niedziela, 10 lipca 2022

Klonowanie i układanie kwadratów, prostokątów i trójkątów - czyli budowanie zrozumienia właściwości podstawowych czworokątów

Tym razem zobaczymy co się będzie działo z naszymi figurami, gdy będziemy je do siebie przykładali oraz w prosty sposób obracali. Z pewnością otwiera to nowe pole do popisu dla naszej wyobraźni oraz możliwości dalszego manipulowania figurami na różne sposoby (powiększanie, pomniejszanie, obracanie, przykładanie do siebie, rozcinanie, etc.)




Na początek weźmy nasze najbardziej popularne prostokąty.

Co się stanie jak weźmiemy dwa identyczne prostokąty i je ze sobą połączymy bokami, tak aby się "równo" stykały? Otóż mamy dwie podstawowe możliwości.


1) Łączymy prostokąty krótszymi bokami

Co się stanie gdy dokładamy kolejny prostokąt do poprzedniego? Otóż okazuje się, że nasza złożona figura nadal jest prostokątem, ale widać, że się wydłuża. Składając w ten sposób nie może powstać kwadrat, tylko coraz "węższy" (wizualnie) prostokąt. Jego wysokość pozostaje bez zmian, zaś szerokość coraz bardziej się powiększa.


2) Łączymy prostokąty dłuższymi bokami

Dzięki takiemu połączeniu nowa figura "rośnie". To tak jakbyśmy kładki na siebie kartki (jedna nad drugą). Za każdym razem będzie powstawał prostokąt, chociaż jest możliwość, że w pewnych okolicznościach może postwać także kwadrat.

Kwadrat powstanie wtedy, gdy relacja (proporcja) między dłuższym a krótszym bokiem będzie liczbą całkowitą dodatnią (naturalną, ale nie zerem). I w zależności jaka jest proporcja, to tyle potrzeba będzie figur jedna nad drugą położyć, aby powstał kwadrat. Przykładowo jeśli proporcja dłuższego boku do krótszego wynosi 4 (krótszy bok niech ma 2 jednostki zaś dłuższy 8), to ułożenie właśnie 4 kartek (prostokątów) jedna nad drugą, sprawi że powstanie kwadrat.

Natomiast gdy będziemy mogli jednocześnie korzystać z obu sposobów dokładania prostokątów, to będziemy mogli tworzyć różne kształty nowych figur, ale zawsze będą to prostokąty (o ile będziemy wypełniać do końca zarówno wiersze jak i kolumny), nawet jeśli w specyficznych wypadkach możemy zbudować także kwadrat (nadal ma zastosowanie ten sam warunek o którym wcześniej wspomniałem).


Teraz zastanówmy się co się stanie, gdy zajmiemy się kwadratami.

Z uwagi na to, że kwadrat jest wyjątkowym rodzajem prostokąta, który ma wszystkie boki równe, więc zawsze będziemy łączyli kwadraty z bokami tej samej długości.


I teraz jeśli przykładowo ułożymy obok siebie osiem kwadratów w poziomie (osiem kwadratów w wierszu), a potem takich warstw (jedna pod drugą) zbudujemy razem osiem (czyli dołożyli jeszcze siedem do pierwszej warstwy), wówczas będziemy mieli szachownicę (kratownicę) 8x8.

  

Oczywiście możemy modyfikować nasze konstrukcje na różne sposoby. Możemy bowiem dokładać kwadraty z czterech stron i w ten sposób uzyskujemy różnorodne kształty, w zależności od tego ile kwadratów będziemy mieli w danej linii poziomej (wierszu) oraz pionowej (kolumnie).


Teraz nadeszła kolej na następne figury, tym razem na trójkąty.

1) Trójkąt prostokątny, który powstał w wyniku przecięcia prostokąta wzdłuż przekątnej.

I teraz mamy trzy możliwości połączenia obu trójkątów:

a) Łączymy trójkąty najkrótszymi bokami (bokami o najmniejszej długości, leżącymi przy kącie prostym)

 

Przy pierwszym połączeniu powstanie trójkąt równoramienny, zaś jeśli jeden z trójkątów przed przyłożeniem obrócimy, to powstanie równoległobok.


b) Łączymy trójkąty średnimi bokami (bokami o średniej długości, leżącymi przy kącie prostym)

  

Przy pierwszym połączeniu powstanie trójkąt równoramienny, zaś jeśli jeden z trójkątów przed przyłożeniem obrócimy, to znowu powstanie równoległobok.


c) Łączymy trójkąty najdłuższymi bokami (bokami o największej długości, leżącymi naprzeciw kąta prostego)

  

Przy pierwszym połączeniu powstanie oczywiście prostokąt, zaś jeśli jeden z trójkątów przed przyłożeniem obrócimy, to tym razem powstanie tak zwany deltoid (kształtem podobny do latawca).


2) Trójkąt prostokątny, który powstał w wyniku przecięcia kwadratu wzdłuż przekątnej ("półkwadratus").

a) Łączymy trójkąty krótszymi bokami (bokami leżącymi przy kącie prostym - oba są tej samej długości)


Przy pierwszym połączeniu powstanie trójkąt prostokątny równoramienny ("półkwadratus"), zaś jeśli jeden z trójkątów przed przyłożeniem obrócimy, to powstanie równoległobok (warto sprawdzić, że to nie jest romb).


b) Łączymy trójkąty najdłuższymi bokami (bokami o największej długości, leżącymi naprzeciw kąta prostego)

Przy pierwszym połączeniu powstanie oczywiście kwadrat, zaś po obróceniu jednego z trójkątów przed przyłożeniem... powstanie również kwadrat! (tej samej wielkości)


3) Trójkąt równoboczny, który ma wszystkie boki tej samej długości (tak jak i wszystkie kąty tej samej miary)


W tym przypadku za każdym razem mamy tę samą sytuację: bez względu na to jakie boki dwóch trójkątów równobocznych przyłożymy do siebie, to zawsze uzyskamy romb (czyli równoległobok o wszystkich bokach równych).

 

W przypadku, gdy przyłożymy bokami do siebie trzy trójkąty równoboczne, to powstanie trapez równoramienny, a gdy takie dwa trapezy połączymy ze sobą najdłuższymi bokami, to powstanie sześciokąt foremny (składający się z sześciu trójkątów równobocznych)


4) Trójkąt równoramienny, który ma dwa boki (ramiona) tej samej długości (i kąty przy podstawie tej samej miary) i nie jest trójkątem prostokątnym ("półkwadratusem").

a) Łączymy trójkąty ramionami (najdłuższymi bokami)
  

Przy pierwszym połączeniu ramionami powstanie równoległobok, zaś jeśli jeden z trójkątów przed przyłożeniem obrócimy, to tym razem powstanie tak zwany deltoid (kształtem podobny do latawca).


b) Łączymy trójkąty podstawami (najkrótszymi bokami)


Bez względu na to jak przyłożymy do siebie podstawy (z obrotem o 180 stopniu czy też bez) dwóch trójkątów równoramiennych, to zawsze uzyskamy romb (czyli równoległobok o wszystkich bokach równych).

I tym oto sposobem uzyskaliśmy z naszych trójkątów wszystkie najważniejsze (podstawowe) czworokąty, razem z trapezem równoramiennym (powstałym z połączenia 3 trójkatów równobocznych). Warto samodzielnie sprawdzić co powstanie jeśli będziemy ze sobą łączyli trapez równoramienny i prostokątny (oba z nich osobno z tymi samymi rodzajami trapezów).


Pora na podsumowanie. Z uwagi na to, aby było bardziej czytelnie, to wypunktuje najbardziej istotne kwestie.

1. Układanie figur obok siebie (trójkątów i czworokątów) może być bardzo dobrą pomocą ku temu, aby odkrywać właściwości figur (zwłaszcza równoległoboków i rombów, które czasami mylą się dzieciom, bo nie do końca rozumieją różnice między nimi). Dodatkowo można analizować powstałe figury pod kątem ich boków, przekątnych (długości, kątów przecięcia) jak też wysokości a nawet obliczania ich pola.

2. Na początek dobrze jest rozpocząć układanie nowych figur poprzez łączenie ich po 2 sztuki obok siebie: każde z nich łączymy z bokami tego samego rodzaju (długości), a dodatkowo później odwracamy jedną z nich o 180 stopni i po połączeniu sprawdzamy co wówczas powstaje.

3. Stopniowo można łączyć coraz więcej figur, tak aby układać nie tylko różne "pełne" figury, ale i układanki (wzorce) z figur. Dzięki temu coraz szybciej przejdziemy do tak zwango matematycznego parkietażu, bo to już cała nowa matematyczna kraina składająca się z figur (wielokątów foremnych). A dalej możemy pójść śladami Eschera czyli realizować teamat: parkietaże, teselacje, mozaiki. Nie trzeba chyba mówić jak potężne możliwości za tym się kryją, prawda?

4. Następny krok to łączenie wszystkich figur (trójkątów i czworokątów) ze sobą, ale tak, aby żaden bok nie wystawał poza figurę (bok). Przykładowo jeden z najprostszych sposóbów połączenia trójkąta prostokątnego (nie "półkwadratusa"), to ułożenie kwadratu na każdym z boków trójkąta. No i dzięki temu oczywiście za jakiś czas będziemy mogli omówić twierdzenie Pitagorasa. Jeśli będzie ku temu okazja, to można twierdzenie Pitagorasa rozciągnąć na dowolne wielokąty foremne (dzięki temu powtarzamy o wielokątach, a jednocześnie odkrywamy magię i głębię twierdzenia Pitagorasa).

5. W zależności od tego na ile dzieci są gotowe do dalszych eksperymentów, można również wprowadzać temat obrotu, którym zajmiemy się w jednym z kolejnych odcinków. W tej odsłonie mieliśmy tylko odwracanie figur o 180 stopni, co jest najprostszym wprowadzeniem w temat. Jeśli dzieci są gotowe, to wyjaśniamy obrót o 180 stopni, a potem o 90 stopni (w obu kierunkach: zgodnie z ruchem wskazówek zegara jak i przeciwnie).

6. Najważniejsza wskazówka: dzieci powinny samodzielnie jak najwięcej odkrywać, sprawdzać, testować, ale również zapisywać wnioski (tak jak umieją i przy okazji najprościej jak można, aby nie tracić na tę czynność energii). Dzięki temu można potem porównywać nasze odkrycia jak też wnioski. Przy dobrej współpracy można zrealizować (zainicjować) naprawdę dużo tematów "pobocznych", które za jakiś czas będą nam (i dzieciom) znajome, a więc łatwiejsze do zintegrowania w systemie wiedzy i zrozumienia matematycznego świata, który stale budujemy i poszerzamy.

7. W zależności od tego jakimi środkami dydaktycznymi dysponujemy, dzieci mogą różne figury samodzielnie rysować oraz wycinać. W kolejnych odsłonach można zapewnić dzieciom plastikowe lub drewniane figury, aby przyspieszyć proces odkrywania i tworzenia. Jedną z doskonałych lamigłówek ku temu, aby rozwijać wyobraźnię przestrzenną (tutaj na razie dwuwymiarowa) jest tak zwany TANGRAM (rysunek poniżej przedstawia mozaikę wielokątów).




Mam nadzieję, że ten artykuł jest dobrą inspiracją, podpowiedzią czy też pomocą ku temu, aby wykorzystywać proste pomysły do tego, aby przechodzić na wyższe poziomy odkrywania, tworzenia, testowania jak i zrozumienia.

niedziela, 12 czerwca 2022

Jak z prostokąta powstaje trójkąt i dlaczego te eksperymenty są takie istotne

W poprzednim odcinku wspomniałem o tym, że na pierwszy ogień idzie pierwsza koncepcja (o kole), zaś w następnym kolejna (ta o trójkącie). Pora zatem na to, aby zapoznać się z tą drugą koncepcją: w jaki sposób z prostokąta może powstać trójkąt. Wierzę, że mam ciekawy sposób na to, aby pokazać pewne zależności, które będą nie tylko inspiracją do dalszych poszukiwań i eksperymentów, ale jednocześnie będą pokazywały i wyjaśniały to w jaki sposób między figurami zachodzą pewne relacje. Jestem przekonany, że dzięki temu dzieci będą coraz lepiej rozumiały owe przekształcenia, a przy okazji będą zadawały kolejne pytania, będąc nakręcane ciekawością. A zatem zaczynajmy naszą przygodę!




Na początku zastanówmy się co musiałoby się stać, aby z prostokąta powstał trójkąt.

Pójdziemy drogą, która da nam sporo nowych możliwości i poszerzy nasze horyzonty: głównie zrozumienie relacji między figurami.

Po to, aby ćwiczenia były w pełni zrozumiałe, rysujemy 3 identyczne prostokąty (w miarę duże, a przy okazji takie, które nie stykają się ze sobą), które będą wykorzystywane do trzech różnych ćwiczeń.



Różne możliwości poprowadzenia (pół)prostej od punktu A. 



Kolej na pierwsze ćwiczenie.


Ćw.1: rysujemy linię (pół)prostą, która wychodzi z wierzchołka A i przechodzi przez punkt E. Następnie rozcinamy nasz prostokąt wzdłuż tej linii. Co w ten sposób powstało? Otóż otrzymaliśmy dwie figury: trójkąt (ABE) oraz trapez (AECD). Zastanówmy się, która z tych figur ma większe pole - trójkąt czy trapez. Zapiszmy nasze przemyślenia (wnioski).


Kolej na następne ćwiczenie.


Ćw.2: rysujemy linię (pół)prostą, która wychodzi z wierzchołka A i przechodzi przez punkt F. Następnie rozcinamy nasz prostokąt wzdłuż tej linii. Co w ten sposób powstało? Otóż otrzymaliśmy dwie figury: trójkąt (AFD) oraz trapez (ABCF). Zastanówmy się, która z tych figur ma większe pole - trójkąt czy trapez. Zapiszmy nasze przemyślenia (wnioski).


Teraz kolej na porównywanie pól obu figur (jednocześnie z obu ćwiczeń). Bez większego trudu możemy się przekonać, że pole każdego z trapezów jest większe od pola odpowiadającego trójkąta.

Jak najprościej można się o tym przekonać? Otóż wystarczy na wyciętym trapezie położyć odpowiedni trójkąt, tak aby dwoma bokami (przyprostokątmi) pokrywał się w z odpowiednimi bokami trapezu (oba boki figur leżą tak, że ich kąty proste się pokrywają).

Widzimy, że trapez niejako "wchłania" trójkąt i jeszcze zostaje dodatkowy obszar trapezu. Zatem wniosek z tego taki, że trapez ma większe pole od pola badanego (przyłożonego) trójkąta. To samo rozumowanie możemy przeprowadzić na obu trapezach i odpowiadających im trójkątach: wniosek nadal jest ten sam.


Zobaczmy jednak co się stanie, gdy rozetniemy prostokąt wzdłuż jednej z przekątnych.

Przy okazji powiedzmy sobie o tym, czym jest przekątna. Jest to odcinek łączący dwa dowolne wierzchołki figury, który nie jest jej bokiem.

W przypadku naszego prostokąta: zastanówmy sie ile takich odcinków możemy narysować z punktu A. Jedyna możliwość to poprowadzenie prostej z punktu A do C. W ten sposób powstaje odcinek AC, który jest naszą przekątną. Warto krótko wspomnieć, że nie może to być ani odcinek AB ani AD, ponieważ oba z nich leżą one na bokach figury (w naszym przypadku - prostokąta).


Kolej na następne ćwiczenie.


Ćw.3: W naszym prostokącie rysujemy linię (pół)prostą, która wychodzi z wierzchołka A i przechodzi przez punkt C. Następnie rozcinamy nasz prostokąt wzdłuż tej linii. Co w ten sposób powstało? Otóż otrzymaliśmy dwie figury: trójkąt i drugi trójkąt.


I teraz zobaczmy jakie są różnice między tym co było w poprzednich ćwiczeniach.

Pierwsza z nich jest taka, że po rozcięciu figury wzdłuż przekątnej, otrzymaliśmy dwa trójkąty! Nie ma już trójkąta i trapezu jak było poprzednio.

Druga różnica polega na tym, że trójkąty wyglądają niemal identycznie. Weźmy nasze trojkąty i połóżmy na siebie w ten sposób, aby idealnie się pokryły. Jeśli rozcięliśmy wzdłuż przekątnej i odpowednio oraz dokłanie nałożyliśmy na siebie nasze trójkąty, to okazuje się, że wzajemnie się pokrywają! Wow!

Czy zatem wniosek z tego taki, że pola obu trójkątów są identyczne? Tak! Możemy przyjrzeć im się z bliska i przekonamy się, że oba z nich mają taki sam kształt oraz wielkość. I nadal będą takie nawet jeśli byśmy je obrócili w dowolną stronę. Co to znaczy? Oznacza to, że obie figury mają również takie samo pole!

Przy okazji można podkreślić, że w matematyce figury, które mają taki sam kształt i wielkość, nazywamy przystającymi. Łatwo to zapamiętać, zgodnie z przysłowiem: "z jakim przystajesz takim (tzn. identycznym) się stajesz".


A teraz sensacja i zarazem szalenie ważny wniosek: podzielenie prostokąta wzdłuż przekątnej, sprawia że otrzymujemy dwa identyczne trójkąty! Inaczej mówiąc taki trójkąt jest połową prostokąta. No dobrze, ale co za tym idzie?


Otóż teraz znacznie łatwiej będzie nam zrozumieć istotę wzoru na pole trójkąta. We wzorze na pole trójkąta jest albo "ułamek 1/2" albo też w mianowniku występuje dwójka. I właśnie owa magiczna dwójka w mianowniku (dzielenie przez 2) lub pomnożenie przez 1/2 (również dwójka w mianowniku ułamka), to właśnie efekt tego, że trójkąt jest połową prostokąta!

Z uwagi na właściwości prostokąta (wszystkie kąty proste), przecinanie go wzdłuż przekątnej sprawi, że za każdym razem będziemy mieli dwa trójkąty prostokątne. Natomiast w takich trójkątach łatwo jest zobaczyć, że dołożenie drugiego identycznego trójkąta sprawi, że będziemy mogli złożyć z nich prostokąt.

Co natomiast w przypadku trójkątów innych aniżeli prostokątne? W takim wypadku najpierw kopiujemy nasz trójkąt, abyśmy mieli dwa identyczne (przystające), zaś później obracamy jeden z nich tak, aby po złożeniu powstał... równoległobok!


  
Identyczne trójkąty stykające się ze sobą tymi samymi bokami (odpowiednio c1/c2, a1/a2 i b1/b2).


Z kolei każdy równoległobok możemy przekształcić w prostokąt! Wystarczy w tym celu na jednym z boków równoległoboku dorysować prostopadły odcinek, który połączy go z przeciwległym wierzchołkiem. Następnie rozcinamy nasz równoległobok wzdłuż tego odcinka, a potem doklejamy go z drugiej strony... i powstaje prostokąt! Prawda, że niesamowite? Warto znowu zaznaczyć, że ów prostopadły odcinek to jedna z wysokości trójkąta. No i wszystko zaczyna układać się w spójną całość.



KROK PO KROKU: Przekształcanie dwóch trójkątów w prostokąt (przykład 1).
1. Najpierw łączymy ze sobą oba trójkąty bokiem tej samej długości, tak aby utworzyły równoległobok.
2. Następnie rysujemy wysokość (w jednym z trójkątów) na jednym z dwóch boków równoległoboku.
3. Ostatni krok to rozcięcie figury wzdłuż wysokości (linia przerywana) i doklejenie jej z drugiej strony. 


 

KROK PO KROKU: Przekształcanie dwóch trójkątów w prostokąt (przykład 2).
1. Najpierw łączymy ze sobą oba trójkąty bokiem tej samej długości, tak aby utworzyły równoległobok.
2. Następnie rysujemy wysokość (w jednym z trójkątów) na jednym z dwóch boków równoległoboku.
3. Ostatni krok to rozcięcie figury wzdłuż wysokości (linia przerywana) i doklejenie jej z drugiej strony. 


Ten praktyczny sposób działa zarówno dla trójkątów ostrokątnych jak i rozwartokątnych. W przypadku tych ostatnich konieczne jest przykładanie do siebie obu trójkątów tymi samym bokami (bokami o tej samej długości), tak aby powstał równoległobok. Jeśli bowiem odpowiednie boki tych stykających się trojkątów obrócimy (przekręcimy) "nie w tę stronę", wówczas nie otrzymamy równoległoboku. Dobrze jest to sprawdzić samodzielnie, bo dzięki temu na dłużej zapadnie w pamięć.


W tym momencie kończymy nasze rozważania i proste ćwiczenia. Tym oto sposobem powoli wkroczyliśmy w figury identyczne (przystające) oraz w ich obracanie (rotację). W następnej odsłonie zajmiemy się właśnie tym, co się będzie działo, gdy będziemy nasze figury (trójkąty i czworokąty) obracać i przykładać do siebie w różny sposób. Na tę chwilę już wiemy, że w przypadku połączenia dwóch trójkątów prostokątnych może powstać prostokąt, zaś trójkątów nieprostokątnych - równoległobok. Niemniej pamiętajmy, że mamy więcej figur oraz znacznie więcej możliwości obracania jak i przykładania ich do siebie bokami.

piątek, 3 czerwca 2022

Jak powstaje koło z kwadratu - czyli jak wygląda wnioskowanie na prostych koncepcjach

W poprzednim artykule (na samym końcu) powiedziałem, że niebawem zajmiemy się tym w jaki sposób z prostokąta może powstać trójkąt, zaś z kwadratu... koło! No i teraz czas na odkrycie tego, aby potem stopniowo przejść do tego co się będzie działo, gdy trójkątami jak też naszymi czworokątami zaczniemy obracać, odwracać, przekręcać czy zakręcać. Na razie jednak zobaczmy o co chodzi z tymi dwoma koncepcjami, które wydają się albo niemożliwe albo przynajmniej nieco nieoczywiste. Na pierwszy ogień idzie pierwsza koncepcja (o kole), zaś w następnym kolejna (ta o trójkącie).



Zacznijmy zatem od tego jak z kwadratu może powstać koło (* - zobacz notkę na końcu artykułu).

Kwadrat jest przykładem figury zwanej wielokątem foremnym. Każda figura foremna ma dwie cechy: kąty tej samej miary oraz boki tej samej długości.


Zastanówmy się co by się stało, gdybyśmy do naszego czworokąta (kwadratu) dodawali kolejne kąty. Spróbujmy dodawać po dwa kąty do każdej kolejnej figury i zobaczmy co otrzymamy. W takim układzie:


Podkreślam, że cały czas będziemy rozpatrywali wielokąty foremne. Teraz przyjrzyjmy się rysunkom na których widzimy wybrane wielokąty.




Przy okazji warto wiedzieć, że są dwa wzory, które służą do tego, aby obliczyć kąty w wielokątach foremnych.

Pierwszy z nich dotyczy sumy wszystkich kątów wewnętrznych danego wielokąta.
(n*180)-360 = (n-2)*180, przy czym n-liczba kątów (boków) wielokąta, zaś wartości kątów są w stopniach.

Przykładowa suma kątów w trójkącie, kwadracie i sześciokącie będzie wyglądała następująco:



Natomiast wzór na obliczenie kąta wewnętrznego wielokąta foremnego jest następujący:
[(n-2)*180] / n, przy czym n-liczba kątów (boków) wielokąta, zaś wartości kątów są w stopniach. Różnica jest tylko w tym, że najpierw sumujemy wartości wszystkich kątów wewnętrznych (poprzedni wzór), a następnie dzielimy przez liczbę kątów.


W przypadku kolejnych wielokątów tabela dotycząca wartości kąta wewnętrznego wyglądałaby następująco:


Widzimy teraz ciekawą zależność. Mianowicie: im bardziej zwiększamy liczbę kątów (wielokąta foremnego), tym bardziej zwiększa się miara kąta wewnętrznego (w danym wielokącie).

W przypadku 32-kąta, miara jego kąta wewnętrznego to aż 168,75 stopni. Dlaczego to tak ważne? Otóż dlatego, że ten kąt jest bardzo mocno zbliżony do kąta 180 stopni (półpełnego) i właśnie dlatego widząc 32-kąt foremny, prawie każdy stwierdzi, że jest łudząco podobny do koła (a nie do kwadratu czy trójkąta).

Warto również zwrócić uwagę na tempo przyrostu kątów wewnętrznych w zależności od tego z jakim wielokątem foremnym mamy do czynienia (dobrze jest zerknąć na poprzednie tabele). Od 4-kąta do 12-kąta mamy takie oto przyrosty: +30, +15, +9, +6, natomiast od 22-kąta do 32-kąta znacznie mniejsze, bo: +1,15, +0,99, +0,86 i +0,75.




I teraz cała tajemnica się wyjaśnia. Kolejne kąty wewnętrzne (dla wielokątów o coraz większej liczbie kątów) stają się coraz większe, ale już ich miara ("rozwarcia") rośnie coraz wolniej!


Natychmiast nasuwa się kolejne pytanie: a kiedy te kąty wewnętrzne w wielokącie foremnym przestaną rosnąć? (i na jakiej wartości się zatrzymają). Odpowiedź powinna być dość łatwa do przewidzenia. Mianowicie kąty wewnętrzne wielokąta rosną do wartości o której wcześniej wspomnieliśmy, czyli do kąta 180 stopni (półpełnego).

Przykładowo w 10, 100, 1000 i 10000-kącie, owe kąty wewnętrzne będą miały odpowiednio takie miary (w stopniach):


Myślę, że w tym momencie powinno stać się w pełni zrozumiałe, że bez względu na to ile kątów będzie miał nasz wielokąt foremny, to jego kąt wewnętrzny nigdy nie osiągnie wartości kąta półpełnego (180 stopni), chociaż coraz bardziej będzie się do niego zbliżał (wraz ze wzrostem liczby kątów).

A co by było, gdyby jakimś magicznym sposobem ten kąt osiągnął wartość 180 stopni? Wówczas... ten wielokąt przekształciłby się w koło! Z tego rozumowania wynika, że koło to w pewnym sensie nieskończony wielokąt. Pamiętajmy, że jest to oczywiście tylko pewne uproszczenie, mające na celu łatwiejsze zrozumienie zależności pomiędzy wielokątami foremnymi a kołem. Oficjalnie koło NIE JEST wielokątem, zaś wielokąt NIE JEST kołem.


Podsumowując: widzimy wyraźnie co się dzieje, gdy wielokąt foremny zwiększa liczbę kątów: co się dzieje z jego kątem wewnętrznym i jak się ma do koncepcji koła (zarówno wielokąt jak i jego kąt). W ten sposób omówiliśmy "kwadraturę koła" w nieco innej perspektywie. To było nieco inne rozumowanie, jednak wydaje mi się, że na tyle łatwe do zrozumienia, że powinno być w pełni jasne. Kolejnym razem zajmiemy się tym jak z prostokąta wyczarować trójkąt... i jakie są między nimi ciekawe zależności.

[* - notka na końcu artykułu]. W poniższym artykule na końcu (5. Tajemnicza liczba Pi - kwadratura koła) można odrobinę poczytać na temat doświadczenia pod nazwą "kwadratury koła". Mogę powiedzieć, że ten artykuł poniżej był punktem wyjściowym do tego o czy teraz rozmawiamy.

Polecam poświęcić zatem 2-3 minuty na przeczytanie (końcowej części) poprzedniego artykułu - "To jest dobra matematyka - czyli o nauce i sposobach jakie stosować wolno, trzeba a nawet należy (2)" (link poniżej).


niedziela, 22 maja 2022

Czy ten prostokąt jest trójkątem a tamten kwadrat na pewno jest kołem - czyli ustalenie oraz zaakceptowanie jednoznacznych definicji

Na pierwszy rzut oka oba stwierdzenia w zawarte tytule wydają się absurdalne. Jednak to tylko złudzenie, ponieważ chodzi o pewną drobną zachętę, którą często osiąga się za pomocą właśnie takich środków jak zaskoczenie czy też paradoks. One to właśnie wyzwalają twórczą energię. Nie mzsuę wopnismać, że to zidane też pforatimy bez tduru paorwnipe oyzdtczać... nawet jeśli nie w każdym wyrazie każda litera była na właściwym miejscu (wystarczyła pierwsza i ostatnia, a resztę dokonał nasz umysł).

Najpierw zadajmy sobie pytanie jak definiujemy figury. Z uwagi na to, że najczęściej mamy do czynienia w edukacji matematycznej z trójkątami i czworokątami, więc to im poświęcimy trochę uwagi.

Czym jest zatem trójkąt? Trójkąt to figura, która składa się z trzech boków (odcinków). Gdybyśmy zerknęli do pierwotnej nazwy, to mamy "trój-kąt", czyli trzy kąty. I teraz jeśli trzy kąty (większe od zera stopni i mniejsze od 180) połączymy ze sobą odcinkami, to powstanie właśnie trójkąt.

Potem możemy zadać sobie pytanie czy możemy uzyskać figurę, która ma tylko dwa kąty, więc wtedy  nazywałaby się "dwójkąt". Okazuje się, że nie da się tego zrobić, ponieważ łącząc ramiona tych dwóch kątów otrzymamy albo trójkąt albo czworokąt (w tym zarówno wklęsły jak i wypukły - w zależności od tego jak oba kąty będą leżały w stosunku do siebie).

No i teraz przechodzimy do czworokątów. Jak już zapewne domyślamy się: czworokąt to figura, która ma cztery kąty (jest posiadaczem czterech kątów = czworo-kąt). I znów w zależności jak będą kąty w stosunku do siebie, to otrzymujemy czworokąty albo wypukłe albo wklęsłe.


Co to jest czworokąt wypukły i wklęsły?

Czworokąt jest figurą wypukłą wtedy i tylko wtedy, gdy wszystkie jego kąty wewnętrzne są kątami wypukłymi (mniejszymi od kąta 180 stopni), zaś czworokąt jest figurą wklęsłą wówczas, gdy jeden z jego kątów wewnętrznych jest kątem wklęsłym (czyli większym niż 180 stopni). Tych ostatnich nie będziemy brali pod uwagę.

No i teraz krótkie przypomnienie. Najłatwiej jest to objaśnić rysując koło. Jeśli wytniemy z niego kąt ostry, to ów kawałek koła (pizzy, tortu) jest wypukły zaś ten pozostały kawałek to właśnie kąt wklęsły. Oba kąty wycinane z jednego koła muszą się sumować do 360 stopni (kąta pełnego).



Teraz będziemy wiedzieli, że w naszym rozumowaniu będziemy zajmowali się wyłącznie czworokątami wypukłymi (tymi, które są realizowane w ramach nauki szkolnej). Dobrze jest jednak dojść do tego wniosku za pomocą odkrywania, czy jak kto woli - metodą ołówka i linijki. W ten sposób wiedza, którą budujemy jest tworzona, a nie wchłaniana za pomocą "po prostu tak jest, zapamiętaj to i nie pytaj dlaczego".

No i dochodzimy w końcu do momentu w którym następuje klasyfikacja czworokątów.

Dla tych, którzy chcą sobie przypomnieć lub zapoznać się z tym w jaki sposób powstają czworokąty, polecam kilka artykułów, które właśnie po to stworzyłem, aby inspirować się nimi i budować coraz lepsze metody nauki:

Proste i ich magiczne właściwości - odkrywamy i tworzymy ciekawe zależności (1)

Proste i ich magiczne właściwości - odkrywamy i tworzymy ciekawe zależności (2)

Proste i ich magiczne właściwości - odkrywamy i tworzymy ciekawe zależności (3)

Proste i ich magiczne właściwości - odkrywamy i tworzymy ciekawe zależności (4)

Wysokość w figurach rewelacyjnie opisana - to matematyka świetnie zrozumiana i solidnie opanowana - cz.3
I teraz gdy zerkniemy do tabeli w ostatnim z powyższych artykułów, widzimy wszystko jak na dłoni.

PROSTOKĄT                        ma cechę 1, 3 i 5
KWADRAT                            ma cechę 1, 2, 3, 4 i 5
RÓWNOLEGŁOBOK            ma cechę 3 i 5
ROMB                                   ma cechę 3, 4 i 5
TRAPEZ                                ma cechę 5

I teraz rozwalimy system wspólnie, tak aby nie zostało na nim żadnych wątpliwości.

1) KTÓRA FIGURA ZAWSZE (tzn. w każdym przypadku) ma wszystkie piątki (cechę nr 5, patrzymy na ostatnią kolumnę i sprawdzamy zielone ptaszki) - odpowiedź wszystkie mają, zatem wszystkie należą do kategorii trapezów, a więc zawsze są trapezami.

2) KTÓRA FIGURA ZAWSZE (tzn. w każdym przypadku) ma wszystkie trójki (cechę nr 3, patrzymy na kolumnę oznaczoną (3) i sprawdzamy zielone ptaszki) - odpowiedź: prawie wszystkie mają (oprócz wyjątkowego trapezu), zatem wszystkie z figur zawsze muszą mieć dwie pary boków równoległych, a więc są równoległobokami. W przypadku trapezu jest tak, że w wyjątkowym układzie może być równoległobokiem, ale najczęściej nim nie jest. Natomiast pozostałe cztery figury, pomimo, że w najszerszym ujęciu są trapezami, to jednak najczęściej pojawiają się jako równoległoboki.

I teraz powinno być nieco łatwiej. Gdy prosimy o narysowanie danej figury, wówczas posługujemy się najwęższym jej ujęciem (definicją). Inaczej albo byśmy się nie dogadali... albo cały czas trzeba byłoby poprawiać (ucznia), aby w końcu narysował taką figurę jaką mamy na myśli.

Zobaczmy teraz na tabelę i odczytujmy ją wierszami (rzędami), za każdym razem pomijając ostatnią kolumnę. Inaczej mówiąc, odczytujemy cechy każdej z figur od 1 do 4. Zatem teraz nasze figury będą mogły być tak definiowane.

PROSTOKĄT: ma zawsze wszystkie kąty proste, dwie pary boków równoległych i najczęściej nie ma wszystkich boków tej samej długości (gdyby miał, wtedy z automatu jest kwadratem).

KWADRAT: ma zawsze wszystkie kąty proste, dwie pary boków równoległych i zawsze wszystkie boki tej samej długości (gdyby nie miał, wtedy z automatu jest prostokątem).

RÓWNOLEGŁOBOK: ma zawsze dwie pary boków równoległych, najczęściej nie ma kątów prostych oraz najczęściej nie ma wszystkich boków tej samej długości (gdyby je miał, wtedy z automatu byłby rombem).

ROMB: ma zawsze dwie pary boków równoległych, najczęściej nie ma kątów prostych oraz zawsze ma wszystkie boki równej długości (gdyby ich nie miał, wtedy z automatu byłby równoległobokiem).

TRAPEZ: ma zawsze przynajmniej jedną parę boków równoległych (zwanych podstawami), najczęściej nie ma żadnych kątów prostych (czasami może jednak mieć ma dwa kąty proste, wtedy jest trapezem prostokątnym) oraz najczęściej ma wszystkie boki różnej długości (jeśli ma tylko jedną parę przeciwległych boków równej długości, wtedy jest trapezem równoramiennym).


I teraz najważniejsze założenie. Powyższe wyjaśnienie pozwala nam jednoznacznie określić jakiego rodzaju figurę mamy na myśli, ale w żadnym wypadku nie wyklucza innego podejścia (figury). Przykładowo może się zdarzyć, że w trakcie rozwiązywania zadania wyjdzie na to (za pomocą wnioskowania), że mamy do czynienia ze szczególnym trapezem, który ma dwie pary kątów prostych, a więc MUSI BYĆ prostokątem lub kwadratem. Tak samo może okazać się, że trapez, którym się zajmujemy ma wszystkie kąty proste, a więc również MUSI BYĆ prostokątem lub kwadratem.

Jeśli umówimy się z naszymi uczniami na to, że używając powyższych pojęć mamy pierwotnie na myśli tego typu definicje, wówczas osiągamy dwa cele: pierwszym jest uniknięcie nieporozumień, zaś drugim pełna jednoznaczność. To z kolei gwarantuje, że każdy dokładnie rozumie o jakiej figurze mowa. Jeśli jednak chcemy określić "nietypowy czworokąt", wówczas musimy to wyraźnie podkreślić, tak aby poszerzyć nasz obszar poszukiwań danych nieco tajemniczych czworokątów.


Teraz odpowiedzmy sobie na tytułowe pytania:
1. Czy prostokąt jest trójkątem?
2. Czy kwadrat jest kołem?

Prostokąt NIGDY nie może być trójkątem, ponieważ:
- prostokąt jest czworokątem (ma cztery kąty), a nie trójkątem (nie ma trzech kątów)
- prostokąt ma zawsze wszystkie kąty proste, zaś trójkąt może mieć tylko jeden kąt prosty
- prostokąt jest czworokątem, więc ma zawsze cztery boki, a trójkąt ma tylko trzy
- prostokąt jest czworokątem, więc ma zawsze cztery wierzchołki, a trójkąt ma tylko trzy

Tak więc mamy kilka możliwości, aby udowodnić (uzasadnić), że prostokąt NIE JEST trójkątem.

A co odpowiemy na drugie pytanie? Otóż kwadrat NIGDY nie może być kołem, ponieważ:
- kwadrat jest czworokątem (ma cztery kąty), zaś koło nie ma żadnych kątów
- kwadrat jest czworokątem, więc ma zawsze cztery boki, a koło nie ma żadnego
- kwadrat jest czworokątem, więc ma zawsze cztery wierzchołki, a koło nie ma żadnego

Tak więc znowu mamy kilka możliwości, aby udowodnić (uzasadnić), że kwadrat NIE JEST kołem.

W kolejnych odcinkach zajmiemy się tym w jaki sposób z prostokąta może powstać trójkąt, zaś z kwadratu... koło! Przy okazji uchylę rąbka tajemnicy, że będę chciał również wyjaśnić o co chodzi z trójkątami jak też naszymi czworokątami, gdy zaczynamy je obracać, odwracać, przekręcać czy zakręcać. Obiecuję, że wszystko tak odkręcę, że obracanie i manipulowanie figurami na konkretach... będzie miało szansę wrócić "na salony matematyczne" - czyli do naszej edukacji, w której zapominamy, że matematyka to odkrywanie, tworzenie i wnioskowanie, a nie wyścigi związane z tym, kto szybciej wchłonie potężne dawki matematycznych treści.

środa, 20 kwietnia 2022

10 złotych zasad i porad - czyli wujek Tomek podpowiada jak osiągnąć matematyczny sukces



W tym artykule zawarłem pewne zasady i porady dotyczące osiągania sukcesu w matematyce. Wiele osób pyta, poszukuje oraz samodzielnie próbuje wymyśleć owe zasady, które mogą pomóc w nauce matematyki w perspektywie długoterminowej (kilka lub kilkanaście lat). Ja również przez lata poszukiwałem takich zasad, ale jakoś nie udało mi się trafić na nauczyciela pasjonata ani tego, który by mi takie zasady przekazał (nie wspomnę, że za moich czasów gdy chodziłem do szkoły podstawowej to Internet dopiero powoli pojawiał się w kraju). Dlatego po to, aby teraz zarówno nauczyciele, rodzice a nawet uczniowie mieli dostęp do takich ściągawek, więc postanowiłem je stworzyć i się nimi podzielić.

Kilka słów na temat poniższych zasad i porad. Tworzyłem je na bazie matematyki oraz szachów, którym poświęciłem kilkanaście lat (szachom aż 25 lat). Przez ten czas zdobyłem trochę doświadczenia, poczytałem nieco książek, czasopism jak i artykułów (w tym naukowe), więc wydaje mi się, że w tych kilku publikacjach (infografikach) zawarłem te kwestie, które moim zdaniem będą bardzo przydatne. Dodatkowym zadaniem tego artykułu i punktów, które omawiam jest właśnie skłonienie do dyskusji uczniów z nauczycielem na temat tego czym jest sukces edukacyjny, matematyczny i jak go osiągnąć. Na tej podstawie można w każdej grupie (klasie) tworzyć listy, które uczniowie uznają za ważne i odpowiednio je uargumentują (przekonają siebie wzajemnie jak i nauczyciela).

I jeszcze jedno małe wyjaśnienie: w punktach wymienione są pewne zasady (nadrzędne i obejmujące całość) a po nich wymieniona konkretna rada (podrzędna i obejmująca wąski zakres). W dużym skrócie można powiedzieć, że zasady pomagają zrozumieć jak dobrze przeżyć życie (matematyczne), zaś rady mówią o tym jak można przetrwać dany rok, miesiąc czy tydzień. Porad może być co najmniej kilka (albo nawet kilkanaście), które dotyczą danej zasady. Natomiast zasady są pewnego rodzaju filarami całej budowli, która się na nich opiera. Tych akurat za wiele nie dodamy, więc te wyjściowe można w razie konieczności modyfikować lub inaczej formułować.

No to zaczynajmy nasze omówienie zasad i porad, które pomogą nam osiągnąć matematyczny sukces. Dodam, że mogą one być stosowane prawie do każdego ścisłego przedmiotu bez większych zmian, zaś do innych przedmiotów - z koniecznymi poprawkami. Na pewno jednak będą bardzo przydatne. Tego jestem pewien.


1) Trening czyni mistrza: jeśli nie pracujesz nad matematyką, to twój poziom nie ulega poprawie.

RADA #1: Pracuj nad matematyką tak często jak tylko jesteś w stanie oraz tyle ile potrzebujesz.

Jednym będzie potrzeba pracować po 30 minut codziennie, a innym aż 2-3 godziny dzień w dzień. Oczywiście od tego ile efektywnej pracy włożysz w naukę zależy to jak szybko i trwale twój poziom będzie wzrastał. Warto wziąć pod uwagę to, że raczej nie ma liczyć na cud polegający na tym, że "przysiądę przez 3 miesiące na wakacjach po 7-8 godzin dziennie... i nadrobię zaległości z kilku lat". To jest nierealne, ponieważ wysiłek intelektualny jest tak ogromny, że większość uczniów (ale i dorosłych) po prostu po 2-3 tygodniach takiej super intensywnej nauki... po prostu padnie i nie wstanie następnego dnia. Dlatego z nauką jest tak, że im częściej się nią zajmujemy, tym lepiej. W drugą stronę też trzeba pamiętać o tym, że ćwicząc codziennie matematykę po 5 minut, nawet po roku nie będziemy mieli znaczących efektów, bo to jednak ciut za mało. Innymi słowy, trzeba zachować złoty środek no i bez pracy nie ma kołaczy (aby osiągnąć sukces, trzeba po prostu na niego solidnie zapracować).


2) Zasada od najłatwiejszego do najtrudniejszego... i od ogółu do szczegółu.

RADA #2: Pracuj najpierw nad tym co jest dla ciebie najłatwiejsze, oraz przechodź od ogólnych zagadnień do tych bardziej szczegółowych.

O co chodzi w tym momencie? Otóż zaczynamy od tego, co najlepiej umiesz, rozumiesz i z czym sobie świetnie radzisz. Dlaczego? Ma to na celu dać ci poczucie sukcesu i tego, że dobrze sobie radzisz, abyś potem w chwilach, gdy będzie naprawdę trudno, przypominał sobie, że wchodzisz na coraz większą górę, więc im więcej dobrze zrealizowanej pracy włożysz, tym lepszy będzie efekt. Stopniowo uczymy się tego, co stanowi drobny kłopot, ale tak, aby jak najlepiej dane zagadnienie opanować. Dzięki temu w kolejnych etapach nauki, to co teraz się uczymy będzie idealnie sie układało w zagadnieniach (jak i zadaniach), które wymagają większego wysiłku umysłowego.

W przypadku zasady - od ogółu do szczegółu - chodzi o to, abyś zaczynał od tego, co bardzo dobrze widoczne, a potem wgłębiał się w to, co nie wszyscy są w stanie dostrzec czy też dobrze zrozumieć. Dzięki temu praca będzie wykonana solidnie, a to z kolei przełoży się na długotrwałe efekty: słowem - nie będzie trzeba wracać do poprzednich (prostszych) treści i je uzupełniać (poprawiać).


3) Zasada odkrywania, łączenia i budowania niewidocznych kropek.

RADA #3: Poszukuj ukrytych zależności, odkrywaj je, twórz, zapisuj oraz sprawdzaj... i stale łącz w większe fragmenty.

Jeśli zauważasz jakieś prawidłowości, zasady czy reguły, to natychmiast je zapisuj, a potem sprawdzaj. Możesz to zrobić na wiele sposobów: albo ze swoim nauczycielem, rodzicem, twórcą nagrywającym i publikującym treści w Internecie (matematycznym YouTuberem albo blogerem) czy też kolegą, który zna się trochę na matematyce. Im więcej wartościowych zależności odkryjesz i je zrozumiesz, tym szybciej twoje zrozumienie przejdzie na kolejny poziom. Może ci się wydawać, że matematyka polega wyłącznie na liczeniu, ale to jest mit: w matematyce chodzi o dostrzeganie tego, czego nie widać i łączenie owych niewidzialnych kropek w piękne i coraz większe obrazy.

Warto również zapisywać swoje odkrycia i na ich bazie budować (wyciągać) wnioski, bo dzięki nim będziemy ogarniali szerszą perspektywę matematyki. Przykładowo jeśli odkryjesz, że przy dodawaniu dwóch liczb dodatnich wynikiem jest również liczba dodatnia, to potem szybko możesz sprawdzić, że "suma składników dodatnich zawsze jest dodatnia". Z polskiego na nasz: nie ważne ile liczb dodatnich dodasz do siebie, to i tak wynikiem będzie liczba dodatnia. I tak, już chyba twoje myśli podążają we właściwym kierunku: w matematyce podobnie jak w szachach chodzi o myślenie, które będzie ukierunkowane na cel (w matematyce może być nim dostrzeżenie zależności, stworzenie modelu tego jakie kroki musimy przejść, aby osiągnąć cel czy też wykonanie albo sprawdzenie obliczeń). Liczenie w matematyce jest niejako efektem ubocznym procesu nauki, podobnie jak spalanie paliwa w przypadku podróżowania samochodem.


4) Zasada różnorodności, twórczości oraz pozytywnego i wytrwałego kombinowania (główkowania).

RADA #4: Lepiej jest jedno zadanie rozwiązać na 10 sposobów niż 10 zadań rozwiązać tylko jednym sposobem.

Ta zasada ma na celu to, aby dostrzegać szerszą perspektywę tego, że w matematyce jest wiele różnych dróg, które prowadzą do osiągnięcia celu (najczęściej jest nim rozwiązanie problemu, popularnie zwanego zadaniem). Pomyśl o układance puzzle, która ma 3000 elementów i jest wielkości dużego stołu. Im lepiej widzisz cały obraz, tym łatwiej będziesz w stanie wyróżnić poszczególne (znane ci z życia) fragmenty, a potem dobierać odpowiednie części, aby bez trudu układać to, co natychmiast dostrzegasz i szybko odnajdujesz prawidłowe puzzle na właściwe miejsce.

W matematyce umiejętność dostrzegania wielu dróg i tworzenia różnych połączeń jest szalenie ważna i zarazem bywa wymagająca! Tak, to tak samo jakbyś potrafił uprawiać kilka powiązanych ze sobą ściśle dyscyplin sportowych, więc wówczas możesz brać udział w różnych zawodach w których wymagane są różne sprawności. Tak samo jest w matematyce: im lepiej radzisz sobie w różnych warunkach, tym łatwiej będziesz w stanie rozwiązywać oraz wyjaśniać różne matematyczne problemy. Przy okazji dodam, że matematyka to również sztuka zadawania pytań i poszukiwania odpowiedzi. Im lepsze pytanie zadajesz, tym bardziej wartościową odpowiedź będziesz miał okazję odkryć czy też stworzyć. A potem owe odpowiedzi będą cię zachęcały do tego, aby stawiać jeszcze ciekawsze, trudniejsze no i bardziej skomplikowane pytania. I to jest właśnie ta prawdziwa matematyka!


5) Zawsze dostrzegaj szklankę do połowy pełną... zawsze myśl jak też poszukuj sposobów jak ją dopełnić.

RADA #5: Skup się wyłącznie na tym co i jak opanowałeś... a nie na tym czego jeszcze nie umiesz.

Dzięki temu będziesz miał tak zwane pozytywne wzmocnienie, co sprawi, że każda nowa umiejętność, którą nabywasz będzie dla ciebie paliwem do tego, aby następne ciekawe i nietypowe matematyczne treści wręcz pochłaniać. Jeśli będziesz zapisywać wszystkie kolejne umiejętności, które stopniowo opanowujesz, to po pół roku zobaczysz, że coraz więcej się nauczyłeś. Natomiast gdybyś zaczął od wypisywania tego czego nie umiesz, to zapewniam cię, że życia by zabrakło na to, aby to wszystko kiedykolwiek opanować. W szachach mawia się, że "szachy są zbyt wymagające, aby je opanować do perfekcji, ale to wina (zbyt krótkiego) życia, a nie szachów". Do matematyki to powiedzenie również pasuje jak ulał. No i pamiętaj również o tym, że nie od razu Kraków zbudowano. Co to znaczy? To właśnie oznacza, że trzeba sporo pracy, aby osiągnąć wysoki poziom matematyczny: niemniej w każdej skomplikowanej dziedzinie jest dokładnie tak samo. Jak mawiają lekkoatleci "no pain - no gain". O tym za chwilę powiem coś więcej. Najważniejsze w tej chwili jest to, aby skupiać się na tym co już mamy, umiemy i rozumiemy i pracować nad polepszaniem tego stanu.


6) W matematyce naprawdę nie ma specjalnej drogi dla królów.

RADA #6: Pracuj wytrwale, uczciwie i solidnie, a cel osiągniesz niejako automatycznie (czy też nieuchronnie).

Matematyka jest wymagającą nauką i tutaj nie musimy udawać, że jest inaczej. Owszem, na samym początku matematyka jest zazwyczaj bardzo łatwa (można powiedzieć naturalna), a wraz ze zwiększaniem się różnorodnych tematów, co jakiś czas podnosi się poprzeczka (skala trudności). Pamiętajmy jednak, że chodzi o to, aby nasza praca była jak najbardziej ukierunkowana, bo wtedy nieuchronnie osiągniemy nasz cel. Nie ważne przy tym czy będzie chodziło o to, aby zrozumieć działania na liczbach ujemnych, to co się dzieje z ułamkami czy też w jaki sposób obliczamy pola i obwody figur. Za każdym razem jeśli będziemy wiedzieli jakie umiejętności musimy (chcemy) opanować, to gdy owe punkty (wymagania) zrealizujemy, będziemy mieli pewność, że możemy na naszą listę wpisywać kolejną matematyczną moc. Przy okazji dobrze jest zrozumieć, że w matematyce nie ma specjalnej drogi dla królów, co oznacza, że nawet jeśli byłbyś królem (lub królową a nawet królewną), to musisz wykonać taką samą pracę jak zwykły chłop na roli, aby matematyka w głowie tak się utrwaliła, że śmigać nią jak mieczem możesz do woli! No i jeszcze jedna prosta zależność: jeśli solidnie pracujesz, to efekty muszą się w końcu pojawić, nawet jeśli czasami trzeba nieco na nie zaczekać, aby w głowie wszystko się na nowo poukładało.


7) Dla każdego tylko tyle matematyki ile teraz potrzebuje: dopiero, gdy więcej zapragnie, wówczas główka pracuje i czasu nie marnuje.

RADA #7: Ucz się tego czego potrzebujesz i jeśli poczujesz oraz stwierdzisz, że już wystarczy, to nie goń rycerza tylko spokojnie usiądź na tarczy.

Matematyka jest wspaniała również dlatego, że każdy może samodzielnie zdecydować ile chce z tej studni wypić matematycznego eliksiru. W szachach mówimy o tym, że "szachy są jak ocean gdzie słoń może się wykąpać a komar napić". Stosujmy to porównanie również je do matematyki, bo nasza królowa nauk ma to do siebie, że jest zarazem nieskończona i niezgłębiona. W zależności od tego, co nas będzie pociągało i co będziemy chcieli zrozumieć, taki zakres materiału możemy wybrać, aby się go nauczyć. Pamiętajmy o tym, że do matematyki możemy stale wracać, a dodatkowo możemy wybrać sobie dany jej fragment, który będziemy mocniej zgłębiać przez całe życie. I nie ważne czy będzie to geometria, algebra, trygonometria czy inne zagadnienia. To co istotne to fakt, że chcemy poznawać matematykę w takim wymiarze i głębokości w jakiej sami decydujemy. Dodam, że w matematyce jest również część odpowiedzialna za tak zwaną matematykę rozrywkową, która opiera się na bardzo popularnych łamigłówkach, zagadkach czy też matematycznych sztuczkach, które bazują na jej wartości praktycznie spotykanej w życiu codziennym oraz zastosowaniach, które łatwo zrozumieć na przykładzie tego co wokół nas. Bardzo często to właśnie ta odmiana matematyki pociąga ludzi dorosłych, którzy już skończyli edukację szkolną, ale nadal uwielbiają się uczyć, poznawać, doświadczać i rozumieć! Być może właśnie tego typu matematyka będzie miała dla ciebie coś magicznego i przyciągającego?


8) Każde dziecko ma swój indywidualny czas na to, aby dojrzeć do pewnych (trudniejszych) zagadnień.

RADA #8: Zaczekaj na lepszy czas, aby poświęcona nauka nie poszła w las.

Bywają w matematyce pewne zagadnienia, które dla każdego dziecka są łatwiejsze, a niektóre znacznie trudniejsze. Dobrze jest uświadomić sobie to, że w przypadku, gdy nauka kompletnie nam nie idzie, to warto na jakiś czas odpuścić. Co to oznacza? To znaczy, że uczymy się tego, co pomimo trudności jesteśmy w stanie stopniowo opanowywać. Owszem, czasami trzeba nieco więcej ćwiczeń i pracy, ale owe ćwiczenia oraz praca muszą mieć sens. Inaczej to będzie tak jakbyśmy biegli w miejscu w stosunku do tego jak biegniemy po realnej trasie, którą kiedyś będziemy chcieli przebiec maraton. Jeśli biegniemy w miejscu (np. na bieżni) to nie ważne jak szybko biegniemy, to i tak stoimy w miejscu, nawet jeśli wykonujemy sporą pracę (wysiłek). Natomiast jeśli biegniemy po realnej trasie, to nawet jeśli biegniemy stosunkowo wolno, to co chwilę widzimy i doświadczamy, że przebiegliśmy coraz większy dystans. U dzieci bywa podobnie: bywają treści, które są niejako niedostępne z uwagi na to, że ich mózg nie jest jeszcze na tyle rozwinięty, aby wchłonąć coś co jest dla niego na chwilę obecną czarną magią. I pamiętajmy, że każde dziecko jest wyjątkowe jeśli chodzi o rozwój! Dla Tomka opanowanie potęg i pierwiastków może być proste i już w szkole podstawowej jest w stanie wykonywać wszelkie operacje na nich. Jednak dla Agatki akurat ten temat może być trudniejszy, ale już w figurach płaskich może rewelacyjnie sobie radzić (znacznie lepiej od Tomka). Stąd właśnie prośba i jednocześnie konieczność uwzględniania obecnego potencjału i możliwości (umysłowych, a wcześniej manualnych) danego dziecka. Dzięki temu możemy dobierać odpowiednie treści, które będą dla niego ciekawe, a jednocześnie takie, które będą dla niego możliwością rozwoju, a nie frustracji związanej z ciągłymi niepowodzeniami (brakiem zrozumienia, pomimo wielokrotnych prób). Inaczej mówiąc, dobrze jest wiedzieć jak działa mózg i co potrafi nasz umysł w danych okresach rozwojowych, biorąc oczywiście poprawkę na indywidualne cechy każdego dziecka.


9) Naturalny i odważny błąd po błędzie a sukces matematyczny (na bazie wniosków) z pewnością przybędzie.

RADA #9: Popełniaj i doceniaj błędy, bądź z nich dumny, ciesz się, że wiesz co nie działa i wyciągaj oraz stosuj wnioski.

To jest jedna z kluczowych spraw, które spędzają z powiek wielu uczniom, rodzicom i również nauczycielom. O czym tym razem mowa? Oczywiście o błędach, podejściu do nich oraz wnioskach, które z nich wyciągamy. Jeśli uczymy się czegoś nowego, tego czego nie umiemy perfekcyjnie, to naturalnym objawem jest to, że na początku będziemy popełniali błędy. Ba! Nie tylko jest to objawem naturalnym, ale i pozytywnym jak też niezbędnym elementem rozwoju! Co to nam mówi? Otóż musimy popełniać błędy, bo dzięki nim odkrywamy i tworzymy coś co potem będzie naszą budowlą w głowie, która będzie nam zapewniała rozumienie i dostrzeganie tego, co dawniej było poza naszym zasięgiem. Dlatego cieszmy się z popełnianych błędów, ponieważ dzięki nim wiemy co nie działa a jednocześnie analizując je, wiemy co zrobić, aby w końcu działało tak jak trzeba! I to się nazywa wyciąganiem wniosków, które potem stosujemy do kolejnych treści, które poznajemy i chcemy na ich bazie opanować kolejne umiejętności. Najlepsi nauczyciele doskonale rozumieją rolę i znaczenie błędów w rozwoju dziecka, więc zachęcają do tego, aby popełniało takie błędy jakie potrzebuje, a jednocześnie dostrzegało to co z nich wynika. Jeśli do tego jeszcze będziemy zachęcali je ku temu, aby wspólnie poszukać przyczyny błędów, jak też tego o czym one nam mówią, to mamy matematyczny rozwój pełną parą. Warto podkreślić jeszcze to, że proces popełniania błędów jest nieuchronny i zarazem nieskończony. Chodzi o to, że na coraz wyższym poziomie wtajemniczenia matematycznego popełniamy innego typu błędy, więc tak naprawdę nie można ich się pozbyć raz na zawsze. Można je co najwyżej zamienić na coraz bardziej wartościowe błędy. Nie trzeba chyba dodawać, że bardzo wiele naukowych odkryć powstaje właśnie na bazie błędów czy też przypadków, które zupełnie nie były planowane czy też przewidywane. Polecam znaleźć osobę, która w historii nauki znana jest z tego, że opracowała żarówkę. Poszukajcie cytatu lub fragmentu mówiącego o tym ile ów naukowiec popełnił błędów, aby w końcu żarówka zaświeciła i nie musiała po chwili zgasnąć. I zdradzę wam tajemnicę, że ów jegomość nie nazywał tego formalnie błędami, lecz nieudanymi próbami, które w końcu doprowadziły do przełomowego odkrycia. Być może warto również wprowadzić w naszej nauce nowy zwrot - nieudane próby (zamiast błędów, które wywołują negatywne skojarzenia).


10) Matematyka może być przygodą na całe życie, więc im wyżej wchodzisz tym bardziej dostrzegasz całe jej bogactwo (wszechświat oraz nieskończoność).

RADA #10: Pamiętaj, że im więcej wiesz, tym mniej rozumiesz i że im więcej rozumiesz, tym mniej kapujesz o co chodzi.

Matematyka podobnie jak szachy i inne skomplikowane dziedziny mają to do siebie, że w pewien sposób są nieskończone. Inaczej mówiąc, można się o nich uczyć całe życie i nigdy nie zdołamy je w całości zgłębić, poznać, zrozumieć jak też ich w pełni poczuć. Tak jak wspomniałem, to właśnie taki ocean w którym każdy może się wykąpać, a jeśli zajdzie potrzeba to również i napić z niego tyle wody ile zapragnie. Z matematyką nie jest inaczej, ale jest jeszcze coś na co warto zwrócić uwagę z dwóch powodów. Pierwszy jest taki, że zapewne przyjdzie nam spotkać się z "ekspertami, którzy już wiedzą wszystko", a z drugiej mamy jeszcze coś co wydaje się nieprawdopodobne. W przypadku realnych ekspertów o tyle łatwo jest ich rozpoznać, że najczęściej mówią, że co prawda znają się dość dobrze na matematyce (czy szachach), ale na pewno więcej nie umieją niż do tej pory zdążyli opanować... jak też wspominają, że im więcej się uczą, tym mniej rozumieją. Tak, to nie jest błąd! To właśnie ta druga absolutnie niewiarygodna rzecz, która została opisana w nauce jako efekt Dunninga-Krugera. Opowiem o nim co nieco, ponieważ dzięki temu łatwiej będzie nam zrozumieć i zaakceptować to co kiedyś rzekł sławny filozof - wiem, że nic nie wiem!

Efekt Dunninga-Krugera to hipotetyczne zjawisko psychologiczne polegające na tym, że osoby niewykwalifikowane w jakiejś dziedzinie życia mają tendencję do przeceniania swoich umiejętności w tej dziedzinie, podczas gdy osoby wysoko wykwalifikowane mają tendencję do zaniżania oceny swoich umiejętności. Tak to w skrócie definiuje Wikipedia, a ja pozwolę sobie nieco wyjaśnić z polskiego na nasz. Mianowicie chodzi o to, że im więcej wkładamy pracy w naukę matematyki, tym w końcu coraz więcej rozumiemy, bowiem dostrzegamy coraz lepiej to, co dawniej było dla nas niewidoczne czy też zupełnie nieoczywiste. W pewnym momencie jednak okazuje się, że wchodzimy na tak wysoką górę, że z tej góry nie tylko widzimy setki kilometrów w każdym kierunku, lecz po chwili podnosimy głowę ku górze. No i tu jest właśnie pies pogrzebany. Wychodzi bowiem na to, że to co osiągnęliśmy do tej pory jest nicością w porównaniu do galaktyk i wszechświata z którego istnienia zdajemy sobie sprawę, wtedy gdy znajdujemy się na najwyżej górze świata. Inaczej mówiąc, w pewnym momencie wydaje nam się, że umiemy coraz mniej, pomimo tego, że uczymy się coraz więcej (dłużej), co jest na swój sposób kompletnym paradoksem! I w drugą stronę też to działa! Tak! Osoby, które mają szalenie niską wiedzę, zrozumienie a przede wszystkim doświadczenie (głównie w uczeniu innych) są święcie przekonane, że "matematykę to jak już proszę pani umiem praktycznie całą". Dlatego takich "niedzielnych ekspertów" (jak kto woli - ignorantów) należy unikać jak diabeł święconej wody.


No i na koniec emocjonalna porada i wsparcie: to zjawisko jest w pełni naturalne i prawidłowe, więc warto po prostu zaakceptować to, że jeśli dojdziemy do momentu, że po dłuższym okresie wytrwałej czy też nieco bardziej intensywnej nauki (idealne byłoby połączenie obu cech) możemy dojść do punktu w którym krzykniemy z radością: wiem, że z matematyki kompletnie nic wiem! Zwykle wiąże się to nie tyle z pokorą, lecz głównie tak zwanym układaniem (restrukturyzowaniem) się na nowo materiału, który ktoś wywrócił nam do góry nogami. Jest to szalenie pozytywny objaw, bowiem potwierdza on, że nasza nauka przynosi oczekiwane skutki... nawet jeśli emocjonalnie może to być czasami dla nas trudne do ogarnięcia!

Pamiętajmy jeszcze o tym, że pomimo tego, że w danym etapie nauki czegoś nie rozumiemy, to pomimo tego nadal warto ćwiczyć, bo po niedługim czasie wszystko zacznie się świetnie układać, utrwalać i "nagle" nastąpi w nas "przebudzenie matematycznego Buddy", które sprawi, że dane zagadnienia staną się dla nas tak oczywiste, że zaczniemy zadawać sobie pytania jak to możliwe, że kiedyś tego nie rozumieliśmy. Dlatego przy wytrwałej, uczciwej, solidnej i dobrze zaplanowanej nauce... można powiedzieć, że niemal wszystko jest możliwe. Dla osób, które mają pewne wątpliwości matematyczne, wspomnę nieśmiało, że aby osiągnąć mistrzostwo w szachach (zdobyć tytuł mistrza szachowego) trzeba zwykle poświęcić na to dziesięć lat (lub znacznie więcej). Niemniej tak w szachach jak i matematyce najpierw trzeba chcieć się czegoś nauczyć (decyzje), następnie wytrwale pracować nad tym, aby to osiągnąć. Zupełnie tak jak w życiu czy też w krainie Królowej Nauk - Matematyce.


Na tym powoli kończymy nasze rozważania. Mam nadzieję, że dzięki temu zgłębianie królowej nauk będzie znacznie łatwiejsze, a przynajmniej skłoni do refleksji i podzielenia się tymi myślami i wskazówkami z tymi, którzy tego potrzebują. Liczę na to, że uważna lektura i wyciągnięcie wniosków z powyższych zasad, wniosków i złotych rad, sprawi że generalnie nauka (nie tylko matematyki) będzie znacznie łatwiejsza, przynajmniej na poziomie emocjonalnym. Od razu dodam, że wbrew pozorom, nawet jeśli owe przemyślenia wydają się komuś banalne, to zapewniam, że naprawdę nie wszyscy nauczyciele, rodzice czy uczniowie są ich świadomi. Ba! Dla wielu z nich będzie to coś z czym spotykają się po raz pierwszy w życiu, nawet pomimo tego, że w świecie edukacyjnym są już dość długo (bez względu czy w roli ucznia czy nauczyciela). Dlatego serdecznie zachęcam do omawiania ich oraz wspólnej dyskusji jak też tworzenia swojej listy i punktów czy też głębszej analizy tych wyżej przedstawionych. Gwarantuję, że będzie to wartościowe doświadczenie, które może pomóc w dłuższej perspektywie, zwłaszcza tym, którzy nie mieli okazje poznać potęgi nauki oraz radości z odkrywania matematyki i nabywania kolejnych umiejętności.


PORADY WUJKA TOMKA: CZYLI MATEMATYKA MA BYĆ FAJNA - INFOGRAFIKA nr 1

PORADY WUJKA TOMKA: CZYLI MATEMATYKA MA BYĆ FAJNA - INFOGRAFIKA nr 2

10 ZŁOTYCH ZASAD CZYLI JAK OSIĄGNĄĆ SUKCES MATEMATYCZNY - INFOGRAFIKA #1

10 ZŁOTYCH ZASAD CZYLI JAK OSIĄGNĄĆ SUKCES MATEMATYCZNY - INFOGRAFIKA #2

Powyższe infografiki mogą stanowić dobry materiał do dyskusji lub też ściągawkę dla każdego ucznia i nauczyciela, który chce uczniom pomagać w tym, w jaki sposób mogą lepiej opanować matematykę (bądź też inne przedmioty ścisłe).