Примером «обманной» задачи может служить задача:
«Определить вид монотонности функции у = log(3 - 2х)»
Обычно ученики определяют эту функцию как убывающую на своей области определения, так как 0.5 < 1. Но тогда по определению убывающей функции из того, что 1 > 0.5 следует, что у(1) < у(0.5).
Так как у(1) = log (3 - 2•1) = 0, у(0.5) = log (3 - 2•0.5) = -1, то мы получим, что 0 < -1 . Причина такого результата в том, что функция
у = log (3 - 2х) является возрастающей на своей области определения и это можно легко показать. Действительно, рассмотрим произвольные х и х из области определения функции, такие. что х < х. Тогда
у = log(3 - 2х) , у = log(3 - 2х). Рассмотрим разность (у - у )
у - у = log(3 - 2х) - log(3 - 2х) - log()
Так как х < х> 2х < 2х> 3 - х < 3 - х> < 1
> log() >0.
Значит, у - у > 0, т.е. у > у , следовательно у = log(3 - 2х) - возрастающая функция на своей области определения. [ 10 ]
Таким образом, софизмы можно составлять ещё и на основе «обманных » задач.
Итак, при организации работы по рассмотрению софизмов на уроке учитель может использовать как готовые софизмы, так и составлять их сам. В любом случае надо помнить, что чем сильнее разбор софизмов будет связан с темами программы, тем большее педагогическое значение они будут иметь. Но это не значит, что все софизмы могут быть рассмотрены в классе. Для полного выяснения смысла некоторых софизмов требуется значительное время, которым не располагает учитель на уроке. Кроме того, ряд софизмов нуждается в значительных абстракциях, которыми владеют не все ученики. Поэтому, естественно, что ознакомление с отдельными софизмами следует перенести на внеклассные занятия.
§ 3. Применение софизмов на уроках математики
Проанализировав соответствующую методическую литературу и задачники, содержащие софизмы, можно сделать вывод, что, во-первых, из всего множества софизмов, далеко не каждый можно использовать на уроке, а во-вторых, в литературе нет строгого разделения ошибочных рассуждений на те, которые можно использовать во внеклассной работе и те, которые подойдут для урока. Поэтому предлагаю примерное распределение софизмов по классам в соответствии с изучаемым материалом. Считаю, что такая система могла бы способствовать предотвращению бессистемности в использовании софизмов.
7 класс.
Софизм: Все числа равны между собой.
Возьмём два произвольных неравных между собой числа а и b, и запишем для них очевидное тождество
Слева и справа стоят полные квадраты, т.е. можем записать (1)
Извлекая из обеих частей последнего равенства квадратный корень, получим , (2) или , или окончательно .
Раскрытие софизма:
Исходное тождество и равенство (1) вполне справедливы. Но при переходе от равенства (1) к равенству (2) была совершена ошибка: извлечение квадратного корня из обеих частей равенства (1) сделано неправильно. В действительности же вместо равенства (2) из равенства (1) должно следовать равенство . (*)
Здесь необходимо рассмотреть два случая.
1 случай. , тогда, очевидно, . Тогда из равенства (*) следует , или , т.е. просто тождество числа а самому себе.
2 случай. , тогда , откуда следует, что , или .
Софизм:
Их было десять чудаков,
Тех спутников усталых,
Что в дверь решили постучать
Таверны «Славный малый».
- Пусти, хозяин, ночевать,
Не будешь ты в убытке,
Нам только ночку переспать,
Промокли мы до нитки.
Хозяин тем гостям был рад,
Да вот беда некстати:
Лишь девять комнат у него
И девять лишь кроватей.
- Восьми гостям я предложу
Постели честь по чести,
А двум придётся ночь проспать
В одной кровати вместе.
Лишь он сказал, и сразу крик,
От гнева красны лица:
Никто из всех десятерых
Не хочет потесниться.
Как охладить страстей тех пыл,
Умерить те волненья?
Но старый плут хозяин был
И разрешил сомненья.
Двух первых путников пока,
Чтоб не судили строго,
Просил пройти он в номер «А»
И подождать немного.
Спал третий в «Б», четвёртый в «В»,
В «Г» спал всю ночь наш пятый,
В «Д», «Е», «Ж», «З» нашли приют
С шестого по девятый.
Потом вернувшись снова в «А»,
Где ждали его двое,
Он ключ Ио «И» вручить был рад
Десятому герою.
Хоть много лет с тех пор прошло,
Неясно никому,
Как смог хозяин разместить
Гостей по одному.
Иль арифметика стара,
Иль чудо перед нами,
Понять, что, как и почему,
Вы постарайтесь сами.
Раскрытие софизма: Второй клиент остался без комнаты, т.к. о его существовании просто «забыли» при распределении номеров. Суть в том, что понятие числа неоднозначно: оно может быть и количественным и порядковым. Путём сознательного смешения понятий количественного и порядкового чисел и достигается иллюзия правдоподобности приведённого рассуждения. Мы рассуждали так: «В итоге расселения в первой комнате оказалось 2 человека - число количественное, «третий» человек был помещён во второй комнате» - число порядковое. Подобная структура рассуждений и дала возможность отвлечь внимание от факта пропуска второго клиента.
8 класс.
Софизм: Сумма углов треугольника меньше 180є.
Возьмём произвольный треугольник ABC и проведём из его вершины С две прямые CF и CG так, чтобы угол GCB был равен углу FCA - углу CAB.
Тогда сумма равна сумме внутренних углов Треугольника АСВ.
Построим на сторонах СВ и АС треугольника АВС как на диаметрах две полуокружности с центрами в точках О и О.
Из вершин А и В треугольника АСВ восстановим к основанию АВ этого треугольника перпендикуляры и продолжим их до пересечения с соответствующими окружностями в некоторых точках K и L с вершиной С. Рассмотрим два получившихся угла AKC и BLC; вершины K и L этих углов лежат на полуокружностях, стороны их опираются на диаметры этих полуокружностей, поэтому заключаем, что эти углы прямые.
Теперь из вершины С треугольника АСВ проведём прямую СН, параллельную прямой LB. Прямая СН будет также параллельна прямой KA. Действительно, прямая КА перпендикулярна ( по построению) основанию АВ треугольника АСВ, прямая LB перпендикулярна основанию АВ ( так же по построению), а прямая СН параллельна и прямой KA. Итак, прямые KA и LB параллельны между собой. Отсюда следует, чтои следовательно .
Между тем из рисунка видно, что сумма углов , меньше, чем сумма , следовательно,
,
,
а т.к. есть сумма внутренних углов треугольника АСВ, то следовательно, сумма углов треугольника меньше 180є.
Раскрытие софизма: В софизме неправильно построены точки K и L, что и привело к неверному выводу. Действительно, прямые CF и CG параллельны стороне АВ треугольника АВС, т.к. равны соответствующие внутренние накрест лежащие углы ( по построению). Поэтому перпендикуляры к АВ, восстановленные из А и В, должны быть перпендикулярами и к прямым CG и CF. Поскольку углы, образованные этими перпендикулярами и прямыми CF и СG, опираются на диаметры соответствующих окружностей, то вершины этих углов, будучи прямыми углами, должны лежать на соответствующих окружностях. Значит, прямая DC должна слиться с прямой CG. Соответственно точка К будет лежать на прямой CF и на окружности точно так же, как и точка L будет лежать на своей окружности и на прямой CG. Вследствие этого вывод софизма не будет иметь место.
9 класс.
Софизм: В любом треугольнике катет больше гипотенузы.
Рассмотрим произвольный треугольник АВС и докажем, что его катет АС больше гипотенузы ВС. Для этого запишем два очевидных равенства
,
,
из которых вытекает, что
.
Разделив последнее равенство на , получим равенство
, (1)
в котором в левой дроби числитель ВС+АС больше знаменателя -(ВС+АС), т.к. положительная величина всегда больше отрицательной. Поэтому, для того чтобы имело место равенство (1), необходимо, чтобы и в правой его части выполнялось неравенство , откуда , или , или, наконец,, т.е. в любом прямоугольном треугольнике катет больше гипотенузы.
В
37
С
А
Раскрытие софизма: Ошибка состоит в том, что сравнение двух дробей необходимо проводить согласно определению равенства дробей, а не сравнивать отдельно числители и отдельно знаменатели этих дробей.
Обратимся к неравенству (1). В дроби, стоящей в его левой части, числитель и знаменатель равны по абсолютной величине и противоположны по знаку, поэтому эта дробь равна - 1 . Это же относится и к дроби в правой части равенства (1): она равна - 1 . Поэтому равенство (1) приводит к равенству -1 = -1.
Софизм: Парадокс Зенона: Ахиллес никогда не догонит черепаху.
Древнегреческий философ Зенон доказывал, что Ахиллес, один из самых сильных и храбрых героев, осаждавших древнюю Трою, никогда не догонит черепаху, которая, как вы, конечно, знаете, отличается крайне медленной скоростью передвижения.
Вот примерная схема его рассуждений. Предположим, что Ахиллес и черепаха начинают своё движение одновременно и Ахиллес стремится догнать черепаху. Примем для определённости, что Ахиллес движется в 10 раз быстрее черепахи и, что их отделяют друг от друга 100 шагов.
Когда Ахиллес пробежит расстояние 100 шагов, отделяющее его от места, откуда начала своё движение черепаха, то в этом месте Ахиллес её уже не застанет, т.к. она пройдёт вперёд расстояние в 10 шагов. Когда Ахиллес минует и эти 10 шагов, то и там черепахи уже не будет, поскольку она успеет перейти на 1 шаг в новое место. Достигнув и этого места, Ахиллес опять не найдёт там черепахи, потому что она успеет пройти расстояние, равное 1/10 шага, и снова окажется несколько впереди его. Это рассуждение можно продолжать до бесконечности, и придётся признать, что быстроногиё Ахиллес никогда не догонит медленно ползущую черепаху.
Раскрытие софизма: Понятно, что Ахиллес догонит черепаху. Смысл софизма Зенона состоит не только в том, что Зенон вскрывал противоречивость движения. Парадоксы и софизмы Зенона, из которых до нас дошло только 9, имеют значительно более глубокий смысл и направлены на вскрытие понятия бесконечности, на разрешение «проклятия бесконечности» и до сих пор привлекают внимание математиков и философов, которые продолжают давать им самые различные объяснения. Рассматриваемый софизм на сегодняшний день не далёк от своего окончательного разрешения.
10 - 11 класс
Софизм: Косинус любого острого угла больше единицы.
Прологарифмируем по произвольному основанию а > 1 очевидное тождество cos= cos, где -произвольный острый угол; в результате получим столь же очевидное тождество logcos = logcos. (1).
Очевидно, что увеличив левую часть этого тождества вдвое, получим неравенство 2 logcos> logcos (2)
или, что тоже самое, logcos> logcos (3)
Поскольку при основании логарифма, большем единицы, большему числу и соответствует и большее значение логарифма и наоборот, из неравенства (3) получаем, что cos> cos. Разделив обе части последнего неравенства на положительное число cos, что не меняет смысла неравенства, получим cos>1.
Раскрытие софизма: Для острого 0 < < ,0 < cos < 1 справедливо неравенство logcos< 0. Т.к - с > - d при 0 < c < d, то понятно, что из равенства (1) будет следовать не неравенство (2), а неравенство
logcos> 2logcos. Отсюда получаем cos > cos, или 1 > cos, т.е. верное неравенство.
Софизм: График функции синус совпадает с осью Ох.
Функция sin x равна нулю при х = 0, а так же во всех точках х = 2, где
n - целое число. Площадь фигуры, ограниченной частью синусоиды и отрезком [0; 2] оси Ох, определяется с помощью интеграла .
Итак, площадь фигуры, ограниченной синусоидой и осью Ох, равна нулю. Но площадь фигуры между некоторой кривой и осью Ох, может равняться нулю только в том случае, если эта кривая совпадает с осью Ох. Следовательно, график функции синус совпадает с осью Ох.
Раскрытие софизма:
Здесь допущена ошибка при интегрировании синуса. При вычислении с помощью интегрирования площади фигуры, заключенной между осью Ох и некоторой кривой, необходимо учитывать, что площадь при этом получается со знаком «плюс» или «минус». Это означает, что если кривая расположена над осью Ох, то площадь имеет знак «плюс», а если под осью Ох - знак «минус».
Синус на отрезке [0; ] положителен, а на отрезке [] . Отрицателен. Поэтому площадь фигуры, заключённой между синусоидой и осью Ох, на отрезке [0; ] равна , а на отрезке [] площадь равна .
Тогда площадь , на отрезке [0; 2] будет равна , а на отрезке [0; 2n] составит .
Софизмы могут самые разные и приведённая система подтверждает, что софизмы могут быть использованы и в соответствии с тематикой обучения, т.е. можно подобрать софизм, который будет актуален при проведении урока по различным темам. Конечно, разумно использовать софизм после изучения конкретной темы, например в 7 классе после темы «Формулы сокращённого умножения», или в 10 классе при изучении темы «Логарифмы», т.к. решение некоторых софизмов можно свести к тем же логарифмам или решить его, используя формулы сокращённого умножения.
Заключение
Проработав соответствующую психолого-педагогическую и методическую литературу по данному вопросу, очевидно, сделать вывод о том, что критичность является важным качеством мышления, развитие которого требует значительных усилий со стороны учителя математики. Кроме того, полезно развивать критичность мышления, в процессе обучения, отступая от стандартных методов проведения урока.
Бесспорно, достичь поставленной цели с помощью только стандартных задач невозможно. Если учитель математики «заполнит отведённое ему время натаскиванием учащихся в шаблонных упражнениях, он убьёт их интерес, затормозит их умственное развитие». С помощью нестандартных задач интенсивнее формируется интерес и достигается цель углубления. Поиск решения нестандартных задач является прекрасным средством развития критического мышления, строгости суждений и математического вкуса. Одним из таких средств является использование софизмов на уроках математики.
Конечно, не следует, и преувеличивать роль софизмов в развитии критичности мышления. Они ни в коем случае не должны доминировать над обычными, традиционными упражнениями. Но как раз своей не стандартностью они «помогут» решить проблему заинтересованности в обучении, а если правильно организовать процесс внедрения софизмов в ход урока, то во многом облегчится задача развития критичности мышления, потому, что софизмы относятся к типам заданий, решение которых основано на рассмотрении различных ситуаций. При регулярном использовании софизмов на уроках у учеников вырабатывается своеобразная «подозрительность», что естественно указывает на хорошо развитую критичность мышления. Причём, софизмы универсальны в обучении тем, что подходят для учащихся всех возрастов.
Софизмы занимают, пусть скромное, но достойное место в процессе обучения и в развитии одного из качеств мышления - критичности.
Литература
1. Брадис В.М. Ошибки в математических рассуждениях. / М.: Просвещение, 1967, -191с.
2. Гайдук Ю.М. «Математические софизмы» // журнал «Математика в школе», № 6, 1952.
3. Гарднер М. Математические головоломки и развлечения. / М.: Мир, 1971, 511с.
4. Грудёнов Я.И. «Совершенствование методики работы учителя математики»./ М.: Просвещение, 1990.
5. Дьюи Джон. Психология и педагогика мышления. / М.Лабиринт, 1999, - 192с.
6. Зайкин М.И. Развивающий потенциал математики и его реализация в обучении (сборник научных и методических работ, предоставленных на региональную научно-практическую конференцию) / «Арзамас, 2002, 334с.
7. Кордемский Б.А. Как увлечь математикой. / М.: Просвещение, 1981,112с.ил.
8. Лук А.Н. «Мышление и творчество». / М., Политиздат, 1976,-144с.
9. Мадера А.Г. Мадера Д.А. Математические софизмы: Перавдоподобные рассуждения, приводящие к ошибочным рассуждениям: Кн. Для учащихся 7- 11кл / А.Г.Мадера, Д.А.Мадера. / М.: Просвещение, 2003.-112с.
10. Математика. // Приложение к газете «Первое сентября» № 46, 1997г.
11. Матюшкин А.М. Проблемные ситуации в обучении. / М.: Просвещение, 1972.
12. Немов Р.С. Психология: Учеб. для студ. высш. пед. учеб. заведений: В 3 кн- 4-е изд. / М.: Гумакнит. изд. центр ВЛАДОС, 2003.-Кн.1:Общие основы психологии.-688с.
13. Немов Р.С. Психология: Учеб.для студ.высш.пед.учеб.заведений: В 3 кн. - 4е изд. / М.:Гумакнит.изд.центр ВЛАДОС, 2003.-Кн.2:Общие основы психологии.-608с.
14. Перловский. Физические и метафизические концепции мышления. // Звезда, № 8, 1999.
15. Податов А.П. Математические софизмы, парадоксы и логические задачи. / Улан-Удэ: Бурятское книжное издательство, 1962.
16. Решетников В.И Формирование приёмов мышления школьников. / М.: Наука, 1973.
17. Талызина Н.Ф. формирование познавательной деятельности учащихся. / М. Знание, 1983 г.
18. Халперн Д. Психология критического мышления. / СПб.: Издательство «ПИТЕР»,2000.
19. Хрестоматия по истории философии. Учебное пособие для вузов. В 2-х ч. Ч.1. / М.: Прометей, 1994.-536с.
20. Ярский А.С. Что делать с ошибками. // журнал «Математика в школе», № 2,1998.
