Введение 5
Глава 1. Теоретическое обоснование целесообразности экспериментального подхода при обучении геометрии в основной школе. 9 §1. Экспериментальный подхода к обучению естественнонаучным и математическим дисциплинам, история происхождения термина «Экспериментальная математика» 9
§2. Возможности среды «Живая математика» для проведения экспериментов и исследований при обучении геометрии 15
§3. Методология и средства экспериментальной математики в школьном курсе геометрии 25
§4. Теоретические основы построения содержательно-методической линии экспериментальной математики при обучении геометрии в школе 28
Глава 2. Основные этапы реализации экспериментального подхода при обучении геометрии в основной школе
§5. Реализация экспериментального подхода при обучении геометрии в 7
классе 37
§6. Реализация экспериментального подхода при обучении геометрии в 8
классе 52
§7. Реализация экспериментального подхода при обучении геометрии в 9
классе 63
§8. Элективный курс «Экспериментальная математика» для учащихся 7-9 классов, итоги апробации результатов исследования 64
Заключение 67
Библиографический список 78
Приложения (GSP-файлы) 80
Одной из важнейших задач Национальной образовательной инициативы «Наша новая школа» [1] является формирование личности обладающей инициативностью способностью творчески мыслить и находить нестандартные решения, умение выбирать профессиональный путь, готовность обучаться в течение всей жизни. Одним из направлений национальной инициативы является реализация образовательных стандартов, которые предполагают вооружение ученика знаниями для успешной социализации, применения в жизни и для дальнейшего использования в обучении и развитие творческой среды для выявления особо одаренных ребят.
Федеральные государственные образовательные стандарты общего образования нового поколения требуют формирования у учащихся опыта исследовательской деятельности. В примерной основной образовательной программе основного общего образования [2] уже указаны приоритеты в формировании у учащихся опыта исследовательской деятельности. Математика рассматривается не только как основной предмет в овладения основами проведения теоретических исследований, но и как равноправная с предметами естественно-научного цикла область для формирования умений проводить эксперименты и исследования в виртуальных лабораториях, навыков сбора, обработки и анализа эмпирических данных на основе знаний элементов статистики.
Серьезное внимание к интеллектуальному развитию учащихся на всех ступенях общего образования - залог успеха стран, являющихся мировыми лидерами по качеству естественнонаучного и математического образования. По результатам исследований PISA 2012 года к числу таких стран относятся Китай, Сингапур, Япония, Финляндия, Эстония, Республика Корея. Территории Российской Федерации занимают лишь 34-38 места в рейтинговой таблице. Это вынуждает нас искать идеи создания подходящих 5
условий, направленных на популяризацию и развитие творческого потенциала учащихся в сфере математики. В связи с этим приоритетным направлением становится обеспечение развивающего потенциала новых образовательных технологий, каким и является использование экспериментальной математики
Направление в теории и методике обучения математике, связанное с использованием экспериментальной математики как содержательно-методической линии школьного курса математики, было предложено М.В. Шабановой (САФУ им. М.В. Ломоносова) на III Всероссийском съезде «Школьное математическое образование», затем в Красноярске на IV Всероссийской научно-методической конференции «Информационные технологии в математике и математическом образовании». Оба научных форума поддержали предложенное М.В.Шабановой направление. Так в пункте 6 резолюции съезда записано: «Экспериментальный, исследовательский подход к изучению математики является перспективной мировой тенденцией. Такой подход, за счет повышения мотивации, содействует выбору учащимися продолжения образования в направлениях, требующих повышенного уровня математических знаний. Он особенно эффективен при использовании компьютерных инструментов и сред. Целесообразно рекомендовать для включения в примерные основные образовательные программы на всех уровнях образования в части предмета «Математика» использование компьютерных инструментов математической деятельности». Эффективность использования экспериментальной математики для исследовательского обучения с использованием динамических программных сред сегодня уже не вызывает сомнений. Она подтверждена многочисленными зарубежными и российскими исследованиями (G. Hanna, K. Jones, A. Mariotti, В.А. Далингер, В.Н. Дубровский, С.Н. Поздняков, Т.Ф. Сергеева, М.В. Шабанова, М.Г. Шабат).
Исследованию возможностей программной среды «Живая математика» для реализации экспериментального подхода при обучении геометрии в основной школе и посвящена данная работа.
Цель исследования: Разработать для учащихся основной школы (7-9 классы) систему заданий, реализующих линию экспериментального подхода к обучению геометрии с использованием среды «Живая математика».
Объект исследования: Учебно-воспитательный процесс в основной школе, ориентированный на использование в обучении математике систем динамической геометрии.
Предмет исследования: Компьютерное сопровождение обучения геометрии в основной школе на базе системы динамической геометрии «Живая математика».
Гипотеза данного исследования состоит в том, что обучение геометрии в 7 — 9 классах с использованием методов экспериментальной математики способствует формированию исследовательской компетенции учащихся; повышению уровня обученности по геометрии и развитию познавательного интереса к предмету...
Проанализировав темы курса геометрии в основной школе и существующие элективные геометрические курсы, допускающие экспериментальный подход, в том числе и с точки зрения использования при обучении геометрии «Живой математики». И изучив динамические, конструктивные, исследовательские и вычислительные возможности среды «Живая математика» как виртуальной лаборатории на предмет использования ее при экспериментальном подходе к обучению геометрии убедились, что что то обучение геометрии в 7 — 9 классах с использованием методов экспериментальной математики способствует формированию исследовательской компетенции учащихся; повышению уровня обученности по геометрии и развитию познавательного интереса к предмету.
Это объясняется тем, что включение исследовательских заданий в содержание учебного материала не приводит к увеличению учебного времени, не требует дополнительного времени, не предусмотренного программой, так как при включении исследовательских заданий сокращается число рутинных задач, а, значит, и время на их решение. Решение исследовательских заданий позволяет учащимся более глубоко усваивать основные понятия и факты школьного курса геометрии, что тоже сокращает время при изучении программного материала.
Разработана для учащихся основной школы (7-9 классы) систему заданий, реализующих линию экспериментального подхода к обучению геометрии с использованием среды «Живая математика».
Продолжение исследования мы видим в следующих направлениях: 1) разработать систему исследовательских заданий, охватывающих все основные темы курса геометрии 7-8 классов основной школы, и разработать соответствующее методическое обеспечение;..
1. Национальная образовательная инициатива "Наша новая школа" [электронный ресурс] .URL: минобрнауки.рф/документы/1450.
2. Федеральный государственный образовательный стандарт среднего полного общего образования [Электронный ресурс]. URL: Ьйр://минобрнауки.рф/документы/2194/файл/521/12.05.03-ФГОС.рб1? (дата обращения: 02.11.15).
3. «Концепция федеральной целевой программы развития образования на 2016 — 2020 годы» утверждена Распоряжением Правительства Российской Федерации от 29 декабря 2014 г. № 2765-р.
4. Арнольд В.И. О преподавании математики: выступление на дискуссии о преподавании математики в Palais de Decouverte в Париже 7 марта 1997 [Электронный ресурс]. URL: http://ega-math.narod.ru/Arnold2.htm (дата обращения: 02.11.15).
5. Примерная основная образовательная программа основного общего образования. URL: http:// минобрнауки.рф/ документы/543/ файл/227/poop_noo_reestr. doc (дата обращения: 02.11.15).
6. Буторина Т.С. М.В. Ломоносов и педагогика: монография. 2-е изд. Архангельск: Изд-во АГТУ, 2001. 223 с.
7. Вигнер Ю. Непостижимая эффективность математики в естественных науках // Этюды о симметрии / пер. с англ. Ю.А. Данилова М.: Мир, 1971. С. 182-199.
8. Шабанова М.В. Лабораторные работы творческого характера по теме «Интеграл и его приложения». Архангельск, 1992. 39 с.
9. Шабанова М.В. Методология учебного познания как цель изучения математики: Монография. Архангельск: Поморский университет, 2004. 402 с.
10. Алексеев Н.Г. Концепция развития исследовательской деятельности учащихся / Н.Г. Алексеев, А.В. Леонтович, А.С. Обухов, Л.Ф. Фомина // Исследовательская работа школьников. 2002. № 1. С. 24-33.
11. Альтшулер О.Г. Школьный эксперимент (конспекты лекций):
Электронное учебно-методическое пособие [Электронный ресурс] / О.Г. Альтшулер, Н.И. Гордиенок. Кемерово: КемГУ, 2005. URL: http://physic.kemsu.ru/pub/library/learn_pos/ds_pos/school/index.html (дата
обращения: 02.11.15).
12. Викол Б.А. Формирование элементов исследовательской деятельности при углубленном изучении математики. Автореф. дис. . канд. пед. наук. — М., 1977. — 22 с.
13. Гарднер М. Есть идея ! — М.: Мир, 1982.
14. Арнольд В.И. Экспериментальная математика. М.: ФАЗИС, 2005. 64 с.
15. Гусев В.А. Как помочь ученику полюбить математику ? Часть 1. — М., 1994. — 168 с...33