y 2 2x 6x 4 f ( x), D f \{1}, f ( x) 2x 4, x D x 1 x 1 2 3 4 x 1,200 1,100 1,050 1,020 1,110 1,005 1,002 1,001 f(x) 1,600 1,800 1,900 1,960 1,980 1,990 1,996 1,998 x 0,800 0,900 0,950 0,980 0,990 0,995 0,998 0,999 f f(x) 2,400 2,200 2,100 2,040 2,020 2,010 2,004 2,002 Co si myslíte o možnosti dělení nulou? Jde to provést, nebo se tomu lze za určitých podmínek přiblížit?

Rutina jako negativní prvek Úloha: Do infuze o celkovém objemu W = 200 ml se přidávají dvě účinné látky. První z nich je v ampulích o objemu V 1 = 20 ml v koncentraci p 1 = 30 % (objemových), druhá v ampulích o objemu V 2 = 40 ml v koncentraci p 2 = 50 %. Výsledná koncentrace obou účinných látek v infuzi má být q = 15 % a poměr jejich koncentrací q 1 / q 2 = p = 0,5. Kolik ml roztoku 1 a kolik ml roztoku 2 je třeba dát do infuze? Řešení dosazením do naučených vzorců: p qw qw x, y x 33, y 40 p (1 p) p (1 p) 1 2 Akademické fórum LIX - 12. únor 2015 8

Příběh hypotetický jen zdánlivě I Sultán chtěl provdat dceru alespoň průměrně chytrému ženichovi. Do užšího výběru měli projít úspěšní řešitelé úlohy (tzv. testu předpokladů), kterou pro ten účel vymyslel sultánův šašek (autor): V jakém poměru musíme smíchat 60% roztok s 15% roztokem, aby vznikl roztok 50%? Řešení je toto: + = 60% 15% 50% x y x+y y 60x 15y 50( x y) x 2 7 Akademické fórum LIX - 12. únor 2015 9

Příběh hypotetický jen zdánlivě II Sultán dal úlohu posoudit svým čtyřem vezírům-manažerům. Ti nad ní hloubali a nakonec se mezi nimi a šaškem odehrála tato e-mailová diskuse: Vezíři: Pokud neznáme vzorec, tak jsme totálně vyhořeli. Šašek: Mně se úloha líbí obejdu se totiž bez vzorců, neboť si (bohužel) nikdy žádné nepamatuji. Vezíři: Lámali jsme to tady čtyři a museli jsme si napsat starému čaroději na chemii o vzorec. To je dost jednoznačné měřítko pokud to nezvládneme v klidu s dostatkem času my, pak to do testu nemůže. Princezna by zůstala na ocet. Šašek: Jestli ho neranila mrtvice, žije dodnes. Akademické fórum LIX 12. únor 2015 10

Příklad rutiny jinde Čtení not rutina klavíristy - Není to zábavné. - Není na tom moc co k porozumění. - Přesto o tom nikdo nepochybuje. Akademické fórum LIX - 12. únor 2015 11

a rutina ve výuce matematiky a fyziky T mg x Definice rutina gymnazisty, studenta matematiky a fyziky, - goniometrické funkce - úprava algebraických výrazů - řešení soustav lineárních rovnic - funkce, čtení grafů -... Příběh skutečný: postupné výroky studentky T T sin, T T cos, x x T T tan, T tak už nevím x x 12

Neúspěchy žáků v matematice - mýty matematika je nezábavná a suchopárná nebudu ji v životě nikdy potřebovat špatné učebnice málo hodin výuky poruchy učení (existují, ale lze je překonávat) škola, rodina a další Akademické fórum LIX - 12. únor 2015 13

Neúspěchy žáků v matematice některé skutečné příčiny malá pracovitost povrchní popularizační snahy zábava místo skutečné práce kalkulačky místo hlavy Google místo vlastní paměti vymizení inteligentních pomůcek Akademické fórum LIX - 12. únor 2015 14

Kalkulačka místo hlavy Úloha z mechaniky: Těleso o hmotnosti 80 kg spadne z výšky 15 m na zem a zabrzdí se na dráze 20 cm. Určete velikost průměrné brzdné síly. Tíhové zrychlení zaokrouhlete na 10 ms -2. Výpočet: mgh 80 10 15 4 mgh Fs F 6 10 N s 0,2 Studentka u zkoušky: Na to si musím vzít kalkulačku. Několik minut hledání v tašce. Výsledek řádově chybně. Akademické fórum LIX - 12. únor 2015 15

Inteligentní pomůcky I V. Obešlo: O logarithmicko- grafickém počítání I, II, III. Časopis pro pěstování mathematiky a fysiky 45 (1916), 1 (81-99), 2 (241-283), 3 (475-486). V. Pleskot: O dvojitém logaritmickém papíru. Časopis pro pěstování mathematiky a fysiky 64 (1935), 3 (R33-R39). Akademické fórum LIX - 12. únor 2015 16

Inteligentní pomůcky II Logaritmické a semilogaritmické papíry Mezní pojmy úroveň 2 - VII x exponenciální funkci zobrazí jako lineární y = 5 x y = 10 x y Z x log y 1 x Y log Z log Z y = 100 x log y = 1, y = 10 log y = 2 y = 100 log y = 3 y = 1000 log y

Zábavná matematika? Projekt Matematika s chutí Z médií: 15. 2. 2012, Praha, denik.cz, K. Perknerová - Do škol přichází projekt Matematika s chutí. - Garantují ho přední české osobnosti. - Už se na to nemůžeme dívat. Znalosti dětí klesají, zájem o matematiku se limitně blíží nule, jsme na tom nejhůř ze všech vyspělých zemí. - Tohle si řekly vynikající mozky české vědy i průmyslu a vymyslely projekt Matematika s chutí. Akademické fórum LIX - 12. únor 2015 18

Matematika s chutí - cíle Projekt je uvážlivou reakcí na prokázané zhoršení výsledků povinného vzdělávání v matematice i na doložené velmi negativní postoje českých žáků k její výuce. K příčinám patří přílišné spoléhání škol na to, že žákům pomůžou rodiče, předčasná abstrakce ve výuce a především skutečnost, že běžná škola se sice snaží předat žákům řadu poznatků, ovšem metody výuky ignorují dovednosti, které jsou potřebné k jejich získávání. Výuka je zaměřena spíše na reprodukci a imitaci než na tvořivost žáka a na rozvoj jeho intelektu a osobnosti. Objevovat, klást si otázky a hledat na ně odpovědi se žáci nemůžou naučit tím, že budou sebepozorněji sledovat výklad učitele. Učitel v nich musí vzbudit potřebu poznávat, musí je přivést k činnostem, při nichž si budou sami klást otázky a hledat na ně odpovědi, budou sami pátrat a objevovat. Akademické fórum LIX - 12. únor 2015 19

Matematika s chutí odborní garanti RNDr. Dana Straková, Ph.D., MFF UK (fyzika), nyní manažerské a poradenské funkce (poradkyně ministrů školství) Ing. Tomáš Jelínek, ČVUT, CERGE-EI nedokončil, manažerské funkce RNDr. Oldřich Botlík, CSc., MFF UK (matematika), nyní OSVČ, KALIBRO RNDr. David Souček, MFF UK (matematika, teorie strojů), OSVČ, KALIBRO, práce pro MŠMT, PČR Simona Weidnerová, výkonná ředitelka ISEA, spoluautorka Bílé knihy, reformy, Věcného záměru zákona o finanční pomoci studentům Prof. PhDr. Petr Matějů, CSc., FF UK (sociologie) profesura MU, BK,.. Doc. Ing. Daniel Munich, Ph.D., akademický ekonom, CERGE-EI, NERV, poradce EU v oblasti školství,. Akademické fórum LIX - 12. únor 2015 20

Matematika s chutí projekty Voda: Světové vodní zdroje se zmenšují, cena vody stále roste. Sílí tak tlak na úspory a vůbec na lepší hospodaření s vodou. V rámci projektu využijeme jednoduchou matematiku, abychom si posvítili na to, jak jsme na tom u nás: kde vodou plýtváme a jak s ní můžeme lépe hospodařit. Reklama kolem nás: Na člověka údajně zaútočí několik tisíc reklamních sdělení denně. Jakkoliv se toto číslo zdá neuvěřitelné, může si je každý snadno ověřit. Prosté počítání reklamních sdělení pak může být východiskem k uvažování o světě reklamy jako takovém, ke snaze vědomě uchopit a kategorizovat jednotlivé složky tohoto působivého součtu. Která sdělení jsou cílena přímo na mě? Na jaké mé vlastnosti reklama míří a jak mě ovlivňuje? Jaký by byl svět bez ní? Akademické fórum LIX - 12. únor 2015 21

Matematika s chutí další témata Pohyb (tachometry) Srovnávání (finančník srovnává výnosnost různých investic; zákazník hledá výrobky s nejlepším poměrem cena/výkon ; statik počítá síly působící na konstrukci; ) Meteorologie (amatérská meteorologie, srovnávání dat z Internetu) Kniha rekordů Hry taktika a strategie Energetika, obnovitelné zdroje ( Analyzujeme-li politické proklamace na toto téma za použití jednoduché matematiky, nalezneme rozpory ) Obchodník musí umět počítat (úlohy související se reálným světem) Disc-golf Akademické fórum LIX - 12. únor 2015 22

Definice věta důkaz - příklad Standardní postup matematiků při výuce na VŠ není vhodný pro všechny obory, i když matematiky využívají Zkouška z mechaniky a molekulové fyziky: V p-t diagramu nakreslete graf izochorických dějů v ideálním plynu pro dva různé objemy V V 1 2. Studentka učitelství M-F: (zkoušku z Matematické analýzy předtím složila s klasifikací A byla tedy naučená výborně ): - správně napíše stavovou rovnici pv nrt - vztah 1 p nrv T konst T napíše až na pokyn učitele - že se jedná o lineární funkci teploty (a grafem je tedy přímka) odpoví až na další dotaz, graf už nakreslí sama - příčina: proměnné se místo x a y jmenovaly V a p 23