Кіріспе
Есептеу әдісі компьютерлік алгоритмдер. Элементар арифметикада стандартты алгоритм немесе әдіс – нақты математикалық есептерді шешу үшін дәстүрлі түрде оқытылатын есептеудің белгілі бір тәсілі. Бұл әдістер елдер мен уақытқа қарай шамалы өзгеше болуы мүмкін, бірақ көбінесе стандартты жазу тәсілін қолдана отырып, айырбастау, топтастыру, ұзын бөлу және ұзын көбейту, сондай-ақ орташа, аудан және көлемнің стандартты формулаларын қамтиды. Төрткөз тамыр және одан да күрделі функциялар сияқты процедуралар үшін де ұқсас әдістер бар, бірақ калькуляторлардың (немесе олардан бұрынғы кестелер мен есептеу сызғыштарының) пайда болуына байланысты олар жалпы математикалық бағдарламадан шығарылды. Бастауыш математикадағы стандартты алгоритмдерге қатысты, Фишер және авторлар (2019) оқушылардың жоғары деңгейдегілері осы алгоритмдерді түсінбей қолданатынтарға қарағанда тиімдірек қолданатынын көрсетеді (Фишер және авторлар, 2020). Төменде қосу, алу, көбейту және бөлудің стандартты арифметикалық алгоритмдері сипатталған.
computer algorithms
In elementary arithmetic, a standard algorithm or method is a specific method of computation which is conventionally taught for solving particular mathematical problems. These methods vary somewhat by nation and time, but generally include exchanging, regrouping, long division, and long multiplication using a standard notation, and standard formulas for average, area, and volume. Similar methods also exist for procedures such as square root and even more sophisticated functions, but have fallen out of the general mathematics curriculum in favor of calculators (or tables and slide rules before them). As to standard algorithms in elementary mathematics, Fischer et al. (2019) state that advanced students use standard algorithms more effectively than peers who use these algorithms unreasoningly (Fischer et al. 2020). Below, the standard arithmetic algorithms for addition, subtraction, multiplication, and division are described.
Стандартты қосу алгоритмі
Мысалы, стандартты қосу алгоритмі арқылы соманы үш ережені сақтау арқылы табуға болады: а) әр қосылғыштың цифрларын разрядтары бойынша тізімдеңіз, цифрлары көп қосылғыштар жоғары орналасуы керек, б) әр қосылғышты разрядтауға болады – бірліктерді бірліктермен, ондықтарды ондықтармен және т.с.с. қосады, және в) егер ағымдағы разрядтың цифрларының қосындысы оннан жоғары немесе онға тең болса, онда санды қайта жинақтау қажет.
Стандартты шегеру алгоритмі
Стандартты шегеру алгоритмінде бірінші сан minuend, ал екінші сан subtrahend деп аталады. Осы алгоритмнің ережелеріне сәйкес, сандардың разрядтары бірімен бірі сәйкес келуі керек. Содан кейін, қайта топтау немесе топтау қажеттігін анықтау қажет. Одан кейін, әр разряд бағанасын жеке қарастырып, топтауды немесе топтауды орындап, келесі разрядқа өтуге болады, немесе барлық мүмкін топтауларды алдымен тексеріп, содан кейін барлық шегеру амалдарын орындауға болады. (Achieve The Core, жыл көрсетілмеген)
Стандартты көбейту алгоритмі
Бүкіл сандарды стандартты көбейту алгоритмінің негізгі ережелері келесідей. Осы көбейту процедурасында "көбейтілмеліні көбейткіштің әрбір цифрымен көбейтіп, содан кейін барлық тиісті түрде жылжытылған нәтижелерді қосу керек". (West, 2011) Бұл әдісті қолдану үшін нөлден тоғызға дейінгі көбейту кестесін білу қажет. (West, 2007) Бөлінді (ең жақын бүтін санға дейін төмендетілгенде) нәтижедегі бірінші цифр болады. Осы процесте максималды цифр виртуалды көбейтіндіге (Leung, 2006) жақындайды, ол бөлшектің басты разрядынан кем болуы тиіс. Кезекпен, басты разрядтар мен виртуалды көбейтінді арасындағы айырмашылық немесе қалдық, процесс бөлшектің келесі цифрына ауысқанда ("келесі цифрды қалдыққа түсіру") алға жылжиды (Leung, 2006). Барлық цифрлар өңделгеннен кейін және қалдық болмаса немесе қалдық бөлгіштен кіші болса, бөлу аяқталады.
Мектептердегі математика мен стандартты алгоритмдерді реформалау
1989 жылы NCTM ұсынған реформаланған математика тұжырымдамалары баламалы тәсілді қолдайды. Ол, нақты әдістерді жаттаудың орнына, негізгі теорияны терең түсіну студенттерге бірдей мәселелерді шешетін жекелеген әдістерді дамытуға мүмкіндік береді деп ұсынады. Студенттердің баламалы алгоритмдері көбінесе стандартты алгоритмдермен бірдей дәл, тиімді және қолданылатын болады, сонымен қатар қатысты шамалардың мағынасына, әсіресе разрядтық мәндерге назар аударады (бұл стандартты алгоритмдерді жаттауда көбінесе жоғалады). Қалыптасқан калькуляторлардың дамуы қолмен есептеудің маңыздылығын азайтты (жоғарыдағы түбірлер туралы ескертуді қараңыз), ал дәстүрлі әдістерді беткейі оқыту көптеген студенттердің сәтсіздігіне әкеп соқты. NCTM математика білімінің басты мақсаттарының бірі – барлық студенттердің үлгерімін арттыру болып табылады. Констанс Ками сияқты кейбір зерттеушілер дәстүрлі оқытылатын элементарлық арифметиканың бастауыш мектепте орынды еместігін айтты. TERC сияқты 1989 жылғы бастапқы стандарт бойынша жазылған көптеген оқулықтардың алғашқы басылымдары, кез келген нақты әдісті оқытудан әдейі бас тартып, сынып және үй жұмысын тривиальды емес мәселелерді шешуге арнады, бұл студенттерді сандық сезім мен разрядтық мәнге негізделген өз есептеу әдістерін дамытуға ынталандырды. Бұл бағыт сандық фактілерді үйренуді жоққа шығармайды; шын мәнінде, ерте математикалық білім берудің маңызды мақсаты – процедуралық жапсыру. NCTM жақындағы түзетулерінде математиканың негізгі фактілерін және дұрыс, тиімді әдістерді үйрену қажеттілігін нақтылады. Стандарттарға негізделген көптеген жаңа басылымдар стандартты әдістер мен негізгі дағдыларды ұсынады. Дегенмен, бастапқы нұсқаулар, ізгі ниетті ата-аналар мен қоғам мүшелерінен наразылық тудырады, олардың кейбіреулері дәстүрлі математикаға оралуды жақтады. Белгілі бір оқулықтың сәттілігі тек оның мазмұнына ғана емес, сонымен қатар мектеп қауымдастығының жаңа педагогика мен мазмұнға жол беруге және ұсынылған материалдарды іске асыруға дайындығына байланысты.