Введение
учебная программа по математике. Комплексная школьная программа по математике (CSMP) обозначает как название учебной программы, так и название проекта, ответственного за разработку учебных материалов в Соединенных Штатах. В рамках общего проекта CSMP были разработаны две основные учебные программы: Комплексная школьная программа по математике (CSMP) – программа математики для 1–6 классов для регулярного обучения в классе, и программа «Элементы математики» (EM) – программа математики для одаренных учеников 7–12 классов. В EM традиционные темы рассматриваются строго и углубленно, и это была единственная учебная программа, которая строго следовала «Целям школьной математики: Отчет Кембриджской конференции по школьной математике» (1963). В результате она включает в себя значительную часть содержания, обычно требуемого для получения степени бакалавра математики. Эти две программы не связаны между собой, однако некоторые сотрудники CSMP внесли вклад в разработку обоих проектов. Кроме того, некоторые сотрудники программы «Элементы математики» также участвовали в программе «Улучшение учебных программ по математике в средней школе». Далее представлено описание программы для 1–6 классов, разработанной для широкой, неоднородной аудитории. Проект CSMP был основан в 1966 году под руководством Берта Кауфмана, который оставался директором до 1979 года, после чего его сменил Клэр Хайдема. Первоначально проект был связан с Южным Иллинойским университетом в Карбондейле, штат Иллинойс. После года планирования CSMP была включена в состав Центрально-среднезападной региональной образовательной лаборатории (позже CEMREL, Inc.), одной из национальных образовательных лабораторий, финансируемых в то время Управлением образования США. В 1984 году проект перешел в программу комплексной школьной реформы Института центральных исследований в области обучения (McREL), который поддерживал программу до 2003 года. Хайдема оставался директором до завершения проекта. В 1984 году программа была внедрена в 150 школьных округах в 42 штатах и охватила около 55 000 учеников.
Comprehensive School Mathematics Program (CSMP) stands for both the name of a curriculum and the name of the project that was responsible for developing curriculum materials in the United States. Two major curricula were developed as part of the overall CSMP project: the Comprehensive School Mathematics Program (CSMP), a K–6 mathematics program for regular classroom instruction, and the Elements of Mathematics (EM) program, a grades 7–12 mathematics program for gifted students. EM treats traditional topics rigorously and in depth, and was the only curriculum that strictly adhered to Goals for School Mathematics: The Report of the Cambridge Conference on School Mathematics (1963). As a result, it includes much of the content generally required for an undergraduate mathematics major. These two curricula are unrelated to one another, but certain members of the CSMP staff contributed to the development of both projects. Additionally, some staff of the Elements of Mathematics were also involved with the Secondary School Mathematics Curriculum Improvement Study program being. What follows is a description of the K–6 program that was designed for a general, heterogeneous audience. The CSMP project was established in 1966, under the direction of Burt Kaufman, who remained director until 1979, succeeded by Clare Heidema. It was originally affiliated with Southern Illinois University in Carbondale, Illinois. After a year of planning, CSMP was incorporated into the Central Midwest Regional Educational Laboratory (later CEMREL, Inc.), one of the national educational laboratories funded at that time by the U. S. Office of Education. In 1984, the project moved to Mid continental Research for Learning (McREL) Institute's Comprehensive School Reform program, who supported the program until 2003. Heidema remained director to its conclusion. In 1984, it was implemented in 150 school districts in 42 states and about 55,000 students.
Обзор
В проекте CSMP используются четыре невербальных языка для формулировки задач и представления математических концепций: Papy Minicomputer (ментальные вычисления), Arrows (отношения), Strings (классификация) и Calculators (паттерны). Он был разработан для обучения математике как процессу решения проблем, а не просто для развития навыков счета, и использует сократический метод, направляя учащихся к самостоятельному пониманию концепций, вместо прямого объяснения или демонстрации материала. Учебный план имеет спиральную структуру и философию, предоставляя учащимся возможность изучать материал в разное время и с разной скоростью. Обеспечивая учащимся повторное знакомство с разнообразным содержанием – даже если не все учащиеся сразу смогут его полностью понять – они получают возможность осваивать, усваивать, применять и анализировать различные математические ситуации, постепенно овладевая различными концепциями в своем собственном темпе, а не изучая одну тему до полного освоения. В учебном плане многие базовые понятия, такие как дроби и целые числа, были введены раньше обычного. Позже, в процессе разработки проекта, были добавлены новые темы по теории вероятностей и геометрии. Учебный план включал в себя широкий спектр вспомогательных материалов, в том числе иллюстрированные книги с математическими задачами, где уроки часто представлялись в форме историй, включающих как реальные, так и вымышленные ситуации. Одним из персонажей этих книг был Эли Слон, пахидерм с мешком волшебных арахисов, некоторые из которых символизировали положительные, а другие – отрицательные целые числа. Еще один урок назывался «Район Норы» и был посвящен геометрии такси.
Миникомпьютер
Одним из устройств, используемых в программе, был Papy Minicomputer, названный в честь Фредерики Папи Ленгер – наиболее влиятельной фигуры проекта – и её мужа Жоржа Папи. Миникомпьютер представляет собой сетку 2x2 из квадратов, где каждый квадрат соответствует числу 1, 2, 4 или 8. Шашки можно размещать на сетке для представления различных чисел, подобно тому, как двоичная система используется для представления чисел в компьютере. Миникомпьютер расположен следующим образом: белый квадрат в правом нижнем углу со значением 1, красный квадрат в левом нижнем углу со значением 2, фиолетовый квадрат в правом верхнем углу со значением 4 и коричневый квадрат в левом верхнем углу со значением 8. Каждый миникомпьютер предназначен для представления одной десятичной цифры, а несколько миникомпьютеров можно использовать вместе для представления многозначных чисел. Значение каждой последующей доски увеличивается на степень десяти. Например, квадраты второго миникомпьютера, расположенные слева от первого, будут представлять 10, 20, 40 и 80; третьего – 100, 200, 400 и 800, и так далее. Миникомпьютеры справа от вертикальной черты (размещенной справа от первой доски и представляющей десятичную точку) могут использоваться для представления десятичных чисел. Студентам предлагается представлять значения на миникомпьютерах, добавляя шашки в соответствующие квадраты. Для этого требуется лишь запомнить представления для цифр от нуля до девяти, хотя возможны и нестандартные представления, поскольку в одном квадрате может быть более одной шашки. Каждая шашка имеет значение равное значению квадрата, в котором она находится, а общая сумма шашек на доске (досках) определяет общее представленное значение. Большинство шашек, используемых студентами, одноцветные – любой цвет подойдет. Исключение составляют шашки, помеченные знаком каретки (^), которые обозначают отрицательные значения. Пример представления числа: 9067 требует четырех досок. На самой левой доске две шашки в квадратах 8 и 1 (8000 + 1000). На второй доске нет ни одной, так как значение в разряде сотен равно нулю. На третьей доске шашки в квадратах 4 и 2 (40 + 20), а на самой правой доске – шашки в квадратах 4, 2 и 1 (4 + 2 + 1). Вместе эти 7 значений (8000 + 1000 + 40 + 20 + 4 + 2 + 1) составляют 9067. Это считается стандартным способом представления числа, так как он использует минимальное количество шашек без использования отрицательных значений. Можно использовать меньше шашек, заменив последнюю доску одной положительной шашкой в квадрате 8 и одной отрицательной шашкой в квадрате 1, но это не преподается как стандартный метод. Арифметические операции на миникомпьютере выполняются путем объединения представлений двух чисел на одной доске и применения методов упрощения. Один из таких методов – замена шашек из квадратов 8 и 2 на одной доске одной шашкой в квадрате 1 на соседней доске слева. Другой метод – замена двух шашек в одном и том же квадрате одной шашкой в следующем большем квадрате, например, двух шашек со значением 4 на одну шашку со значением 8.
Результаты исследования
Программа подверглась всесторонней оценке, включавшей более 50 исследований. Эти исследования показали в целом схожие результаты для студентов, не участвовавших в программе CSMP, по вычислительным навыкам, пониманию концепций и применению знаний; однако, наблюдалось значительное улучшение при оценке студентов по тестам MANS ("Математика, применяемая к новым ситуациям"), разработанным для измерения их способности решать задачи в нестандартных ситуациях.
Авторские права
Авторские права в настоящее время принадлежат McREL International.
Текущее использование учебных программ
Берт Кауфман, специалист по математическим программам, возглавлял команду в Южном Иллинойском университете, разрабатывавшую CSMP. В июле 1993 года он вместе с сыном и двумя коллегами основал Институт математики и компьютерных наук (IMACS). IMACS использует элементы программ EM и CSMP в своей программе "Математическое развитие". Например, миникомпьютеры и "Эли слон" встречаются в учебных материалах IMACS. IMACS – частное образовательное учреждение, специализирующееся на обучении учащихся с первого по одиннадцатый класс. Включая онлайн-курсы, IMACS в настоящее время охватывает более 4000 студентов по всей территории США и более чем в десяти странах мира. CSMP также используется некоторыми семьями, обучающими детей на дому, либо в качестве основной программы по математике, либо для дополнительных занятий.