بسم اله الرحمن الرحیم
فصل اول
کلیاتی درباره آموزش ریاضی
اهمیت ریاضی در زندگی بشری
پیشرفت دانش و تمدن بشری مرهون علم ریاضی است به طوریکه ریاضی پایه واساس کلیه علوم اعم از علوم انسانی (روان شناسی ، جامعه شناسی ، فلسفه ، تاریخ ، جغرافیا ، ادبیات ، شعر و موسیقی ، هنر و…..) و علوم تجربی (زیست شناسی ، زمین شناسی ، فیزیک ، شیمی ، پزشکی، نجوم ، فنون ، مکانیک ، عمران ، ساختمان ….. )و ریاضی جزئی از اجزاء لاینفک زندگی معمولی در معا ملات ، تغذیه و فنون و کارهای معمولی که بشر در روزمره با آن سر و کار دارد ، به حساب می آید .
در علوم اجتماعی به ویژه جامعه شناسی ،ارزش و قطعیت معتبر است چنانکه از آمار بعنوان یکی از وسایل مهم تحقیق استفاده می گردد و محققین در اغلب موارد مانند تحقیق در موضوع خود کشی ها ، کثرت ازدواج ها ، شیوع وافزایش طلاقها و بالا رفتن و یا پائین آمدن نرخ ها و موارد زیادی مانند آنها با استفاده از اطلاعات آماری تحقیقات خود را ارزش علمی می بخشد .
اهمیت و لزوم هندسه در معماری ، حساب در بانکداری و صدها موارد کاربرد ریاضیات در زندگانی عملی می توان سخن به میان آورد .
در مورد ارزش و قطعیت و اعتبار ریاضیات در علوم نیز کافی است تکرار نمائیم که دانشمندان اغلب کشفیات و معلومات حاصله را هنگامی روشن و قطعی می شمارند که می توان آنها را به صورت اعداد یا فرمولهای ریاضی نشان داد و به عبارت دیگر کیفیت را به صورت کمیت عرضه داشت و در این راه به اندازه ای پیش رفته اند که گفته اند:
(شناخت عبارتست از اندازه گیری ) اگر امروز قسمت عمده وسایل و لوازم کار گاهها و آزمایشگا هها را وسایل اندازه گیری تشکیل می دهند علتش همین قطعیت علوم ریاضی است که موضوع آن کمییت و مقدار است.
زمان را نیز با استفاده از جنبش حرکت متحدالشکل که در مکان صورت می گیرد اندازه می گیرند چنانچه ساعت و دقیقه و ثانیه را از جنبش حرکت متحدالشکل عقربه ای در روی صفحه ساعت اندازه می گیرند در حقیقت در اینگونه موارد ، مکانی که چند متحرک یکنواخت طی می نمایند اندازه گرفته میشود.
چنانکه می دانیم مکانیک نیز در بدو پیدایش خود صورت دانش تجربی داشته است و بعد استنتاجی و عقلانی گردیده است چنانکه گالیله بنیانگذار مکانیک خود قانون سقوط اجسام را به وسیله تجربه و آزمایش معلوم داشته و اثبات کرده است .
ستاره شناسی نیز که مطالعات اجسام آسمانی و حرکات آنها است امروزه کاملا جنبه ریاضی دارد ، بعبات دیگر ، ستاره شناسی که قسمت عملی مکانیک ومورد اعمال قوانین مکانیکی است در بدو پیدایش خود دانشی بود که روش آن منحصرا مشاهده بوده است . زیرا کرات آسمانی را نمی توان تحت آزمایش در آورد ، ولی بعدا به صورت استنتاجی و عقلانی در آمده و در قالب ریاضیات ریخته شده و بدین ترتیب جنبه تجربی و ریاضی پیدا کرده است .چنانکه قانون جاذبه نیوتون (Newton) (1727-1642 ریاضیدان و فیریسین و ستاره شناس ) کاشف قانون مزبور به وسیله آن حرکت ستارگان را تعیین کرده است قانونی است تجربی که به صورت فرمول ریاضی بیان شده است1 .
وقتی در آثار باستانی و تاریخی نظیر تخت جمشید و مسجد شیخ لطف اله اصفهان و چهل ستون و دیگر آثار باستانی نظری بیفکنیم در آن آثار با عظمت علم ریاضی کاملا مشهود است .
علما و دانشمندانی نظیر (محمد بن طوسی الخوارزمی ) که در آثار وی سنت های ریاضی یونانی و هندی با هم ترکیب شده است و در قرن نهم میلادی سوم هجری چندین اثر از خود برجای گذاشته است که کتاب «المختصر حساب الجبر و المقا بله از خود به جای گذاشته » این کتاب به نام (Liber Algorism) لیبرالگوریسمی یعنی کتاب الخوارزمی به لاتین ترجمه شده که کلمه انگلیسی ( Algorism ) به معنی حساب و محاسبه و روش محاسبه را از آن گرفته اند . ( ص 147 علم و تمدن در اسلام . نوشته سید حسن نصر ) گذشته تاریخ ایران مشحون از این است که علما و دانشمندان به علم ریاضی اهمیت فراوانی قائل بوده اند .
علمائی همچون ابن سینا ، خیام ، ابوالوفای بوزجانی شارح کتاب جبر خوارزمی – ابن هثیم – اخوان الصفا – ابوسهل کوهی که یکی از علمای جبر اسلامی است . فارابی که نظریه موسیقی ایران زمان خود را تکمیل کرده است و همین موسیقی سنتی زنده حاضر باقی مانده است 1.
ابوریحان بیرونی چند تألیف ریاضی و نجومی بسیار مهم از دوره قرون وسطائی اسلام بر جای گذاشته و در مسائلی همچون رشته های عددی و تعیین شعاع زمین کار کرده است .
معاصر وی ( بوبکر الکرخی ) از خود دو اثر اساسی در ریاضیات اسلامی باقی گذاشته است :
‹ یکی الفخری در جبر و دیگری الکافی فی الحساب 2›
قرن پنجم / یازدهم : که در آن سلجوقیان به قدرت رسیدند چندین ریاضیدان بزرگ در این دوره وجود داشته اند ، بزرگترین ایشان عمر خیام بود و گروهی از منجمان و ریاضیدانان دیگر در گاه شماری ایران تجدید نظر و آن را اصلاح می کردند و برجسته ترین آنان خواجه نصیرالدین طوسی است که به شیوائی و راهنمائی او و چند تن دانشمند و بالخاصه ریاضیدانان رصدخانه مراغه گرد یکدیگر جمع آمده و به کار رصد و دیگر کارهای علمی مشغول شده بودند .
و دیگری ابن بناء مراکشی در قرن هشتم / چهاردهم
روشهای تازه ای از علم اعداد برداشت که یک قرن بعد غیاث الدین جمشید در محاسبه و نظریه اعداد بزرگترین ریاضیدانان اسلامی است . کاشف حقیقی کسر اعشاری او بوده و اندازه بسیار صحیحی از ( عدد پی ) را بدست آورده است . او نیز روشها و تدبیر های تازه ای برای عمل حساب و محاسبه اکتشاف کرده است .
کتاب مفتاح الحساب وی اساسی ترین تألیف از نوع خود در زبان عربی است .
در دوره صفویه در ایران معماران و مهندسان مدارس و مساجد و پل های آن زمان همه از ریاضیدانان قابلی بودند :
معروف ترین چهره ریاضی ( بها الدین عاملی ) است .
تألیف ریاضی وی تلخیص و تحریری از آثار استادان سلف است یکی از معاصران بها الدین عاملی ، ملامحمد باقر یزدی که در آغاز قرن دهم/ شانزدهم شکوفا شد مطالعات و تحقیقات اصیل و ابتکاری در ریاضیات داشته است .
از افتخارات ما ایرانیان و مسلمانان این بوده است که همیشه در علوم به ویژه علم ریاضی پیشرو و پیش قدم بوده ایم و امروزه هم جهان متمدن پیشرف خود را مرهون علم ریاضی می داند. پیشرفتهائی که در امور مختلف صنعت و فنون ، ماهواره ای ، رایانه ای موشک های دور برد ، ساختمانهای آسمان خراش ، علوم تکنولوژی و صنعت هواپیما سازی ، ماشین سازی ، جاده سازی ، کشاورزی های مدرن و پیشرفته . صنایع شیمیائی و دارو سازی و علم پزشکی و جراحی به طور کلی کلیه صنایع به خاطر این است که دنیای متمدن به علم ریاضی اهمیت فوق العاده ای قائل است و تا به حدی که امروزه ریاضیات که پایه و اساس به حساب می آید و در کلیه مقاطع تحصیلی از پیش دبستانی ، دبستان ، راهنمائی و دبیرستان و دانشگاه ریاضیات اهمیت خود را دارا می باشد.
از روشهای گوناگون و فعال و پیشرفته در خلال بازی و امکانات کمک آموزشی و تکنولوژی آموزشی و ایجاد انگیزه و علاقه در آنان موجبات ایجاد و مفاهیم اولیه ریاضی را فراهم می سازند و بالنتیجه پیشرفت و شکوفائی این علم مهم در کودکان و دانش آموزان و دانشجو یان را فراهم آورده و باعث ایجاد رشد و صنعت تکنولوژی می گردد .
امید است با توجه بیشتر به این علم و استفاده از روش های فعال ، امروزه هم بیش از پیش به آموزش ریاضی در مقاطع مختلف قدم برداشته و موجباتی فراهم آید تا مغز های متفکر ریاضیدان و صاحب خرد روز به روز بر شمار آن در این مرزو بوم افزوده گردد .
از آنجا که علم ریاضی در پیشرفت سایر علوم نقش عمده ای داشته یکی از عوامل توسعه فن آوری در دهه های اخیر بوده است توجه بیشتر به آموزش همگانی در دنیای امروز ضروری به نظر می رسد .
اتحادیه بین المللی ریاضیدانان در سال 1992 با توجه به این ضرورت به منظور جلب توجه جهانیان به اهمیت جایگاه علوم ریاضی سال 2000 را به عنوان سال جهانی ریاضیات پیشنهاد کرد این پیشنهاد مورد موافقت سازمان علمی ، آموزشی و فرهنگی ملل متحد ( یونسکو ) قرار گرفت و با استقبال بیشتر کشور های جهان برای تصمیم و گسترش ریاضیات در میان شهروندان خویش ، شیوه های آموزش این علم را بهبود بخشید و به توسعه آن هر چه بیشتر اهتمام ورزند .
برای دستیابی به این هدف ارزشمند عبارت های « ریاضیات برای همه » « ریاضیات در راه توسعه » به مثابه شعارهای اصلی سال جهانی ریاضیات اعلام شده است .
بیشتر کشورهای جهان از جمله ایران بر تحقق بخشیدن این شعارها در سال 2000 میلادی برنامه هائی را تنظیم و اجرا می کنند . ( نقل از پشت جلد ریاضی سال سوم راهنمائی تحصیلی – 1379 )
روشهای تدریس را به 3 دسته تقسیم می شوند.
روش زبانی و شفاهی
روش مکاشفه ای
روش فعال ( تجربه و عمل )
الف – روشهای شفاهی و زبانی
معمولا معلم متکلم وحده است با توجه به کلیه قوانین یا نتایج معمولا توسط معلمان قواعد و قوانین و چگونگی اجرای برنامه های ریاضی را بیان نموده و شاگردان هم به طور ماشینی آن قواعد را فرا گرفته و در حل مسائل که معمولا هیچ گونه کاربردی در زندگی معمولی آنها ندارد به کار می برند و بیشتر معلمان متوسل به ترس و تنبیه و فشار شده و با اجرای قبیل ترفند ها کودکان را وادار به از حفظ کردن و بازگوئی می نمایند .
« صفت بارز این روشها آن است که در گفتار معلم و نوشته کتاب و به طور کلی به علم قراردادی 1 اهمیت داده می شود .
تدریس با تعریف چند آغاز می شود ، سپس حقایق و روابط ریاضی از تعاریف مذکور با روش منطقی استنتاج و به کمک الفاظ و عبارات منتقل میشود 2.
در روش زبانی و شفاهی کافی است کودکان از عهده خواندن و نوشتن اعداد چهار عمل اصلی برآیند و بدون آنکه با مفاهیم آن آشنا شوند و اجرای سریع حساب برای آنها مهم است .
چون آمها معتقدند که (اولا درک عمیق مفاهیم و روابط ریاضی از عهده کودکانی که تازه به دبستان آمده وحداکثر هفت سال دارند خارج است .
« ثانیا بسیاری از اطفال امروزه حساب را در زندگی فقط برای حوایج روزانه به کار خواهند برد و هیچ وقت نیازی به درک عمیق روابط نخواهند داشت» .
در این روش که معلم قواعد را دیکته می کند برای هر یک چند مثالی می آورد. سپس به کمک تمرینهای متعدد می کو شد و برای اجرای اعمال هر یک مثالی می آورد سپس به کمک تمرینهای متعدد اجرای اعمال را به صورت انعکاس مشروط در آورده انجام صحیح و سریع آنها را در این راه میسر سازد.
تمرینهای پی در پی روزانه ، هفتگی و ماهانه حقایق وقضایا را در حافظه نقش خواهد بست باید به کمک هزاران هزار تمرین طرز اجرای اعمال را باید در مراکز حرکت ثبت کرد .
عبارت« الدرس حرف و التکرار الف » مؤید همین معنی است .معایب این روش ها کاملا مشهود است اولا : هیچ گونه انگیزه و رغبتی در یاد گیرندگان ایجاد ننموده وثانیا : مفاهیم غلط و غیر واقعی در ذهن دانش آموزان ایجاد نموده وآنها را نسبت به این درس بیزار کرده و آنها را از این علم می تر ساند.
نگارنده که چندین سال است در روش تدریس ریاضیات در دوره های مختلف مشغول است . معمولا در شروع ترم جدید تحصیلی چند سئوال طبق نمونه های زیر برای دانشجویانی که این واحد را انتخاب نموده وبنا است آن را بگذرانند مطرح می نماید :
یک سانتی متر مکعب را به آنها نشان داده پرسیده می شود که به این چه می گویند ؟ و چند تای آن یک دسی متر مکعب می شود؟
لیتر چیست؟ = متر مکعب را بطور صحیح نشان دهند .
مفهوم اعمال کسری را با یک مثال نشان دهید .
مفهوم اعمال کسر اعشاری زیر را نشان دهید .
موزائیکه شما روی آن هستید اگر هر بعدش 25 سانتی متر باشد چند تای آن یک متر مربع می شود ؟
می دانید که یک شبانه روز 24 ساعت است هر ساعت را چگونه محاسبه کرده اند ؟
فرق بین سال قمری وسال شمسی چیست و چرا در سال 1380 سال شمسی معادل سال 1423 سال قمری است ؟
و نظایر این سؤالها، با توجه به اینکه تعداد هر کلاس 40 نفر است . از سوال اول 99% از سوال دوم 100% از سوال سوم 100% از سوال چهارم 65% از سوال پنجم 50% از سوال ششم 60% نتوانسته اند جواب صحیح را ارئه نمایند.
از معایب دیگر روشهای شفاهی وزبانی این است که به تدریج قدرت هوش کودک ضعیف می کند به عقیده کلا پارد1 طبیب و روانشناس سویسی «باهوش کسی است که بتواند بسهولت و سرعت عقیده خود را بروضعی که برایش بی سابقه است منطبق سازد » ( ص 8 همان کتاب )
از معایب دیگر این روش این است که معلو ماتی که به این طریق کسب می شود با یکدیگر ارتباط نداشته زود فراموش می شود چون دانش آموز در ایجاد یا جمع اوری آنها سهمی نداشته است و بخصوص که بیشتر مفاهیم ریاضی ظاهرا برای دانش آموزان هیچ گونه کاربردی در زندگی آنها نداشته و ندارد و این باعث می شود که دانش آموزان فکر کنند که یادگیری ریاضی برای آنها امری تحمیلی و فقط برای امتحان دادن و نمره گرفتن می خوانند چون با مفاهیم آشنا نیستند و مفهوم غلط در ذهن آنها ایجاد شده است که یادگیری آن را امری عبث و بیهوده می انگارند و نسبت به ان بیزار شده و برای همیشه از آن میترسند حتی برخی از دانشجویانی که دیپلمه ریاضی بوده اند و به تحصیل در دوره ریاضی مشغولند به سوالهایی که به مفاهیم ریاضی مربوط مطرح می شود از پاسخ دان صحیح ناتوانند و این امر می رساند که آموزش ریاضی آن هم به این طریق ( شفاهی – زبانی ) کاری است عبث و بیهوده و موجب اتلاف وقت وباعث دلزدگی وبیزاری دانش آموزان نسبت به درس ریاضی می شود و تا جایی که اکثر قریب به اتفاق دانش آموزان دوره راهنمایی و متوسطه در درس ریاضی ضعیف و از ریاضی بیزارند واین نتیجه اجرای روش ناصحیح زبانی وشفاهی در دوره پیش دبستانی و دبستانی و راهنمائی است . اگر چه امروزه کم و بیش نسبت به عیوب روش شفاهی و زبانی پی برده اند و مرتبا به معلمان توصیه می شود که از این روش صرفنظر نمایند لیکن به دلائل متعدد من جمله تعداد زیاد شاگردان – نبودن امکانات آموزشی عدم آگاهی معلمان نسبت به تدریس با روش فعال – حجم زیاد کتاب و مجبور بودن معلم به تمام کردن برنامه درسی امکان کاربرد روش فعال به اندازه کافی مقدور نیست .
از معایب دیگر روش زبانی و شفاهی افت تحصیلی است که معمولا دانش آموزان گرفتار آن می شوند که اجرای روشهای کهنه و پوسیده زبانی و شفاهی موجب افت تحصیلی است که معمولا دانش آموزان گرفتار آن می شوند که بدون شک اجرای روشهای کهنه و پوسیده زبانی و شفاهی در ایجاد تکرار پایه تأثیر داشته است .
تکرار پایه تحصیلی در اثر عدم توفیق در امتحانات پیش می آید .
کودک یا نوجوانی که در نتیجه عدم احراز شرایط ارتقاء ناچار برنامه ای را تکرار می کنند از هر دو جنبه شخصی و مادی دوره گذشته خود را از دست داده و از نظر اجتمائی قسمتی از امکانات تربیتی جامعه را بیهوده تلف کرده است .( 286 مسائل آموزش و پرورش تألیف محمد طاهر معیری 1376 ) .