Ani jeden matematicky´ talent nazmar

Ani jeden matematicky´ talent nazmar Ani jeden matematicky´ talent nazmar

01.12.2014 Views

Zavádění pojmů Ačkoliv všichni máme bohaté zkušenosti s tím, jak si postupně osvojujeme mnohé matematické pojmy, jako např. přirozené číslo, zlomek, trojúhelník, . . . , v průběhu setkávání se s nimi a při jejich užívání, ačkolivMilan Hejný kategoricky varuje „privčas povedená definícia je nejčastejším zárodkom pojmotvorných deformácií “ ([12], str. 32), zdá se, že někteří autoři učebnic a někteří učitelé jsou přesvědčeni, že pojmy se zavádějí definicemi. Definici chápeme jako vymezení pojmu v jistém jazyku. Poznávací proces není přirozeně bez rozvíjení jazyka disciplíny možný, přesto však se opírá především o zkušenosti s pojmem. Americký učitel John Holt vyjadřuje nebezpečí verbalismu velmi výstižně: „My učitelé, možná všechny lidské bytosti, jsme v zajetí pozoruhodné iluze. Myslíme si, že můžeme vzít obrázek, konstrukci, fungující představu čehosi vybudovanou v naší hlavě na základě dlouhé zkušenosti a znalosti a přeměnou této představy do posloupnosti slov ji přenést celou do hlavy někoho jiného.“ ([13], str. 159). Samozřejmě musíme vysvětlit pojem, popsat jeho vlastnosti, ale tímto vymezením zavedení pojmu nekončí, ba ani nezačíná. Formulace typu „vektor je uspořádaná dvojice reálných čísel“, „komplexní číslo je uspořádaná dvojice reálných čísel“, ... představují podle mého názoru deformace obou pojmů, které mohou být definovány jen v rámci příslušné algebraické struktury. Uspořádané dvojice vektor nebo komplexní číslo pouze reprezentují např. při řešení úloh. Přitom podle úrovně studujících je účelné volit odpovídající úroveň přesnosti a přirozenou míru symboliky. Např. v učitelském vzdělání patrně stačí intuitivní zavedení pojmu uspořádané dvojice, místo někdy uváděné definice (a, b) = df {{a, }, {a, b}}, která má své teoretické oprávnění. Vektorový prostor je účelné chápat jako strukturu s dvěma operacemi a explicitně formulovanými vlastnostmi a nikoliv formálně jako strukturu [V ; ⊕; R +,·; ⊙], jejíž definice zaujímá téměř celou stránku. I při zavádění pojmů znamená respekt k matematické kultuře promýšlení smyslu a úrovně přesnosti. Nemyslím, že by formální definice relace jako libovolné podmnožiny kartézského součinu a funkce jako jednoznačné relace přispívaly k matematické kultuře studentů. Podobně pokládám za nevhodné např. snahy o definici rovnice, které připomenu dalším, dnes již historickým příkladem. 100

Příklad 14 V učebnici pro 1. ročník gymnázia z roku 1977 se nejdříve definovala rovnost dvou výrazů a pak pojem rovnice ([14], str. 120, 150): O dvou výrazech s týmiž proměnnými říkáme, že jsou si rovny v množině M (společném definičním oboru) jedině v případě, kdy a) do obou lze na místa proměnných dosadit symboly všech prvků množiny M, b) oba dávají pro stejné hodnoty proměnných stejné výsledky. Rovnicí s proměnnou x ∈ R nazýváme každou výrokovou formu V (x), která je zápisem rovnosti dvou výrazů l(x), p(x) ve tvaru l(x) = p(x), (9) výraz l(x) nazýváme levou stranu rovnice, výraz p(x) pravou stranu rovnice. Řešit v množině R rovnici V (x) znamená určovat výčtem prvků její obor pravdivosti P v množině R. Prvky množiny P nazýváme kořeny rovnice, proměnnou v rovnici nazýváme neznámá. Chceme-li dojít k pojmu rovnice tak, jak ho intuitivně chápeme a jak ho potřebujeme zavést, je účelné dodat, že (9) představuje zápis rovnosti dvou výrazů, které se nerovnají. Zdá se mi, že snaha po takovéto precizaci pojmů ve vyučování nepřispívají k zvyšování matematické kultury. Rovněž výklad toho, co znamená řešit rovnici asi není formulován nejvhodněji. Definice ve školské matematice by měly podle mého názoru hrát podobnou roli jako v matematice. Měly by být zavedeny v okamžiku, kdy jsou pro další práci potřebné a na takové úrovni přesnosti, která je nutná. „K pochopení pojmu skrze definici dospějeme hledáním odpovědi na otázku, proč je takto definován. Častěji však porozumíme definici teprve na základě pochopení pojmu“ ([15], str. 62). Argumenty, dokazování a důkazy Známý český literát J. S. Machar (1864 – 1942) se přiznává: „Při měřictví dovedl jsem všechny důkazy o rovnosti úhlů při dvou rovnoběžkách prot’atých přímkou třetí, o shodnosti trojúhelníků a pod. – ale nikdy jsem tomu, co jsem dokázal, v nitru nevěřil. Nevěřil jsem trojčlenkám ani počtu řetězovému, algebře pak nejen že jsem nevěřil, ale vůbec ani nikdy nerozuměl“ ([16], str. 53). O podobné zkušenosti vyprávěla kdysi známá polská matematička Z. Krygowská. Po hodině se ptá žákyň sedmého ročníku co dělali při geometrii. Odpověd’ zněla: „Dokazovali jsme, že shodné trojúhelníky jsou shodné. Všichni jsme to viděli, jen paní učitelka ne a složitě to dokazovala.“ Otázka důkazů ve vyučování se často řeší bez ohledu na úroveň studentů. V roce 1986 vyšla v Moskvě Pogorelovova učebnice geometrie pro 6. – 10. ročník, která byla důsledně deduktivně koncipovaná ([17]). Měl jsem příležitost navštívit jednu moskevskou školu, kde 101

Příklad 14 V učebnici pro 1. ročník gymnázia z roku 1977 se nejdříve definovala<br />

rovnost dvou výrazů a pak pojem rovnice ([14], str. 120, 150):<br />

O dvou výrazech s týmiž proměnnými říkáme, že jsou si rovny v množině M<br />

(společném definičním oboru) jedině v případě, kdy a) do obou lze na místa<br />

proměnných dosadit symboly všech prvků množiny M, b) oba dávají pro stejné<br />

hodnoty proměnných stejné výsledky.<br />

Rovnicí s proměnnou x ∈ R nazýváme každou výrokovou formu V (x), která<br />

je zápisem rovnosti dvou výrazů l(x), p(x) ve tvaru<br />

l(x) = p(x), (9)<br />

výraz l(x) nazýváme levou stranu rovnice, výraz p(x) pravou stranu rovnice.<br />

Řešit v množině R rovnici V (x) znamená určovat výčtem prvků její obor pravdivosti<br />

P v množině R. Prvky množiny P nazýváme kořeny rovnice, proměnnou<br />

v rovnici nazýváme neznámá.<br />

Chceme-li dojít k pojmu rovnice tak, jak ho intuitivně chápeme a jak ho<br />

potřebujeme zavést, je účelné dodat, že (9) představuje zápis rovnosti dvou výrazů,<br />

které se nerovnají. Zdá se mi, že snaha po takovéto precizaci pojmů ve vyučování<br />

nepřispívají k zvyšování matematické kultury. Rovněž výklad toho, co znamená<br />

řešit rovnici asi není formulován nejvhodněji.<br />

Definice ve školské matematice by měly podle mého názoru hrát podobnou<br />

roli jako v matematice. Měly by být zavedeny v okamžiku, kdy jsou pro další práci<br />

potřebné a na takové úrovni přesnosti, která je nutná. „K pochopení pojmu skrze<br />

definici dospějeme hledáním odpovědi na otázku, proč je takto definován. Častěji<br />

však porozumíme definici teprve na základě pochopení pojmu“ ([15], str. 62).<br />

Argumenty, dokazování a důkazy<br />

Známý český literát J. S. Machar (1864 – 1942) se přiznává: „Při měřictví<br />

dovedl jsem všechny důkazy o rovnosti úhlů při dvou rovnoběžkách prot’atých<br />

přímkou třetí, o shodnosti trojúhelníků a pod. – ale nikdy jsem tomu, co jsem<br />

dokázal, v nitru nevěřil. Nevěřil jsem trojčlenkám ani počtu řetězovému, algebře<br />

pak nejen že jsem nevěřil, ale vůbec ani nikdy nerozuměl“ ([16], str. 53).<br />

O podobné zkušenosti vyprávěla kdysi známá polská matematička Z. Krygowská.<br />

Po hodině se ptá žákyň sedmého ročníku co dělali při geometrii. Odpověd’<br />

zněla: „Dokazovali jsme, že shodné trojúhelníky jsou shodné. Všichni jsme to<br />

viděli, jen paní učitelka ne a složitě to dokazovala.“ Otázka důkazů ve vyučování<br />

se často řeší bez ohledu na úroveň studentů. V roce 1986 vyšla v Moskvě Pogorelovova<br />

učebnice geometrie pro 6. – 10. ročník, která byla důsledně deduktivně<br />

koncipovaná ([17]). Měl jsem příležitost navštívit jednu moskevskou školu, kde<br />

101

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!