Выступление Якова Абрамсона с рассказом о практике применения разработанной им методики
Стремительное развитие математики и физики всё более увеличивает сумму знаний, необходимых выпускникам физико-математических факультетов университетов для выведения их на передний край современного состояния этих наук. В то же время математика — это по-прежнему область знаний, в которой важнейшие результаты делаются в подавляющем большинстве случаев молодыми людьми.
Учебники, программы по математике как в ВУЗах, так и в старших классах физико-математических школ и без того уже перегружены, по крайней мере, в том виде, в котором они сегодня существует. Резерв имеется лишь в первых шести классах, когда дети, например, изучают общеобразовательные программы по математике.
С другой стороны, за время пребывания в начальной школе у большинства детей отбивается напрочь интерес к математике, формируется стереотип о ней как о науке застывшей и мёртвой, наподобие латыни, состоящей из мнемонических правил, которые надо вызубривать. Разумеется, для прошедших сквозь это горнило и «уцелевших» благодаря семьям, поддерживающим этот интерес домашними занятиями, кружками, к 7–8 классам предоставляют свои услуги специализированные физико-математические школы, существующие, как правило, в крупных городах.
Автор не ставит перед собой задачу глобального изменения качества преподавания математики в массовой школе — для этого нет предпосылок, да и, пожалуй, в этом нет необходимости. Для поддержания конкурентоспособности страны в области высоких технологий необходимо относительно небольшое количество высоких профессионалов, имеющих фундаментальную математическую подготовку.
Продолжая цикл видеобесед с учеными, деятелями культуры, общественными деятелями, ставшими национальным достоянием, мы поговорили с Яковом Иосифовичем Абрамсоном, учителем математики в школах «Интеллектуал» и «Алеф». Беседа проходила в Филипповской школе в рамках Маркеловских лекций и была посвящена авторской программе по математике и методике её преподавания в начальной школе и других задачах.
Я.И.: Добрый вечер! Здесь мне многие знакомы, мне легче выступать для родителей своих учеников первых классов. Сегодня я планирую рассказать о двух вещах. Первое – это та программа начальной школы, которую здесь я впервые в полном объеме реализую. До этого я реализовал ее в частной школе, но не в полном объеме. Я объясню, почему и как возникла эта идея. Как я начал в начальной школе преподавать, как я пытаюсь это делать. И так, как это уже реализовано с 6 по 11 классы, где в прошлом году у меня состоялся выпуск, правда, всего трех человек, выдержавших все. Об очевидных недостатках и издержках процесса я буду говорить позже.
Как-то в разговоре с Евгением Владимировичем (Маркеловым) я сказал, что у меня есть программа, рассчитанная на 6–11 классы, и что за это время можно добиться таких вещей, которые выглядят неправдоподобными. Когда зам. директора школы «Интеллектуал» Евгений Николаевич попросил меня дать сводку по результатам моей работы за 6 лет, я стал скачивать все в один файл (экзамены). Скачав, я посмотрел и не поверил сам. Я увидел весь этот огромный материал, собранный в одном месте и превышающий во многом первые два курса мехмата по многим направлениям. Но ведь можно было бы сделать еще больше, начав не с 6-го, а с 1-го класса. Сначала у нас с Евгением Владимировичем шел разговор, скорее, в полемическом ключе, т.к. очень много было противников этой идеи. Но он загорелся и успел открыть начальную школу. Очень хотелось бы показать ему, какая получилась школа.
История и предыстория. В 1966–1971 гг. я учился в школе Л2Ш. В Л2Ш было 16 часов математики в неделю и еще надо было 2–3 часа ежедневно делать домашние задания, при этом мы фактически в очень небольшой степени, характерной для математических школ, превышали школьную программу. Т.о., на 90% — это была школьная программа.
А зачем так много часов, зачем такая интенсивность? Что же этим достигалось? А достигалась высокая степень автоматизма при решении сложных конкурсных задач. Была математика, которую стали называть конкурсной. Это сложные зубодробительные задачи, собранные за 20–30 лет, которые даются только для поступления, а скорее, для не поступления. Это хитрые, фактически олимпиадные задачи. У некоторых моих одноклассников это отбило охоту заниматься математикой, многие занялись чем-то другим.
Мне, поскольку я никуда не мог поступить, т.к. ничего больше не знал, пришлось пойти на мехмат МГУ. Но было сформировано представление, что математика — это решение сложных олимпиадных задач.
А потом оказалось, что у нее совершенно другое лицо. И у меня возникла мысль не морочить голову детям, а сделать для них выбор будущей профессии сознательным. Например, школьная геометрия фактически больше нигде не используется, совершенно другие идеи, другая идеология, все другое. Почему нельзя все это сделать еще в школе? Да, психологи считают, что до определенного возраста человек не готов. В физике тоже когда-то считалось, что Земля стоит на трех китах, и все были в этом абсолютно уверены. Но оказалось, что это не так. А в психологии тем более. В РГГУ, в институте психологии, например, берутся 20 студентов, с которыми проводится эксперимент, затем делается вывод и все. Выборка совершенно недостоверная, маленькая и не представительная. Потому что иначе дорого проводить исследования. Но мне кажется, стоило бы проверить.
Я проверял с 1991 по 1998 годы в частной школе «Алеф». Там мне предоставили возможность сделать все, что я хочу, но в ограниченном объеме. Во-первых, два раза в неделю и, во-вторых, там не было возможности отбирать детей. А я вовсе не утверждаю, что то, что предлагается, может быть растиражировано на 100% детского коллектива. В нашей стране, да и в мире такого нет. Это 10–20%, может быть, 25%, но не больше. Это не для всех, и не всем показано. В школе «Интеллектуал» имеется такая роскошь, как возможность отбирать, и мы отбираем детей, и к нам большой конкурс. Поэтому это тоже не совсем представительская выборка, т.е. это не случайные дети. Это дети высокой нормы. Это очень любознательные, обучаемые дети, из семей, в которых уделялось много внимания образованию. Т.е. благополучные дети, с которыми легко, которые хотят учиться, учиться всему, в т.ч. и математике.
Что характерно для действующей сейчас программы и какие в ней я вижу недостатки? Во-первых, есть несколько разрывов. Разрыв между начальной и средней школой. В начальной школе формируется представление о математике как о счете. Выходит после 4-го класса ученик. Его ожидания — это дальнейшее совершенствование в счете. Сложение, вычитание, умножение, деление. Кто лучше считает, тот и лучший в математике. Только непонятно, зачем это нужно в век компьютеров. В средней школе меняется представление, появляются буквы и много формул. И дальше уже формируется новое представление. Значит математик — это тот, кто знает больше формул. Получается разрыв уже с высшей школой. Правда есть один предмет — геометрия, где нужно очевидное доказывать. Но почему, зачем?
Ведь только в геометрии это нужно. В школьной алгебре и «началах анализа» этого почему-то не делается. Не доказывается строго основная теорема арифметики, например теорема о промежуточном значении непрерывной функции, да и вообще с иррациональными числами не вполне ясно – что они такое собой представляют и почему мы с ними так фамильярно обращаемся.
В «Интеллектуале» изначально осуществляется отбор в 5–10 классы. Но этого я сейчас касаться не буду, потому что это отдельная история. А вот по поводу отбора в первый класс и открытия начальной школы было очень много возражений. Понятно, что отсутствуют тесты, т.к. дети, идущие в 1-й класс, не обязаны ничего знать. Ребенок идет в школу, чтобы его там всему обучили. Многие считали, что не надо открывать начальную школу, т.к. ничего в этом возрасте определить нельзя. Лучше всего, конечно, брать в 8-й класс, например, победителей олимпиад. Т.к. там всем понятно, что это человек с уже определившимися интересами. А первокласснику интересен весь мир. Но есть все равно некоторые вещи, которые можно увидеть и здесь. Я наблюдаю. Мне не важно, решит он задачу или не решит в данной ситуации. А мне важно, сколько времени ребенок способен ее решать. Потому что очень многие дети попробовали, не получилось, бросили. Интерес пропал. А у некоторых нет. Ему хочется попробовать и так и сяк. Вот это как раз наш ребенок. Вот этот нам нужен. Получилось – не получилось – не так уж важно. Важно, что у него есть способность фокусироваться на какой-то задаче. Далее, многие привыкли оценивать человека по тому, что он говорит и как он говорит. Я считаю, что важнее посмотреть, как человек слушает. Умеющих говорить существенно больше, чем умеющих слушать! Я наблюдаю, как слушают. Как слушают друг друга, как слушают учителя. Умение слушать встречается значительно реже, чем умение говорить. Кто-то отвлекся, а кто-то слушает, открыв рот, глаза, уши. Тоже записываю. Это можно увидеть. Но есть и формальные вещи, когда дают задачу на смекалку. Решил – не решил. Т.е. на самом деле в 1-й класс вполне можно отобрать.
Дети приходят очень разные. Более разные, чем взрослые. Потому что обычная школа нивелирует, т.е. усредняет. Школа подтягивает слабых учеников и обделяет вниманием сильных. Сильным скучно, нечего делать. Они могут даже создавать проблему для учителя. Трудно ведь ученику сидеть спокойно в 7–8 лет и ничего не делать. Это мы, взрослые, научились ничего не делать. Можем сидеть на работе и ничего не делать, и нам хорошо! А вот в 7–8–9 лет это не комфортно. Если ничего не делать, то надо прыгать, отвлекаться, но просто ничего не делать очень трудно. Вот если что-то делать, тогда еще можно сидеть. Сидеть вообще очень трудно, но еще и не делать ничего – это просто пытка. А учитель в это время занят. Если у него тем более 30 человек в классе. Занят, ему мешают, если его внимание отвлекают. Так что потихонечку все более или менее выравниваются.
Детей можно считать одаренными, если они любознательные. Не у всех 100% детей существует такая черта, как любознательность, но у тех, у кого она есть, — всех можно научить. Много ли таких детей? Например, в частной школе «Алеф», где я работал последние годы, конкурса не было, брали всех. Но в каждый класс все равно попадали 1–2 ребенка, которых можно было учить гораздо быстрее и глубже. Трудно, конечно, учить в одном классе, где есть разные ученики. Но что делать? Все равно получалось. Проблема с учителями. Гораздо меньше учителей, которые могут по этой программе учить, чем детей, которые могут по ней учиться. Если я говорю, что таких детей от 10 до 30%, то учителей, боюсь, что не больше 5%. А идея сама очень заманчива – взять в 1-м классе и выпустить в 11-м. Но я, к сожалению, слишком поздно получил такую возможность, поэтому не знаю, удастся ли её реализовать.
Хотелось бы иметь молодых последователей, которым это было бы интересно и которым хватило бы на это времени в жизни.
Цели и задачи программы преподавания математики
У нас в 1-м классе в настоящий момент 16 учеников, из которых 7 девочек и 9 мальчиков. В основном они все старше 7 лет, но моложе 8. Четыре раза в неделю с ними занимаюсь я. Один раз в неделю у них проходит занятие по олимпиадной математике. И еще у них есть обычная государственная математика. Также у них много развивающих кружков, например, биология, естествознание, музыка с ее половинками, четвертинками, долями и т.д. Происходит комплексное воздействие на учеников. Чем бы ребенок ни занимался — всё его развивает.
У нас модульная система обучения. Что удалось сделать за 5 прошедших модулей? Запись чисел в различных системах счисления, перезапись чисел из одной системы счисления в другую, сложение-вычитание в разных системах счисления, умножение многозначных чисел почти в столбик, деление почти уголком, т.е. почти все действия арифметики мы прошли. Все алгоритмы они выводили сами.
Я не давал никаких алгоритмов, сами постепенно к ним пришли. Почти дошли до умножения в столбик. Строим «гараж», чтобы в уме ничего не держать, не запоминать. Мы не любим ничего запоминать, зубрить. Все пишем. Деление уголком многозначных чисел на однозначные прошли, степени, обратные операции, т.е. извлечение корней и взятие логарифмов. Планиметрию немножечко взяли, понятие доказательства. В частности, что такое доказательство от противного. Доказали несколько теорем для тренировки, например признаки равенства треугольников. Научились считать площади многоугольников, нарисованных на клетчатой доске.
Но главное достижение, я считаю, это эмоциональная увлеченность детей, они просят сами домашнее задание. У меня в старших классах домашние задания не просят. А эти просят еще пока, но может скоро перестанут просить (смех в зале).
Планы
Мы в первом модуле 2-го класса построим целые числа, т.е. у нас появятся отрицательные числа, соответственно, функции и графики. Но графики у нас будут состоять из отдельных точек, т.к. у нас нет ни дробей, ни вещественных чисел, поэтому это будут не линии, а отдельные точки. Но все равно это графики, графики на множестве целых чисел. Графики прямых линий, абсолютной величины, квадратичной функции. Потом будут преобразования графиков, сдвиг графиков вверх, вниз, влево вправо, переворачивание. Сложение, умножение функций, многочлены, сложение, умножение многочленов, формулы сокращенного умножения, их применение для быстрого счета. Техника быстрого счета. Во 2-м классе научимся быстро считать. Появятся двоично-рациональные числа – половинки, четвертинки, восьмушки и т.д. Продолжим планиметрию, там будут вписанные, описанные окружности. Различные равенства треугольников по трем элементам – по трем медианам, по трем биссектрисам и т.д. Дальше будет язык математической логики, теория множеств. В 3-м классе — делимость, признаки делимости, линейные Диофантовы уравнения, построения рациональных чисел, система уравнений с двумя неизвестными, текстовые задачи на составление уравнений, соответственно, раз появились дроби – гомотетия, подобие. В 4-м классе – элементы комбинаторики, метод математической индукции, векторы на плоскости, матрицы 2´2, линейные преобразования плоскости, детерминант и его геометрический смысл. Это то, что нам предстоит пройти за 4 года, т.е. программа начальной школы.
Особенности методики
(Написано на стенде) III тип; быстрая смена задач, низкая повторяемость; отработка за счет «наложения» (сложение-умножение, вычитание-деление, системы-задачи); постоянный интеллектуальный стресс, работа на границе ЗБР; эмоциональное подкрепление (успех на внешних мероприятиях, статус в группе, конкурентная среда + взаимодействие; непрерывность занятий математикой (д/з на выходные, каникулы); развитие навыков самостоятельной работы; ничего не объяснять, не рассказывать решений; эффект незавершённого действия Б.В. Зейгарник.
Есть так называемые 3 типа обучения: I тип – проб и ошибок. II тип – работа по готовому алгоритму. III – построение алгоритма.
Я даю задачу, например, найдите закономерность. Например, выпишите квадраты 1, 4, 9, 16, 25 и попробуйте найти закономерность того, как эти числа растут. Задача открытого типа. Находят закономерность, не находят, постепенно все это делается. II-ой тип – работа по готовому алгоритму. Все алгоритмы, которые у нас были до сих пор, мы их все-таки вывели. И сложение-вычитание в столбик, умножение в столбик и деление уголком. И задачи по геометрии были. Правда, у нас всего две аксиомы. У нас не по Д. Гильберту.
По Д. Гильберту будет в 7-м классе. Построили все, что нам нужно и строим дальше. Но все равно мы доказываем, мы по III типу доказываем, а потом пользуемся уже готовыми (нами же построенными) алгоритмами при решении задач.
За счет чего можно удерживать эмоциональную напряженность? За счет чего их можно заставлять все время бежать? Все время тянуться за знаниями, как за морковкой? Что нужно делать, чтобы все время держать их на дистанции? Все искусство состоит, собственно, в этом. Держать не слишком далеко, иначе их можно потерять, но и не слишком близко, иначе ослабнет темп. Найти ту границу, границу зоны ближайшего развития, границу их возможностей. Работая на пределе своих возможностей, они попадают в ситуацию эмоционального стресса. Именно в этой ситуации происходит резкий рост. Резкий рост интеллектуального развития. Можете просто обратиться к своему опыту. То, что мы хорошо помним, было связано с какими-то эмоциональными стрессами. Положительными, отрицательными, неважно какими. Это хорошо запоминается. Но можно создавать искусственно и поддерживать это поле все время.
За счет чего это достигается?
У меня, например, ребята долго не могли решить довольно сложную задачу по геометрии. Вижу, что никак. Подхожу к доске и рисую окружность. И все. Т.е. не хватало какого-то толчка небольшого. По минимуму надо помогать. Есть у меня подсказки и такого вида:
«Это просто». Это тоже подсказка. Это означает, что ищи решение на поверхности, не уходи вглубь. Это значит, что надо отбросить сложные комбинации, надо посмотреть на задачу сверху, значит решение где-то на поверхности. Т.е. подсказки должны быть минимальными. Но подсказки должны быть. Т.е. когда я даю задачу, я предусматриваю, что ее не решат. И даже не одну, а 2–3 подсказки, может быть, придется дать.
А какие именно, я пытаюсь предугадать и пишу заранее. Если не решат, я дам вот это, а если это не поможет, я дам вот это. Эффект Зейгарник — это эффект незаконченного действия. Не смогли, допустим, они решить задачу и просят: ну так скажите же, как она решается! А я говорю: подумаете и решите. Она им не дает покоя, она их мучает. Урок закончился, они так и не знают решения, они не могут ее просто забыть. Как же она решается? Она — как заноза. Вот и хорошо. Пускай сидит как заноза. И если я вижу, что они достаточно помучались, я даю подсказку. Когда человек долго думал над задачей, ему совсем немного надо, чтобы все у него в голове встало на место. Но эти усилия даром не проходят. Подсказать человеку, который думал над задачей, гораздо полезней, чем человеку, который над ней не думал. Никогда не подсказывайте тому, кто еще не подумал. Пусть сначала помучаются!
Недостатки программы
Нынешняя школьная программа консервативна. Самая консервативная программа – это не институтская, а школьная. Она меняется очень медленно. Учебники построены в исторической последовательности, т.к. в исторической последовательности сначала были дроби, т.к. надо было что-то мерить. Я застал людей, которые учились в наших гимназиях до или вскоре после революции, так в то время отрицательные числа назывались относительными. К ним и отношение было соответствующим. А название «мнимые» числа само за себя говорит. На самом деле, с логической, психологической, педагогической и т.д. точек зрения отрицательные числа надо вводить раньше, чем дроби. Отрицательные числа – это очень простая вещь. Там всего лишь минус на минус равно плюс. Ничего запоминать не надо, потому что это очень естественная вещь. Объясняется с разных сторон, вполне доступно детям даже в 1-м классе. Хотя у меня с этого начинается 2-й класс. А дроби – это действительно сложное понятие. Здесь нужна математическая культура, прежде чем к ним перейти. Поэтому я стараюсь наработать эту математическую культуру как следует. Развить навыки абстрактного мышления, работу с буквами, с многочленами, с функциями и.т.д., прежде чем переходить к дробям.
Сейчас все совершенно разорвано в школьной программе. Так, например, появляется в 6-м классе площадь круга. В площадь круга входит число Пи. Откуда взялось число Пи – непонятно, потому что ничего кроме дробей до тех пор не было. Оно дробью не является. Чем оно является? Бесконечной десятичной дробью. А что это такое? Принято считать, что никто не спросит. Потому что достаточно было бы спросить – и все, конец. Ведь десятичная дробь – это сокращённая запись операции сложения. Что такое сложить бесконечное количество чисел? Сложить бесконечное количество объектов чисел – это не то же самое, что сложить 20 или 30 чисел. Это понятие, которое надо как-то определять. Не понятно только, зачем это в 6-м классе делать. Это можно сделать, но не обязательно в 6-м классе. Кстати, мои шестиклассники не знают формулы площади круга и длины окружности. В этом они отстают от всех остальных. Они узнают, правда, это в 7-м классе, когда построят вещественные числа с помощью Дедекиндовых сечений, и тогда в свои права вступит число Пи. Правда, все равно площадь круга и длина окружности не совсем еще легализованы, потому что не очень понятно, почему они, собственно говоря, есть.
Или возьмём геометрию, она действительно учит изобретательности. Но не нужно думать, что современные разделы математики, такие как топология, линейная алгебра или коммутативная алгебра, этому не учат. И они, скорее всего, больше понадобятся тому, кто дальше математику изучать будет. Уж комплексные числа – это точно. В мое время были комплексные числа в программе, зато не было «начал анализа». Зачем нужны начала анализа? Потому что высшая школа начинает всегда с «забудьте то, чему учили вас в школе», потому что все делается заново. Уже не начала анализа, а анализ по-настоящему.
Недостатки моей программы
Во-первых, это «закрытость» группы. Сейчас у меня шесть семиклассников. И помимо них есть очень способные, талантливые ребята, но я их уже не могу принять в свою группу, т.к. они догнать остальных уже не могут. Они не могут проделать тот гигантский объем работы, тем более самостоятельно, чтобы преодолеть ту пропасть, которая их отделяет от моих учеников. Мои ученики, решив примерно 1100 задач, прошли много материала вне школьной программы – комбинаторику, теорию вероятности, элементы дискретной элементарной теории вероятности, группы, кольца, векторные пространства. А новый ученик сам это не одолеет. Поэтому он не может уже попасть. Группа только тает, т.е. на выход она открыта, а на вход она закрыта. И вот поэтому я выпустил в прошлом году только трёх человек. Три человека закончили у меня 11 класс. А в 6-м их было 18. Т.е. начинало 18, а закончило только трое. Да, они много чего знают, но их всего трое. Правда, нельзя сказать, что пострадали остальные, которые проучились 2–3 года. У них проблем с математикой дальше не было уже. Но, тем не менее, очень низкий КПД, мало людей могут все это пройти. Потери происходят при любом переходе.
Т.е. если человек выходит из этой группы, попадает в другую, параллельную группу внутри школы, где я работаю. Или, например, переходит уже в другую школу, тогда наступает полный обвал. Т.е. были у него задачи, которые требовали напряжения, а теперь нужно, образно говоря, 2´2 делать все время. А это не менее страшно, чем тянуться вверх. Падать вниз может быть еще больнее, чем вверх тянуться. Такой ученик начинает мешать учителю на уроках, потому что ему нечего делать, у него возникают дисциплинарные проблемы, вызывают родителей, потому что это реальная проблема, когда скучно на уроке. Очень плохая вещь, когда в подростковом возрасте нечем заняться. Т.е. подросток найдет, чем заниматься. И может быть это будет совсем не то, чем бы хотелось.