В начальных классах опираются на так называемое «интуитивное» понятие величины. Под величиной понимают свойство предметов или явлений, по которому эти предметы или явления можно сравнивать с помощью слов «больше» или «меньше».
Позднее дети узнают, что величина – это такое свойство предметов, которое можно измерить.
Измерить величину – это значит, сравнить величину с однородной величиной, принятой за единицу и результат сравнения выразить числом.
Результат измерения записывается с помощью числа и мерки (единицы измерения): 5 см, 3кг, … Эти записи часто называют именованными числами .
Свойства величин :
Однородные величины можно сравнивать, складывать, вычитать, умножать и делить на число.
II. Задачи изучения величин в начальных классах.
В начальных классах изучают следующие величины и единицы их измерения: длина, масса, время, площадь, емкость (объем, вместимость), скорость.
Задачи изучения величин:
- Познакомить детей с «интуитивным» понятием величины, с наиболее часто встречающимися величинами.
- Познакомить детей с разными способами сравнения величин.
- Познакомить детей с процессом измерения величины, записью результата измерения.
- Познакомить детей с общепринятыми единицами измерения основных величин. По каждой величине ввести таблицу мер величины.
- Научить выполнять операции с именованными числами: преобразовывать, сравнивать, складывать, вычитать, умножать, и делить на число.
- Познакомить детей с измерительными приборами по каждой величине. Формировать навыки измерения величин. Формировать представления о точности измерения. Развивать чувственные представления детей (глазомер, чувство времени и т. д.).
- Расширять представления детей об окружающем мире в процессе изучения величин.
- Познакомить детей с историей измерения величин, со старинными мерами, с единицами измерения величин, принятыми в разных странах.
- Научить решать задачи с использованием связей и зависимостей между величинами.
Все эти задачи реализуются в любой программе обучения детей математике.
III. Этапы формирования представлений о величине и единицах ее измерения.
Петерсон Л. Г., Истомина Н. Б., Аргинская И. И. отмечают, что, несмотря на различия между величинами, при изучении каждой величины можно выделить одни и те же этапы.
Анализ этапов по работе с величиной, предложенный данными авторами, позволяет выделить «обобщенные» этапы по работе с любой величиной (независимо от программы).
| Этапы | Методика |
| 1. Актуализируется опыт детей (дошкольный) по сравнению величин. 2. Используется прием сравнения для выделения нужного свойства (величины). Вводится термин (название) величины. 4. Для введения мерки необходимо создание проблемной ситуации. 5. Возможен перенос этого этапа. 6. Для введения единой мерки необходимо создание проблемной ситуации. 9. Целесообразно объяснить необходимость введения новой единицы измерения. |
Тема: ВЕЛИЧИНЫ И ИХ ИЗМЕРЕНИЯ
Цель: Дать понятие величины, ее измерения. Познакомить с историей развития системы единиц величин. Обобщить знания о величинах, с которыми знакомятся дошкольники.
План:
Понятие величины, их свойства. Понятие измерения величины. Из истории развития системы единиц величин. Международная система единиц. Величины, с которыми знакомятся дошкольники, и их характеристики.
1. Понятие величины, их свойства
Величина – одно из основных математических понятий, возникшее в древности и подвергшееся в процессе длительного развития ряду обобщений.
Первоначальное представление о величине связано с созданием чувственной основы, формированием представлений о размерах предметов: показать и назвать длину, ширину, высоту.
Под величиной понимаются особые свойства реальных объектов или явлений окружающего мира. Величина предмета – это его относительная характеристика, подчеркивающая протяженность отдельных частей и определяющая его место среди однородных.
Величины, характеризующиеся только числовым значением, называют скалярными (длина, масса, время, объем, площадь и др.). Кроме скалярных величин в математике рассматривают еще векторные величины, которые характеризуются не только числом, но и направлением (сила, ускорение, напряженность электрического поля и др.).
Скалярные величины могут быть однородными или разнородными. Однородные величины выражают одно и то же свойство объектов некоторого множества. Разнородные величины выражают различные свойства объектов (длина и площадь)
Свойства скалярных величин:
§ любые две величины одного рода сравнимы либо они равны, либо одна из них меньше (больше) другой: 4т5ц …4т 50кг Þ 4т5ц=4т500кг Þ 4т500кг>4т50кг, т. к. 500кг>50кг, значит
4т5ц >4т 50кг;
§ величины одного рода можно складывать, в результате получится величина того же рода:
2км921м+17км387м Þ 2км921м=2921м, 17км387м=17387м Þ 17387м+2921м=20308м; значит
2км921м+17км387м=20км308м
§ величину можно умножать на действительное число, в результате получится величина того же рода:
12м24см × 9 Þ 12м24м=1224см, 1224см×9=110м16см, значит
12м24см × 9=110м16см;
4кг283г-2кг605г Þ 4кг283г=4283г, 2кг605г=2605г Þ 4283г-2605г=1678г, значит
4кг283г-2кг605г =1кг678г;
§ величины одного рода можно делить, в результате получится действительное число:
8ч25мин : 5 Þ 8ч25мин=8×60мин+25мин=480мин+25мин=505мин, 505мин : 5=101мин, 101мин=1ч41мин, значит 8ч25мин : 5=1ч41мин .
Величина является свойством предмета, воспринимаемым разными анализаторами: зрительным, тактильным и двигательным. При этом чаще всего величина воспринимается одновременно несколькими анализаторами: зрительно-двигательным, тактильно-двигательным и т. д.
Восприятие величины зависит от:
§ расстояния, с которого предмет воспринимается;
§ величины предмета, с которым он сравнивается;
§ расположения его в пространстве.
Основные свойства величины:
§ Сравнимость – определение величины возможно только на основе сравнения (непосредственно или сопоставляя с неким образом).
§ Относительность – характеристика величины относительна и зависит от выбранных для сравнения объектов один и тот же предмет может быть определен нами как больший или меньший в зависимости от того, с каким по размерам предметом он сравнивается. Например, зайчик меньше медведя, но больше мышки.
§ Изменчивость – изменчивость величин характеризуется тем, что их можно складывать, вычитать, умножать на число.
§ Измеряемость – измерение дает возможность характеризовать величину к сравнению чисел.
2. Понятие измерения величины
Потребность в измерении всякого рода величин, так же как потребность в счете предметов, возникла в практической деятельности человека на заре человеческой цивилизации. Так же как для определения численности множеств, люди сравнивали различные множества, различные однородные величины, определяя прежде всего, какая из сравниваемых величин больше, как меньше. Эти сравнения еще не были измерениями. В дальнейшем процедура сравнения величин была усовершенствована. Одна какая-нибудь величина принималась за эталон, а другие величины того же рода сравнивались с эталоном. Когда же люди овладели знаниями о числах и их свойствах, величине – эталону приписывалось число 1 и этот эталон стал называться единицей измерения . Цель измерения стала более определенной – оценить. Сколько единиц содержится в измеряемой величине. результат измерения стал выражаться числом.
Сущность измерения состоит в количественном дроблении измеряемых объектов и установлении величины данного объекта по отношению к принятой мере. Посредством операции измерения устанавливается численное отношение объекта между измеряемой величиной и заранее выбранной единицей измерения, масштабом или эталоном.
Измерение включает в себя две логические операции:
первая – это процесс разделения, который позволяет ребенку понять, что целое можно раздробить на части;
вторая – это операция замещения, состоящая в соединения отдельных частей (представленных числом мерок).
Деятельность измерения довольно сложна. Она требует определенных знаний, специфических умений, знания общепринятой системы мер, применения измерительных приборов.
В процессе формирования измерительной деятельности у дошкольников по средствам условной мерки дети должны понять, что:
§ измерение дает точную количественную характеристику величине;
§ для измерения необходимо выбирать адекватную мерку;
§ число мерок зависит от измеряемой величины (чем больше величина, тем больше ее численное значение и наоборот);
§ результат измерения зависит от выбранной мерки (чем больше мерка, тем меньше численное значение и наоборот);
§ для сравнения величин необходимо их измерять одинаковыми мерками.
3. Из истории развития системы единиц величин
Человек давно осознал необходимость измерять разные величины, причем измерять как можно точнее. Основой точных измерений являются удобные, четко определенные единицы величин и точно воспроизводимые эталоны (образцы) этих единиц. В свою очередь, точность эталонов отражает уровень развития науки, техники и промышленности страны, говорит о ее научно-техническом потенциале.
В истории развития единиц величин можно выделить несколько периодов.
Самым древним является период, когда единицы длины отождествлялись с названием частей человеческого тела. Так, в качестве единиц длины применяли ладонь (ширина четырех пальцев без большого), локоть (длина локтя), фут (длина ступни), дюйм (длина сустава большого пальца) и др. В качестве единиц площади в этот период выступали: колодец (площадь, которую можно полить из одного колодца), соха или плуг (средняя площадь, обработанная за день сохой или плугом) и др.
В XIV-XVI вв. появляются в связи с развитием торговли так называемые объективные единицы измерения величин. В Англии, например, дюйм (длина трех приставленных друг к другу ячменных зерен), фут (ширина 64 ячменных зерен, положенных бок о бок).
В качестве единиц массы были введены гран (масса зерна) и карат (масса семени одного из видов бобов).
Следующий период в развитии единиц величин - введение единиц, взаимосвязанных друг с другом. В России, например, такими были единицы длины миля, верста, сажень и аршин; 3 аршина составляли сажень, 500 саженей - версту, 7 верст - милю.
Однако связи между единицами величин были произвольными, свои меры длины, площади, массы использовали не только отдельные государства, но и отдельные области внутри одного и того же государства. Особый разнобой наблюдался во Франции, где каждый феодал имел право в пределах своих владений устанавливать свои меры. Такое разнообразие единиц величин тормозило развитие производства, мешало научному прогрессу и развитию торговых связей.
Новая система единиц, которая впоследствии явилась основой для международной системы, была создана во Франции в конце XVIII века, в эпоху Великой французской революции. В качестве основной единицы длины в этой системе принимался метр - одна сорокамиллионная часть длины земного меридиана, проходящего через Париж.
Кроме метра, были установлены еще такие единицы:
§ ар - площадь квадрата, длина стороны которого равна 10 м;
§ литр - объем и вместимость жидкостей и сыпучих тел, равный объему куба с длиной ребра 0,1 м;
§ грамм - масса чистой воды, занимающая объем куба с длиной ребра 0,01 м.
Были введены также десятичные кратные и дольные единицы, образуемые с помощью приставок: мириа (104), кило (103), гекто (102), дека (101), деци, санти, милли
Единица массы килограмм был определен как масса 1 дм3 воды при температуре 4 °С.
Так как все единицы величин оказались тесно связанными с единицей длины метром, то новая система величин получила название метрической системы мер .
В соответствии с принятыми определениями были изготовлены платиновые эталоны метра и килограмма:
§ метр представляла линейка с нанесенными на ее концах штрихами;
§ килограмм - цилиндрическая гиря.
Эти эталоны передали на хранение Национальному архиву Франции, в связи с чем они получили названия «архивный метр» и «архивный килограмм».
Создание метрической системы мер было большим научным достижением - впервые в истории появились меры, образующие стройную систему, основанные на образце, взятом из природы, и тесно связанные с десятичной системой счисления.
Но уже скоро в эту систему пришлось вносить изменения.
Оказалось, что длина меридиана была определена недостаточно точно. Более того, стало ясно, что по мере развития науки и техники значение этой величины будет уточняться. Поэтому от единицы длины, взятой из природы, пришлось отказаться. Метром стали считать расстояние между штрихами, нанесенными на концах архивного метра, а килограммом - массу эталона архивного килограмма.
В России метрическая система мер начала применяться наравне с русскими национальными мерами начиная с 1899 года, когда был принят специальный закон, проект которого был разработан выдающимся русским ученым. Специальными постановлениями Советского государства был узаконен переход на метрическую систему мер сначала РСФСР (1918 г.), а затем и полностью СССР (1925 г.).
4. Международная система единиц
Международная система единиц (СИ) - это единая универсальная практическая система единиц для всех отраслей науки, техники, народного хозяйства и преподавания. Так как потребность в такой системе единиц, являющейся единой для всего мира, была велика, то за короткое время она получила широкое международное признание и распространение во всем мире.
В этой системе семь основных единиц (метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, моль и кандела) и две дополнительные единицы (радиан и стерадиан).
Как известно, единица длины метр и единица массы килограмм входили и в метрическую систему мер. Какие изменения претерпели они, войдя в новую систему? Введено новое определение метра - он рассматривается как расстояние, которое проходит в вакууме плоская электромагнитная волна за долей секунды. Переход на это определение метра вызван ростом требований к точности измерений, а также стремлением иметь такую единицу величины, которая существует в природе и остается неизменной при любых условиях.
Определение единицы массы килограмма не изменилось, по-прежнему килограмм - это масса цилиндра из платиноиридиевого сплава, изготовленного в 1889 году. Хранится этот эталон в Международном бюро мер и весов в г. Севре (Франция).
Третьей основной единицей Международной системы является единица времени секунда. Она намного старше метра.
До 1960 года секунду определяли как 0 " style="border-collapse:collapse;border:none">
Наименования приставки
Обозначение приставки
Множитель
Наименования приставки
Обозначение приставки
Множитель
Например, километр - это кратная единица, 1 км = 103×1 м = 1000 м;
миллиметр - это дольная единица, 1 мм=10-3 ×1м = 0,001 м.
Вообще, для длины кратной единицей являются километр (км), а дольными - сантиметр (см), миллиметр (мм), микрометр (мкм), нанометр (нм). Для массы кратной единицей является мегаграмм (Мг), а дольными - грамм (г), миллиграмм (мг), микрограмм (мкг). Для времени кратной единицей является килосекунда (кс), а дольными - миллисекунда (мс), микросекунда (мкс), наносекунда (не).
5. Величины, с которыми знакомятся дошкольники, и их характеристики
Цель дошкольной подготовки - познакомить детей со свойствами объектов, научить дифференцировать их, выделяя те свойства, которые принято называть величинами, познакомить с самой идеей измерения посредством промежуточных мер и с принципом измерения величин.
Длина - это характеристика линейных размеров предмета. В дошкольной методике формирования элементарных математических представлений принято рассматривать «длину» и «ширину» как два разных качества предмета. Однако в школе оба линейных размера плоской фигуры чаще называют «длиной стороны», то же самое название используют при работе с объемным телом, имеющим три измерения.
Длины любых предметов можно сравнивать:
§ на глаз;
§ приложением или наложением (совмещением).
При этом всегда можно либо приблизительно, либо точно определить, «на сколько одна длина больше (меньше) другой».
Масса - это физическое свойство предмета, измеряемое с помощью взвешивания. Следует различать массу и вес предмета. С понятием вес предмета дети знакомятся в 7 классе в курсе физики, поскольку вес - это произведение массы на ускорение свободного падения. Терминологическая некорректность, которую позволяют себе взрослые в обиходе, часто путает ребенка, поскольку мы иногда, не задумываясь, говорим: «Вес предмета 4 кг». Само слово «взвешивание» подталкивает к употреблению в речи слова «вес». Однако в физике эти величины различаются: масса предмета всегда постоянна - это свойство самого предмета, а вес его меняется в случае изменения силы притяжения (ускорения свободного падения).
Для того чтобы ребенок не усваивал неправильную терминологию, которая будет путать его в дальнейшем в начальной школе, следует всегда говорить: масса предмета .
Кроме взвешивания, массу можно приблизительно определить прикидкой на руке («барическое чувство»). Масса - сложная с методической точки зрения категория для организации занятий с дошкольниками: ее нельзя сравнить на глаз, приложением или измерить промежуточной меркой. Однако «барическое чувство» есть у любого человека, и на его использовании можно построить некоторое количество полезных для ребенка заданий, подводящих его к пониманию смысла понятия массы.
Основная единица массы – килограмм. Из этой основной единицы образуются другие единицы массы: грамм, тонна и пр.
Площадь - это количественная характеристика фигуры, указывающая на ее размеры на плоскости. Площадь принято определять у плоских замкнутых фигур. Для измерения площади в качестве промежуточной мерки можно использовать любую плоскую форму, плотно укладывающуюся в данную фигуру (без зазоров). В начальной школе детей знакомят с палеткой - кусочком прозрачного пластика с нанесенной на него сеткой квадратов равной величины (обычно размером 1 см2). Накладывание палетки на плоскую фигуру дает возможность подсчитать примерное количество поместившихся в ней квадратов для определения ее площади.
В дошкольном возрасте дети сравнивают площади предметов, не называя этот термин, с помощью наложения предметов или визуально, путем сопоставления занимаемого ими места на столе, земле. Площадь - удобная с методической точки зрения величина, поскольку позволяет организацию разнообразных продуктивных упражнений по сравнению и уравниванию площадей, определению площади путем укладывания промежуточных мер и через систему заданий на равносоставленность. Например:
1) сравнение площадей фигур методом наложения:
Площадь треугольника меньше площади круга, а площадь круга больше площади треугольника;
2) сравнение площадей фигур по количеству равных квадратов (или любых других мерок);
Площади всех фигур равны, так как фигуры состоят 4 равных квадратов.
При выполнении таких заданий дети в непрямой форме знакомятся с некоторыми свойствами площади:
§ Площадь фигуры не изменяется при изменении ее положения на плоскости.
§ Часть предмета всегда меньше целого.
§ Площадь целого равна сумме площадей составляющих его частей.
Эти задания также формируют у детей понятие о площади как о числе мер, содержащихся в геометрической фигуре.
Емкость - это характеристика мер жидкости. В школе емкость рассматривают эпизодически на одном уроке в 1 классе . Знакомят детей с мерой емкости - литром для того, чтобы в дальнейшем использовать наименование этой меры при решении задач. Традиция такова, что с понятием объем в начальной школе емкость не связывают.
Время - это длительность протекания процессов. Понятие времени более сложное, чем понятие длины и массы. В обыденной жизни время - это то, что отделяет одно событие от другого. В математике и физике время рассматривают как скалярную величину, потому что промежутки времени обладают свойствами, похожими на свойства длины, площади, массы:
§ Промежутки времени можно сравнивать. Например, на один и тот же путь пешеход затратит больше времени, чем велосипедист .
§ Промежутки времени можно складывать. Так, лекция в колледже длится столько же времени, сколько два урока в школе.
§ Промежутки времени измеряют. Но процесс измерения времени отличается от измерения длины. Для измерения длины можно многократно использовать линейку, перемещая ее от точки к точке. Промежуток времени, принятый за единицу, может быть использован лишь один раз. Поэтому единицей времени должен быть регулярно повторяющийся процесс. Такой единицей в Международной системе единиц названа секунда . Наряду с секундой используются и другие единицы времени : минута, час, сутки, год, неделя, месяц, век.. Такие единицы, как год и сутки, были взяты из природы, а час, минута, секунда придуманы человеком.
Год - это время обращения Земли вокруг Солнца. Сутки - время обращения Земли вокруг своей оси. Год состоит приблизительно из 365 - сут. Но год жизни людей складывается из целого числа суток. Поэтому вместо того, чтобы к каждому году прибавлять 6 ч, прибавляют целые сутки к каждому четвертому году. Этот год состоит из 366 дней и называется високосным.
Календарь с таким чередованием лет ввел в 46 году до н. э. римский император Юлий Цезарь в целях упорядочивания существующего в то время очень запутанного календаря. Поэтому новый календарь называется юлианским. Согласно ему новый год начинается с 1 января и состоит из 12 месяцев. Сохранилась в нем и такая мера времени, как неделя, придуманная еще вавилонскими астрономами.
Время смеет как физический, так и философский смысл. Поскольку ощущение времени субъективно, трудно полагаться на чувства в его оценках и сравнении, как это можно сделать в какой-то мере с другими величинами. В связи с этим в школе практически сразу дети начинают знакомиться с приборами, измеряющими время объективно, т. е. независимо от ощущений человека.
При знакомстве с понятием «время» на первых порах намного полезнее использовать песочные часы, чем часы со стрелками или электронные, поскольку ребенок видит, как сыплется песок и может наблюдать «течение времени». Песочные часы удобно также использовать в качестве промежуточной меры при измерении времени (собственно, именно для этого они и придуманы).
Работа с величиной «время» осложнена тем, что время - это процесс, который не воспринимается сенсорикой ребенка непосредственно: в отличие от массы или длины, его нельзя потрогать или увидеть. Этот процесс воспринимается человеком опосредованно, по сравнению с длительностью других процессов. При этом привычные стереотипы сравнений: ход солнца по небу, движение стрелок в часах и т. п. - как правило, чересчур длительны, чтобы ребенок этого возраста действительно мог их прослеживать.
В связи с этим «Время» - одна из самых трудных тем как в дошкольном обучении математике, так и в начальной школе.
Первые представления о времени формируются в дошкольном возрасте: смена времен года, смена дня и ночи, дети знакомятся с последовательностью понятий: вчера, сегодня, завтра, послезавтра.
К началу школьного обучения у детей формируются представления о времени в результате практической деятельности, связанной с учетом длительности процессов: выполнение режимных моментов дня, ведение календаря погоды, знакомство с днями недели, их последовательностью, дети знакомятся с часами и ориентированием по ним в связи с посещением детского сада. Вполне возможно познакомить детей с такими единицами времени, как год, месяц, неделя, сутки, уточнить представление о часе и минуте и их длительности в сравнении с другими процессами. Инструментом измерения времени являются календарь и часы.
Скорость - это путь, пройденный телом за единицу времени.
Скорость - величина физическая, ее наименования содержат две величины - единицы длины и единицы времени: 3 км/ч, 45 м/мин, 20 см/с, 8 м/с и т. п.
Очень трудно дать ребенку наглядное представление о скорости, поскольку это отношение пути ко времени, и ни изобразить его, ни увидеть невозможно. Поэтому при знакомстве со скоростью обычно обращаются к сравнению времени передвижения объектов на равное расстояние или расстояний, пройденных ими за одинаковое время.
Именованными числами называют числа с наименованиями единиц измерения величин. При решении задач в школе с ними приходится выполнять арифметические действия. Знакомство дошкольников с именованными числами предусмотрено в программах «Школа 2000» («Раз - ступенька, два - ступенька...») и «Радуга». В программе «Школа 2000» это задания вида: «Найди и исправь ошибки: 5 см + 2 см - 4 см = 1 см, 7 кг + 1 кг - 5 кг = 4 кг». В программе «Радуга» - это задания того же вида, но под «именованиями» там подразумевается любое наименование при численных значениях, а не только наименования мер величин, например: 2 коровы + 3 собаки + + 4 лошади = 9 животных.
Математически выполнить действие с именованными числами можно следующим способом: выполнить действия с численными компонентами именованных чисел, а при записи ответа добавить наименование. Такой способ требует соблюдения правила единого наименования в компонентах действия. Этот способ является универсальным. В начальной школе этим способом пользуются и при выполнении действий с составными именованными числами. Например, для сложения 2 м 30 см + 4 м 5 см дети заменяют составные именованные числа на числа одного наименования и выполняют действие: 230 см + 405 см = 635 см = 6 м 35 см либо складывают численные компоненты одних наименований: 2 м + 4 м = 6 м, 30 см + 5 см = 35 см, 6 м + 35 см = 6 м 35 см.
Эти способы используются при выполнении арифметических действий с числами любых наименований.
Единицы некоторых величин
Единицы длины 1 км = 1 000 м 1 м = 10 дм = 100 м 1 дм = 10 см 1 см = 10 мм | Единицы массы 1 т = 1 000 кг 1 кг = 1 000 г 1 г = 1 000 мг | Старинные меры длины 1 верста = 500 саженям = 1 500 аршинам = =3500 футам = 1 066,8 м 1 сажень = 3 аршинам = 48 вершкам = 84 дюймам = 2, 1336 м 1 ярд = 91,44см 1 аршин = 16 вершка = 71,12 см 1 вершок = 4,450 см 1 дюйм = 2,540 см 1 сотка = 2,13 см |
Единицы площади 1 м2 = 100 дм2 =см2 1 га = 100 а =м2 1 а (ар) = 100м2 | Единицы объема 1 м3 = 1 000 дм3 = 1 000 000см3 1 дм3 = 1 000см3 1 bbl (баррель) = 158,987 дм3 (л) | Меры массы 1 пуд = 40 фунтам = 16,38 кг 1 фунт = 0,40951 кг 1 карат = 2×10-4 кг |
МЕТОДИКА ИЗУЧЕНИЯ ВЕЛИЧИН В НАЧАЛЬНОЙ ШКОЛЕ
Изучение в курсе математики начальной школы величин и их измерений имеет большое значение в плане развития младших школьников. Это обусловлено тем, что через понятие величины описываются реальные свойства предметов и явлений, происходит познание окружающей действительности; знакомство с зависимостями между величинами помогает создать у детей целостные представления об окружающем мире; изучение процесса измерения величин способствует приобретению практических умений и навыков, необходимых человеку в его повседневной деятельности. Кроме того, знания и умения, связанные с величинами и полученные в начальной школе, являются основой для дальнейшего изучения математики.
По традиционной программе в конце 4 класса дети должны:
Знать таблицы единиц величин, принятые обозначения этих единиц и уметь применять эти знания в практике измерения и при решении задач,
Знать взаимосвязь между такими величинами, как цена, количество, стоимость товара; скорость, время, расстояние, уметь применять эти знания к решению текстовых задач,
Уметь вычислять периметр и площадь прямоугольника (квадрата).
ПОНЯТИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕЁ ИЗМЕРЕНИЯ В МАТЕМАТИКЕ
Одна из особенностей окружающей нас действительности – это ее многообразное и беспрерывное изменение. Например, меняется погода, возраст людей, условия их жизни. Чтобы дать научное обоснование этим процессам, нужно знать их определение, свойства, качества, такие. Как время, площадь, масса… Эти и другие свойства называют величинами.
В соответствии с определением Н.Б. Истоминой:
Во-первых, величина - это некоторое свойство предметов.
Во-вторых, величина - это такое свойство предметов, которое позволяет их сравнивать и устанавливать пары объектов, обладающих этим свойством в равной мере.
В-третьих, величина - это такое свойство, которое позволяет сравнивать предметы и устанавливать, какой из них обладает данным свойством в большей мере.
Величины бывают однородные и разнородные. Величины, которые выражают одно и тоже свойство объектов, называются величинами одного рода или однородными величинами . Например, длина стола и длина комнаты - это однородные величины. Разнородные величины выражают разные свойства объектов (например, длина и площадь).
Однородные величины обладают рядом свойств .
1) Любые две величины одного рода сравнимы: они либо равны, либо одна меньше (больше) другой. То есть для величин одного рода имеют место отношения «равно», «меньше», «больше», и для любых величин справедливо одно и только одно из отношений: Например, мы говорим, что длина гипотенузы прямоугольного треугольника больше, чем любой катет данного треугольника; масса лимона меньше, чем масса арбуза; длины противоположных сторон прямоугольника равны.
2) Величины одного рода можно складывать, в результате сложения получится величина того же рода. Т.е. для любых двух величин а и b однозначно определяется величина a+b, её называют суммой величин а и b . Например, если a - длина отрезка AB, b - длина отрезка ВС, то длина отрезка АС есть сумма длин отрезков АВ и ВС;
3) Величину умножают на действительное число, получая в результате величину того же рода. Тогда для любой величины а и любого неотрицательного числа x существует единственная величина b=x * а, величину b называют произведением величины а на число x . Например, если a – длину отрезка АВ, умножить на x= 2, то получим длину нового отрезка АС.
4) Величины данного рода вычитают, определяя разность величин через сумму: разностью величин а и b называется такая величина с , что а=b+c. Например, если а - длина отрезка АС, b - длина отрезка AB, то длина отрезка ВС есть разность длин отрезков и АС и АВ.
5) Величины одного рода делят, определяя частное через произведение величины на число; частным величин а и b называется такое неотрицательное действительное число х , что
а= х*b. Чаще это число называют отношением величин а и b и записывают в таком виде:
6) Отношение «меньше» для однородных величин транзитивно: если А<В и В<С, то А<С. Так, если площадь треугольника F1 меньше площади треугольника F2, площадь треугольника F2 меньше площади треугольника F3, то площадь треугольника F1 меньше площади треугольника F3.
Величины, как свойства объектов, обладают ещё одной особенностью - их можно оценивать количественно. Для этого величину нужно измерить. Измерение заключается в сравнении данной величины с некоторой величиной того же рода, принятой за единицу. В результате измерения получают число, которое называют численным значением при выбранной единице.
Процесс сравнения зависит от рода рассматриваемых величин: для длин он один, для площадей - другой, для масс- третий и так далее. Но каким бы ни был этот процесс, в результате измерения величина получает определённое численное значение при выбранной единице.
Вообще, если дана величина а и выбрана единица величины e , то в результате измерения величины а находят такое действительное число x , что а=x e. Это число x называют численным значением величины а при единице е. Это можно записать так: х=m (a).
Согласно определению, любую величину можно представить в виде произведения некоторого числа и единицы этой величины. Например, 7 кг = 7*1 кг, 12 см =12*1 см, 15ч =15*1 ч. Используя это, а также определение умножения величины на число, можно обосновать процесс перехода от одной единицы величины к другой. Пусть, например, требуется выразить 5/12ч в минутах. Так как 5/12 ч = 5/12*60 мин = (5/12*60) мин = 25 мин.
Величины, которые вполне определяются одним численным значением, называются скалярными величинами . Такими, к примеру, являются длина, площадь, объём, масса и другие. Кроме скалярных величин, в математике рассматривают ещё векторные величины . Для определения векторной величины необходимо указать не только её численное значение, но и направление. Векторными величинами являются сила, ускорение, напряжённость электрического поля и другие.
В начальной школе рассматриваются только скалярные величины, причём такие, численные значения которых положительны, то есть положительные скалярные величины.
Безусловно, каждый из нас на уровне самого общего представления прекрасно понимает, что такое величина. Величина - это длина, объем, масса или какая-нибудь другая количественная характеристика предмета или явления. Что значит величина? Если мы слышим, что выпавший град был величиною с грецкий орех, то это значит, что объем одной градины был примерно равен объему грецкого ореха.
Но если нас спросить, что такое скалярная величина, случайная величина, относительная величина, сможем ли мы так же легко ответить и на этот вопрос?
Давайте попробуем разобраться во всем по порядку.
Что такое физическая величина
Физическая величина - это свойство объекта, явления или процесса, которое может быть охарактеризовано количественно. Например, вода, налитая в графин, будет характеризоваться определенным объемом, массой, плотностью и так далее.
Физическая величина всегда имеет числовое значение с указанием единиц, в которых производилось ее измерение. Например, на железнодорожную станцию прибыли два контейнера. Масса одного из них составляет 1,5 тонны, а масса другого - 1 500 кг. Какой из них тяжелее? Как вы уже догадались, на самом деле масса обоих контейнеров одинакова. Просто с изменением единиц измерения изменилось числовое значение массы.
Случайная величина
Случайная величина - это термин математической теории вероятности. Случайная величина принимает в ходе какого-либо опыта конкретное значение. Но это значение не может быть точно известно заранее. Примеры случайных величин:
- количество попаданий из 5 выстрелов;
- количество точек на верхней грани игральной кости, которое выпадет после подбрасывания ее вверх;
- температура воздуха на завтра.
Скалярные и векторные величины
Скалярная величина - это величина, которая имеет только числовое значение. Примерны скалярных величин - время, масса, температура и т. д.
Однако некоторые физические величины (скорость, сила, ускорение), кроме числовой характеристики, имеют еще и направление. Такие величины называются векторными. Векторную величину, например, ту же скорость, тоже можно измерить. Но числовое значение (модуль) векторной величины будет описывать ее не полностью, а только частично. Чтобы охарактеризовать векторную величину полностью, надо указать направление ее действия в пространстве.
Номинальные и реальные величины
Понятия "номинальная" и "реальная" величина используются в экономике. Номинальная величина - это экономический показатель, выраженный в денежных единицах. Например, ваша номинальная зарплата - это то, сколько рублей вы заработали за прошлый месяц. А реальная зарплата - это то, сколько товаров и услуг вы реально можете приобрести за свою номинальную зарплату. Если в стране большая инфляция, то номинальная зарплата может расти, а реальная падать.
Постоянные и переменные величины
Постоянная величина - это величина, которая в заданной системе имеет только одно конкретное и неизменяемое значение. Пример - масса тела. Значение переменной величины может варьироваться в зависимости от разных факторов. Скажем, скорость одного и того же автомобиля на одной и той же трассе может изменяться в зависимости от желания водителя.
Абсолютные и относительные величины
Абсолютными и относительными величинами оперирует статистика. Абсолютная величина выражается в конкретных единицах чего-либо. Например, потребление товаров и услуг на душу населения выражается в рублях или долларах. Относительная величина - это показатель сравнения абсолютных величин. Например, можно определить уровень потребления россиян на сегодня по сравнению с аналогичным показателем прошлого года. Можно посмотреть, как по этому показателю россияне выглядят относительно граждан Индии или Норвегии.
Средняя величина
Средняя величина - это статистический показатель, который характеризует типичное значение какого-либо признака для однородной группы. Хотя все работники одного и того же предприятия получают разную зарплату, можно вычислить и среднюю заработную плату на данном предприятии.
Средний показатель иногда имеет более важное значение, чем конкретный. Если вы 11 месяцев получали по 20 000 рублей, а в декабре заработали 80 000, это еще не значит, что вы вплотную подошли к заработку в 80 000 рублей в месяц. Ваша средняя зарплата за год - 25 000 в месяц.
Однако средняя величина может и вводить в заблуждение. Если вы съели 2 котлеты, а я - ни одной, то в среднем мы с вами съели по одной котлете. Но для меня это не имеет значения. Ведь вы стали сыты, а я остался голоден.
Величины чаще всего используют в физике (этой науке посвящен специальный раздел ) и математике (раздел ).
Длина, площадь, масса, время, объём - величины. Первоначальное знакомство с
ними происходит в начальной школе, где величина наряду с числом является
ведущим понятием.
ВЕЛИЧИНА - это особое свойство реальных объектов или явлений, и особенность
заключается в том, что это свойство можно измерить, то есть назвать количество
величины, которые выражают одно и тоже свойство объектов, называются величинами одного рода или однородными величинами . Например, длина стола и дли на комнаты - это однородные величины. Величины - длина, площадь, масса и другие обладают рядом свойств.
Длина отрезка и её измерение .
Длиной отрезка называется положительная величина, определённая для каждого
отрезка так что:
1/ равные отрезки имеют разные длины;
2/ если отрезок состоит из конечного числа отрезков, то его длина равна сумме
длин этих отрезков.
Рассмотрим процесс измерения длин отрезков. Из множества отрезков выбирают
какой-нибудь отрезок e и принимают его за единицу длины. На отрезке а от одного из его концов откладывают последовательно отрезки равные e, до тех пор, пока это возможно. Если отрезки, равные e отложились n раз и конец последнего совпал с концом отрезка e, то говорят, что значение длины отрезка а есть натуральное число n, и пишут: а = ne. Если же отрезки, равные e, отложились n раз и остался ещё остаток, меньший e, то на нём откладывают отрезки равные e =1/10e. Если они отложились точно n раз, то тогда а=n, n e и значение длины отрезка а есть конечная десятичная дробь. Если же отрезок e отложился n раз и остался ещё остаток, меньший e , то на нём откладывают отрезки, равные e =1/100e. Если представить этот процесс бесконечно продолженным, то получим, что значение длины отрезка а есть бесконечная десятичная дробь.
Итак, при выбранной единице, длина любого отрезка выражается действительным числом. Верно и обратное; если дано положительное действительное число n, n , n , ... то взяв его приближение с определённой точностью и проведя построения, отражённые в записи этого числа, получим отрезок, численное значение длины которого, есть дробь: n ,n ,n .
Площадь фигуры и её измерение .
Понятие о площади фигуры имеет любой человек: мы говорим о площади комнаты, площади земельного участка, о площади поверхности, которую надо покрасить, и так далее. При этом мы понимаем, что если земельные участки одинаковы, то площади их равны; что у большего участка площадь больше; что площадь квартиры слагается из площади комнат и площади других её помещений.
22. Пространство. Его свойства. Многомерность пространства Проблема ориентации человека в пространстве достаточно многогранна. Она включает как представления о размерах, форме предметов, так и способность различать расположение предметов в пространстве, понимание различных пространственных отношений. Пространственные представления, хотя и возникают очень рано, являются более сложным процессом, чем умение различать качества предмета. В формировании пространственных представлений и способов ориентации в пространстве участвуют различные анализаторы (кинестетический, осязательный, зрительный, слуховой, обонятельный). У маленьких детей особая роль принадлежит кинестетическому и зрительному анализаторам. Пространственная ориентировка осуществляется на основе непосредственного восприятия пространства и словесного обозначения пространственных категорий (местоположения, удаленности, пространственных отношений между предметами). В понятие пространственной ориентации входит оценка расстояний, размеров, формы, взаимного положения предметов и их положения относительно ориентирующегося. В более узком значении выражение «пространственная ориентация» имеет в виду ориентировку на местности. В этом смысле под ориентировкой в пространстве мыслится: а) определение «точки стояния», т. е. местонахождения субъекта по отношению к окружающим его объектам, например: «Я нахожусь справа от дома» и т. п.; б) определение местонахождения объектов относительно человека, ориентирующегося в пространстве, например: «Шкаф находится справа, а дверь слева от меня»; в) определение пространственного расположения предметов относительно друг друга, т. е. пространственных отношение между ними, например: «Справа от куклы сидит мишка, а слева от нее лежит мяч». При передвижении человека пространственная ориентация происходит постоянно, включая решение следующих задач: постановку цели и выбор маршрута движения (выбор направления); сохранение направления движения и достижение цели. Только при этом условии можно успешно перейти из одного пункта в другой. Восприятие пространства детьми раннего возраста Восприятие пространства возникает уже тогда, когда ребенок в возрасте 4-5 недель начинает фиксировать глазами предмет на расстоянии 1 -1,5 м. Перемещение взгляда за движущимися предметами наблюдается у детей 2-4 месяцев. На начальном этапе движения глаз являются точкообразными, затем наступает вторая фаза скользящих непрерывных движений за движущимися в пространстве предметами, что наблюдается у разных детей в возрасте от 3 до 5 месяцев. По мере развития механизма фиксации взгляда формируются дифференцированные движения головы, корпуса тела, изменяется само положение ребенка в пространстве. Как пишет об этом Д. Б. Эльконин, в этом возрасте движения предметов вызывают движения глаз. По-видимому, вначале пространство воспринимается ребенком как нерасчлененная непрерывность. Движение выделяет предмет из окружающего пространства. Сначала фиксация взгляда, затем поворот головы, движение рук и другое показывают, что движущаяся вещь становится объектом внимания ребенка, стимулируя и его собственные движения. Слежение за движением предмета в пространстве постепенно развивается: сначала ребенок воспринимает предмет, движущийся в горизонтальном направлении, затем в результате длительных упражнений он приучается следить за движением предмета в вертикальном направлении и по кругу. Постепенно движение объекта и самого ребенка начинает совместно развивать сенсорные механизмы, лежащие в основе восприятия пространства. В процессе накопления сенсомоторного опыта возрастает способность различения объектов в пространстве, дифференцировки расстояний. Уже на первом году жизни ребенок начинает осваивать глубину пространства. Длительное сохранение вертикального положения тела при самостоятельном передвижении (ходьбе) значительно расширяет практическое освоение пространства. Передвигаясь сам, малыш осваивает расстояние одного предмета до другого, делает попытки, напоминающие даже измерение расстояния. Например, держась за спинку кровати одной рукой и желая перейти к дивану, он многократно в разных точках своего движения протягивает руку к дивану, как бы измеряя расстояние, и, найдя наиболее короткое, отрывается от кроватки и начинает двигаться, опираясь на сиденье дивана. С ходьбой возникают и новые ощущения преодоления пространства - ощущение равновесия, ускорение или замедление движения, которые сочетаются со зрительными ощущениями. Такое практическое освоение ребенком пространства функционально преобразует всю структуру его пространственной ориентировки. Начинается новый период в развитии восприятия пространства, пространственных признаков и отношений предметов внешнего мира.
