Università di Napoli Federico II

Scuola Interuniversitaria Campana Specializzazione all'Insegnamento (SICSI)

Indirizzo FISICO-INFORMATICO-MATEMATICO - Classe A047 –

(Matematica nelle scuole medie superiori)

BLOG in costante aggiornamento

Laboratorio Misura in Matematica

prof. Ulderico Dardano,  dardano@unina.it       

 

 

 

Sommario della pagina:

presentazione del corso

impostazione e metodologia

temi proposti

riferimenti bibliografici e siti consigliati

strumenti informatici

Origami

Tangram

 

In evidenza:  Paradosso di Zenone…………………………………………………………..

 

 

 

"La radice di 2 era preoccupata: erano passati trenta decimali e non le veniva il periodo!

Poteva essere incinta, ma ciò era irrazionale "       (anonimo)

 

"A parità di fattori la spiegazione più semplice tende ad essere quella esatta"       William of Ockham

 

 

RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI e SITI WWW
 
A cura dell’UMI (Unione Matematica Italiana) si vedano:
"Matematica2003" Attività didattiche e prove di verifica per un nuovo curricolo di Matematica - Ciclo secondario. In particolare:-         Premessa .  Introduzione a  "Misurare"
"Matematica2004" La Matematica per il Cittadino. Attività didattiche e prove di verifica per un nuovo curriculo di matematica (Quinta classe del ciclo secndario di secondo grado) (file formato .zip).

 

SITI CONSIGLIATI per uso generale:

[torna al sommario]

STRUMENTI INFORMATICI:

[torna al sommario]

 

ORIGAMI:

-         una pagina generale sull'Origami

-         poligoni regolari: esercizi di base, video

-         poliedri regolari: tetraedro

-         flexagoni: costruzione base,  schema_base,  costruzioni piu' articolate ,

-         hexahexaflexagono: costruzione ,  video

-         3D: costruzione(video), video2, video

  [torna al sommario]

 

TANGRAM

-         una pagina da non perdere!! (ottima per iniziare)

-         una pagina generale sul TANGRAM per la matematica (con ottima sitografia finale)

-         per GIOCARE sul PC:  scarica oppure gioca on-line.

[torna al sommario]

 

 

ALGEBRA generale: il quadrato del binomio, il quadrato del trinomio, il cubo del binomio,

calcolo di radical 2,   altri radicali.xls ,   calcolo radici polinomi con metodo Newton con xls

 

 

SISTEMI LINEARI COME MODELLO : vedi degli appunti  teorici e un ottimo sito per gli esercizi numerici , che è tratto da un eccellente sito per la MATEMATICA RICREATIVA.

Un indovinello lineare.

 

PROBLEMI di SECONDO GRADO:

-         una scheda di lavoro

-         una proposta di apprendimento cooperativo

-         una pagina sulla parabola

-         radice quadrata di 2

-          

Numeri Trascendenti

-         il calcolo di Pi greco

-         il numero di Nepero/Eulero

 

PROBLEMI DI SCELTA:

programmazione lineare (ottimizzazione). Un altro problema di ottimizzazione

Il problema delle tariffe telefoniche con xls

Riferimenti www-bibliografici,

 equilibri di Nash su (bi)matrice di utilita’ con xls, 

 

 

CRITTOGRAFIA: un articolo introduttivo di G.Cutolo, destinato agli studenti delle scuole superiori (lo stesso testo è anche disponibile in altro formato).

 

 

PRESENTAZIONE del CORSO

Tipo di corso: si tratta di un corso di 30 ore, con tipologia di laboratorio, rivolto a specializzandi per la classe di insegnamento A047 (Matematica) nelle scuole secondarie superiori. Questi sono per lo più laureati quadriennali in Matematica ma parte non trascurabile laureati in Ingegneria. Età media dei corsisti: quasi 30 anni.                            

 [torna al sommario]

Impostazione e obiettivi:

       Pensando “la matematica come scoperta”,  propone agli specializzandi un percorso di osservazione, scoperta, definizione, formalizzazione, applicazione, verifica, codifica di fatti matematici sul tema della “Misura in Matematica”, ovvero sviluppasse un modello che, con linguaggio e metodi logico-matematici, descrivesse aspetti del “mondo reale” e conducesse all’introduzione ed uso di concetti di algebra o analisi infinitesimale.

Obiettivo è anche quello di mostrare agli specializzandi come le risorse matematiche, sia bibliografiche sia informatiche in rete, siano agevolmente fruibili e permettano la self-education permanente.

Il percorso tiene presenti le indicazioni dell’Unione Matematica Italiana in merito.

       Il percorso di laboratorio scelto -suddiviso in tappe non necessariamente dipendenti- assume solo poche nozioni di base (sviluppate peraltro in un corrispondente corso per classe SN A059, per la scuola media),  parte dalla  “sfida” di misurare la lunghezza della diagonale del quadrato e, attraverso passi concatenati, conduce all’introduzione (=creazione) e all’uso di strumenti matematici come: commensurabilità, numeri razionali, radicali, numeri reali, rappresentazione cartesiana, algoritmo, funzioni, convergenza, continuita’, derivabilita’, integrazione.

   Gli strumenti e gli oggetti matematici vengono introdotti quale mezzo per risolvere problemi ben definiti (didattica per problemi) o quale effetto di scoperta, talvolta anche casuale.  Quale bussola per il percorso, si e’ assunto lo sviluppo storico della matematica (dagli antichi greci al secolo XIX), ma si e’ comunque lasciata agli specializzandi la responsabilita’ di orientare e dirigere l’attivita’ di studio e scoperta.

     Nelle lezioni, quest’attività di “ricerca” da parte degli specializzandi (collegiale o in gruppi di 3-4 persone) è partita sotto la guida e lo stimolo del docente, che non si e’ posto come “professore”. A questa è seguita la preparazione di proposte di unità didattiche, per le relative classi. Ciò dapprima in aula in maniera collettiva e poi con approfondimento personale (a casa). In queste unità sono state accuratamente definite: abilità interessate, obiettivi cognitivi, obiettivi operativi, collegamenti esterni.

   E’ stata adottata la tecnica del “problem posing & solving” (senso Vigotskijiano) seguita da stimoli ad attività metacognitiva e dato grande spazio-tempo alla possibilità di “formulare congetture” senza eccessivo timore di sbagliare. Le unità didattiche  sono state presentate (e simulate, nei limiti del possibile) davanti ai colleghi corsisti, la cui critica collettiva e’ stata preziosa per modificare e migliorare la proposta. Attenzione e’ stata posta anche al livello di profondità e sostenibilità didattica (oltre che –naturalmente- di chiarezza e correttezza).

    Si e’ terrà conto quanto realizzato in altri corsi dell’indirizzo FIM. Anche al fine di avviare i corsisti verso lo sviluppo di tecniche individuali di “auto-aggiornamento” (nello loro vita professionale), si propone il ricorso –critico- a risorse bibliografiche in rete www. Costante la ricerca per l’individuazione di quanti più collegamenti fra i concetti sviluppati, visti non solo come dato culturale imprescindibile ma anche come stile di comunicazione attraverso mezzi condivisi con gli allievi. Ciò promuova la ricerca di strategie per evitare uso gratuito di “lezione frontale” e condurre invece l’insegnamento come scoperta, ricerca, sviluppo cognitivo. In sostanza, si e’ “insegnato” agli specializzandi applicando proprio le tecniche che si propongono (tenendo presente quindi le loro proprie aree di sviluppo effettivo e potenziale, in maniera trasparente ed autocoscienze, vista l’età della platea). Si e’ favorito l’esercizio della (innata) capacità di problem posing anche lasciando agli specializzandi  la maggior libertà (possibile) nella impostazione delle unità didattiche, esortandoli a non trascurare l’aspetto ludico della conoscenza. Attenzione e’ stata pure rivolta all’individuazione e analisi degli “errori” più frequenti sia al fine di utilizzarli come stimolo per l’apprendimento sia per evitare provocarli

   Per gli esperimenti numerici e l’esecuzione di algoritmi si propone,  per lo più, il foglio di .xls (e talvolta il linguaggio C). Quale mezzo di presentazione  per le unità didattiche gli specializzandi hanno sovente preferito usare il formato .ppt         

[torna al sommario]

 

 Sviluppo, temi proposti, contenuti:

- il linguaggio della teoria degli Insiemi, contare con il principio di inclusione-esclusione.

 - Numeri primi (che risultano essere infiniti). Crivello di Eratostene (quale algoritmo per la ricerca dei numeri primi). Famiglie significative di numeri primi.

-         Numeri interi e razionali introdotti per la modellizzazione della geometria (euclidea), ovvero strumenti per la definizione della misura dei segmenti. Densita’ dei razionali. Aspetti algebrici.

-         frazioni, confronto, ordinamento e operazioni, numeri periodici e frazioni generatrici . PERIODI (file.xls)

-         proporzionalità, similitudine, i fogli A3, A4, A5 - teoremi di Euclide sul triangolo rettangolo.

-         divisibilità, scomposizione, numeri primi, crivello di Eratostene, MCD e mcm, (algoritmo di Euclide)

-         rapporti, proporzioni, percentuali

- Operazioni fra interi pari e dispari. Aritmetica modulare, criteri divisibilità, Prova del 9,10,11. (Teorema Cinese del Resto)

- numerazione in base 2 e algoritmi per le operazioni, complessita’ computazionale.

    Misura della diagonale del quadrato. Altezza (e superficie) del triangolo equilatero.  Teorema di Pitagora ( presentazione),. Significato geometrico. Varie dimostrazioni. Gioco del Tangram. Quadrato (geometrico) del binomio. Terne pitagoriche.

 

    Duplicazione del quadrato. Procedimenti empirici di approssimazione. Scoperta  segmenti incommensurabili. Numero aureo e sue occorrenze, sue approssimazioni. Significato di “numero irrazionale”. Duplicazione del cubo. Radice cubica. Limiti della “calcolatrice”. Primi processi iterativi. Frazioni continue. Concetto algebrico di radicale. Necessità dei radicali. Costruzione dei radicali quadratici spirale di Archimede). Campo dei numeri costruibili con squadra e compasso

      Quadrato del binomio. Aspetti algebrici e geometrici. Potenza n-esima del binomio. Coefficienti binomiali. Triangolo di Tartaglia. Proprieta’ combinatorie di questo. Cubo del binomio. Quadrato del trinomio . Potenze del trinomio. Piramide di Tartaglia.

 

      Soluzione delle equazioni di secondo grado. Metodi algebrici formali. Metodi geometrici con squadra e compasso. Bisezione e trisezione dell’angolo. Equazioni di terzo grado. Impossibilita’ della soluzione con squadra e compasso.

   Metodo della piegatura della carta (=origami). Trisezione con origami. La radice cubica con con origami. Campo dei numeri costruibili con origami. Origami classici e modulari.

      Concetto di misura approssimata. Metodi per l’approssimazione dei radicali (mediante razionali). Metodo grafico. Piano cartesiano. Rappresentazione di funzioni. Funzioni continue e teorema di Bolzano (teorema degli zeri). Metodo di bisezione.

      Concetto di algoritmo. Metodo delle secanti. Metodo di Newton. Funzioni derivabili. Tangente e derivata. Successioni convergenti. Insiemi contigui. Confronto sperimentale (e quindi astratto) fra i metodi. Algoritmi non convergenti. Cenni sulla complessita’ di un algoritmo.

      Numeri reali attraverso algoritmi. Successioni di razionali. Successioni convergenti. Successioni contigue. Modelli algebrici dei numeri reali. Corrispondenza con la retta e misura di segmenti.

      Misura di superfici. Area dei poligoni regolari. Superfici particolari. Disegni autosimili. Frattali per la descrizione di oggetti reali. Felce. Triangolo di Serpinski.

      Misura del cerchio. Quadratura del cerchio. Primi metodi per la stima di p (fra 3 e 4) . Metodo di Archimede. Confronto con l’8-agono e, piu’ un generale, con poligoni regolari inscritti e circoscritti (metodo di esaustione). Similitudini nel piano. 2^n-agono regolare. Metodo di Viete. Metodo della piramide. Costruzione di algoritmi e formule ricorsive. Determinazione di p fino alla n-esima cifra decimale. Analisi sperimentale degli algoritmi. Concetto di numero trascendente. Cenni su metodi di analisi infinitesimale.

    Misura di generiche parti del piano. Integrale di una funzione. Misura lunghezza di una curva. Lunghezza della circonferenza. Lunghezza grafico di una funzione. Curve non misurabili. Merletto di Koch. Frattali. Funzioni continue mai derivabili. Funzione di Vitali.

   Il numero di Nepero.

Verifica dell’apprendimento: La verifica e la valutazione dell’apprendimento avvengono con la presentazione e discussione di un  elaborato riguardante la pianificazione, organizzazione ed esposizione di un modulo didattico su un tema toccato nel corso.

[torna al sommario]