Математическое образование
Проектирование регионального плана
Алексей Львович Семенов,
Академик Российской АН, Ректор Московского
педагогического государственного университета
Единый методический день
Тюмень, 22.05.2014
План
• Математическая деятельность
• Факторы, определяющие значимость математической деятельности и
МО для России
• Необходимость и важность МО для России. В. В. Путин.
• Концепция МО и План мероприятий
• Математическое образование по уровням. Пирамида МО
– Дошкольное
– …
• Переходы между уровнями. Преемственность и соответствие
объемов
• Итоги. Роль региона
• Работа человека с математическими объектами,
использующая математические способы рассуждения.
• деятельность в сфере IT.
– программист – математические объектами и математические
методы.
– Проектирование IT…
• Приложения математики
– построение и изучение математических объектов, соотнесенных с
объектами и процессами материального мира,
– применение результатов изучения в реальном мире.
Что такое математическая деятельность?
Математические рассуждения
вне математики
• Ломоносов (?):
математика ум
в порядок
приводит.
Жизненная важность математического
образования для России
• "Надо развивать наши сильные стороны.
У нас в стране – традиционно сильные
математические школы в университетах и РАН.
Мы можем поставить задачу сделать наше
школьное математическое образование
через десять лет лучшим в мире.
Это даст нашей стране серьезные конкурентные
преимущества."
• В.В. Путин (предвыборная статья, 2012)
• Математическая деятельность, включая IT,
крупнейший и быстро развивающийся сектор
мировой экономики.
Почему математика?
• Высокий уровень специалистов по
математическому моделированию существен
для большинства современных научно-
технологических отраслей.
Почему математика?
• Инвестиции в среду математической
деятельности – минимальны.
• Математическое производство мало зависит от
сырьевых рынков и от импорта технологии.
Почему математика?
• Традиции России, как великой математической
державы, культура математического образования.
• В мире математики российского происхождения все
еще занимают ведущие позиции. Их потенциал может
быть использован внутри России
Почему математика?
Мнение Министра образования
Великобритании (2012)
• Michael Gove, MP the Secretary of State for Education
• Хорошее высшее образование в области информатики –
относится к числу наиболее фундаментальных и
уважаемых в мире образований.Такое образование
базируется на высших интеллектуальных достижениях –
математической логике и теории множеств и в то же время
готовит специалистов для самых перспективных карьер и
инновационной деятельности.
Процесс разработки Концепции развития
математического образования в РФ
• Указ Президента 599 от 7 мая 2012 г.
• Рабочая группа – август 2012, А. Л. Семенов - координатор
• Состав: учителя, ученые, преподаватели вузов,…
• Сайт и документы на сайте math.ru/conc/
• Разработка концепции, как модель со-участия профессионального
сообщества
• 4 декабря 2012 г. В. В. Якушев, обсуждение,
Библиотека им. Б. Ельцина
• Распоряжение Правительства РФ от 24 дек. 2013 г. № 2506-р
• План мероприятий Приказ Минобрнауки России 3 апреля 2014 № 265
• Закон об образовании в РФ
– Дошкольное
– Начальное
– Основное
– Среднее
– …
Уровни математического образования (МО)
Дошкольное МО
• Среды и ситуации
• Реальные и виртуальные
• Перебор вариантов и поиск
• Физическое перемещение
PRIMO
Алгоритмы
PRIMO
Алгоритмы
• Пиктомир
Алгоритмы
Начальное образование
• ВНТК «Школа» 1987 г. Е. П. Велихов
• Язык, математика, информатика.
• Сегодня – федеральный стандарт. Изд-во
«Просвещение»
• Больше наглядности, самостоятельной
деятельности, эксперимента, открытия
• Расширение спектра деятельности.
Занимательные задачи. Объекты информатики:
– Мешки
– Цепочки
• Пересчет, игры
• Реальные и виртуальные среды
Начальное образование
Ученикам даются (данные):
• Символы (бусины –, различающиеся признаками
формы и цвета)
• Разнообразные реальные объекты для счета
Комплексные данные
Из бусин можно складывать
мешок, делать цепочку
Комплексные данные
даются ученикам в наглядной, графической
(на листе бумаги и экране компьютера) и,
часто, осязаемой, телесной (в том числе – на
пальцах), форме
Комплексные данные
• Мешок (совокупность)
• Цепочка
• Таблица
Комплексные данные
• Фигуры на клетчатой бумаге – полоски (в одну клетку),
прямоугольники, потом – отрезки, многоугольники с
вершинами в узлах
• Диаграммы полосок на клетчатой бумаге
• Дерево (позднее)
• Граф (позднее)
• Ученики осваивают
использование имен
для математических
объектов
Алгоритмы
• Ученики строят (в проектной, групповой
работе, с помощью учителя) алгоритмы, в
том числе, работающие с телесными и
геометрическими объектами
Алгоритмы
• Десятичного пересчета и измерения
• Нахождения наибольшего числа в мешке
• Построения и использования таблиц сложения и
умножения
• Сложения и вычитания в столбик
• Умножения в столбик
• Деления с остатком
• Деления в столбик
Ориентация на:
• Понимание
• Самостоятельную деятельность
Пример – умножение
• Таблица умножения – площади прямоугольников в ней
• Умножение столбиком
• Индусы
• Аль-Хорезми
• Фибоначчи
Почему мы умножаем
по-другому?
• Так «короче»
• Меньше бумаги
• Проще линовать
• Больше в уме
Ученики строят алгоритмы:
• Образования и словоизменения числовых слов
• Решения текстовых задач в форме последовательности
вопросов, действий, или динамической таблицы (один
алгоритм для разных исходных данных)
• Сложения и умножения мешка чисел
• Вычисления значения арифметического выражения
(замена скобок мешками)
• Вычисление значения арифметического выражения на
калькуляторе
Ученики строят алгоритмы
• Геометрических построений, в том числе –
алгоритм Евклида нахождения общей меры
• Перемещений черепашки
• Действий робота в лабиринте
Ученики строят алгоритмы:
• Деления пополам (угадывания числа)
• Алгоритмы выигрыша в играх с инвариантами
– Камешки
– Симметрия
Игры
Игра в монеты
Игра в монеты
Игра в монеты
Игра в монеты
Игра в монеты
Игра в монеты
Игра в монеты
• И так далее…
Как выиграть?
Игра в монеты
Игра в монеты
Игра в монеты
• Симметрично отражай ходы противника
Ученики сталкиваются с трудностями:
• Нахождения двух одинаковых
объектов в большом мешке
• Выбора мешка с данной
суммой в небольшом мешке
Задача о ранце (рюкзаке, упаковке)
• Попробуйте отложить один метр,
пользуясь линейками:
• 23, 11, 44, 29, 18, 32, 19, 35, 67. (или
отвесить 100 г, пользуясь гирями)
• 11, 18, 19, 23, 29
Алгоритмы:
• Ученики открывают основные способы
построения алгоритмов и узнают
соответствующие способы записи:
• Последовательное выполнение
• Повторение
• Ветвление
• Присваивание значения имени
Расширение возможностей измерения
• Традиционные
средства -термометр и
линейка:
- температура и
расстояние
• Цифровые
лаборатории:
- освещенность
- уровень шума
- пульс
- GPS-координаты
- И многое другое…
Цифровые измерения
• Измерение
расстояний –
Измерение
размеров
классной
комнаты
Список практических работ
• Прогулка по улице и
парку – Изменения
температуры, уровня
шума и GPS-координат
в городе при
перемещении по
улицам
Список практических
работ
• Ориентирование на
местности, компас –
Перемещение по двору с
использованием функции
«направление» датчика GPS
• Скорость – Ходьба и бег по
школьному двору с
использованием функции
«скорость» датчика GPS
• Органы чувств – Сравнение
ощущения температуры
руками и показаний датчиков
в трех сосудах: горячем,
теплом и холодном.
Экологический проект в ГлобалЛаб
Понимание графиков
• Какова температура горячей
воды?
• Какова температура холодной
воды?
• Какова температура теплой
воды?
• Сколько времени длилось
измерение?
• В чем измерялось время:
минутах (м) или секундах (с)?
• Запиши температуру каждой
точки графика
Эйнштейн
Начальная школа
• МатРешка – среда развития и диагностики
математических способностей
• нет детей не способных к математике.
Мат-Решка
Измерение динамики математических
навыков для начальной школы
Мат-Решка -
интерактивная среда
для начальной школы,
встроенная в общую
информационную среду
МАТ-РЕШКА ДЛЯ УЧЕНИКА
- Система
поощрения: баллы,
грамоты,
интерактивный
магазин
- Индивидуальная
траектория
обучения
-
Интерактивные
и проверочные
задания
МАТ-РЕШКА ДЛЯ УЧЕНИКА
МАТ-РЕШКА ДЛЯ УЧЕНИКА
- “Личное пространство”:
Личная комната/Центр
Управления
- Отчёты по выполненным
упражнениям
МАТ-РЕШКА ДЛЯ УЧИТЕЛЯ
1. Библиотека Заданий - постоянно
пополняемая коллекция уроков (более
400 заданий для начальной школы)
Библиотеку Заданий учитель может использовать в
классе для объяснения, повторения или наглядной
иллюстрации материала.
МАТ-РЕШКА ДЛЯ УЧИТЕЛЯ
2. “Личный кабинет” -
Учительская
В Учительской учитель заводит учётную запись для
каждого ученика, отчеты формируются автоматически.
МАТ-РЕШКА ДЛЯ УЧИТЕЛЯ
3.1 Отчёты
по классу
В Отчётах по классу учитель может видеть общую
картину результатов своего класса, сравнить результаты
учеников по различным темам.
МАТ-РЕШКА ДЛЯ УЧИТЕЛЯ
3. 2 Индивидуальные
отчёты
В Индивидуальных отчётах учитель может видеть подробную
информацию по каждому ученику: время занятий, результаты за
каждое упражнение или тест в каждой теме, продвижения с момента
прохождения первого упражнения или за любой период времени.
Работа с интерактивной
доской – объяснение
учителя и ответы
учеников
Работа за компьютерами
– выполнение заданий
по индивидуальной
траектории
Мат-Решка в классе
Основное и среднее образование
• Примеры предметных результатов основной школы:
– Умение написать доказательство или опровержение неизвестного заранее
геометрического утверждения
– Умение изобразить на плоскости множество, задаваемое системой линейных
неравенств
– Умение найти вероятность комбинации событий
– Умение построить формульную модель для двумерной механической системы -
статика (тело на наклонной плоскости…)
– Умение построить графики скорости для движения тела, брошенного под углом
к горизонту…
• Примеры метапредметных и личностных результатов:
– Умение искать ошибку в своем решении
– Компенсация своей «невнимательности»
Основное и среднее образование
Содержание
• Проблемы: техническая перегрузка и несовременность
содержания. Возникновение индивидуальных не
устраняемых пробелов
• Пути решения:
– Диагностика на входе и индивидуальное выявление и
планирование устранения пробелов.Тьюторы
– Индивидуализация – по технической сложности.
– Индивидуализированное использование компьютерных
арифметических, алгебраических и графических инструментов в
технически сложных задачах, динамической геометрии для
выдвижения и проверки гипотез.
Основное и среднее образование
Мотивация
• Диагностика на выходе из начальной школы и входе в основную
• Индивидуализация
• Опыт уровневой дифференциации
• Для слабых – тьюторская помощь, видимый результат, честная
аттестация
• Для сильных – ориентация на профильные классы в старшей
школе, дальнейший жизненный путь
• Для всех – реальные приложения
Основная школа
• Цифровые инструменты (компьютеры,
математические машины) математической
деятельности
• Помощь отстающим.Тьюторы
• Ориентация. Выбор пути
Среднее образование
• Направления
• Грамотность
• Культура
• Применение
• Создание
Высшее образование
• Преемственность с линиями общего образования
• Деятельность
• Культура
• Применение
• Создание
• Педагогическое образование
Российские научно-образовательные
центры мирового уровня
• Приглашение ученых мирового уровня
• Условия мирового уровня
• Российское проф. Сообщество
• Продолжать работать в России
Математическое просвещение
• Автобусные остановки
• Тюмень
• Родители
• Классные руководители…
Глобальные идеи концепции
• Деятельность
• Индивидуализация.
Нет детей «не способных к математике»
(UNESCO – IBE 1956)
• Поддержка лидеров
• Преемственность (выход – вход программ)
Региональный план
• Заводоуковск

Математическое образование. Планирование регионального плана.

  • 1.
    Математическое образование Проектирование региональногоплана Алексей Львович Семенов, Академик Российской АН, Ректор Московского педагогического государственного университета Единый методический день Тюмень, 22.05.2014
  • 2.
    План • Математическая деятельность •Факторы, определяющие значимость математической деятельности и МО для России • Необходимость и важность МО для России. В. В. Путин. • Концепция МО и План мероприятий • Математическое образование по уровням. Пирамида МО – Дошкольное – … • Переходы между уровнями. Преемственность и соответствие объемов • Итоги. Роль региона
  • 3.
    • Работа человекас математическими объектами, использующая математические способы рассуждения. • деятельность в сфере IT. – программист – математические объектами и математические методы. – Проектирование IT… • Приложения математики – построение и изучение математических объектов, соотнесенных с объектами и процессами материального мира, – применение результатов изучения в реальном мире. Что такое математическая деятельность?
  • 4.
    Математические рассуждения вне математики •Ломоносов (?): математика ум в порядок приводит.
  • 5.
    Жизненная важность математического образованиядля России • "Надо развивать наши сильные стороны. У нас в стране – традиционно сильные математические школы в университетах и РАН. Мы можем поставить задачу сделать наше школьное математическое образование через десять лет лучшим в мире. Это даст нашей стране серьезные конкурентные преимущества." • В.В. Путин (предвыборная статья, 2012)
  • 6.
    • Математическая деятельность,включая IT, крупнейший и быстро развивающийся сектор мировой экономики. Почему математика?
  • 7.
    • Высокий уровеньспециалистов по математическому моделированию существен для большинства современных научно- технологических отраслей. Почему математика?
  • 8.
    • Инвестиции всреду математической деятельности – минимальны. • Математическое производство мало зависит от сырьевых рынков и от импорта технологии. Почему математика?
  • 9.
    • Традиции России,как великой математической державы, культура математического образования. • В мире математики российского происхождения все еще занимают ведущие позиции. Их потенциал может быть использован внутри России Почему математика?
  • 10.
    Мнение Министра образования Великобритании(2012) • Michael Gove, MP the Secretary of State for Education • Хорошее высшее образование в области информатики – относится к числу наиболее фундаментальных и уважаемых в мире образований.Такое образование базируется на высших интеллектуальных достижениях – математической логике и теории множеств и в то же время готовит специалистов для самых перспективных карьер и инновационной деятельности.
  • 11.
    Процесс разработки Концепцииразвития математического образования в РФ • Указ Президента 599 от 7 мая 2012 г. • Рабочая группа – август 2012, А. Л. Семенов - координатор • Состав: учителя, ученые, преподаватели вузов,… • Сайт и документы на сайте math.ru/conc/ • Разработка концепции, как модель со-участия профессионального сообщества • 4 декабря 2012 г. В. В. Якушев, обсуждение, Библиотека им. Б. Ельцина • Распоряжение Правительства РФ от 24 дек. 2013 г. № 2506-р • План мероприятий Приказ Минобрнауки России 3 апреля 2014 № 265
  • 12.
    • Закон обобразовании в РФ – Дошкольное – Начальное – Основное – Среднее – … Уровни математического образования (МО)
  • 13.
    Дошкольное МО • Средыи ситуации • Реальные и виртуальные • Перебор вариантов и поиск • Физическое перемещение
  • 14.
  • 15.
  • 16.
  • 17.
    Начальное образование • ВНТК«Школа» 1987 г. Е. П. Велихов • Язык, математика, информатика. • Сегодня – федеральный стандарт. Изд-во «Просвещение»
  • 18.
    • Больше наглядности,самостоятельной деятельности, эксперимента, открытия • Расширение спектра деятельности. Занимательные задачи. Объекты информатики: – Мешки – Цепочки • Пересчет, игры • Реальные и виртуальные среды Начальное образование
  • 19.
    Ученикам даются (данные): •Символы (бусины –, различающиеся признаками формы и цвета) • Разнообразные реальные объекты для счета
  • 20.
    Комплексные данные Из бусинможно складывать мешок, делать цепочку
  • 21.
    Комплексные данные даются ученикамв наглядной, графической (на листе бумаги и экране компьютера) и, часто, осязаемой, телесной (в том числе – на пальцах), форме
  • 22.
    Комплексные данные • Мешок(совокупность) • Цепочка • Таблица
  • 23.
    Комплексные данные • Фигурына клетчатой бумаге – полоски (в одну клетку), прямоугольники, потом – отрезки, многоугольники с вершинами в узлах • Диаграммы полосок на клетчатой бумаге • Дерево (позднее) • Граф (позднее) • Ученики осваивают использование имен для математических объектов
  • 24.
    Алгоритмы • Ученики строят(в проектной, групповой работе, с помощью учителя) алгоритмы, в том числе, работающие с телесными и геометрическими объектами
  • 25.
    Алгоритмы • Десятичного пересчетаи измерения • Нахождения наибольшего числа в мешке • Построения и использования таблиц сложения и умножения • Сложения и вычитания в столбик • Умножения в столбик • Деления с остатком • Деления в столбик
  • 26.
    Ориентация на: • Понимание •Самостоятельную деятельность Пример – умножение • Таблица умножения – площади прямоугольников в ней • Умножение столбиком • Индусы • Аль-Хорезми • Фибоначчи
  • 28.
    Почему мы умножаем по-другому? •Так «короче» • Меньше бумаги • Проще линовать • Больше в уме
  • 29.
    Ученики строят алгоритмы: •Образования и словоизменения числовых слов • Решения текстовых задач в форме последовательности вопросов, действий, или динамической таблицы (один алгоритм для разных исходных данных) • Сложения и умножения мешка чисел • Вычисления значения арифметического выражения (замена скобок мешками) • Вычисление значения арифметического выражения на калькуляторе
  • 30.
    Ученики строят алгоритмы •Геометрических построений, в том числе – алгоритм Евклида нахождения общей меры • Перемещений черепашки • Действий робота в лабиринте
  • 31.
    Ученики строят алгоритмы: •Деления пополам (угадывания числа) • Алгоритмы выигрыша в играх с инвариантами – Камешки – Симметрия
  • 32.
  • 33.
  • 34.
  • 35.
  • 36.
  • 37.
  • 38.
  • 39.
    Игра в монеты •И так далее…
  • 40.
  • 41.
  • 42.
  • 43.
    Игра в монеты •Симметрично отражай ходы противника
  • 44.
    Ученики сталкиваются струдностями: • Нахождения двух одинаковых объектов в большом мешке • Выбора мешка с данной суммой в небольшом мешке
  • 45.
    Задача о ранце(рюкзаке, упаковке) • Попробуйте отложить один метр, пользуясь линейками: • 23, 11, 44, 29, 18, 32, 19, 35, 67. (или отвесить 100 г, пользуясь гирями) • 11, 18, 19, 23, 29
  • 46.
    Алгоритмы: • Ученики открываютосновные способы построения алгоритмов и узнают соответствующие способы записи: • Последовательное выполнение • Повторение • Ветвление • Присваивание значения имени
  • 47.
    Расширение возможностей измерения •Традиционные средства -термометр и линейка: - температура и расстояние • Цифровые лаборатории: - освещенность - уровень шума - пульс - GPS-координаты - И многое другое…
  • 48.
    Цифровые измерения • Измерение расстояний– Измерение размеров классной комнаты
  • 49.
    Список практических работ •Прогулка по улице и парку – Изменения температуры, уровня шума и GPS-координат в городе при перемещении по улицам
  • 50.
    Список практических работ • Ориентированиена местности, компас – Перемещение по двору с использованием функции «направление» датчика GPS • Скорость – Ходьба и бег по школьному двору с использованием функции «скорость» датчика GPS • Органы чувств – Сравнение ощущения температуры руками и показаний датчиков в трех сосудах: горячем, теплом и холодном.
  • 51.
  • 52.
    Понимание графиков • Каковатемпература горячей воды? • Какова температура холодной воды? • Какова температура теплой воды? • Сколько времени длилось измерение? • В чем измерялось время: минутах (м) или секундах (с)? • Запиши температуру каждой точки графика
  • 53.
  • 54.
    Начальная школа • МатРешка– среда развития и диагностики математических способностей • нет детей не способных к математике.
  • 55.
  • 56.
    Мат-Решка - интерактивная среда дляначальной школы, встроенная в общую информационную среду
  • 57.
    МАТ-РЕШКА ДЛЯ УЧЕНИКА -Система поощрения: баллы, грамоты, интерактивный магазин - Индивидуальная траектория обучения
  • 58.
  • 59.
    МАТ-РЕШКА ДЛЯ УЧЕНИКА -“Личное пространство”: Личная комната/Центр Управления - Отчёты по выполненным упражнениям
  • 60.
    МАТ-РЕШКА ДЛЯ УЧИТЕЛЯ 1.Библиотека Заданий - постоянно пополняемая коллекция уроков (более 400 заданий для начальной школы) Библиотеку Заданий учитель может использовать в классе для объяснения, повторения или наглядной иллюстрации материала.
  • 61.
    МАТ-РЕШКА ДЛЯ УЧИТЕЛЯ 2.“Личный кабинет” - Учительская В Учительской учитель заводит учётную запись для каждого ученика, отчеты формируются автоматически.
  • 62.
    МАТ-РЕШКА ДЛЯ УЧИТЕЛЯ 3.1Отчёты по классу В Отчётах по классу учитель может видеть общую картину результатов своего класса, сравнить результаты учеников по различным темам.
  • 63.
    МАТ-РЕШКА ДЛЯ УЧИТЕЛЯ 3.2 Индивидуальные отчёты В Индивидуальных отчётах учитель может видеть подробную информацию по каждому ученику: время занятий, результаты за каждое упражнение или тест в каждой теме, продвижения с момента прохождения первого упражнения или за любой период времени.
  • 65.
    Работа с интерактивной доской– объяснение учителя и ответы учеников Работа за компьютерами – выполнение заданий по индивидуальной траектории Мат-Решка в классе
  • 66.
    Основное и среднееобразование • Примеры предметных результатов основной школы: – Умение написать доказательство или опровержение неизвестного заранее геометрического утверждения – Умение изобразить на плоскости множество, задаваемое системой линейных неравенств – Умение найти вероятность комбинации событий – Умение построить формульную модель для двумерной механической системы - статика (тело на наклонной плоскости…) – Умение построить графики скорости для движения тела, брошенного под углом к горизонту… • Примеры метапредметных и личностных результатов: – Умение искать ошибку в своем решении – Компенсация своей «невнимательности»
  • 67.
    Основное и среднееобразование Содержание • Проблемы: техническая перегрузка и несовременность содержания. Возникновение индивидуальных не устраняемых пробелов • Пути решения: – Диагностика на входе и индивидуальное выявление и планирование устранения пробелов.Тьюторы – Индивидуализация – по технической сложности. – Индивидуализированное использование компьютерных арифметических, алгебраических и графических инструментов в технически сложных задачах, динамической геометрии для выдвижения и проверки гипотез.
  • 68.
    Основное и среднееобразование Мотивация • Диагностика на выходе из начальной школы и входе в основную • Индивидуализация • Опыт уровневой дифференциации • Для слабых – тьюторская помощь, видимый результат, честная аттестация • Для сильных – ориентация на профильные классы в старшей школе, дальнейший жизненный путь • Для всех – реальные приложения
  • 69.
    Основная школа • Цифровыеинструменты (компьютеры, математические машины) математической деятельности • Помощь отстающим.Тьюторы • Ориентация. Выбор пути
  • 70.
    Среднее образование • Направления •Грамотность • Культура • Применение • Создание
  • 71.
    Высшее образование • Преемственностьс линиями общего образования • Деятельность • Культура • Применение • Создание • Педагогическое образование
  • 72.
    Российские научно-образовательные центры мировогоуровня • Приглашение ученых мирового уровня • Условия мирового уровня • Российское проф. Сообщество • Продолжать работать в России
  • 73.
    Математическое просвещение • Автобусныеостановки • Тюмень • Родители • Классные руководители…
  • 74.
    Глобальные идеи концепции •Деятельность • Индивидуализация. Нет детей «не способных к математике» (UNESCO – IBE 1956) • Поддержка лидеров • Преемственность (выход – вход программ)
  • 75.