Criteriul psihologic al intuiţiei în selectarea teoremelor de demonstrat – (I)

În eseul de faţă am adunat o serie de gânduri despre predarea intuitivă a lecţiilor de geometrie din clasa a VI-a, prin prisma propriei experienţe, pe baza unor citate ale profesorului Eugen Rusu şi pornind de la o recomandare din noua programă de geometrie (de aplicat la clasa a VI-a începând din anul şcolar 2018-2019): La tema Triunghiul caracteristicile şi proprietăţile configuraţilor geometrice se vor evidenţia prin observare directă, în sensul unei abordări căt mai naturale şi intuitive.

Acest “citat” este compilat din noua programă de matematică pentru clasele gimnaziale, unde la sugestiile metodologice (pag. 32) găsim următoarele sfaturi: …Caracteristicile şi proprietăţile configuraţiilor geometrice vor fi evidenţiate prin observare directă, experiment, măsurare, în sensul unei abordări căt mai naturale şi intuitive. … La tema Triunghiul caracteristicile şi proprietăţile configuraţiilor geometrice se vor evidenţia prin observare directă, experiment, măsurare, urmând ca după formarea deprinderilor de bază să se utilizeze raţionamente simple şi instrumente geometrice pentru realizarea desenelor specifice. …

Iată, în continuare, care este experienţa mea în acest sens. În vara anului 1996 (adică în urmă cu peste 21 de ani), încercând să înţeleg ce facem greşit în predarea geometriei, am avut o discuţie remarcabilă cu un profesor de la o şcoală de lângă Bremen, Germania. Îl rugasem pentru o “audienţă”, iar dânsul m-a poftit în sală de lectură a bibliotecii. Am luat loc la o masă iar eu am scos hârtie şi creion şi m-am apucat să-i arăt plin de zel un exemlu de demonstraţie geometrică de la noi din România. Ce mi-a trecut prin minte în acel moment? Să-i arăt cum demonstrăm noi că cele două diagonale într-un dreptunghi sunt congruente. Nu ştiu de ce, dar asta m-am gândit atunci. Zis şi făcut: m-am apucat frumos de demonstrat, întrerupându-mă după fiecare pas făcut şi întrebându-l dacă înţelege ce scriu. De fiecare dată el îmi răspundea că da, pricepe ce scriu (tot dialogul era desigur în germană). În final l-am întrebat ce părere are despre ce i-am scris acolo, iar el mi-a răspuns cu o contra-întrebare: de ce trebuie să demonstrezi că diagonalele în dreptunghi sunt congruente?

Am rămas “mască”. Imi simţeam rotiţele învârtindu-se nebuneşte în cap, în timp ce încercam să “traduc” cât de cât coerent răspunsul său. Ce vroia să zică? Veneam dintr-o lume total diferită de a lui. În discuţia respectivă nu am reuşit să obţin lămuriri suplimentare. Eu eram bulversat de răspunsul lui şi total nepregătit cum să cer lămuriri la un astfel de răspuns. De partea cealaltă, el nu pricepea ce vreau eu, desigur necunoscând preocuparea profesorilor români pentru rigurozitate, preocupare aflată la cote de-a dreptul obsesive în acele vremuri.

În anii următori m-am tot gândit la discuţia respectivă şi cu timpul am început să-mi traduc tot mai clar răspunsul acelui profesor. Concluzia la care am ajuns cu timpul este următoarea: trebuie să demonstrăm doar lucrurile neevidente pentru ochiul elevului. Toate afirmaţiile care se văd ca evidente nu trebuie să ajungă subiectul unei cerinţe de demonstrat (teoremă sau problemă, de pildă, situaţiile de simetrie, cum ar fi faptul că medianele duse pe laturile congruente ale unui triunghi sunt congruente).

Activând acest criteriu de selecţie, se elimină însă multe probleme, printre ele şi o mare parte din aplicaţiile metodei triunghiurilor congruente (marile perdante sunt cazurile ULU şi LLL). Un caz interesant de problemă ce rămâne totuşi, deşi deseori uitată, este cerinţa de a demonstra că într-o piramidă patrulateră regulată VABCD cu toate muchiile congruente, două muchii laterale opuse sunt întotdeauna perpendiculare. Demonstraţia la care mă refer se bazează pe congruenţa triunghiurilor VBD şi ABD în virtutea cazului de congruenţă LLL. Cel de-al doilea triunghi fiind dreptunghic în A, rezultă că şi primul este dreptunghic în V. În figura ce se face pentru această problemă cele două triunghiuri nu arată la fel, cerinţa fiind ca atare total neevidentă.

De curând am răsfoit din nou într-una din cărţile unui fost mare profesor metodist al anilor ’60-’70 şi am regăsit câteva citate deosebit de interesante în acest sens. În lucrarea sa  De la Tales la Einstein (Lyceum, ed. Albatros,1971), Eugen Rusu şi-a pus problema despre … mobilul psihologic care l-a împins pe Euclid spre rigurozitate. Dânsul dă imediat şi principalul răspuns: Această tendinţă spre riguros se naşte şi se accentuează din însăşi activitatea geometrică.

Important este să se pună problema de a căuta să descoperi lucruri noi, prin raţionament deductiv. Aceasta este destul ca, în cadrul acestei activităţi, să se pună de la sine, în mod din ce în ce mai acut, şi chestiunea rigurozităţii. Este interesant să ne oprim atenţia asupra acestui fenomen psihologic.

Cînd, pentru prima oară, ne simţim îndemnaţi să aflăm un adevăr nou, altfel decât prin experienţă directă, deci prin deducţie logică, aceasta nu se poate întîmpla pentru ceva care este “evident” prin intuiţie; aceasta se întîmplă cu o chestiune despre care simţurile nu ne dau informaţii precise şi sigure.

Teorema lui Pitagora, de exemplu, este departe de a fi o experienţă senzorială. Atunci cu adevărat ne vom simţi îndemnaţi să o “deducem” din lucruri cunoscute. Ar trebui completat aici Eugen Rusu cu următoarea observaţie: faţă de obişnuita demonstraţie bazată pe proporţionalităţi din asemănare (prin teorema catetei), demonstraţiile prin arii transformă, apropie, dă perceperii teoremei lui Pitagora o clară notă de experienţă senzorială. Acest fapt susţine o primă abordare şi demonstrare a acestei teoreme prin arii.

Declanşarea înclinaţiei spre raţionament deductiv nu poate începe cu chestiuni despre care nu ne îndoim, cum ar fi, de exemplu, că laturile unui dreptunghi sînt egale, fapt pe care însuşi Tales îl considera ca dat. Abia după ce mintea a fost stimulată şi antrenată la raţionament deductiv pentru descoperirea adevărurilor “neevidente”, din ce în ce mai multe enunţuri – considerate la început evidente – sînt puse sub semnul dubiului şi trecute sub proba deducţiilor. Astfel se naşte în interiorul activităţii geometrice înclinaţia spre demonstraţii din ce în ce mai riguroase şi, totodată, posibilitatea de a le aborda.

Din punct de vedere logic, este clar că trebuie început prin stabilirea teoremelor de bază şi apoi clădit, treptat, pe ele. Din punct de vedere psihologic însă, trebuie început “de la mijloc”, de acolo de unde lucrurile nu sînt evidente, ci îndoielnice, efectiv dubioase. Abia după ce s-a trăit experienţa vie a deducţiei şi s-au prins unele obişnuinţe, se va putea face o critică rodnică asupra lucrurilor pe care le-am considerat “evidente”; numai prin prisma acestei experienţe, evidenţele necontrolate pot fi zduncinate şi transformate în probleme propriu-zise. (pag. 65-66)

Un exemplu în acest sens îl dă Eugen Rusu la începutul cărtii, când vorbeşte despre spiritul euristic, luând cazul teoremei care susţine că orice punct de pe un semicerc formează cu capetele diametrului un triunghi dreptunghic. Să vedem cum explică autorul demonstrarea acestei teoreme pe o figură cu B şi C capetele diametrului şi A un punct oarecare pe semicercul centrat în O (în citatul următor am înlocuit desemnarea unghiului cu “acoperiş” cu desemnarea unghiului prin semnul actual obişnuit pentru unghi, din motive tehnice; acolo unde nu este semn pentru unghi înseamnă că nu era nici în textul original).

Să examinăm propoziţia respectivă. Astăzi o demonstrăm imediat cu ajutorul măsurii unghiurilor (Eugen Rusu se referă desigur la teorema ce ne dă măsura unghiurilor înscrise în cerc); cum va fi gîndit Tales, care nu cunoştea această teoremă pregătitoare? Deoarece OA = OB = OC, se formează două triunghiuri isoscele. Ele au unghiurile de la bază egale; deci A1 = B; A2 = C. Suma unghiurilor triunghiului ABC este deci 2A1 + 2A2 = 2BAC; rezultă că BAC este drept. Proprietatea în sine este destul de ascunsă; din definiţia cercului, deci din faptul că OA = OB = OC, se deduce că unghiul BAC este drept.

Descoperirea unei proprietăţi ascunse produce o anumită bucurie specific umană. Se spune că Tales a fost atît de entuziasmat de această descoperire – considerată cea mai frumoasă dintre descoperirile sale – încît, drept mulţumită, a sacrificat pe altarul zeilor un bou. Am menţionat printre teoremele lui Tales şi pe aceea care afirmă că unghiurile de la baza triunghiului isoscel sînt egale (în lucrare la pag.12). Aceasta – sînt sigur – nu l-a entuziasmat, pentru că nu era o proprietate ascunsă, era aproape evidentă. A enunţat-o numai pentru că i-a trebuit, a folosit-o în demonstraţia teoremei principale; probabil, pentru ea, nu a sacrificat zeilor nici măcar o gîscă. (pag. 19-20)

Merită să întrerupem aici şirul citatelor şi să analizăm un pic ce vrea să ne spună Eugen Rusu (şi în citatul de la pag. 66, dar şi în ultimul aliniat), anume faptul că la o primă cunoaştere a materiei, la o primă trecere prin geometrie, cum este cazul materiei gimnaziale, există în principiu două tipuri de proprietăţi:

1) teoremele reprezentând proprietăţi ascunse, neevidente, surprinzătoare (cum spun americanii, cu acel efect de UAU!); aceste teoreme trebuie dovedite pentru a fi crezute, ele meritând cu adevărat demonstrate împreună cu elevii.

2) teoremele reprezentând proprietăţi evidente, conţinând afirmaţii despre care nu ne îndoim, (vulgar spus: “la mintea cocoşului”); aceste proprietăţi sunt de enunţat doar pentru că ne trebuie ulterior la demonstrarea celor din prima categorie; demonstrarea lor este dăunătoare, plictisindu-i pe elevii de gimnaziu, abuzarea în acest sens provocându-le elevilor chiar o repulsie faţă de geometrie.

Trecând la Elementele lui Euclid ca manual didactic, Eugen Rusu continuă, punând “punctul pe i”. Imboldul scrierii Elementelor a fost de ordin pedagogic: a pune în mîna studenţilor un material sistematizat. Din nou, intenţia nu a coincis cu rezultatul. Euclid a devenit un mare creator de ştiinţă, creatorul primului sistem logico-deductiv, dar a rămas un lamentabil pedagog. Prima parte a acestui enunţ este unanim aceptată şi chiar Eugen Rusu se ocupă de această parte pe larg în lucrarea sa. Să vedem însă ce are de spus legat de a doua parte.

Principala critică ce se aduce Elementelor ca manual didactic se referă tocmai la forma de expunere. Deşi fiecare demonstraţie este absolut corectă din punct de vedere logic şi în general este cea mai simplă care se poate da, deşi ordinea în care se aşează propoziţiile este de asemenea cea mai naturală, totuşi, prin faptul că se folosesc demonstraţii sintetice, cititorul nu primeşte nici o indicaţie asupra felului cum s-a descoperit demonstraţia respectivă, el nu e pus în situaţia de a-şi forma o metodă, de a-şi educa gândirea creatoare. Pe de altă parte, un începător în studiul geometriei nu are încă educat simţul rigorii, nu simte încă nevoia unor demonstraţii pentru lucruri care i se par evidente.

Euclid prezintă matematica-rezultat. Pentru un om viu (adică pentru un elev, mai ales de gimnaziu), interesantă este însă matematica-proces. Nu să înveţe geometrie, ci să facă geometrie. Comentaiul de mai sus este cât se poate de natural: abordarea pe criterii riguros-euclidiene impusă în gimnaziu prin programa din 1981 (pe a cărei linie au mers şi programele din ultimul sfert de secol), această abordare este una total nepotrivită elevilor plini de viaţă din ciclul gimnazial forţându-i pe aceştia în cunoaşterea unei geometrii moarte. Felul în care mare parte dintre elevi refuză această disciplină, criticând orele de geometrie, este o consecinţă absolut naturală a prezentării materiei la clasă în acest fel.

Efortul de a învăţa geometrie, după un manual scris în stil euclidic, este penibil. Şi fiindcă 2000 de ani Euclid a servit ca manual, a chinuit şi îndepărtat de geometrie multe generaţii de elevi. Un autor tîrziu care încercase să facă o expunere mai atrăgătoare i-a pus titlul: Euclid, fără lacrimi – titlu semnificativ care arată că Euclidul original era cu lacrimi. (pag. 67-69)

Această idee, faptul că Elementele lui Euclid nu ar trebui să reprezinte un model pentru organizarea manualelor şcolare, implicit şi a programei şcolare, mai ales pentru clasele gimnaziale când elevii trebuie să înveţe primii paşi în gândirea logico-deductivă, această idee este reluată de Eugen Rusu şi în lucrarea Problematizare şi probleme în matematica şcolară (Ed. didactică şi pedagogică, 1978):

Şi aici, Euclid – excelent logician, dar lamentabil pedagog – a greşit spunând: nu există un drum scurt, pentru regi. Nu putem şti toate amănuntele în toate domeniile, trebuie să existe un drum mai scurt dacă ţintim ideile esenţiale. (pag. 25) La ce “amănunte” se poate renunţa însă? Eugen Rusu ne oferă în prima lucrare amintită câteva criterii: este recomandabil să renunţăm la demonstrarea faptelor evidente din punct de vedere a intuiţiei, materia trebuind organizată mai degrabă artistic, ca o poveste, ca o piesă de teatru, centrată pe scoaterea în evidenţă a momentelor de suspans. Cele mai multe din cunoştinţe trebuie enumerate, contabilizate, ele fiind însă tratate mai superficial, doar ca simple unelte, singurul lor scop fiind de a fi pregătite la dispoziţia şi în folosul marilor momente ce urmează, totul fiind organizat şi regizat într-un proces cu veleităţi artistice ce trezeşte sentimente de uimire, în al cărui ductus şi pe ale cărui “valuri” se formează încetul cu încetul gândirea logico-matematică a elevilor. Dar, oare care sunt momentele de uimire ce trebuie susţinute printr-o demonstraţie? Din materia de introducere a principalelor figuri geometrice, pot fi alese ca surprinzătoare următoarele teoreme:

  • suma unghiurilor în triunghi este exact de 180o;
  • unghiul exterior unui triunghi este egal cu suma unghiurilor interioare neadiacente;
  • suma unghiurilor exterioare unui triunghi este de 360o;
  • un triunghi isoscel cu un unghi de 60o este automat echilateral;
  • un triunghi cu vârful pe semicercul cu baza ca diametru este triunghi dreptunghic;
  • mediana pe ipotenuză este jumătate din aceasta;
  • cateta opusă unghiului de 30o este jumătate din ipotenuză;
  • suma unghiurilor în orice patrulater (convex sau concav) este de 360o;
  • suma unghiurilor exterioare unui patrulater convex este tot de 360o.

Între acestea se poate face desigur o posibilă ierarhizare, anume care sunt cu adevărat surprinzătoare şi la care deducerea este totuşi destul de “transparentă”. Pe lângă acestea mai există desigur şi alte momente de uimire ce nu pot fi susţinute de o demonstraţie în prima fază. De pildă, concurenţa liniilor importante de un anumit fel în triunghi nu poate fi demonstrată în prima fază, fiind mult prea dificilă pentru elevii aflaţi în stadiul incipient de formare a artei demonstraţiilor. În aceste situaţii elevii vor accepta fără probleme lipsa unei demonstraţii, văzând cu ochiul liber că, dacă desenul este bine făcut, liniile respective sunt concurente (oricum, obiectivul din clasa aVI-a al lecţiei despre liniile importante în triunghi este cunoaşterea acestora şi nu epuizarea tuturor aspectelor legate de ele).

Observăm că cele mai multe teoreme din lista de mai sus sunt legate de unghiuri. Toate restul proprietăţilor studiate (mai exact, contabilizate), toate acestea nu au rost a fi demonstrate într-o primă fază de cunoaştere a geometriei, scopurile lor fiind doar de a folosi în demonstrarea unor afirmaţii neevidente. Desigur că toate aceste aspecte sunt valabile şi în ceea ce priveşte problemele alese. Vor fi evitate probleme a căror cerinţă este evidentă şi se vede “cu ochiul liber” în figură, căutându-se constant probleme cu cerinţă neevidentă, surprinzătoare. La metoda triunghiurilor congruente, de pildă, se vor evita problemele a căror figură are simetrie axială sau simetrie centrală (acestea merită făcute doar de dragul evidenţierii unor elemente congruente de un anumit tip).

Printre comentariile la citatele lui Eugen Rusu din acest eseu, am folosit uneori expresia “la o primă trecere prin materie”, cu variante alternative de tipul “la o primă cunoaştere” etc., referindu-mă la primul contact al elevilor cu geometria, contact care are loc în clasele 6-8 gimnaziale. În lucrarea despre Problematizare, dânsul scrie (la pag. 23) despre Matematica privită ca obiect de cultură generală, anume că este un sistem logic deductiv, dând ca exemplu geometria în etapa a doua de studiu. Este vorba aici de geometria ce se făcea pe vremuri în clasele 9-10 într-o reluare de sistematizare, ce îi ajuta foarte mult pe elevi să-şi stabilizeze noţiunile şi procesele de gândire deductivă matematică. Din păcate, această materie a fost eliminată din programă la finele anilor ’90, dar acesta este un alt subiect de discuţie. C.Titus Grigorovici 10.01.2018

La mulţi ani! 2018

Calendarul acestui an este identic cu calendarul din 1990 (un ciclu complet de repetare de 28 de ani), dar repetă şi calendarele din 2001 şi din 2007. Dacă cumva aveţi păstrat un calendar drag din aceşti ani puteţi să-l folosiţi liniştiţi (eu, de pildă, am scos de la naftalină un calendar din 2001, din vremea când doar visam să rezolv problema repetării calendarului).

Pentru cei care doriţi să vă confecţionaţi un calendar dodecaedric pentru 2018, pentru uz personal sau de confecţionat cu elevii la clasă, puteţi descărca modele pdf de la adresa http://craftmeister.marliescohen.com/2017-dodecahedron-cube-calendars-are-ready/dodecahedron-2018-bw/ unde se găsesc cu diferite variante de fundal. Iată încă o adresă posibilă: https://www.apieceofrainbow.com/printable-calendar-template-2018-calendar-3d/, de unde am descărcat şi următoarea poză.

M&TG

Profu’ de mate’ din Vancouver

Din şirul analizelor critice la adresa şcolii din România, vă recomand postarea din 19.09.2017 De la directoarea îmbrăcată în vuittoane, la proful  de mate în pantaloni scurţi sau cum mi-am dus fiul de 16 ani la reanimare într-un sistem de învăţământ normal, de pe Republica, semnată de Ada Bucur.

Iată, pentru trezirea curiozităţii, ultima parte a articolului, partea în care Andrei descoperă că există şi profi’ de mate’ super, cât şi o scurtă analiză a acestuia după primele zile în noua sa şcoală din Vancouver, Canada.

*

Cel mai tare m-am amuzat când a venit şi m-a întrebat: „- Ştii care e proful meu preferat?”  „- ?”  „- Ăla de mate! Ne explică atât de bine totul! Şi face glume aşa de bune! Şi vine la şcoală în pantaloni scurţi!” (M-a amuzat pentru că lui Andrei nu i-a plăcut niciodată matematica şi mă gândeam cam cum ar fi ca proful ăsta în pantaloni scurţi să-l facă pe fiul meu să-i placă o materie care până acum l-am forţat să o înghită de voie, de nevoie).

Chiar dacă e abia la început, l-am rugat pe Andrei să puncteze pe scurt, aşa cum vede el lucrurile, diferenţele dintre liceul din Vancouver şi cel din Bucureşti. Iată ce mi-a spus:

  • mult lucru practic care mă ajută să înţeleg ce mi se predă vs multă teorie greoaie pe care nu o înţelegeam;
  • se lucrează mult în echipă, ceea ce mă ajută să-mi fac mulţi prieteni vs totul e individual, ceea ce conduce la o continuă competiţie cu ceilalţi copii;
  • toţi profii sunt dispuşi să te ajute vs nimeni nu are timp să vorbească cu tine;
  • pe profesori îi interesează opinia noastră şi o pun în aplicare ca să ne explice cum e bine vs opiniile noastre nu contează ;
  • toti profii sunt glumeţi şi ne fac să râdem vs mai toată lumea e încruntată mai tot timpul;
  • materii mai puţine, utile, legate de ce ne interesează vs materii multe pe care nu avem timp să le înţelegem;
  • după o zi de şcoală mă simt obosit pentru că am lucrat şi am învăţat ceva interesant vs mă simţeam obosit după ore întregi de plictiseală.

Au trecut două luni de când am plecat şi, deşi mi-e dor de acasă, trebuie să mă împac cu lumea asta nouă pentru că fiul meu e la reanimare – o încercare de resuscitare a eu-lui său într-un sistem de învăţământ normal.

*

Desigur că aici ar merita să facem o analiză a diferenţelor punctate de Andrei. Multe din punctele evidenţiate ca negative ţin de o minimă decenţă înspre respectarea elevului ca fiinţă în devenire, ca viitor partener în societate, fără a-l privi de sus cu o vădit agresivă şi jignitoare atitudine de superioritate. Aceste atitudini pot fi totuşi mai bine explicate de către un psiholog. Eu m-aş opri acum doar la primele două reproşuri, care ţin direct de schimbările implementate în şcoala românească în reforma din 1980, reformă în care, mai ales la matematică, şi-au dat mâna peste capul dascălilor universitarii şi olimpiştii, împărţindu-şi frăţeşte ora de matematică, totul sub oblăduirea şi la dorinţa lui Ceauşescu, cel care dorea să demonstreze astfel superioritatea sistemului socialist prin rezultate la olimpiadele internaţionale. Zece ani profesorii au fost forţaţi să se modeleze pe o predare pe care o simţeau nenaturală, dar pe care cu timpul şi-au însuşit-o, astfel încât, după Revolutie o susţineau deja necondiţionat. Iată cele două direcţii aşa cum le-a văzut Andrei:

1) Multă teorie greoaie pe care nu o înţelegeam. Într-adevăr, nivelul de teoretizare din manualele apărute începând cu 1978 la liceu şi 1981 la gimnaziu a fost unul excesiv, mult peste tot ce înţelegeau atât elevii, cât şi profesorii. Atunci s-a introdus congruenţa, măsura unghiurilor, echivalenţa fracţiilor, divizibilitatea cu bară în locul celei cu trei puncte, la gimnaziu, sau introducerea numerelor complexe ca perechi ordonate, la liceu, iar lista poate continua la nesfârşit. În anii ’80 profesorii de matematică s-au transformat într-o subspecie ciudată de oameni care vorbesc singuri la tablă şi au pretenţia absurdă ca elevii să-i înţeleagă în limbajul lor abstract.

2) Totul e individual, ceea ce conduce la o continuă competiţie cu ceilalţi copii. Da, competiţia acerbă din clasă este doar primul pas în drumul de a strânge candidaţi pentru olimpiadele locale, judeţene şi naţionale, cu vârful în micul grup ce constituie lotul naţional. Nimeni însă nu se gândea pe vremuri, şi nici acum nu se prea gândeşte, la toate victimele colaterale rămase pe parcurs, la toţi acei copii care rămân frustraţi, speriaţi, fără prieteni, cu socialul din sufletul lor “varză”.

Problema uriaşă a celor două aspecte este că ambele direcţii reproşate de Andrei duc la un vid de educare a marii mase a elevilor. Profesorii predau lecţiile la un nivel “peste capetele elevilor”, adică de obicei atât de teoretic şi abstract, încât cei mai mulţi elevi nu le înţeleg. Cât despre partea de aplicaţii, aceasta se adresează doar elitei, fiind prin nivelul de excelenţă de obicei total inaccesibile majorităţii elevilor. Ce se întâmplă în şcoală cu această mare masă a elevilor ce nu beneficiază de factorul educativ al matematicii, acesta este un alt subiect. Ideea este că oricum aceştia rămân needucaţi matematic, cu frică şi cu ură pentru această materie. Dacă ar rămâne needucaţi doar în privinţa noţiunilor matematice, încă dezastrul nu ar fi aşa de mare. Din păcate însă, această mare masă de needucaţi matematic are la sfârşitul şcolii şi o incapacitate crasă de a gândi logic, de a argumenta şi de a înţelege când cineva îl minte. Da, aceştia sunt viitorii votanţi gata pregătiţi de a constitui o uriaşă masă de manevră pentru politicieni care promit “marea cu sarea” în alegeri şi apoi îşi bat joc de întreaga ţară. Iar profesorii de matematică ce au mers pe această linie a predării se fac direct responsabili de dezastrul în care se află ţara ca urmare a felului în care majoritatea votanţilor – foşti elevi! – se lasă fraieriţi de către politicieni şi promisiunile lor, pentru că nu au fost învăţaţi să gândească pe baza matematicii, ci au fost doar obligaţi să tocească materia.

Astfel, epistola Adei Bucur ne pune în faţa unei decizii pe care nu o putem lua decât individual: rămân în continuare un profesor croit după modelul reformei lui Ceauşescu, setat doar spre o predare mult prea teoretică şi orientat doar după probleme inaccesibile majorităţii elevilor, sau o iau pe calea schimbării şi încep să lucrez la transformarea mea într-un profesor pentru aceşti elevi ai secolului XXI, un profesor al acestei planete, conectat cu tot ce este mai bun pedagogic pe plan mondial? Am spus că această decizie de schimbare o putem lua doar individual; ministerul prin comisia de redactare a noii programe ne-a pus în faţă posibilitatea de a ne schimba, dar decizia de a ne schimba trebuie să o luăm noi, fiecare individual (acum nu vom fi forţaţi ca în comunism să ne schimbăm). Eu personal am luat această hotărâre cam prin 1994, şi de atunci încerc să lucrez constant în această direcţie. Am evoluat foarte greu, sacadat, pentru că eram de obicei singur, doar cu soţia mea ca partener în acest proces anevoios. Dimpotrivă, dvs. stimaţi colegi, aveţi acum o situaţie mult mai “roză”. Rămâne să luaţi doar decizia. Noua programă de la minister a deschis oficial calea. Cât despre site-ul pentagonia.ro, acesta reprezintă simplul şi umilul meu aport în direcţia schimbării. CTG

Steluţă pentagramă din ace de pin pentru Crăciun

În urmă cu doi ani am găsit în revista Crafty (special BURDA STYLE) o idee foarte interesantă de steluţă pe baza unei pentagrame, steluţă pentru care trebuie să adunăm doar o mână de ace de pin (15, 20, eventual 25 smocuri de ace) şi cinci elastice de o culoare potrivită (acestea se pot înlocui ulterior asamblării cu fire mai potrivite sărbătorilor de iarnă, un roşu frumos, ceva auriu etc.). În funcţie de lungimea acelor găsite, steluţa obţinută este mai compactă sau mai mare. Este evident că această steluţă poate fi folosită ca pretext pentru o ultimă oră de “matematică” înainte de Crăciun (ştiţi, atunci când elevii nu mai vor să facă nimic serios). La ce clasă? Eu cred că se poate face la orice clasă, dar cel mai bine ar fi dacă s-ar putea găsi o corelaţie cu cele învăţate la geometrie. Singura dificultate organizatorică o reprezintă găsirea acelor de pin uscate în cantităţi suficiente pentru toată clasa.


Apariţie editorială – 50 de idei de cunoscut în matematică

Ziarul Libertatea şi editura Litera publică în acest final de an o colecţie cu titlul 50 de idei pe care trebuie să le cunoşti. Volumul al doilea, apărut în 27 noiembrie 2017, este despre MATEMATICĂ, avându-l ca autor pe Tony Crilly, specialist în istoria matematicii şi profesor la mai multe universităţi americane şi britanice. Lucrarea se găseşte la punctele de distribuţie a presei (deci nu în librării), la un preţ absolut decent (20 lei).

Fiecare din cele 50 de teme sunt prezentate în câte patru pagini, tratate la un nivel accesibil publicului larg interesat, dar totuşi relativ serios matematic. Recomandarea călduroasă de a achiziţiona această carte vine din bogata varietate de teme din afara programei şcolare, teme care în general sunt necunoscute profesorului de matematică din România. În acest sens găsiţi multe poveşti cu care vă puteţi împăna lecţiile, sau pe care le puteţi folosi în cadrul unor cursuri opţionale. Lucrarea poate fi folosită şi ca material bibliografic de pus la dispoziţia elevilor în vederea realizării unui referat.

Răsfoind cartea găsesc multe teme de gimnaziu sau de liceu deosebite. De pildă, la lecţia despre fracţii se vorbeşte şi despre fracţiile egiptene; la lecţia despre pătrate şi rădăcini pătrate sunt prezentate şi numerele triunghiulare; la lecţia despre Şirul lui Fibonacci este amintită şi problema originală cu iepuraşii, dar şi raportul de aur (lecţia este urmată de prezentarea diferitelor dreptunghiuri: formatele A şi dreptunghiurile de aur); există chiar şi o lecţie despre numere perfecte sau una despre pătrate magice.

Desigur că există şi lecţii de matematică “mai serioasă”: triunghiul lui Pascal; numerele imaginare; topologie; conice; calcul diferenţial şi integral; grafuri; grupuri; matrici; probabilităţi etc. Mă bucur că sunt prezente şi problema celor 4 culori; ultima teoremă a lui Fermat sau ipoteza lui Riemann.

Ca să vă stârnesc şi mai mult curiozitatea vă prezint un exemplu de la lecţia despre numere prime: “numărul fiarei” din Apocalipsă (…) este suma pătratelor primelor 7 numere prime: 666 = 22 + 32 + 52 + 72 + 112 + 132 + 172 Numărul 666 este cu adevărat “numărul numerologilor”.

Prezentare de carte: Amir Alexander – Infinitezimal

Apărută în 2017 la editura HUMANITAS, lucrarea Infinitezimal a lui Amir Alexander  ne prezintă felul cum a contribuit la făurirea lumii moderne o teorie matematică periculoasă. Iată cum îşi prezintă autorul lucrarea: Este continuumul alcătuit din infinitezimale? – cu greu ne putem închipui ce pasiuni a stârnit această întrebare ciudată. Dar în secolul XVII, în toiul bătăliei, combatanţii din ambele tabere credeau că răspunsul putea modela toate aspectele vieţii în lumea modernă care se năştea. Şi au avut dreptate: când vacarmul bătăliei s-a stins, apărătorii infinitezimalelor învinseseră. Iar de atunci lumea s-a schimbat ireversibil.

În acest sens, pe coperta a IV-a a cărţii găsim următoarea prezentare mai detaliată: La sfârşitul secolului XVI şi începutul secolului XVII, Europa era frământată de conflicte violente nu doar în plan politic şi social, dar şi în aparent mult mai paşnicul domeniu al ştiinţelor matematice. Dacă pe câmpurile de luptă Reforma se confrunta cu Contrareforma, în matematică bătălia se dădea între partizanii infinitezimalelor – readuse acum la viaţă, după ce puseseră grele probleme anticilor – şi matematicienii tradiţionalişti, fideli modelelor geometriei euclidiene. Ni se pare azi greu de închipuit cât de subversivă a fost ideea de infinit mic şi ce miză politică, religioasă şi culturală a avut susţinerea ei.

Preocupat de raporturile dintre matematică, istorie şi cultură, Amir Alexander ne spune în Infinitezimal povestea  impunerii noţiunii de infinit mic la începuturile lumii moderne, subliniind consecinţele ei pe termen lung. Eroii cărţii sunt oameni de ştiinţă (Galilei, Torricelli, Wallis, Newton), filozofi (Hobbes, Locke), clerici şi conducători politici – cu toţii prinşi într-o luptă care, în ultimă instanţă, demonstrează forţa de iradiere a ideeilor din matematică.

La pagina 2 găsim următoarea prezentare: Amir Alexander (născut în 1963) este un istoric american care studiază raporturile dintre matematică, societate şi cultură. Predă la Universitatea din California, Los Angeles. Pe lângă prezenta lucrare, în original cu titlul “Infinitesimal. How a Dangerous Mathematical Theory Shaped the Modern World” (2014), a mai publicat “Geometrical Landscapes: The Voyages of Discovery and the Transformation of Mathematical Practice” (2002) şi “Duel at Dawn: Heroes, Martyrs, and the Rise of Modern Mathematics” (2010). Multe mulţumiri şi cu această ocazie d-lui Vlad Zografi, redactor al acestei traduceri, responsabil pentru apariţiile cărţilor de ştiinţă la editura HUMANITAS.

Deşi din lipsă de timp nu am putut să mă arunc în lectura acestei cărţi, am considerat totuşi potrivit a v-o prezenta. Oricum, este evident însă că lucrarea se adresează tuturor celor ce au de-a face cu elevii de liceu sau cu studenţii, pentru care se vor găsi multe poveşti interesante. Este evident că această carte trebuie adăugată pe lista de lectură “obligatorie” pentru orice profesor de matematică ce se respectă (lista orientativă de cărţi de care vorbesc se găseşte la adresa http://pentagonia.ro/prezentare-de-carte-anii-de-aur-ai-cartilor-despre-matematica/ ).

CTG

Charles Darwin despre matematică

În autobiografia lui Charles Darwin apărută la editura HERALD sub titlul Viaţa mea, am găsit următorul citat (pag. 69-71), în care Darwin îşi aminteşte despre contactele sale cu matematica:

S-ar putea spune că, din punct de vedere al studiilor academice, cei trei ani petrecuţi la Cambridge au fost o pierdere de vreme, precum şi anii petrecuţi la Edinburgh şi la şcoală. Am încercat să învăţ matematica, iar în vara anului 1828 am mers la Barmouth, cu un meditator privat (un om foarte plicticos), dar progresam foarte lent. Această materie îmi provoca repulsie, mai cu seamă pentru că nu reuşeam să văd nicio noimă în algebra pentru începători. Nerăbdarea mea a fost foarte nesăbuită, iar mai apoi am regretat amarnic că nu progresasem suficient pentru a înţelege o parte dintre marile principii călăuzitoare ale matematicii, deoarece oamenii înzestraţi cu aceste cunoştinţe par să aibă un simţ în plus.

Dar nu cred că aş fi reuşit vreodată să depăşesc nivelul unei cunoaşteri elementare. (…) În ultimul an, m-am străduit să obţin licenţa reîmprospătându-mi cunoştinţele în materie de clasici, împreună cu un pic de algebră şi de matematică euclidiană, care ulterior mi-a pricinuit multe delicii intelectuale, ca şi în şcoală.

Pentru a obţine diploma universitară, trebuia să cunosc volumele “Dovezi ale creştinismului şi filozofiei morale”, de Paley (…). Logica acestei cărţi şi, aş adăuga, a “Teologiei naturale” scrise de el mi-au pricinuit tot atâta desfătare intelectuală ca şi matematica euclidiană.

(…) Răspunzând corect la întrebările legate de Paley, descurcându-mă bine la matematica euclidiană şi fără să eşuez lamentabil la clasici, mi-am dobândit un loc bun în mulţimea de tineri studenţi care nu se aşteptau să absolve cu onoruri. Oricât de straniu ar părea, nu-mi amintesc locul meu în clasament. (…) [A fost al zecelea pe lista din ianuarie 1831].

Pentru noi, profesorii de azi, nu este foarte clar ce înseamnă matematica euclidiană, dar în afară de această nelămurire citatul respectiv ne permite o scurtă privire în lumea intelectuală nematematică a secolului XIX şi felul în care aceasta se raporta la matematică. Şi mai am încă o observaţie pertinentă: se pare că din totdeauna au existat persoane care, încercând să-i înveţe pe tineri matematică, reuşesc doar să-i plictisească şi să le trezească repulsie faţă de acest domeniu al cunoaşterii umane. CTG

Cel mai mare divizor comun (cmmdc) – o propunere

În programa de matematică gimnazială din 2017, la Sugestiile metodologice din final, apare următoarea indicaţie: … Noţiunile de “cel mai mare divizor comun” şi “cel mai mic multiplu comun” vor fi introduse prin enumerarea divizorilor, respectiv a multiplilor, … (pag. 31, indicaţii despre clasa a V-a). Aceasta vine în întâmpinarea preocupărilor mele din ultimii ani de a găsi metode alternative de predare adaptate nivelului elevilor, în sensul că am simţit de mult că pentru vechea reţetă (factorii comuni la puterea cea mai mică din descompunerile în produse de puteri de factori primi ale numerelor respective) se găsesc de la un an la altul tot mai puţini elevi care să o cuprindă şi să-i găsească rostul. Accept totuşi şi varianta că de la un an la altul creştea de fapt nivelul meu de empatie faţă de valurile de copii de clasele V-VI care nu înţelegeau şi nu erau în stare să aplice reţeta respectivă. Indiferent care o fi adevărul, m-am hotărât să prezint şi această temă în conexiune cu prezentarea celor patru ore despre divizorii unui număr. Pozele lecţiei respective nu sunt cele mai reuşite, dar din acestea se poate deduce lecţia şi parcursul acesteia. În prima poză se vede forma indicată în noua programă, formă pe care eu o predau de cca. 20 de ani (se vede folosirea culorii în prima fază, dar şi felul cum am abandonat imediat apoi culoarea, pentru a nu forma o dependenţă inutilă; din păcate portocaliul folosit iniţial se vedea bine în clasă, dar nu se vede mai deloc pe poze, aşa că va trebui să vă uitaţi cu atenţie sporită).

Totuşi, sunt de părere că trebuie să deschidem şi porţi spre nou, spre ceva mai evoluat, aşa că de mulţi ani predau şi o a doua metodă, care ne permite o creştere a numerelor la care să calculăm cmmdc. Această metodă se bazează pe folosirea formei descompuse în factori a unui număr. Folosesc însă descompunerea simplă în factori primi şi nu scrierea unui număr în produs de puteri de factori primi. Această formă mai simplistă are avantajul că lărgeşte cercul celor care înţeleg ce se întâmplă; metoda cunoscută oficial este evident mai performantă, dar şi mai abstractă, cerând din partea elevilor o capacitate mai ascuţită de gândire (capacitate care la această vârstă foarte mulţi elevi încă nu o au, rămânând în urma respectivei lecţii doar cu o nouă şi puternică doză de frustrare împotriva matematicii în ansamblu). Forma prezentată în această lecţie conectează desigur şi cu diferitele strădanii din precedentele ore, aşa că pentru elevi nu este un mare şoc.

Mai întâi am studiat ce se întâmplă pe exemplul deja cunoscut al numerelor 12 şi 18 (unde am evidenţiat cu acel portocaliu palid factorii comuni în descompunerile celor două numere), după care am trecut la exemple cu numere mai mari (24 şi 30, apoi 72 şi 96). Cei doi “săculeţi” folosiţi în prezentarea descompunerii numerelor 12 şi 18 i-am mai prezentat în postările despre numerele prime de la începutul anului 2017. În multe cazuri această reprezentare se dovedeşte mai sugestivă şi simt că îi ajută pe copii să-şi imagineze mai bine comportamentul factorilor unui număr. Fiind o formă necunoscută de reprezentare (eu am imaginat-o în urmă cu câţiva ani), nu abuzez de aceasta, mai ales că oricum forma “cu bară” este net superioară şi rapidă. Astfel, în metoda a doua, numită “prin descompunere” elevii trebuie doar să aleagă factorii comuni din descompunerile în factori primi ai celor două numere (pe tablă sunt coloraţi cu portocaliu). Legat de lecţia prezentată aici precizez că la începutul orei următoare am primit “reclamaţii”: o elevă mi-a spus înaintea orei că nu a înţeles şi nu a ştiut tema, aşa că am pornit cu diverse alte exemple de lămurire şi cu reluarea celor de la temă. De abia apoi am trecut la o nouă lecţie.

Metoda merge desigur şi la trei numere, iar elevilor le-am spus că această lecţie ne va ajuta mai târziu la fracţii. Ce înseamnă “mai târziu” nu pot preciza acum cu certitudine. În principiu însă, parcursul plănuit este următorul: după lecţiile despre divizori şi cmmdc voi prezenta cât de repede posibil şi lecţia “soră”, cea despre multipli, despre multiplii comuni şi despre cmmmc. Acestea le voi prezenta însă pe scurt (într-o oră) şi doar în formatul intuitiv de bază recomandat în programa naţională. Ca urmare, voi folosi doar găsirea intuitivă a numitorului comun pentru adunarea şi scăderea fracţiilor în semestrul al II-lea din clasa a V-a. De abia în clasa a VI-a, odată cu reluarea operaţiilor cu fracţii ordinare, voi urca la exerciţii ce nu vor mai funcţiona atât de intuitiv, iar atunci ne vom reaminti de această lecţie. Tot atunci se prea poate să ajungem şi la dezvoltarea metodei a 2-a în metoda 2’, adică în forma cunoscută, cea amintită şi la începutul prezentului articol. Această metodă arhicunoscută de către adulţi (cei care au fost buni la matematică în şcoală), metoda ştiută pe de rost cu factorii comuni la puterea cea mai mică pentru cmmdc, respectiv factorii comuni şi necomuni la puterea cea mai mare pentru cmmmc, această metodă se înţelege mult mai uşor pe cazul simplificării fracţiilor, respectiv a aducerii fracţiilor la numitor comun. Faptul mi-a fost confirmat de diferiţi elevi care, după explicaţii pe astfel de exemple cu fracţii, au avut avut acea stare de revelaţie de tip A-HA!, deci de aia zicea lecţia din clasa a V-a astfel. Astfel, în clasa a VI-a, după ce voi fi dat de lucru întregii clase pagini întregi de exerciţii de rutină din categoria Ordinea operaţiilor, cu ocazia unor exerciţii mai dificile de aducere la numitor comun, voi conduce elevii spre cristalizarea metodei 2’.

Revenind la noua programă, eu cred că în acest spectru ar trebui citită, studiată, înţeleasă şi aplicată această programă. Speranţa este că atât profesorii de la clasă, cât şi cei responsabili de formarea primilor pe noua linie vor avea destulă energie şi răbdare, încât să parcurgă procesul de înţelegere şi de implementare, oricât de mult ar dura acesta. Şi, sunt convins că va dura mult (nu ştiu câţi ani va dura, dar va dura mult). În acest sens ştiu doar că procesul învers, în urma reformei din 1980 a durat cca. 10 ani (vezi articolele despre reforma uitată postate pe această pagină în 2016: Reforma uitată (partea I) respectiv Reforma uitată
(o scurtă descriere)
). Eram elev, apoi student în acei ani, dar cunosc destul de bine situaţia de la părinţii mei, având o imagine destul de corectă asupra fenomenului şi înaintea momentului 1990 când am început eu să predau.

CTG, 29 oct. 2017

Divizorii unui număr – prezentarea unei ore deschise

În data de 12 octombrie 2017 am susţinut la o oră deschisă la clasa a V-a. M-am oferit personal pentru această acţiune din motive evidente: cerinţele metodologice ale noii programe de matematică pentru toate şcolile din România, de aplicat începând din acest an şcolar la clasele a V-a, sunt asemănătoare cu cerinţele de predare din şcolile Waldorf, cerinţe pe care încerc să le înţeleg şi cu care mă străduiesc să mă acomodez de peste 20 de ani. În toţi aceşti ani am conştientizat în acest sens că, de fapt, trebuie să revitalizez în felul meu de predare modul în cere se preda matematica în România înainte de 1980. Astfel, conştient fiind de faptul că am un oarecare avans în faţa celorlalţi profesori, în strădaniile de a mă schimba conform acestor cerinţe, am considerat că este de datoria mea să le ofer o mostră despre cum am înţeles eu că ar trebui predate lecţiile de matematică.

În acest demers, am ales o lecţie cât mai simplă, pentru a exemplifica felul în care matematica poate şi trebuie a fi predată pornind cât mai de jos, astfel încât lecţiile să fie accesibile cât mai multor elevi din clasă. Desigur că ulterior, în cadrul lecţiei şi a lecţiilor ulterioare se poate şi e bine să se urce cât mai mult (cât pot “duce” cei mai buni elevi ai clasei). Datorită predării în module şi a faptului că eu sunt dirigintele acestei clase, deci am avut deja un astfel de modul cu foarte multe ore de matematică pe săptămână (12 ore/ săptămână în septembrie), am avansat rapid cu materia. Astfel am putut oferi colegilor o lecţie pe care dânşi urmează să o facă mult mai târziu. Ca urmare, colegii vor avea timp să se gândească la ce au văzut şi, poate, să aplice anumite aspecte la momentul respectivei lecţii. Desigur că aceste aspecte vor putea fi aplicate şi la alte ore, deoarece acţiunea a avut loc foarte repede, la exact o lună de la începutul cursurilor.

Concret, prin această lecţie m-am străduit să ating mai multe aspecte ce apar ca cerinţe în cadrul noii programe de matematică pentru clasele gimnaziale. Mai ales pentru clasele a V-a şi a VI-a, cerinţa este de a oferii o introducere cât mai intuitivă a materiei, a noţiunilor nou predate. Astfel, provocarea cea mai mare a acestei lecţii venea chiar la început: cum să introducem cuvântul divizor fără a da o definiţie sterilă, ci dimpotrivă, într-un mod care să conecteze natural cu cunoştinţele anterioare ale elevilor. Atenţionez în acest sens că, negestionat cum trebuie, momentul poate duce chiar de la început la neînţelegerea lecţiei de către mulţi elevi. Din păcate acest fenomen se întâmplă de multe ori la toate clasele. În cazul de faţă, eu am încercat să conectez lecţia cu împărţierea exactă, divizorul unui număr însemnând un împărţitor exact al acestui număr. Nu am lungit-o mult, ci am dat imediat oral primul exemplu pe divizorii lui 6, pe care i-au spus chiar elevii (concret, momentul a fost sub forma unei întrebări din partea mea: hadeţi să vedem care ar fi împărţitorii exacţi ai numărului 6, moment în care elevii au începu să răspundă, primul mai timid, puţin ezitant, neştiind dacă a înţeles cum trebuie, apoi următorii cu curaj; nu mai ţin minte exact, dar divizorii nu au venit în mod ordonat de la elevi). Din acest moment “gheaţa s-a spart” şi lecţia a început să curgă natural, într-un dialog (predare prin problematizare), în care profesorul întreabă şi elevii răspund. Astfel, profesorul îi îndrumă pe elevi prin întrebări bine regizate, dar de fapt aproape toată lecţia a fost dictată de către elevi (eu doar am scris totul pe tablă, elevii completându-şi notiţele ordonat, după modelul de pe tablă). Un fapt comic a fost următorul: o vreme au mai ridicat mâna “civilizat” (clasa era plină cu încă 17 profesori străini), dar după cca. 10 minute “gheaţa s-a spart de tot”, elevii uitând să mai ridice mâna şi răspunzând direct şi spontan într-un dialog plin de bucurie în procesul de descoperire a noilor aspecte. Totul căpătase un profund caracter ludic; aveam un joc serios, dar totuşi un joc plin de bucurie.

Revenind la începutul lecţie, după scurta introducere orală, cu prezentarea noţiunii de divizor prin sinonimul împărţitor exact, urmată de exemplul divizorilor lui 6, după acestea am început să scriu pe tablă titlul şi cele două aspecte deja menţionate. Apoi le-am propus clasei să procedăm la o abordare ordonată şi să vedem cum stau lucrurile în general, studiind fiecare caz până la 10. La acestea eu am scris pe tablă, dar elevii dictau. După ce am completat coloana respectivă i-am rugat pe elevi să notăm alături la fiecare număr câţi divizori are. Apoi elevii au trebuit să completeze singuri următoarea decadă de numere, până la 20 (muncă independentă pe care o pot face toţi!). După câteva minute de lucru în linişte i-am rugat să îmi dicteze rezultatele, eu scriind ordonat pe tablă. Iată în continuare poza tablei de la această oră:

Înainte de a prezenta continuarea lecţiei, doresc să atrag atenţia asupra modului de scriere a divizorilor fără a folosi mulţimile. Aceasta reprezintă o nouă cerinţă din partea prezentei programe, o cerinţă care îi bulversează puternic pe profesori. Vreau să precizez că elevii nu au avut nici o problemă în folosirea semnului cu două puncte în sens literar, nu în sensul operaţiei de împărţire. Din păcate, la discuţiile de după oră am uitat să scot din geantă o carte din 1966 despre numere prime scrisă de un academician polonez, redactată în întregime fără folosirea scrierii cu mulţimi (Sierpinski W. – Ce ştim şi ce nu ştim despre NUMERELE PRIME, Ed. Ştiinţifică, 1966, traducere după originalul din 1964). Da, dragi colegi, se poate scrie în matematică şi fără limbajul mulţimilor. Cei care au apucat clasele gimnaziale înainte de 1981 au scris totul fără mulţimi. Sarcastic spus, putem zice că a existat matematică şi înaintea mulţimilor. Lăsând gluma de o parte, prezentarea unei posibilităţi de a enumera nişte elemente fără a folosi mulţimile a fost pentru mine unul din obiectivele acestei lecţii deschise. Nu cred că aceasta reprezintă singura cale de scriere, dar eu aşa am considerat să o fac.

Un alt aspect legat de această lecţie îl reprezintă enumerarea concretă a divizorilor, astfel încât copiii să vadă despre ce este vorba. Trebuie să vadă noua situaţie pe cât mai multe exemple, înainte de a fi capabili să înţeleagă despre ce este vorba doar vorbind despre ele. Elevii de clasa a VI-a ştiu foarte bine despre ce este vorba când vorbim de divizorii unui număr, pentru că în clasa a V-a i-am enumerat de foarte multe ori, şi în cazuri simple şi în cazuri complicate. Am conectat aici la indicaţia din Sugestiile metodologice din finalul noii programe de matematică (vezi la pagina 31, despre clasa a V-a): … Noţiunile de “cel mai mare divizor comun” şi “cel mai mic multiplu comun” vor fi introduse prin enumerarea divizorilor, respectiv a multiplilor, … . În acest sens, la temă elevii au primit să enumere în continuare divizorii numerelor vână la 30, continuînd astfel lista de la clasă din prima parte a orei.

Odată înţeles despre ce este vorba, elevii familiarizându-se cu noţiunea de divizor, am putut trece la aprofundarea temei. Am făcut aceasta prin observaţii făcute asupra numărului de divizori ai numerelor deja studiate pănă la 20 (din nou, sub forma unei întrebări: Ce observăm?, urmată de răspunsuri din partea elevilor; aceste răspunsuri, eventual rearanjate, au ajuns apoi pe tablă). Am putut face aceasta deoarece ne-am pregătit terenul, notând în dreptul fiecăruia câţi divizori avea. Astfel, am observat că avem în primul rând ciudatul număr 1, singurul număr cu doar un divizor. La acest punct vom reveni desigur în clasa a VI-a, când vom observa că acest fapt este valabil doar în “familia” numerelor naturale, în cazul numerelor întregi chiar şi numărul 1 având doi divizori. Pentru a sublinia că numărul 1 este aparte, l-am şi separat de restul printr-o subliniere. Apoi am trecut la restul numerelor, unde am văzut că numărul divizorilor variază de la un caz la altul, ba mai mulţi, ba mai puţini. În mod neaşteptat, la unele numere constatăm că au doar doi divizori. Ce fel de numere sunt acestea? Aici, elevii le-au recunoscut cu mare bucurie pe vechile lor cunoştinţe, numerele prime. Pentru a înţelege ce vreau să spun, rog onoratul cititor să studieze şi postările din ianuarie 2017 despre numerele prime ( vezi postările http://pentagonia.ro/numerele-prime-2-introducerea-acestora/ şi http://pentagonia.ro/numerele-prime-3-aspecte-metodico-didactice-ale-predarii/ ). Aceasta a reprezentat a treia mare abordare a naturii numerelor prime; după ideea de numere nedecompozabile de la început, şi după ideea de numere care rămân în Ciurul lui Eratostene în urma eliminării tuturor multiplilor în sens de plural, acum vedeam numerele prime ca acele numere care au exact doi divizori, pe 1 şi pe el însuşi. Aceşti divizori “automaţi” i-am numit divizori improprii, doar după ce am precizat că oamenii pe vremuri i-au privit pe aceştia ca nişte ciudăţenii, că multă vreme doar ceilalţi divizori au contat (aceştia erau divizorii “propriu-zişi”, adică divizorii proprii). Restul numerelor au mai mulţi divizori, adică cel puţin trei. Este vorba aici de numerele care se pot descompune în factori mai mici.

În acest moment am adus o întrebare ce urmărea observarea unui aspect pe care elevii nu au cum să-i vadă la nivelul acesta de dezvoltare a lecţiei, respectiv a gândirii (nici profesorii nu cred că-l prea văd; eu l-am observat singur în urmă cu trei ani şi, de atunci îi atenţionez şi pe elevi asupra repectivului detaliu). Majoritatea numerelor au un număr par de divizori. Ce fel de numere au un număr impar de divizori? De obicei este vreun elev care observă răspunsul corect (la momentul acestei întrebări elevii trebuie să se fi jucat destul cu numerele pătrate, să le recunoască uşor pe renumitele pătrate perfecte); de data aceasta răspunsul a venit mai greu, dar până la urmă a venit cumva, aşa că l-am notat şi pe acesta ca o ultimă observaţie.

După seria de observaţii, urmare a analizei făcute pe munca de nivelul elementar de la începutul orei, am putut trece la un nou nivel de lucru, anume la găsirea divizorilor unor numere mai mari. În cazul acestora apar deja dificultăţi reale la găsirea intuitivă a divizorilor mai mari. De pildă, la numărul 48 se vede încă uşor divizorul 12, dar nu se mai vede natural divizorul 16; la numărul 72 se văd foarte greu  divizorii 18, 24 şi 36. Pentru aceştia le-am arătat elevilor, le-am atras de fapt atenţia asupra unei proprietăţi interesante a divizorilor care, aranjaţi în ordine crescătoare, aşa cum ne-am obişnuit, formează de fapt perechi al căror produs dă întotdeauna numărul iniţial. Am numit această observaţie proba divizorilor. Acest procedeu ne permite, după găsirea intuitivă a primilor divizori, depistarea divizorilor mai mari, a celor neintuitivi, odată ce am reuşit să trecem “de mijloc”, adică de doi divizori consecutivi al căror produs este numărul iniţial (de pildă de 8 şi 9 în cazul lui 72; atenţie, nu numere consecutive, ci doar divizori consecutivi; la 48 aceşti divizori consecutivi sunt 6 ∙ 8 = 48). Aş mai fi zăbovit cu două trei exemple aici, dar timpul nu-mi mai permitea şi ştiam că mai doresc să le povestesc elevilor despre un exemplu special “cu tâlc”. Astfel, am uitat în cadrul orei (şi nimeni nu a observat la discuţiile de analiză de după ora deschisă) să dau măcar un exemplu de găsire a divizorilor în cazul unui pătrat perfect. Era potrivită aici de pildă enumerarea divizorilor lui 64. Ce se întâmplă în acest caz la mijloc? Păi simplu: divizorul 8 face pereche cu sine, iar asta noi o vom însemna printr-o buclă de la 8 chiar la el. Este clar că am recuperat acest aspect ca observaţie la discutarea temei de la începutul orei următoare (şi aşa este în regulă). La temă au apărut două pătrate perfecte iar elevii au venit cu diferite idei şi contra-idei (un elev propunea să-l punem pe divizorul 8 de două ori). Deci, până la urmă am lămurit aspectul respectiv ora următoare.

Spuneam că spre finalul lecţiei m-am grăbit pentru că mai aveam “în buzunar” o scurtă “poveste cu tâlc” (nu apare pe poza tablei). Este vorba de numerele perfecte. Ce sunt acestea? Primul număr perfect este 6; dacă la numărul 6 facem suma tuturor divizorilor săi, în afară de numărul însuşi, obţinem SD6 = 1 + 2 + 3 = 6, adică exact 6. Ce se întâmplă la alte numere din acest punct de vedere? De pildă la 10 obţinem SD10 = 1 + 2 + 5 = 8, mai puţin decât numărul însuşi; dimpotrivă, la 12 obţinem SD12 = 1 + 2 + 3 + 4 + 6 = 16, adică mai mult decât numărul însuşi. Exact ca la oameni avem şi la numere: la multe numere dacă facem suma divizorilor lor obţinem mai puţin decât “se laudă ele că pot”; dimpotrivă, la unele numere, dacă facem suma divizorilor lor vedem că obţinem mai mult decât “arată numărul”; există însă şi numere la care suma este exact “cât ne spune numărul că valorează”. Şi da, la oameni avem exact la fel: cei mai mulţi pot mai puţin decât se laudă că sunt în stare (cunoscuţii lăudăroşi); dimpotrivă, există oameni care, odată puşi în faţa unor situaţii dificile, constaţi că sunt foarte capabili şi pot mai mult decât arătau iniţial (pe aceştia îi numim de obicei modeşti). Da, şi mai există, cei drept foarte rar, cei care îţi arată exact cât pot (pe aceşti oameni de încredere îi putem numi perfecţi). În sensul acestei poveşti, elevii au primit acasă sarcina de a căuta şi următorul număr perfect (care este 28). Ora următoare, la discutarea temei, câţiva elevi au anunţat că l-au găsit, iar eu le-am spus despre Pitagora, anume că de la acest mare învăţat al Greciei antice cunoaştem aceste două numere perfecte şi că de la el vine şi această poveste. Apoi, tot ora următoare, în conectare cu analiza temei, după găsirea lui 28 le-am prezentat elevilor şi următoarele numere perfecte, 496 şi 8128, găsite de Nicomac din Alexandria în sec 1 d.Chr., dar şi următoarele care sunt deja uriaşe (urmează numărul 33.550.336, etc.).

Iată şi tema dată elevilor la sfârşitul orei deschise: 1) Scrieţi toţi divizorii numerelor de la 21 la 30, notaţi la fiecare câţi divizori are şi calculaţi în dreptul fiecăruia şi suma divizorilor săi (fără numărul însuşi), aşa cum am făcut în clasă. Fiţi atenţi dacă mai găsiţi un număr perfect printre acestea. 2) Scrieţi lista completă a divizorilor la fiecare din următoarele numere, folosind de fiecare dată proba divizorilor: 36; 42; 75; 96; 144; 150; 220; 280; 284; 300.

Tot de la Pitagora vine şi o altă poveste “cu tâlc”, prezentată elevilor în ora următoare: se spune că Pitagora a fost întrebat o dată despre cum ar caracteriza el doi prieteni cu adevărat buni. Iar Pitagora a răspuns că două persoane pot fi caracterizate drept prieteni buni dacă se vor comporta la bine şi la greu aidoma numerelor 220 şi 284. Într-adevăr, dacă veţi face suma divizorilor fiecăruie din cele două numere, veţi vedea că la fiecare se obţine celălalt ca rezultat. Acestea două se numesc numere prietene, şi erau folosite în lumea învăţaţilor arabi din jurul anului 1000 la confecţionarea de amulete pereche pentru “cimentarea” unei prietenii dorite (fiecare din cei doi prieteni păstra o amuletă cu unul dintre cele două numere prietene gravat pe aceasta).

Până în acest moment al studiului despre divizorii unui număr am parcurs următoarele nivele de gândire: la început am căutat toţi divizorii unui număr în mod intuitiv; apoi, odată cu creşterea numerelor studiate, găseam primii divizori intuitiv, până treceam de jumătatea listei, iar apoi restul divizorilor printr-un procedeu pe care l-am numit “proba divizorilor”. Această a doua metodă poate fi descrisă ca parţial intuitivă, parţial algoritmică. Dar şi această metodă mai performantă îşi găseşte în curând limitele, odată cu creşterea numerelor la care dorim să găsim divizorii. A fost deja cazul la numerele mai mari date ca temă la sfârşitul orei deschise, inclusiv la numărul 284. Aşa că trebuia să ne gândim la o metodă şi mai puternică, una care să elimine subiectivismul intuitivităţii. În ora următoare (după cea deschisă) le-am arătat cum am putea depista în mod ordonat toţi divizorii, procedând în prealabil la descompunerea numărului în factori primi.

Găsirea unei noi metode poate reprezenta aici o mare provocare pentru elevi dar, totodată reprezintă o provocare şi mai mare pentru profesorul care-şi doreşte să regizeze lecţia prin întrebări cât mai naturale prin care să-i împingă pe elevi spre a descoperi ei înşişi noua metodă. Ideea de a descompune numărul iniţial în factori primi şi a găsi divizorii săi prin compunerea factorilor în toate produsele posibile, această idee este însă una prea precoce pentru elevii de clasa a V-a. Nu cred că ei o pot găsi, dar o pot foarte bine înţelege după câteve exemplificări (dimpotrivă, un elev de clasa a VIII-a ar putea-o depista, dacă se dovedeşte mai treaz la minte). Deoarece ora respectivă (ora următoare după lecţia deschisă) se îndrepta către sfârşit, nu am apucat să fac decât două exemple (divizorii lui 100 şi cei ai lui 220, cu temă directă divizorii lui 2000). Eu am numit reprezentarea divizorilor în acel tabel drept metoda frunză, încercând astfel să le atrag atenţia asupra simetriei numărului de divizori de la nivelele egal depărtate de extremităţile tabelului. Tot la tema acestei a doua ore, le-am propus elevilor să găsească toţi divizorii numărului 496 şi să verifice apoi dacă într-adevăr acesta este număr perfect (temă opţională; scuze pentru tabla foarte urât ştearsă).

Am reluat discuţia peste încă două zile (în a treia oră prezentată aici), când am analizat situaţia divizorilor numărului 12, iar apoi, prin analogie, situaţia numărului 284, care are o structură de aceeaşi formă, dar cu factorul prim 71 în loc de 3. Apoi, la cererea câtorva elevi am făcut la tablă şi descompunerea şi găsirea divizorilor în cazul numerelor de la temă, 496, respectiv 2000, ce fuseseră ca temă, dar care le-a dat multă durere de cap (foarte puţini le-au reuşit).

Las aici onoratul cititor să studieze metoda în formă de frunză pentru găsirea tuturor divizorilor unui număr pe alte exemple. Diferite aspecte cunoscute din problemele de combinatorică se regăsesc aici într-un mod deosebit de natural. De pildă, la numărul 2000 care are în produs 7 factori primi, la găsirea tuturor variantelor de divizori compuşi din 5 factori, putem căuta ce posibilităţi există de a exclude doi factori din numărul 2000, aceasta susţinând observaţia de simetrie sus-jos a tabelului respectiv (în formă de frunză). Precizez că această “metodă” am generat-o la clasă în urmă cu trei ani, am stabilizat-o la clasa care sunt acum în a VII-a şi am introdus-o înclusiv în lucrarea de control (cu succes) anul trecut.

În a patra oră dedicată acestei teme, de care cu greu ne puteam despărţi, au apărut condiţiile ideale pentru ultimul pas, anume pentru stabilirea numărului divizorilor unui număr mare, fără a-i găsi neapărat pe toţi divizorii respectivi. Ce înţeleg prin condiţii ideale? Păi, simplu: la discutarea temei, care fusese găsirea tuturor divizorilor lui 3000, un elev ridică mâna şi spuse: D-le profesor, aţi avut dreptate când aţi spus că la 3000 nu o să avem 30 de divizori aşa cum am prevăzut eu (băieţelul respectiv concluzionase ora trecută că, dacă la 2000 aveam 20 de divizori, atunci la 3000 vom avea 30 de divizori, la care eu m-am arătat doar sceptic); mi-au dat 27 de divizori. În acest moment au sărit alţi copii: unul găsise 28, altul găsise chiar 30 şamd (eu am tăcut în acel moment, când el susţinea un număr impar de divizori la un număr care nu este pătrat perfect). Aşa că am scris chiar pe tablă întrebarea ce ne frământa. După care le-am arătat “marea bombă”, anume cum se află câţi divizori are numărul 18.000 (comentariul celui care a pornit totul: păi dacă-l facem pe ăsta, atunci la 3000 o să fie superuşor).

Astfel, pentru a epuiza subiectul divizorilor unui număr, mai trebuia să facem pasul către formula care ne spune – înainte de a-i găsi concret – câţi divizori are un anumit număr. De pildă, formula respectivă ne spune că numărul 18.000 = 24∙32∙53 are un număr de (4 + 1)∙(2 + 1)∙(3 + 1) = 5 ∙ 3 ∙ 4 = 60 divizori (vedeţi pe următoarea poză folosirea culorii pentru a îndrepta atenţia elevilor asupra exponenţilor).

Este foarte uşor să le dai elevilor de la clasele de excelenţă această formulă, iar ei o vor aplica imediat prin analogie. Dar, pentru mintea în formare a elevului talentat la matematică, această formulă cu efect de cutie neagră este situată undeva între nefolositoare şi otravă pentru gândire, în sensul că îl obişnuieşte pe elev să înveţe ceva pe de rost fără să înţeleagă cum funcţionează, aşa că elevilor buni trebuie neapărat să le oferim şi o explicaţie, de ce se întâmplă astfel. Băieţelul respectiv, care a fost în vervă mare la această oră, după ce a văzut calculul afişat de mine pe tablă, a strigat indignat: da’, de ce facem aşa? Am şi scris pe tablă întrebarea sa, după care am pornit explicaţiile. Iată în continuare poza tablei cu exemplele prin care am încercat să-i conduc pe elevii buni spre înţelegerea principiului acestei formule. În acest sens nu cred că trebuie o demonstraţie în caz general, fiind suficientă parcurgerea a două-trei exemple edificatoare. Vedeţi în continuare şi poza tablei din cea de a patra oră pe această temă.

Pentru noi profesorii, dar şi în caz că am discuta aceste aspecte la elevi mai mari, se impune aici o observaţie deosebită. În cazul numerelor scrise ca o simplă putere de un factor prim (an), formula respectivă este o formulă de lungime pentru că toţi divizorii se aranjează ordonat în linie. Dacă avem un număr ce s-a descompus într-un produs de două puteri de factori primi (an ∙ bm), formula respectivă devine o formulă de arie, pentru că toţi divizorii se aranjează în mod ordonat într-un tabel dreptunghic. Continuând raţionamentul, în mod evident că la un număr ce se descompune într-un produs de trei puteri de factori primi (an ∙ bm ∙ cp) avem o formulă de volum (L ∙ l ∙ h), pentru că toţi divizorii s-ar aranja ordonat într-un “tabel tridimensional” în formă de paralelipiped dreptunghic. La un număr cu patru factori primi diferiţi avem “volumul” unoi cuboid patru-dimensional (conţinutul în 4D), etc.

După lămurirea acestei metode am stabilit (muncă individuală, dictată apoi la tablă) câţi divizori avea buclucaşul număr 3000 de la temă, anume că are 32 de divizori. Normal că au primit să studieze din plin noua şmecherie (temă de găsit câţi divizori au fiecare din numerele 6000; 12000; 2400; 980; 10500).

În final doresc să atenţionez asupra unui aspect metodic suplimentar, de fineţe. Analizând cele prezentate mai sus, se observă strădania de a înţelege cât mai complet, din cât mai multe puncte de vedere, comportamentul numerelor participante la fenomenul studiat. Divizorii au apărut la început intuitiv, fiind imediat şi aranjaţi în ordine crescătoare. Apoi am constatat pe această primă formă o legătură interesantă ce am numit-o proba divizorilor. În ora următoare a apărut o structură nouă, bidimensională, sub forma unui tabel cu divizorii aranjaţi pe rânduri, în funcţie de numărul factorilor primi conţinuţi. În final a apărut o a treia formă de ordonare a divizorilor, destul de algebrică. Observăm astfel cum am studiat cu elevii diferitele forme în care se pot cuprinde/ ordona divizorii unui număr, în funcţie de punctul de vedere urmărit. Este bine să încercăm cât mai des să ne uităm la un fenomen studiat din cât mai multe puncte de vedere, aceasta ajutându-i pe elevi să înţeleagă mai bine lucrurile, dar şi să-şi clarifice în general felul în care “gândeşte matematica”. Da, şi încă o mică observaţie de ordin lingvistic: la mai mulţi factori folosim pluralul; la un singur factor folosim singularul; aţi văzut că la zero factori folosim din nou pluralul? Adică, zero obiecte de un fel sunt mai multe?

Mă opresc aici cu această prezentare (textul are 6 pagini A4 scrise cu 12). Urmează desigur lecţia despre divizorii comuni ai două numere, dar despre aceasta cu altă ocazie. Pe lângă bucuria acestei lecţii, rămân în urmă gândurile despre oportunitatea urcării la nivele atât de înalte de raţionament şi de cunoştinţe, cu elevi de clasa a V-a. Cu “olimpicii” merge, dar câţi elevi dintr-o clasă pot duce toate cele prezentate? În urmă cu 20-30 de ani astfel de teme de studiu erau incluse într-un capitol de aritmetică de la începutul clasei a IX-a. În 1997 acel capitol a fost desfiinţat, considerându-se că toate aspectele se lămuresc în clasa a V-a. Şi totuşi, câţi elevi de această vârstă ….

Titus Grigorovici, 14-23 oct. 2017