Критерии выбора методов обучения доказательству теорем курса геометрии основной школы

Шалина, Ольга Николаевна

Темы диссертаций по педагогике » Теория и методика обучения и воспитания (по областям и уровням образования)

автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Критерии выбора методов обучения доказательству теорем курса геометрии основной школы

Автореферат

Автор научной работы: Шалина, Ольга Николаевна
Ученая степень: кандидата педагогических наук
Место защиты: Саранск
Год защиты: 2012
Специальность ВАК РФ: 13.00.02

Диссертация

Автореферат диссертации по теме "Критерии выбора методов обучения доказательству теорем курса геометрии основной школы"

На правах рукописи

ШАЛШ1А Ольга Николаевна

КРИТЕРИИ ВЫБОРА МЕТОДОВ ОБУЧЕНИЯ ДОКАЗАТЕЛЬСТВУ ТЕОРЕМ КУРСА ГЕОМЕТРИИ ОСНОВНОЙ ШКОЛЫ

13.00.02 - теория и методика обучения и воспитания (математика)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

| 5 (.; < р 2012

Саранск-2012

005014446

Работа выполнена на кафедре теории и методики обучения математике ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный педагогический институт имени М. Е. Евсевьева»

Научный руководитель: доктор педагогических наук, доцент

Егорчепко Игорь Викторович

Официальные оппоненты: доктор педагогических наук, профессор

Утеева Роза Азербаевна

кандидат педагогических наук, доцент Бикмурзина Равиля Ряшитовна

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Рязанский государственный

университет имени С. А. Есенина»

Защита состоится «//_» илСфгЧСЬ 2012 г. в /3 часов на заседании диссертационного совета ДМ 21^.118.01 по защите докторских и кандидатских диссертаций при Мордовском государственном педагогическом институте имени М. Е. Евсевьева по адресу: 430007, г.Саранск, ул. Студенческая, 11а, ауд. 320.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный педагогический институт имени М. Е. Евсевьева».

Автореферат разослан

«¿0 »до-е£/>сиие 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета -- Л, С. Капкаева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Новые целевые установки в системе образования предполагают направленность обучения на развитие личности, в частности, на формирование творческих, исследовательских, поисковых умений учащихся. Огромным, незаменимым потенциалом в этом плане обладает обучение доказательству геометрических теорем.

Обучение доказательству являлось и является одной из наиболее важных проблем методики обучения математике. Оно было объектом исследований многих ученых: А. Д. Александрова, В. Г. Болтянского, В. М. Брадиса, Я. И. Груденова, В.А.Гусева, В. А. Далингера, Г.В.Дорофеева, И. В. Егорчспко, М. И. Зайгаша, Т. А. Ивановой, Ю. М. Колягина, В. И. Крупича, А. X. Назиева, В. А. Оганесяна, Д. Пойа, М. А. Родионова, Г. И. Саранцева, 3. А. Скопеца, 3. И. Слепкань, И. М. Смирновой, А. А. Столяра, Р. А. Утеевой, Р. С. Черкасова, П. М. Эрдниева и др. Под обучением доказательству, согласно исследованиям Г. И.Саранцева, будем понимать обучение учащихся анализу готовых доказательств, их воспроизведению, самостоятельному открытию факта, поиску и конструированию доказательства, а также опровержению предложенных утверждений.

В научно-методической литературе имеется ряд работ, посвященных различным аспектам обучения доказательству: подготовке учащихся к проведению математических доказательств (Ж. Д. Ахмедов, Г. Р. Бреслер, В. А. Далингер и др.), проблеме усвоения школьниками готовых доказательств (В. Г. Болтянский, Я. И. Груденов, В. А. Далингер, Ю. М. Колягин, В. А. Оганесян, В. В. Репьев, Г. И. Саранцев, 3. И. Слепкань, А. А. Столяр, П. М. Эрдниев и др.), обучению поиску доказательств и самостоятельному осуществлению доказательств (А. К. Артёмов, Г. Д. Балк, Д. Пойа, Г. И. Саранцев, Л. М. Фридман), вопросам использования приемов мыслительной деятельности в процессе доказательства (А. К. Артемов, В. А. Гусев, В. И. Крупич, Н. С. Тюина и др.). Продуктивность обучения доказательству, а также развитие при этом творческой познавательной деятельности, мотивации учения во многом зависит от оптимального выбора методов обучения.

Необходимость реализации эвристической составляющей процесса обучения доказательству теорем в курсе школьной геометрии обоснована в исследованиях известных отечественных и зарубежных ученых (А. К. Артемов, Г. Д. Глейзер, В. А. Гусев, Ю. М. Колягин, Д. Пойа, Г. И. Саранцев, А. А. Столяр и др.). Сущность ее заключается в том, что педагог вовлекает учащихся в процесс «открытия» различных фактов, самостоятельной формулировки теорем, выполнения отдельных этапов доказательства. При использовании эвристического метода обучения в процессе доказательства теоремы учитель задает наводящие вопросы, предлагает возможные варианты, целенаправленное применение которых не детерминирует полностью действий учащегося, однако активно формирует у него общую стратегию доказательства.

Целесообразность использования репродуктивного метода и важность обучения готовым доказательствам отмечена в работах Я. И. Груденова,

И. Я. Лернера, Г. И. Саранцева, 3. И. Слепкань и др. В этом случае учитель предъявляет формулировку теоремы, отраженные в ней факты, само доказательство теоремы, акцентируя внимание на главном.

Таким образом, анализ работ, направленных на совершенствование методики обучения доказательству теорем в курсе геометрии основной школы, свидетельствует об отсутствии специальных исследований процесса отбора эвристического или репродуктивного методов обучения в процессе доказательства теорем. До настоящего времени не существовало критериев выбора методов обучения, которые целесообразно использовать при доказательстве теорем.

Поэтому исследование проблемы выбора эвристического или репродуктивного методов обучения в процессе доказательства теорем в курсе геометрии основной школы позволило выявить следующие противоречия:

- между отсутствием методики выбора продуктивных и репродуктивных методов обучения, целесообразных для использования в процессе доказательства теорем курса геометрии основной школы, и значительным развивающим потенциалом доказательства теорем в формировании умений и навыков поисковой деятельности;

- между необходимостью обучения школьников доказательству теорем посредством использования эвристического метода обучения и неразработанностью проблемы отбора теорем, доказательство которых целесообразно осуществлять эвристическим или репродуктивным методами.

Необходимостью разрешения указанных противоречий обусловлена актуальность проблемы данного исследования, заключающейся в выявлении методических особенностей использования и критериев выбора эвристического или репродуктивного методов обучения в процессе доказательства теорем курса геометрии основной школы.

Цель исследования состоит в разработке критериев выбора методов обучения, используемых в процессе доказательства теорем, выявлении совокупностей теорем, которые целесообразно доказывать эвристически или ренродук-тивно, и расширении представлений о методике обучения доказательству теорем курса геометрии основной школы.

Объект исследования - процесс обучения доказательству теорем курса геометрии основной школы.

Предмет исследования - критерии выбора эвристического и репродуктивного методов обучения в процессе доказательства теорем курса геометрии основной школы.

Гипотеза исследования: если целенаправленно обучать учащихся основной школы доказательству геометрических теорем посредством использования эвристического и репродуктивного методов на основе разработанных критериев выбора данных методов, то это позволит повысить качество математических знаний, умений, навыков учащихся и уровень овладения умениями, необходимыми в процессе доказательства теорем.

Для достижения поставленной цели и проверки сформулированной гипотезы потребовалось решить следующие задачи:

1) провести анализ научно-методической и психолого-педагогической литературы в контексте данного исследования;

2) разработать критерии выбора эвристического или репродуктивного методов обучения в процессе обучения доказательству теорем на уроках геометрии в основной школе;

3) выявить методические аспекты доказательства теорем посредством использования эвристического или репродуктивного методов обучения;

4) на основе критериев выделить совокупности теорем курса геометрии основной школы, доказательство которых целесообразно осуществлять эвристически или репродуктивно;

5) проверить экспериментально эффективность полученных результатов.

Для решения сформулированных задач были использованы следующие

методы исследования: деятелыюстиый подход, анализ научно-методической и психолого-педагогической литературы по проблеме исследования, результатов диссертационных работ по данной проблематике; а также анализ школьных программ, учебников и учебных пособий; изучение и обобщение опыта преподавателей математики; наблюдение, беседа, педагогический эксперимент для проверки основных положений работы, статистические методы обработки его результатов.

Исследование проводилось поэтапно.

На нервом этапе осуществлялось изучение и анализ научно-методической и психолого-педагогической литературы, диссертационных работ по проблеме исследования, школьных программ, учебников и учебных пособий по геометрии с целью выявления предпосылок для разработки теоретических основ выбора методов обучения, используемых в процессе доказательства теорем курса геометрии основной школы, изучалось состояние исследуемой проблемы в школьной практике; проводился констатирующий эксперимент.

На втором этапе разрабатывались теория и приложения выбора методов обучения, используемых в процессе доказательства теорем курса геометрии основной школы, критерии выбора эвристического или репродуктивного методов обучения, на основе которых были выделены совокупности теорем курса геометрии основной школы, доказательство которых целесообразно проводить указанными методами, выявлялись возможные методические особенности использования данных методов в практике обучения с целью повышения качества математических знаний, умений и навыков учащихся, проводился поисковый эксперимент.

На третьем этапе проводился обучающий эксперимент с целью проверки эффективности обучения доказательству теорем на основе разработанных критериев выбора эвристического или репродуктивного методов обучения, анализировались его результаты, формулировались выводы, полученные в ходе теоретического и экспериментального исследования, оформлялась диссертационная работа.

Методологическими предпосылками исследования служат деятельно-стный подход, труды методистов, педагогов и психологов по проблеме использования эвристического и репродуктивного методов обучения в процессе доказательства теорем, методические концепции изучения теорем, эвристик.

Научная новизна исследования заключается в том, что проблема обучения школьников доказательству теорем посредством эвристического и репродуктивного методов решается на основе использования критериев выбора данных методов обучения. Такой подход позволил выделить совокупности теорем курса геометрии основной школы, доказательство которых целесообразно осуществлять эвристически или репродуктивно, выявить методические аспекты и особенности изучения этих теорем и скорректировать процесс обучения доказательству теорем курса геометрии основной школы.

Теоретическая значимость исследования заключается в выявлении:

- критериев выбора эвристического или репродуктивного методов обучения, используемых в процессе доказательства теорем курса геометрии основной школы;

- совокупностей теорем курса геометрии основной школы: 1) доказательство которых целесообразно осуществлять посредством использования эвристического метода обучения; 2) доказательство которых целесообразно осуществлять на основе использования репродуктивного метода обучения.

- методических особенностей обучения доказательству теорем основного курса геометрии посредством использования эвристического и репродуктивного методов обучения и, соответственно, расширении представлений о методике обучения доказательству теорем в процессе применения эвристического и репродуктивного методов обучения.

Практическая значимость результатов исследования заключается в том, что разработанные критерии выбора эвристического или репродуктивного методов обучения в процессе доказательства теорем курса геометрии основной школы могут быть использованы в практической деятельности учителя математики, а таюке авторами учебно-методических пособий, предназначенных для учителей, студентов и учащихся. Представлены методические особенности обучения доказательству теорем курса геометрии основной школы с использованием эвристического и репродуктивного методов.

Достоверность и обоснованность результатов, выводов и рекомендаций, полученных в ходе проведенного исследования, обусловлены опорой на методологические основы исследования, современные положения теории и методики обучения математике, с учетом достижений в области педагогики и психологии, методами педагогического исследования, адекватными его целям, задачам и логике, положительными результатами проведённого эксперимента.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Для овладения учащимися умениями, которые необходимы в процессе доказательства теорем и опровержения утверждений, следует использовать сочетание репродуктивного и эвристического методов обучения на основе применения специальных критериев. Это позволяет более рационально конструиро-

вать процесс доказательства теорем и поисковую учебную деятельность школьников.

2. Выбор эвристического и репродуктивного методов обучения в процессе доказательства теорем курса геометрии основной школы целесообразно осуществлять в соответствии с показателями: количество действий в последовательности доказательства теоремы; количество эвристик, используемых в процессе доказательства; показатель, учитывающий количество применяемых при доказательстве понятий, лемм, аксиом, теорем и частоту их использования при изучении геометрии; наличие (возможность применения) аналогии в процессе доказательства теоремы.

3. Количество теорем, доказательство которых целесообразно выполнять посредством использования эвристического метода обучения, численно увеличивается на протяжении изучения курса геометрии основной школы и достигает величины в 1/3 часть от общего числа теорем. Отношение числа использования репродуктивного метода к числу использования эвристического метода в процессе обучения учащихся доказательству теорем варьируется от 3 до 3,5 (в седьмом классе равно 3,5; в восьмом и девятом - 3). В классе с низким уровнем математической подготовки учащихся применение эвристического метода обучения в процессе доказательства теорем следует начать позже, а затем количество теорем, доказываемых эвристически, должно численно достичь той же величины, что и в классе со средним уровнем математической подготовки.

Апробация основных положений и результатов исследования осуществлялась посредством публикации статей, в форме докладов и выступлений на Международных научно-практических конференциях: Осовские педагогические чтения «Педагогическая наука и практика: мировые, российские и региональные тенденции развития» (Саранск, 2008), «Вклад педагогических вузов в социокультурное развитие общества» (Саранск, 2009), «Классическое университетское образование для XXI века: доступность, эффективность, качество» (Саратов, 2009), «Новые технологии в образовании» (Москва, 2009), «Проблемы естественно-математического образования в исследованиях профессионально ориентированной личности» (Соликамск, 2011), на Всероссийских научно-практических конференциях «Научное творчество XXI века» (Красноярск, 2009), «Инновационные технологии в технике и образовании» (Чита, 2009), «Методическая подготовка студентов математических специальностей педвуза в условиях фундаментализации образования» (Саранск, 2009), «Молодежь и наука: проблемы современного образования» (Саранск, 2009 г.), «Информационные технологии в образовании» (Саранск, 2010), «Информационное образовательное пространство педагогического вуза» (Саранск, 2011); форумах молодых исследователей - участников научной олимпиады аспирантов и членов консорциума молодых исследователей в области педагогической науки Северо-запада «Научное творчество» (Санкт-Петербург, 2010-2011); ежегодных Ев-севьевских чтениях (Саранск, МордГПИ, 2008-2011); заседаниях научно-методического семинара кафедры методики преподавания математики Мордовского государственного педагогического института имени М. Е. Евсевьева

(2007-2011). По теме исследования имеется 22 публикации, из них три в научных журналах, рекомендованных ВАК.

Внедрение разработанных методических материалов осуществлялось в процессе экспериментальной проверки при обучении геометрии в МОУ «Средняя общеобразовательная школа с углубленным изучением отдельных предметов № 36» и МОУ «Средняя школа № 37» города Саранска, МОУ «Торбеевская средняя общеобразовательная школа № 3» Торбеевского района и МОУ «Ново-Выселская средняя общеобразовательная школа» с. Новые Выселки Зубово-Полянского района Республики Мордовия.

Структура диссертации определена логикой и последовательностью решения задач исследования. Диссертационная работа состоит из введения, двух глав, заключения и списка использованной литературы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Анализ научно-методической и психолого-педагогической литературы по проблеме исследования показывает, что под обучением доказательству необходимо понимать обучение анализу готовых доказательств, их воспроизведению, самостоятельному открытию факта, поиску и конструированию Доказательства, а также опровержению предложенных утверждений. Тем не менее в настоящее время остается нерешенной проблема выбора методов обучения в процессе доказательства теорем школьного курса геометрии, для решения которой необходимо выявить специальные критерии выбора эвристического или репродуктивного методов в процессе обучения доказательству теорем курса геометрии основной школы.

Акцент именно на репродуктивном методе обучения из группы репродуктивных методов и эвристическом методе обучения из группы проблемно-поисковых методов обусловлен рядом причин. Объяснительно-иллюстративный и репродуктивный методы близки по своей сути, их реализация не предполагает организацию активного поиска доказательства теоремы. Вместе с тем нередко в процессе обучения доказательству теорем учитель сам демонстрирует, как необходимо его осуществлять, обосновывает применение теорем, лемм, аксиом, эвристик; от ученика требуется воспроизведение доказательства, что в буквальном смысле характеризует репродуктивный метод обучения.

Исследовательский и проблемный методы нечасто используется в школе при обучении доказательству теорем. Исключение составляют лишь классы с высоким уровнем математической подготовки учащихся. Более рациональным и часто применяемым методом обучения в процессе доказательства теорем является эвристический метод, при использовании которого учитель вовлекает школьников в процесс «открытия» фактов, отраженных в теореме, самостоятельной формулировки теорем, выполнения отдельных этапов поисковой деятельности при доказательстве теоремы. Поэтому в исследовании мы выделили именно эвристический и репродуктивный методы обучения.

Основными преимуществами репродуктивного метода обучения являются: «экономичность» - возможность овладения значительной совокупностью знаний, умений и навыков за короткий промежуток времени; минимальность затрат усилий преподавателя на подготовку к проведению занятия; относительная простота процессов восприятия и усвоения учебного материала. Использование эвристического метода обучения предполагает совместный поиск и способа доказательства, и его логического обоснования. Школьники выдвигают гипотезы, конструируют планы проверки, применяют эвристики, что соответственно способствует раскрытию их творческого потенциала, развитию мышления, познавательной самостоятельности, формированию исследовательских, поисковых умений.

Модель (схема 1) раскрывает особенности взаимосвязей компонентов: целей, содержания, критериев, средств, методов и форм. Основой для разработки критериев являются цели и содержание обучения доказательству теорем (на схеме обозначено стрелками). Методы, средства и формы, используемые в процессе обучения доказательству теорем, обусловлены целями и содержанием в соответствии с разработанными критериями. Приобщение учащихся к поисковой деятельности предполагает «обогащение» содержания дополнительными понятиями, теоремами, эвристиками, средств -наводящими вопросами и заданиями, эвристиками и др. Видоизменяются также методы обучения, поскольку обучение поиску доказательства основывается на использовании эвристического метода. Цели и содержание взаимосвязаны посредством критериев. Например, если теорему, согласно показателям критериев, целесообразно изучать эвристически, то в целевой компонент будут входить также формирование умений школьников выдвигать гипотезы, проверять выдвинутые гипотезы, обосновывать свои предположения и др.; в содержательную - дополнительные эвристики, понятия, теоремы и др.

Если доказательство будет состоять из небольшого числа действий, то школьники достаточно быстро смогут определить последовательность логических шагов при реализации эвристического метода обучения. При изучении доказательств с большим числом действий учащимся затруднительно определить возможные пути доказательства в самом начале, опираясь лишь на данные, приведенные в условии теоремы. Поэтому, если численное значение количества действий в доказательстве велико, то применение эвристического метода обучения нецелесообразно, более целесообразно использование репродуктивного метода. Таким образом, основой первого критерия является количество действий в последовательности доказательства теоремы.

Выбор метода обучения обусловлен не только количеством действий в последовательности доказательства теоремы. Например, доказательство теоремы синусов состоит из нескольких действий, в частности, нахождение площади треугольника, преобразование алгебраических выражений и т. д. Оно основывается на применении теоремы о площади треугольника и ряда простых равносильных преобразований (умножения или деления обеих частей алгебраического выражения на одно и то же действительное число, отличное от

Схема 1

Модель использования критериев выбора эвристического или репродуктивного методов обучения в процессе

доказательства теорем курса геометрии основной школы

Цели:

Общеобразовательные: формирование сово купности знаний, умений и навыков, составляющих содержание курса геометрии основной школы, понимание сущности доказательства, формирование умения делать обоснованные выводы, приемов опровержения суждений, обучение поисковой деятельности, овладение базовыми, общими и специальными эвристиками, эвристическими приемами.

Воспитательные: формирование логического, творческого мышления, потребности доказательства утверждений, познавательной активности, воспитание самостоятельЕгости, ответственности за принятие решений, умений осуществлять самоконтроль.

Практические: формирование умений применять математические знания, умения и навыки, исследовать математические модели и соответствующие им явления, конструировать приложения моделей, использовать математический инструментарий и системы компьютерной математики (СКМ)

к- -V

Содержание

Совокупность теорем курса геометрии основной школы и их доказательств, эвристики, используемые в процессе доказательства геометрических утверждений и др.

I I I

г*

_ I /

Критерий; :

11 Количество дейет-; вйи I; лое/хдоиато.чь-нос г и доказа тельст ва • теоремы.: .Й" :

2: Пока ¡¿цель , учигы-^ вающий количество Vприменяемых в про--^ I цессе доказательства . 4 понятий; лемм/акси ■ ¡.ом.темпом и частоту I ях использования при

изучении геометрии: 3. Крличео"! кеннмн ногазасёль использования жрнс:ик в процессе дока.йгельс] ка 4-НшшчисЧвошож-- -пост ь ирименс-ния"!-. апалогии в процессе . доказательства теоре-мы -

I I !

Формы

Фронтальная, коллективная,

групповая _

Методы

Эвристический и репродуктивный методы обучения

Средства

Упражнения, совокупности взаимосвязанных вопросов и заданий по темам курса геометрии основной школы, эвристики, а также средства наглядности: ' плоские и объемные модели, средства мультимедиа и др.

нуля), основного свойства пропорции, арифметических операций. В процессе доказательства многих теорем с таким или даже меньшим числом действий идет обращение к целому ряду аксиом, теорем. Например, доказательство теоремы «Площадь треугольника равна половине произведения двух его сторон на синус угла между ними», состоящее из меньшего числа действий (ввод системы координат, начало которой совпадает с вершиной треугольника, нахождение площади треугольника и др.), опирается на целый ряд геометрических понятий (площади треугольника, высоты треугольника, синуса угла, координаты точки), теорем (площадь треугольника равна половине произведения его основания на высоту), формул (формулы для вычисления ординаты точки), которые необходимо актуализировать при доказательстве. К тому же процесс доказательства данной теоремы основывается'на интеграции геометрического и алгебраического (в частности, координатного) методов и предполагает введение системы координат с центром в точке, являющейся одной из вершин треугольника. Чем меньше геометрических понятий, утверждений, теорем используется в процессе доказательства, тем учащимся легче самостоятельно выстраивать цепочки дедуктивных умозаключений, устанавливать связь между данными фактами, теоремами, понятиями, выбрать правильный признак или свойство понятия. Исходя из этого, эвристический метод обучения целесообразно использовать при изучении теорем с наименьшим числом понятий, аксиом, лемм, теорем.

При доказательстве одних теорем используются понятия и теоремы, применяемые при доказательстве многих теорем курса геометрии основной школы (понятия: треугольник, прямая и др.; теоремы: первый признак равенства треугольников, признак равенства прямоугольных треугольников по гипотенузе и острому углу и др.). Доказательство других опирается на понятия и теоремы, которые достаточно редко используются при доказательстве теорем (понятия: отображение плоскости, скалярный квадрат; теорема, обратная теореме о свойстве касательной и др.). Также некоторые понятия (прямоугольник, отрезок и др.), учащиеся изучили еще в начальной школе или в 5 - 6 классах, у них «сформировались представления» о данных геометрических фигурах. Поэтому, если численное значение количества применяемых в процессе доказательства понятий, лемм, аксиом, теорем с учетом частоты их применения при изучении геометрии велико, то применение эвристического метода обучения нецелесообразно, более целесообразно использование репродуктивного метода. Таким образом, основой второго критерия является показатель, учитывающий количество применяемых в процессе доказательства понятий, лемм, аксиом, теорем и частоту их использования при изучении геометрии.

Доказательства первых теорем школьного курса геометрии содержат, в основном, небольшое число действий. Также, при их доказательстве используется небольшое количество предшествующих понятий, теорем, лемм ввиду того, что к тому времени школьники изучили лишь незначительное число теорем и понятий. Однако в самом начале изучения систематического курса геометрии в седьмом классе обучение доказательству теорем целесообразно

начинать с использованием репродуктивного метода, так как у учащихся еще нет опыта поисковой деятельности в процессе доказательства.

Во многих случаях использование большого числа эвристик приводит к «разветвлению» путей доказательства. В данном случае учителю целесообразно самому посредством реализации репродуктивного метода обучения продемонстрировать необходимость применения той или иной эвристики, выявить условия, при которых использование эвристики является наиболее эффективным. Поэтому, если численное значение количества эвристик в доказательстве велико, то применение эвристического метода обучения нецелесообразно, более целесообразно использование репродуктивного метода. Таким образом, основой третьего критерия является количество эвристик, используемых в процессе доказательства теоремы.

Необходимо особо выделить такой метод научного познания, как аналогия (он относится к общим эвристикам). Аналогия (при построении рисунка, при выполнении доказательства и др.) существенно облегчает процесс «наведения» учащихся на доказательство. При реализации эвристического метода обучения, когда школьники с помощью вопросов учителя «обнаруживают» возможность применения аналогии с ранее изученным материалом, формулируют рассуждения по аналогии, обучение доказательству происходит более продуктивно. Поэтому, если в процессе доказательства теоремы используется аналогия, то применение репродуктивного метода обучения нецелесообразно, более целесообразно использование эвристического метода. Исходя из этого, основой четвертого критерия является наличие аналогии в процессе доказательства теоремы.

Таким образом, в процессе исследования выявлены следующие критерии выбора эвристического или репродуктивного методов обучения, используемых в процессе доказательства теорем курса геометрии основной школы:

1) количество действий в последовательности доказательства теоремы;

2) показатель, учитывающий количество применяемых в процессе доказательства понятий, лемм, аксиом, теорем и частоту их использования при изучении геометрии;

3) количественный показатель использования эвристик в процессе доказательства;

4) наличие (возможность применения) аналогии в процессе доказательства теоремы.

Если доказательство теоремы не удовлетворяет четвертому критерию, а численные значения 1 - 3 велики, то применение эвристического метода обучения нецелесообразно, более целесообразно использование репродуктивного метода.

Во второй главе диссертационного исследования раскрываются методические аспекты выбора методов обучения, используемых в процессе доказательства теорем курса геометрии основной школы.

В соответствии с вышеуказанными критериями исследованы теоремы курса геометрии основной школы, для каждой из которых бьш выбран метод обуче-

ния, целесообразный для использования в процессе ее доказательства. На основании этого выявлены совокупности теорем: 1) доказательство которых целесообразно осуществлять эвристически; 2) доказательство которых целесообразно осуществлять репродуктивно. Раскрыты методические аспекты построения процесса обучения доказательству теорем в основной школе.

Процесс выбора метода обучения характеризуется последовательностью и содержанием составляющих его этапов: выявление показателей разработанных критериев у каждой теоремы раздела или темы курса геометрии основной школы; выполнение анализа и сравнения показателей критериев; выявление метода обучения, применяемого в процессе доказательства теоремы.

Рассмотрим на практическом примере использование разработанных критериев при выборе метода обучения. Проанализируем доказательства теоремы Пифагора и теоремы о площади трапеции. Показатель первого критерия (количество действий в последовательное™ доказательства) у теоремы Пифагора равен четырем. Действия, составляющие доказательство теоремы:

1) достраивание исходного прямоугольного треугольника со сторонами а и Ь до квадрата со стороной (а+Ъ);

2) вычисление площади полученного квадрата по формуле S = (a+bf=a2+2ab+b2;

3) вычисление площади полученного квадрата как суммы площадей составляющих его фигур (S = 4-^ab+c2 - 1аЪ+с2)\

4) вывод формулы из действий 2 и 3.

Соответственно, показатель первого критерия (количество действий в последовательности доказательства) равен 4.

В процессе доказательства теоремы Пифагора используются понятия: «прямоугольный треугольник», «гипотенуза», «катет», «квадрат», «площадь квадрата»; теорема о площади прямоугольного треугольника, формула вычисления площади квадрата и ад дитивное свойство площади. Этими данными обусловлен показатель второго критерия, учитывающего число применяемых в процессе доказательства понятий, лемм, аксиом, теорем и частоту их использования при изучении геометрии. При определении остальных критериев установлено, что в процессе доказательства используются эвристический прием достраивания фигуры, поэтому показатель третьего критерия (количественный показатель использования эвристик) равен 1; аналогия с доказательством теоремы о площади прямоугольника, в связи с этим теорема удовлетворяет четвертому критерию (наличие аналогии в процессе доказательства).

Показатель первого критерия у теоремы о площади трапеции равен семи. Действия, составляющие доказательство теоремы:

1) вычисление площади трапеции ABCD как суммы площадей составляющих ее треугольников ABD и BCD;

2) построение высоты ВН;

3) построение высоты £>#/;

4) вычисление площади треугольника З^вв = -ЛБ-ВН;

5) вычисление площади треугольника Злво = ^ВС-ВН¡-,

6)преобразование выражения 5: 8лво = ^ВС-ВН1 = \ВС-В11, так как ВН= ВНХ по построению;

7)Еавсв = 1-АО-ВН+1-ВС-ВН = ^ (АБ+ВСУВН- следует из п. 1,4и6.

В процессе доказательства теоремы о площади трапеции используются понятия «трапеция», «диагональ», «основание трапеции», «параллельные прямые», «расстояние между прямыми» и др., теоремы о площади треугольника, свойство параллельных прямых, аддитивное свойство площади. Этими данными обусловлен показатель второго критерия. При определении значения третьего критерия (равен 2) установлено, что в процессе доказательства используются эвристический прием дополнительных построений и базовая эвристика - преобразование требования в равносильное ему (чтобы вычислить площадь трапеции необходимо определить площади треугольников, составляющих данную трапецию).

Таким образом, у теоремы Пифагора показатели первых трех критериев (4; 4 и 1 соответственно) ниже, чем у теоремы о площади трапеции (7; 7 и 2 соответственно), и она удовлетворяет четвертому критерию (наличие аналогии в процессе доказательства теоремы). Поэтому в рамках раздела «Площадь» (изучение теоремы Пифагора следует за изучением теоремы о площади трапеции) в процессе изучения теоремы Пифагора целесообразно использовать эвристический метод обучения, а при доказательстве теоремы о площади трапеции - репродуктивный.

Аналогично в соответствии с разработанными критериями для всех теорем курса геометрии основной школы была проделана аналогичная работа и выявлен метод обучения, целесообразный для использования в процессе ее доказательства. На основании этого выявлены совокупности теорем, доказательство которых целесообразно осуществлять эвристически или репродуктивно (с. 74 - 92 диссертации). Фрагмент совокупности теорем, доказательство которых целесообразно осуществлять эвристическим или репродуктивным методом обучения, представлен в таблице 1 (табл. 1).

Приведенные в таблице теоремы изучаются последовательно. Наименьшие суммарные показатели критериев у второй, четвертой и пятой теорем (численно равны 9). Однако четвертая теорема не удовлетворяет четвертому критерию (наличие аналогии). Поэтому при доказательстве первой, третьей и четвертой теорем целесообразно использовать репродуктивный метод обучения, при доказательстве второй и пятой теорем - эвристический.

Обозначим 2"= 50 (количество теорем в курсе геометрии основной школы по учебнику геометрии Л. С. Атанасяна и др.).

N=38 (количество теорем, которые целесообразно доказывать с использованием репродуктивного метода обучения).

Таблица 1

№ п/п Теорема Количество действий в последовательное™ доказательства Показатель, учитывающий количество понятий, лемм, аксиом, теорем и частоту их использования при изучении геометрии Количественный показатель использования эвристик в процессе доказательства Наличие аналогии в процессе доказательства теоремы Метод обучения

1 Если при пересечении двух прямых секущей соответственные углы равны, то прямые параллельны 4 5 2 Нет Репродуктивный

2 Если при пересечении двух прямых секущей сумма односторонних углов равна 180, то прямые параллельны 3 4 2 Да Эвристический

3 Если две параллельные прямые пересечены секущей, то накрест лежащие углы равны 5 3 3 Нет Репродуктивный

4 Если две параллельные прямые пересечены секущей, то соответственные углы равны 3 4 2 Нет Репродуктивный

5 Если две параллельные прямые пересечены секущей, то сумма односторонних углов равна 180 3 4 2 Да Эвристический

М= 12 (количество теорем, которые целесообразно доказывать посредством применения эвристического метода обучения).

<5 - отношение числа использования репродуктивного метода к числу использования эвристического метода в процессе обучения учащихся доказательству теорем.

N 38

"Л' !Г3'17(*3>

Согласно проведенному исследованию, количество теорем, доказываемых репродуктивным методом, относится к количеству теорем, доказываемых эвристическим методом, как 3:1, причем данный показатель варьируется в зависимости от класса.

Так, в седьмом классе данный показатель <5 = — = 3,5 (уУ = 14; М = 4), в

18 6 восьмом 6 = -7 = 3 (Лг= 18, М~ 3), в девятом 6 = - = 3 6, М-2). б 2

С дальнейшим развитием курса геометрии постепенно увеличивается часть теорем, при доказательстве которых целесообразно использовать эвристический метод обучения. Это закономерно и соответствует возрастным особенностям учащихся каждого класса, так как в 14 - 15 лет (8-9 класс) у школьников активно развивается абстрактное мышление, умения выдвижения, проверки и оценки гипотез, выведения следствий; происходит овладение важнейшими мыслительными операциями: анализом, синтезом, конкретизацией, обобщением и т. д.

В процессе исследования обучения доказательству на основе разработанных критериев выявлено, что критерии выбора эвристического или репродуктивного методов целесообразно использовать и при организации обучения опровержению предложенных доказательств.

Исследование проблемы дифференциации в обучении доказательству теорем на основе разработанных критериев позволило установить, что обучение доказательству теорем в классе с невысоким уровнем математической подготовки учащихся предполагает некоторые корректировки: применение эвристического метода обучения в процессе доказательства теорем целесообразно начать позже, чем в классах со средним уровнем математической подготовки. В данных классах доказательство теорем раздела «Треугольники» целесообразно осуществлять с использованием репродуктивного метода обучения. Вовлечение учащихся в процесс открытия способа доказательства при реализации эвристического метода обучения целесообразно начинать с изучения доказательства третьего признака параллельности прямых. Далее количество теорем, доказываемых эвристически, должно численно достичь той же величины, что и в классе со средним уровнем математической подготовки.

Анализ методических аспектов использования эвристического метода в процессе обучения доказательству теорем основного курса геометрии позволяет установить, что доказательство трех теорем темы «Окружность» целесообразно изучать посредством применения эвристического метода обучения. Приведем пример.

Теорема: Около любого треугольника можно описать окружность. Доказательство теоремы посредством реализации репродуктивного метода обучения организуется преподавателем на основе изложения «готового доказательства» в процессе изучения «шагов»:

1. Проведем серединные перпендикуляры ОК, 01, ОМ.

2. Проведем ОА, ОВ, ОС.

3. ДОЬС - АОЬВ {ОЬ - общий катет, ЬС=ЬВ по построению).

4. ОС - ОВ (следует из п. 3).

5. ОА = ОВ (по аналогии с п. 3,4).

6. ОА = ОВ = ОС (следует из п. 4,5).

7. Существует описанная около треугольника окружность, радиус которой г = ОА = ОВ = ОС с центром в точке О.

Доказательство теоремы посредством реализации эвристического метода обучения осуществляется на основе «сократической беседы» в процессе поис-

ковой деятельности. Учитель задает вопросы, в процессе ответов на которые школьники формулируют гипотезу: «Если центром вписанной окружности является точка пересечения биссектрис, то, возможно, центр описанной окружности также является замечательной точкой треугольника». Рассматривая точку пересечешш медиан, после соответствующих построений (произвольного треугольника, обозначения его вершин, построения медиан) учащиеся приходят к выводу, что она не является центром описанной окружности. Приведем фрагмент эвристической беседы педагога и учеников, в процессе которой происходит «наведение» школьников на открытие способа доказательства:

1. ...

С 2....

/ \ N. 17. Рассмотрим первый случай. Пусть точ-

Т^Дл^Ч ка О - точка пересечения медиан ААВС (рис. 1).

г^—18. Итак, мы выяснили, что все вершины А,

ш-^-в——В и С должны лежать на окружности, причем

точка О - предполагаемый центр описанной ок-Рис. 1 ружности. Каким должно быть расстояние от

центра окружности до точек А, В и С, лежащих на данной окружности. (Одинаковым).

19. Внимательно посмотрите на рисунок. Если расстояние от центра окружности до точек А, В и С одинаково, то какое равенство при этом должно выполняться? (ОА = ОВ = ОС).

20. Как доказать равенство отрезков, например ОА = ОВ, используя аналогию с теоремой о вписанной в треугольник окружности? (Доказав равенство треугольников АООА = ДИОВ).

21. Выясним, будут ли равны указанные треугольники АООА и ДВОВ.

22. Будут ли треугольники АО О А и АЛОВ равны и по какому признаку?

(Нет):

23. Какой вывод о равенстве отрезков ОА и ОВ можно сделать? (ОА Ф ОВ)

Аналогично рассматриваются остальные замечательные точки треугольника. В процессе рассуждений, вызванных наводящими вопросами учителя, школьники приходят к выводу, что центром описанной окружности является точка пересечения серединных перпендикуляров.

Этот пример подчеркивает трудность реализации эвристического метода в процессе обучения доказательству теорем, а также тот факт, что эвристический метод обучения способствует самостоятельному поиску учащимися доказательства теорем и содействует развитию поисковой, творческой деятельности школьников. В процессе реализации эвристического метода обучения при доказательстве данной теоремы происходит формирование умений: выполнять сравнение, конкретизацию, обобщение, оперировать понятиями («описанная окружность», «медиана треугольника», «высота треугольника», «биссектриса угла треугольника», «серединный перпендикуляр»), переходить в рассуждениях

от частного случая к общему и т. п. Используется общая эвристика - аналогия с доказательством предыдущей теоремы, в процессе реализации которой формируются важные умения: самостоятельно формулировать сходные рассуждения, выполнять построения, основываясь на аналогии рисунков, находить соответственные элементы в заданных предложениях и рисунках. Ни в доказательстве, приведенном в школьном учебнике, ни при применении репродуктивного метода обучения аналогия не используется. Также отметим, что в процессе репродуктивного доказательства выбор точки пересечения серединных перпендикуляров в качестве центра описанной окружности является неочевидным и сложным для понимания учащихся, в то время как при реализации эвристического метода обучения центр описанной окружности определяется в результате рассуждений по аналогии.

В процессе применения эвристического метода обучения при доказательстве теорем происходит формирование умений, необходимых для овладения самостоятельным поиском способа доказательства: формирование умений выдвигать гипотезы, проверять выдвинутые гипотезы, делать обоснованные выводы, высказывать суждения, равносильные данному, выполнять восходящий и нисходящий анализ, опровержение суждений, устанавливать причинно-следственные связи, выявлять этапы алгоритма доказательства по аналогии и др.

Педагогический эксперимент состоял из трех этапов: констатирующего, поискового, обучающего.

На этапе констатирующего эксперимента (2008 - 2009 гг.) исследовалось состояние проблемы обучения школьников доказательству теорем, сфор-мированность умений поиска доказательств геометрических утверждений. Для этого осуществлялось изучение и обобщение опыта преподавания школьного курса геометрии, выявление недостатков существующего обучения доказательству теорем и обоснование необходимости его совершенствования с помощью выявления критериев выбора методов обучения, используемых в процессе доказательства теорем курса геометрии основной школы.

В ходе поискового эксперимента (2008 — 2009 гг.) разрабатывались теоретические основы выбора методов обучения, используемых в процессе доказательства теорем курса геометрии основной школы. Для этого, на основе изучения методической литературы был выполнен анализ содержания понятия «обучение доказательству»; разработаны критерии выбора эвристического или репродуктивного методов обучения в процессе доказательства теорем; на основе вышеуказанных критериев выявлена совокупность теорем школьного курса геометрии, доказательство которых целесообразно осуществлять посредством использования эвристического или репродуктивного методов обучения. На данном этапе также проводились экспериментальные исследования особенностей применения эвристического метода обучения в процессе доказательства теорем на уроках геометрии.

На этапе обучающего эксперимента (2009 - 2011 гг.) проводилось обучение доказательству теорем на основе разработанных критериев выбора эвристического или репродуктивного методов обучения. Применяемые задания бы-

ли направлены на развитие и проверку уровня сформированное™ умений осуществлять доказательство геометрических утверждений, использовать эвристики. Эффективность проверялась по следующим критериям: овладение умением выдвигать и проверять выдвинутые гипотезы, выводить следствия, делать обоснованные выводы, работать с чертежом, устанавливать причинно-следственные связи, использовать эвристики. Для сравнения результатов обучения по экспериментальной и традиционной методикам было выбрано две группы классов: экспериментальная и контрольная, причем работа в контрольных и экспериментальных классах велась по одним учебникам геометрии. Статистическая обработка данных по критерию согласия и медианному критерию показала, что уровень сформированности умения осуществлять доказательство геометрических утверждений у школьников экспериментальных классов выше, чем у школьников контрольных классов. Это еще раз свидетельствует о том, что обучение доказательству теорем на основе разработанных критериев выбора методов обучения, используемых в процессе доказательства теорем курса геометрии основной школы, в большей мере, чем традиционная методика, способствует формированию у учащихся умений осуществлять доказательство геометрических утверждений. В экспериментальных классах было отмечено, что обучение учащихся основной школы доказательству теорем посредством реализации эвристического и репродуктивного методов обучения, выбор которых осуществляется на основе выявленных критериев, позволяет управлять процессом развития их творческого мышления: вносить изменения и коррективы в этот процесс; способствует повышению уровня математических знаний, умений и навыков школьников.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ.

1. В процессе обучения учащихся доказательству теорем и опровержению утверждений выбор репродуктивного и эвристического методов обучения целесообразно осуществлять на основе использования специальных критериев.

2. Выбор эвристического или репродуктивного методов обучения в процессе доказательства теорем на уроках геометрии в основной школе осуществляется в соответствии с критериями: количество действий в последовательности доказательства теоремы; количественный показатель и частота использования понятий, теорем, лемм, аксиом в процессе доказательства теоремы; количественный показатель использования эвристик в процессе доказательства; применение аналогии в процессе доказательства теоремы.

Если доказательство теоремы не удовлетворяет четвертому критерию, а численные значения первых трех велики, то применение эвристического метода обучения нецелесообразно, более целесообразно использование репродуктивного метода.

3. Процесс выбора метода обучения характеризуется последовательностью и содержанием составляющих его этапов: выявление показателей разработанных критериев у каждой теоремы раздела или темы курса геометрии основной школы; выполнение анализа и сравнения показателей критериев; выявление метода обучения, применяемого в процессе доказательства теоремы.

4. На основании разработанных критериев выделены совокупности теорем курса геометрии основной школы, доказательство которых необходимо выполнять с использованием эвристического или репродуктивного методов обучения (табл. 1 и с. 74 - 92 диссертации).

5. Количество теорем, доказательство которых целесообразно осуществлять эвристическим методом обучения, численно увеличивается и достигает величины в 1/3 часть от общего числа теорем. Данный показатель варьируется в зависимости от класса.

Если обозначить за <5 - отношение числа использования репродуктивного метода к числу использования эвристического метода в процессе обучения учащихся доказательству теорем, то в седьмом классе данный показатель равен д = 3,5; в восьмом <5 = 3; в девятом <5 = 3.

6. В процессе обучения доказательству теорем в классе с невысоким уровнем математической подготовки учащихся применение эвристического метода обучения в процессе поиска доказательства теорем необходимо начать позже, чем в классах со средним уровнем математической подготовки, а затем количество теорем, доказываемых эвристически, должно численно достичь той же величины, что и в классе со средним уровнем математической подготовки.

Разработанные критерии выбора эвристического или репродуктивного методов можно использовать и при организации обучения опровержению предложенных доказательств утверждений.

7. Эффективность выбора методов обучения в процессе доказательства теорем курса геометрии основной школы на основе разработанных критериев была подтверждена экспериментально.

Основные положения и результаты диссертационного исследования отражены в следующих публикациях.

I. Публикации в научных журналах, рекомендованных ВАК РФ

1. Шалина, О. Н. Обучение доказательству теорем в единстве эвристики и репродукции / О. Н. Шалина // Интеграция образования: научно-методический журнал. - 2010. - № 3. - С. 105 - 110.

2. Шалина, О. Н. К вопросу о реализации эвристического метода обучения на занятиях по геометрии / О. Н. Шалина // Гуманитарные науки и образование: научно-методический журнал. - 2011. - № 2. - С. 132 -135.

3. Шалина, О. Н. Использование современных ИКТ в процессе эвристического обучения доказательству теорем / О. Н. Шалина // Информатика и образование: научно-методический журнал. - 2011. - № 10. - С. 62 - 75.

II. Публикации в других изданиях

4. Лобурева (Шалина), О. Н. Использование эвристического доказательства теорем на уроках геометрии в средней школе / О. Н. Шалина // Псрспекти-

вы развития современной школы: научно-методический журнал. - 2008. -№4.-С. 3-7.

5. Лобурева (Шалила), О. Н. Эффективность использования эвристического метода на уроках геометрии / О. Н. Шалина // «Классическое университетское образование для XXI века: доступность, эффективность, качество», шестая международная заочная научно-методическая конференция «Классическое университетское образование для XXI века: доступность, эффективность, качество», 15 марта 2009 г.: [материалы]. В 2 ч. 4.1 / Саратов: Изд-во «Издательский центр «Наука», 2009. - С. 292 - 295.

6. Лобурева (Шалина), О. Н. Взаимосвязь эвристического и репродуктивного методов в процессе обучения доказательству теорем учащихся средней школы / О. Н. Шалина // «Новые технологии в образовашш», II международная научно-практическая Интернет-конференция «Новые технологии в образовании», 26 -28 февр. 2009 г.: [материалы] / М.: Изд-во «Спутник+», 2009. - С. 99 - 103.

7. Лобурева (Шалина), О. Н. Особенности обучения доказательству теорем в единстве эвристики и репродукции / О. Н. Шалина // «Педагогическая наука и практика: мировые, российские и региональные тенденции развития», международная научно-практическая конференция Осовские педагогические чтения «Педагогическая наука и практика: мировые, российские и региональные тенденции развития», 14-15 окт. 2008 г.: [материалы]. В 4 ч. Ч. IV / Мор-дов. гос. пед. ин-т. - Саранск, 2009. - С. 43 - 46.

8. Лобурева (Шалина), О. Н. Психолого-педагогические аспекты реализации эвристического метода обучения / О. Н. Шалина // Совершенствование учеб-ного процесса на основе новых информационных технологий: межвуз. сб. науч. тр. / Мордов. гос. пед. ин-т. - Вып. 8. - Саранск, 2009. -С. 64 - 68.

9. Лобурева (Шалина), О, Н. Роль эвристического метода в процессе обучения доказательству теорем / О. Н. Шалина // «Инновациошше технологии в технике и образовании», II всероссийская научно-практическая конференция «Инновациошше технологии в технике и образовании», 26 - 27 марта 2009 г.: [материалы]. В 2 ч. Ч. 1 / Забайкал. гос. гумм.-пед. ун-т. - Чита, 2009. -С. 55- 59.

10. Лобурева (Шалина), О. Н. Осуществление взаимосвязи эвристического и репродуктивного методов в процессе обучения учащихся седьмого класса доказательству теорем / О. Н. Шалина // «Методическая подготовка студентов математических специальностей педвуза в условиях фундаментализации образования», всероссийская научная конференция «Методическая подготовка студентов математических специальностей педвуза в условиях фундаментализации образования», 7-9 окт. 2009 г.: [материалы]. В 4 ч. Ч.Н / Мордов. гос. пед. ин-т. - Саранск, 2009. - С. 126 -130.

11. Лобурева (Шалина), О. II. Формирование мышления учащихся 7-9 классов в процессе обучения доказательству теорем / Шалина // «Вклад педагогических вузов в социокультурное развитие общества», Международная научно-практическая конференция - Осовские педагогические чтения «Вклад педагогических вузов в социокультурное развитие общества», 12-13 октября

2009 г.: [материалы]. В 3 ч. Ч. III / Мордов. гос. пед. ин-т. - Саранск, 2010. -С. 76-80.

12. Лобурева (Шалина), О. Н, Организация эвристического доказательства теорем на уроках геометрии в седьмом классе / О. Н. Шалина // «Молодежь и наука: проблемы современного образования», всероссийская научно-практическая конференция «Молодежь и наука: проблемы современного образования», 29 апр. 2009 г.: [материалы]. В 3 ч. Ч. 2 / Мордов. гос. пед. ин-т. - Саранск, 2009.-С. 316-320.

13. Лобурева (Шалина), О. Н. Эвристический метод и его реализация в процессе обучения геометрии / О. Н. Шалина // «45-е Евсевьевские чтения», всероссийская научно-практическая конференция «45-е Евсевьевские чтения», 19 - 20 мая 2009 г.: [материалы]. В 4ч. Ч. 3 / Мордов. гос. пед. ин-т. - Саранск,

2010.-С. 64-66.

14. Шалина, О. Н. О роли эвристического и репродуктивного методов в процессе обучения геометрии / О. Н. Шалина // Интеграция математической и методической подготовки студентов в педвузе: межвуз. сб. науч. тр. / Мордов. гос. пед. ин-т. - Вып. 2. - Саранск, 2010. - С. 128 - 133.

15. Шалина, О. Н. Развитие эвристического мышления школьников при обучении доказательству теорем на уроках геометрии / О. Н. Шалина // «Информационные технологии в образовании», Всероссийская научно-практическая Интернет-конференция «Информационные технологии в образовании», 25 октября - 10 ноября 2010 г.: [материалы] / МордГПИ. - Саранск,

2011.-С. 116-119.

16. Лобурева (Шалина), Доказательство теорем школьного курса геометрии посредством взаимосвязи эвристического и репродуктивного методов / О. Н. Шалина // «Научное творчество XXI века», всероссийская научная конференция учащихся, студентов и молодых ученых «Научное творчество XXI века», февраль 2009 г.: [материалы]. В 2 т. Т. 1 / Красноярск: Научно-информационный издательский центр, 2009. - С. 167.

17. Шалина, О. Н. Проблема обучения доказательству: исторический аспект / О. Н. Шалина // «Современные педагогические исследования: взгляд в историю», форум аспирнтов и молодых исследователей Северо-Запада, участников пятой Научной олимпиады аспирантов по педагогическим дисциплинам «Научное творчество», 22 апр. 2011 г.: [материалы] / Спб.: Изд-во «ЛЕМА», 2011. -С. 209-212.

18. Лобурева (Шалина), О. Н. Психологический аспект организации эвристической деятельности на уроках геометрии в 7 - 9 классах / О. Н. Шалина // «Взаимосвязь педагогики и психологии в педагогическом исследовании», форум молодых исследователей - участников научной олимпиады аспирантов и членов консорциума молодых исследователей в области педагогической науки Северо-запада «Научное творчество», 23 апр. 2010 г.: [материалы] / СПб.: Изд-во «ЛЕМА», 2010. - С. 150 - 155.

19. Шалина, О. Н. Реализация репродуктивного и эвристического методов обучения на уроках геометрии / О. Н. Шалина // «Проблемы естественно-

математического образования в исследованиях профессионально ориентированной личности», пятая международная научно-практическая конференция молодых ученых, студентов, аспирантов «Проблемы естественно-математического образования в исследованиях профессионально ориентированной личности», 15 - 16 апр. 2011 г.: [материалы] / СГПИ. - Соликамск, 2011.-С. 102- 105.

20. Лобурева (Шалина), О. Н. Обучение доказательству теорем посредством взаимосвязи эвристического и репродуктивного методов обучения / О. Н. Шалина // «Подготовка учителя математики, физики, информатики в современных условиях», Всероссийская научно-практическая конференция - 46-е Евсевьевсюте чтения, посвященная Году учителя «Подготовка учителя математики, физики, информатики в современных условиях», 19 - 20 мая 2010 г.: [материалы] / Мордов. гос. пед. Ин-т. - Саранск, 2011. - С. 14-17.

21. Шалина, О. Н. Учет критериев отбора эвристического или репродуктивного методов обучения при формировании у школьников умений осуществлять опровержение доказательств теорем / О. Н. Шалина // «Занимательность в процессе обучения информатике и математике в школе», Республиканский научно-практический семинар учителей информатики и математики «Включение занимательности в процесс обучения информатике и математике в школе», 25 октября 2011 г.: [материалы] / МордГПИ. - Саранск, 2011. - С. 51 - 56.

22. Шалина, О. Н. Учет критериев выбора эвристического или репродуктивного методов в процессе обучения доказательству теорем с использованием ИКТ / О. Н. Шалина // «Информационное образовательное пространство педагогического вуза», Всероссийская научная Интернет-конференция «Информационное образовательное пространство педагогического вуза», 24 октября -3 ноября 2011г.: [материалы] / МордГПИ. - Саранск, 2011. - С. 83 - 86.

Подписано в печать 14.02.2012 г. Формат 60x84 1/16, Печать ризография. Гарнитура Times New Roman. Усл. печ. л. 1,34.

_Тираж 150 экз. Заказ № 15._

ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный педагогический институт имени М. Е. Евсевьева» Редакционно-издательский центр 430007, г. Саранск, ул. Студенческая, 11 а

Текст диссертации автор научной работы: кандидата педагогических наук, Шалина, Ольга Николаевна, Саранск

61 12-13/742

ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный педагогический институт

имени М. Е. Евсевьева»

На правах рукописи

ШАЛИНА Ольга Николаевна

КРИТЕРИИ ВЫБОРА МЕТОДОВ ОБУЧЕНИЯ

ДОКАЗАТЕЛЬСТВУ ТЕОРЕМ КУРСА ГЕОМЕТРИИ ОСНОВНОЙ ШКОЛЫ

13.00.02 теория и методика обучения и воспитания (математика)

Диссертация на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

Научный руководитель ^ доктор педагогических наук,

доцент И. В. Егорченко

Саранск - 2012

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ........................................................................... 4

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЫБОРА МЕТОДОВ

ОБУЧЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ПРОЦЕССЕ ДОКАЗАТЕЛЬСТВА

ТЕОРЕМ КУРСА ГЕОМЕТРИИ ОСНОВНОЙ ШКОЛЫ

1.1 Анализ проблемы выбора методов, используемых в процессе обучения доказательству теорем курса геометрии основной школы... 12

1.2 Применение эвристического и репродуктивного методов обучения в процессе доказательства теорем.............................. 24

1.3 Особенности применения эвристического метода обучения в процессе доказательства теорем курса геометрии основной школы... 34

1.4 Критерии выбора эвристического или репродуктивного методов обучения, используемых в процессе доказательства теорем курса геометрии основной школы................................................. 48

Выводы по первой главе........................................................... 71

ГЛАВА 2. МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВЫБОРА МЕТОДОВ ОБУЧЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ПРОЦЕССЕ ДОКАЗАТЕЛЬСТВА ТЕОРЕМ КУРСА ГЕОМЕТРИИ ОСНОВНОЙ ШКОЛЫ 2.1 Обучение доказательству теорем на основе разработанных критери-

ев отбора эвристического или репродуктивного методов обучения... 74

2.1.1.Построение процесса обучения доказательству теорем на основе разработанных критериев отбора эвристического или репродуктивного методов обучения..................................... 74

2.1.2. Обучение опровержению доказательств на основе разработанных критериев выбора эвристического или репродуктивного методов обучения..................................... 96

2.1.3. Дифференциация в обучении доказательству теорем на основе разработанных критериев выбора эвристического или репродуктивного методов обучения....................................... 102

2.2 Методические аспекты использования эвристического метода в процессе обучения доказательству теорем основного курса геометрии........................................................................ 1

2.3 Организация и проведение педагогического эксперимента и анализ его результатов............................................................. 145

Выводы по второй главе............................................................ 159

ЗАКЛЮЧЕНИЕ....................................................................... 162

ЛИТЕРАТУРА........................................................................ 165

ВВЕДЕНИЕ

Новые целевые установки в системе образования предполагают направленность обучения на развитие личности, в частности, на формирование творческих, исследовательских, поисковых умений учащихся. Огромным, незаменимым потенциалом в этом плане обладает обучение доказательству геометрических теорем.

Под обучением доказательству, согласно исследованиям Г. И.Саранцева, будем понимать обучение учащихся анализу готовых доказательств, их воспроизведению, самостоятельному открытию факта, поиску и конструированию доказательства, а также опровержению предложенных утверждений.

В научно-методической литературе имеется ряд работ, посвященных различным аспектам обучения доказательству: подготовке учащихся к проведению математических доказательств (Ж. Д. Ахмедов, Г. Р. Бреслер, В. А. Далингер и др.), проблеме усвоения школьниками готовых доказательств (В. Г. Болтянский, Я. И. Груденов, В. А. Далингер, Ю. М. Колягин, В.А.Оганесян, В. В. Репьев, Г.И.Саранцев, 3. И. Слепкань, A.A. Столяр, П. М. Эрдниев и др.), обучению поиску доказательств и самостоятельному осуществлению доказательств (А. К. Артёмов, Г. Д. Балк, Д. Пойа, Г. И. Саранцев, JT. М. Фридман), вопросам использования приемов мыслительной деятельности в процессе доказательства (А. К. Артемов, В. А. Гусев, В. И. Крупич, Н. С. Тюина и др.). Продуктивность обучения доказательству, а

также развитие при этом творческой познавательной деятельности, мотивации учения во многом зависит от оптимального выбора методов обучения.

стратегию доказательства.

Целесообразность использования репродуктивного метода и важность обучения готовым доказательствам отмечена в работах Я. И. Груденова, И. Я. Лернера, Г. И. Саранцева, 3. И. Слепкань и др. В этом случае учитель предъявляет формулировку теоремы, отраженные в ней факты, само доказательство теоремы, акцентируя внимание на главном.

- между отсутствием методики выбора продуктивных и репродуктивных методов обучения, целесообразных для использования в процессе дока-

зательства теорем курса геометрии основной школы, и значительным развивающим потенциалом доказательства теорем в формировании умений и навыков поисковой деятельности;

Цель исследования состоит в разработке критериев выбора методов обучения, используемых в процессе доказательства теорем, выявлении совокупностей теорем, которые целесообразно доказывать эвристически или ре-продуктивно, и расширении представлений о методике обучения доказательству теорем курса геометрии основной школы.

Объект исследования - процесс обучения доказательству теорем курса геометрии основной школы.

5) проверить экспериментально эффективность полученных результатов.

Для решения сформулированных задач были использованы следующие

методы исследования: деятельностный подход, анализ научно-методической и психолого-педагогической литературы по проблеме исследования, результатов диссертационных работ по данной проблематике; а также анализ школьных программ, учебников и учебных пособий; изучение и обобщение опыта преподавателей математики; наблюдение, беседа, педагогический эксперимент для проверки основных положений работы, статистические методы обработки его результатов.

Исследование проводилось поэтапно.

На первом этапе осуществлялось изучение и анализ научно-методической и психолого-педагогической литературы, диссертационных работ по проблеме исследования, школьных программ, учебников и учебных пособий по геометрии с целью выявления предпосылок для разработки теоретических основ выбора методов обучения, используемых в процессе доказательства теорем курса геометрии основной школы, изучалось состояние исследуемой проблемы в школьной практике; проводился констатирующий эксперимент.

методов обучения, на основе которых были выделены совокупности теорем курса геометрии основной школы, доказательство которых целесообразно проводить указанными методами, выявлялись возможные методические особенности использования данных методов в практике обучения с целью повышения качества математических знаний, умений и навыков учащихся, проводился поисковый эксперимент.

Теоретическая значимость исследования заключается в выявлении:

- совокупностей теорем курса геометрии основной школы: 1) доказательство которых целесообразно осуществлять посредством использования

эвристического метода обучения; 2) доказательство которых целесообразно осуществлять на основе использования репродуктивного метода обучения.

Практическая значимость результатов исследования заключается в том, что разработанные критерии выбора эвристического или репродуктивного методов обучения в процессе доказательства теорем курса геометрии основной школы могут быть использованы в практической деятельности учителя математики, а также авторами учебно-методических пособий, предназначенных для учителей, студентов и учащихся. Представлены методические особенности обучения доказательству теорем курса геометрии основной школы с использованием эвристического и репродуктивного методов.

На защиту выносятся следующие положения:

учно-практических конференциях «Научное творчество XXI века» (Красноярск, 2009), «Инновационные технологии в технике и образовании» (Чита, 2009), «Методическая подготовка студентов математических специальностей педвуза в условиях фундаментализации образования» (Саранск, 2009), «Молодежь и наука: проблемы современного образования» (Саранск, 2009), «Информа