Математическое мышление - [16]
Кроме того, необходимо, чтобы ученики рассуждали на уроках математики, поскольку сам акт осмысления задачи и анализа рассуждений другого человека вызывает интерес. Ученики и взрослые гораздо активнее участвуют в работе, когда им дают открытые задачи и разрешают предлагать свои методы и пути решения, чем в работе над задачами, требующими вычислений и ответа. В главе 5 представлено много содержательных математических задач, требующих логических рассуждений, а также показаны некоторые способы их составления.
В сфере обучения математике часто возникает и другая проблема: люди убеждены в том, что эта дисциплина сводится к вычислениям, а лучшие математические умы — люди, которые умеют быстро вычислять. Более того, некоторые считают, что успешно заниматься математикой может только тот, кто умеет быстро думать. Но многие математики, которых можно считать весьма одаренными людьми, выполняют вычисления медленно, потому что их рассуждения очень тщательны и глубоки.
Лоран Шварц получил Филдсовскую премию и был одним из величайших математиков своего времени. Однако в школе он решал математические задачи медленнее всех одноклассников. В автобиографии «Математик, преодолевающий трудности своего столетия», опубликованной в 2001 году, Шварц вспоминает свои школьные годы и говорит, что он чувствовал себя глупым, поскольку в его школе ценилась способность быстро думать, а он размышлял медленно и глубоко.
Я никогда не был уверен в своих способностях и считал, что я не наделен интеллектом. Я всегда думал и до сих пор думаю медленно. Мне нужно время, чтобы уловить смысл происходящего, поскольку мне необходимо понять все до конца. К концу одиннадцатого класса я в глубине души считал себя тупым. Это долго меня беспокоило.
Я до сих пор думаю медленно… В конце одиннадцатого класса я проанализировал ситуацию и пришел к выводу, что скорость мышления не имеет прямого отношения к интеллекту. Гораздо важнее глубоко понимать суть вещей и их взаимосвязи. Вот в чем заключается интеллект. Скорость размышлений не важна (Schwartz, 2001).
Шварц, как и многие другие математики, пишет об искажении дисциплины на уроках, а также о том, что суть математики в действительности сводится к определению связей и глубоким размышлениям. Многие школьники думают точно так же медленно и глубоко, но не верят в себя. Сама необходимость быстрых вычислений отталкивает многих детей, особенно девочек (подробнее см. главу 4 и главу 7), но по-прежнему в ходу тесты, флеш-карточки и математические приложения с ограничением времени на выполнение заданий. Национальные лидеры, например экс-президент Национального совета преподавателей математики (National Council of Teachers of Mathematics, NCTM) Кэти Сили, стараются опровергнуть это мнение, предлагая новый способ эффективного изучения предмета (см. Seeley, 2009, 2014), чтобы люди, которым свойственно медленное и глубокое мышление (Boaler, 2002b), прекратили думать, будто они не созданы для математики. В следующей главе показан подход, при котором ценится глубина, а не скорость мышления, который помогает развить связи в головном мозге и пробуждает интерес у гораздо большего количества учеников.
В начале этой главы шла речь о том, что математика отличается от других дисциплин. Но это связано не с ее природой, как считают многие, а с серьезными и распространенными заблуждениями по поводу этой дисциплины: будто она основана на правилах и процедурах; будто успешно заниматься ею может только тот, кто умеет быстро думать; будто главное в математике — определенность и правильные и неправильные ответы, и суть ее сводится к числам. Такие ошибочные представления — одна из причин того, что до сих пор в преподавании математики используются традиционные, неправильные и неэффективные методы. Многие родители ненавидели этот предмет в школе, но все равно выступают в поддержку традиционного подхода, полагая, что так и должно быть, что отталкивающие методы преподавания, которые они познали на своем опыте, обусловлены природой самой математики. Многим учителям начальной школы также пришлось пережить в свое время ужасные испытания при изучении математики; им трудно преподавать ее, поскольку и для них она выглядит как формальный набор процедур. Когда я показываю таким учителям, что математика — нечто иное и не нужно подвергать своих учеников тем же тяготам, через которые прошли они сами, у них возникает подлинное чувство освобождения и даже эйфории, как показано в главе 5. Если мы проанализируем, сколько заблуждений встречается на уроках математики, нам будет легче понять масштаб проблем в ее преподавании по всему миру, а также (что еще важнее) сделать вывод о том, что неудач в математике и тревог в связи с этим предметом вполне можно избежать.
Взглянув на математику, которая присутствует в окружающем мире и которую используют специалисты, мы увидим, что это творческая, наглядная, связная, живая дисциплина. Но многие ученики воспринимают ее как набор бесполезных методов и процедур, которые нужно зачем-то запоминать; как сотни ответов на вопросы, которых они никогда не задавали. Когда людей спрашивают о применении математики в реальном мире, они, как правило, думают о числах и вычислениях (как рассчитать ипотечный кредит или цену продажи). Но математическое мышление не сводится только к этому. Мы применяем математику, когда рассуждаем, как провести время, сколько событий и заданий можно запланировать на день, какая площадь нужна для установки оборудования или разворота автомобиля, сколько событий может произойти. Математика помогает понять, как распространяются твиты и сколько людей могут их получить. Мир с уважением относится к людям, которые быстро выполняют вычисления, но некоторые люди при этом не способны достичь важных целей с их помощью, зато другие, хотя и размышляют очень медленно и совершают много ошибок, могут сотворить с помощью математики нечто удивительное. В современном мире вычисления полностью автоматизированы, привычны и ни у кого не вызывают удивления. Сильные мыслители теперь — люди, которые устанавливают связи, рассуждают логически и творчески используют пространство, данные и числа.
Любую задачу можно решить разными способами, однако в учебниках чаще всего предлагают только один вариант решения. Настоящее умение заключается не в том, чтобы из раза в раз использовать стандартный метод, а в том, чтобы находить наиболее подходящий, пусть даже и необычный, способ решения.В этой книге рассказывается о десяти различных стратегиях решения задач. Каждая глава начинается с описания конкретной стратегии и того, как ее можно использовать в бытовых ситуациях, а затем приводятся примеры применения такой стратегии в математике.
Давид Гильберт намеревался привести математику из методологического хаоса, в который она погрузилась в конце XIX века, к порядку посредством аксиомы, обосновавшей ее непротиворечиво и полно. В итоге этот эпохальный проект провалился, но сама попытка навсегда изменила облик всей дисциплины. Чтобы избавить математику от противоречий, сделать ее «идеальной», Гильберт исследовал ее вдоль и поперек, даже углубился в физику, чтобы предоставить квантовой механике структуру, названную позже его именем, — гильбертово пространство.
Саймон Сингх рассказывает о самых интересных эпизодах мультсериала, в которых фигурируют важнейшие математические идеи – от числа π и бесконечности до происхождения чисел и самых сложных проблем, над которыми работают современные математики.Книга будет интересна поклонникам сериала «Симпсоны» и всем, кто увлекается математикой.На русском языке публикуется впервые.
Цель книги доктора философских наук Б. В. Бирюкова и кандидата философских наук В. Н. Тростникова - создать общую картину подготовки и развития логико-математических аспектов кибернетики. Авторы рассказывают о длительном развитии науки логики, возникшей еще в Древней Греции, прослеживают непрерывающуюся нить преемственности, тянущуюся от Аристотеля к "чуду XX века" - быстродействующим кибернетическим устройствам.
На протяжении многих веков симметрия оставалась ключевым понятием для художников, архитекторов и музыкантов, однако в XX веке ее глубинный смысл оценили также физики и математики. Именно симметрия сегодня лежит в основе таких фундаментальных физических и космологических теорий, как теория относительности, квантовая механика и теория струн. Начиная с древнего Вавилона и заканчивая самыми передовыми рубежами современной науки Иэн Стюарт, британский математик с мировым именем, прослеживает пути изучения симметрии и открытия ее основополагающих законов.
Сколько имеется простых чисел, не превышающих 20? Их восемь: 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17 и 19. А сколько простых чисел, не превышающих миллиона? Миллиарда? Существует ли общая формула, которая могла бы избавить нас от прямого пересчета? Догадка, выдвинутая по этому поводу немецким математиком Бернхардом Риманом в 1859 году, для многих поколений ученых стала навязчивой идеей: изящная, интуитивно понятная и при этом совершенно недоказуемая, она остается одной из величайших нерешенных задач в современной математике.