Автор: Галкина Ирина Петровна
Должность: учитель математики
Учебное заведение: МКОУ Назаровская ООШ
Населённый пункт: х. Назаровка, Ольховатский район, Воронежская обл.
Наименование материала: Мастер-класс
Тема: "Эксперимент в математике - это познавательно и увлекательно!"
Раздел: среднее образование
Здравствуйте уважаемые коллеги!
Приглашаю вас на свой мастер – класс.
«Тот, кто не знает математики, не может узнать никакой другой науки и даже
не
может
обнаружить
своего
невежества»
(Ф.
Бэкон, английский
философ,
историк и политик).
«Источник и цель математики
— в практике» (С. Л. Соболев, один из
крупнейших математиков ХХ века).
«Изучение
математики
без
должной
связи
с
жизнью,
без
наглядности
мешает
развитию
логического
мышления,
снижает
уровень
математической
подготовки…» (А. И. Маркушевич, известный математик и педагог).
«Скажи мне, и я забуду. Покажи мне, и я запомню. Дай мне действовать
самому, и я научусь» (Конфуций, древнекитайский философ и мыслитель).
«Математика
—
экспериментальная
наука»
(В.
И.
Арнольд,
один
из
крупнейших математиков ХХ века).
Эксперимент — любой опыт, любая попытка, проба осуществить что-либо
каким-либо способом (Толковый словарь Ефремовой).
«Предмет математики столь серьезен, что не следует упускать ни одной
возможности
сделать его более занимательным» (Б. Паскаль, выдающийся
французский математик, физик, механик и философ).
–
Уважаемые
коллеги,
опираясь
на
приведённые
цитаты,
определите,
пожалуйста, тему моего мастер-класса.
–
Спасибо!
Слова «Математика» и «Эксперимент», поставленные рядом, могут вызвать
недоумение.
Считается,
что
эксперимент
—
это
неотъемлемая
часть
уроков
физики и химии. А математика — образец дедуктивной науки. Ведь
ещё со
времён Евклида курс математики, геометрии, в частности, строился по принципу:
аксиома – определение – формулировка теоремы – доказательство.
В материалах ФГОС чётко прописан портрет выпускника школы: человека
социально
активного,
стремящегося
к
расширению
кругозора,
способного
работать
в
коллективе,
умеющего
проявлять
творчество
при
осуществлении
какого-либо вида деятельности.
Формирование
такой
личности
— одно
из
приоритетных
направлений
содержания
общего
образования,
которое
должно
прослеживаться
на
всех
школьных предметах, в том числе и на математике.
В
настоящее
время
существует
множество
педагогических
технологий,
которые предоставляют возможность учителю использовать различные способы
формирования мотивации учения, творческого осмысления материала, прочного
закрепления знаний.
Я в этих целях в преподавании математики использую межпредметные
связи, решение задач с практическим содержанием и эксперимент.
Считаю, что использование межпредметных связей способствует усилению
системности знаний учащихся, активизирует методы обучения, ориентирует на
применение
комплексных
форм
организации
обучения,
обеспечивая
единство
учебно-воспитательного процесса.
Межпредметные связи, на мой взгляд, это не только «мостики» между
учебными предметами, с их помощью закладывается фундамент для решения
проблем
окружающей
действительности.
А
ещё
–
это
важнейшее
средство
развития познавательного интереса учащихся.
Все
мы
прекрасно
знаем,
что
практически
во
всех
профессиях
и
в
повседневной жизни не обойтись без математических знаний и навыков, поэтому
на своих уроках использую задачи с практическим содержанием. Убеждена, что
такие задачи помогают учащимся понять важность и жизненную необходимость
математических
знаний,
получаемых
в
школе. Решение задач с практическим
содержанием не только способствует формированию у школьников личностных
качеств, но и позволяет осуществлять их профессиональную ориентацию. Ещё
одна важная характеристика задач с практическим содержанием — они являются
отличным средством активизации внимания и развития познавательного интереса.
Использование
задач
с
практическим
содержанием
и
осуществление
межпредметных связей отвечает требованиям ФГОС ООО и профессионального
стандарта «Педагог» так как
позволяет формировать и развивать у учащихся
общекультурные, учебно-познавательные, информационные и коммуникативные
компетенции.
Занимаясь,
совместно
с
ребятами,
выявлением
межпредметных
связей,
решением практических задач, проведением математических экспериментов, я
всё реже слышу от своих учеников слова о том, что математика им в жизни нигде
не пригодится.
Я
согласна
со
словами
академика
Арнольда,
что «Математика
–
экспериментальная наука» и предлагаю вам убедиться в этом. Давайте, с помощью
эксперимента,
определим
значение
числа
π,
которое издавна
поражает
воображение человечества.
Из участников мастер – класса формируются 4 группы.
Каждая группа
получает инструкцию и необходимое оборудование для проведения эксперимента,
а затем представляет свои результаты.
1.
«Классический» способ.
Приборы и материалы: циркуль, лист картона, нить, линейка измерительная.
1)
Построить две окружности различных диаметров.
2)
Вырезать получившиеся круги.
3)
С помощью нити и линейки определить длину окружностей L
1
и L
2
каждого
круга.
.
4)
Измерить диаметры окружностей
D
1
и D
2.
5)
Число π равно отношению длины каждой окружности к её диаметру:
π
1
=
L
1
D
1
и π
2
=
L
2
D
2
.
6)
Найти среднее арифметическое для значений π
1
и π
2
: π
=
π
1
+¿
π
2
2
¿
2.
«Физический» способ.
Приборы и материалы: лист картона квадратной формы, линейка, карандаш,
циркуль, ножницы, весы с разновесами (или электронные весы).
1)
В квадрате провести диагонали, отметить точку их пересечения.
2)
Построить
окружность
с
центром
в
точке
пересечения
диагоналей
и
радиусом, равным половине стороны квадрата (т. е. вписать окружность в
квадрат).
3)
Вырезать квадрат.
4)
Определить массу квадрата с помощью весов: m
1
=
5)
Вырезать из квадрата круг.
6)
Взвесить круг: m
2
=
7)
Воспользуемся формулами:
m
1
= ρV
1
m
2
= ρV
2 ,
где ρ – плотность картона, V
1
– объём квадрата, V
2
–
объём круга.
V
1
= S
1
h, V
2
= S
2
h, где h – толщина картона.
Площадь квадрата S
1
= 4R
2
(так как сторона квадрата равна двум радиусам
окружности, вписанной в него), S
2
= π R
2
– площадь круга.
m
1
= ρV
1
= ρ 4R
2
h, m
2
= ρV
2
= ρ π R
2
h.
m
1
m
2
=
ρ 4 R
2
h
ρπ R
2
h
=
4
π
π =
4 m
2
m
1
8)
Вычислить значение числа π по формуле: π =
4 m
2
m
1
(приближённое значение π зависит от точности взвешивания).
3.
Способ Бюффона.
Приборы и материалы: лист картона (формат А3), на котором проведены
параллельные прямые, швейная игла.
Французский натуралист, биолог, математик, естествоиспытатель и писатель
XVIII века Бюффон предложил определять значение числа π с помощью обычной
швейной иголки по формуле
π =
2 ln
Hm
,
где L – длина иглы, H – расстояние
между параллельными прямыми (L
Н), n – общее число бросаний, m – число
бросаний, при которых игла пересекла прямую.
Над
плоской
горизонтальной
поверхностью,
на
которую
нанесены
параллельные прямые, с лёгким вращением подбрасывается игла.
После каждого броска отмечается, пересекла или не пересекла игла одну из
прямых.
Подсчитывается частота пересечений, то есть отношение числа m бросаний,
при которых пересечение произошло, к их общему числу n.
(Чем больше бросаний, тем точнее результат).
4.
«Рисовый» способ.
Приборы и материалы: картонная коробка, дно которой представляет
собой квадрат с окружностью, вписанной в него, воронка, рисовые зёрна.
1)
Отсчитайте 100 рисовых зёрен.
2)
Держа воронку на некоторой высоте над коробкой, аккуратно через неё
сыпьте рис.
3)
Подсчитайте количество зёрнышек, оказавшихся в пределах окружности,
(гораздо легче пересчитать рисинки за пределами круга — их будет меньше,
— а потом вычесть получившееся число из 100).
4)
Умножьте то, что у вас получилось, на 4, а затем поделите на 100.
В теории вы должны получить число, близкое к π. На практике этот
метод даёт не очень высокую точность, но всё равно ваш результат должен
быть в пределах от 2,7 до 3,5.
Чтобы получить более точный результат, достаточно повторить
эксперимент несколько раз и найти среднее арифметическое полученных
результатов.
«Рисовый
способ»
-
это
упрощённый
вариант
метода
Монте
–
Карло.
Фактически это метод статистических испытаний. Название «Монте – Карло» он
получил
от
одноимённого
города
в
княжестве
Монако,
знаменитого
своими
игорными домами. Дело в том, что метод требует применения случайных чисел, а
одним
из
простейших
приборов,
генерирующих
случайные
числа,
является
рулетка.
В
нашем
эксперименте
случайные
числа
получаются
при
помощи
рисовых зёрен.
При подготовке к эксперименту была проведена большая предварительная
работа.
Способы
определения
значений
числа
π
подготовлены
мною,
а
всё
остальное – ребятами. Был совершён экскурс в историю (исторические сведения о
числе π), виртуальное путешествие по улицам современных городов (памятники
числу π),
знакомство с интересной традицией, существующей у современных
математиков (празднование дня числа π 14 марта). Кстати, мы с ребятами тоже
решили
присоединиться
к
этой
замечательной
традиции.
Познакомились
со
способами запоминания значения числа π (некоторые мнемотехнические приёмы).
Оказалось,
даже,
что
существуют
художественный
фильм,
который
так
и
называется «π» (Пи) — американский психологический триллер,
снятый
в 1998
году,
режиссёром Дарреном
Аронофски,
и
мужской
парфюмерный
аромат,
названный в честь этого числа.
Ребята принимали активное участие в конструировании и изготовлении
необходимого оборудования (для метода Бюффона и для метода «Рисовых зёрен»).
При этом были реализованы межпредметные связи по линиям: математика -
география,
история,
физика,
информатика
и
ИКТ.
А
эксперимент
ещё
раз
подчеркнул, что математика – очень интересная наука, и заниматься ею не только
познавательно, но ещё и очень увлекательно.
Считаю,
что
использование
эксперимента
в
преподавании
математики
способствует
расширению
кругозора
учащихся,
развитию
творческой
инициативы, самостоятельности.
Если вспомнить слова Плутарха «Ученик – это не сосуд, который нужно
наполнить, а факел, который надо зажечь», то использование эксперимента в
преподавании математики – одно из средств зажигания этого факела.