В современном мире в связи с массовым развитием вычислительных технологий, таких как калькуляторы, компьютеры, планшеты, умные часы и т.д. люди все меньше и меньше напрягают свой мозг для выполнения арифметических действий. Школьники тоже пользуются этими миниатюрными ЭВМ. А ведь всего несколько десятилетий назад школьники считали примеры, быстро не используя ни каких устройств. Но человечество всегда возвращается к забытым методикам обучения. В своем проекте я хотел бы не только описать методику ментального счета, которую я изучал 1,5 года в теории и практике, но и представить свое уникальное устройство для обучения технике счета на абакусе. Являющимся моим вкладом в решении проблемы.
Цель – изучить методику ментального счета и создать устройство для обучения технике счета на абакусе. Задачи: ознакомиться с научной литературой; провести опрос одноклассников и проанализировать данные; создать устройство для обучения технике счета на абакусе. Для создания своего устройства я использовал литературу по программированию в среде Arduino.
Объект исследования: методика ментальной арифметики. Предмет исследования: ментальный счет в среде школьника. Методы исследования: изучение литературы и методов обучения ментальной арифметике, опрос.
Актуальность: я считаю, что тема актуальна в наше время, потому что человечество развивается быстрыми темпами, появляется много миниатюрных ЭВМ, которые в свою очередь облегчают и ускоряют процесс арифметических операций, что в свою очередь уменьшает работоспособность головного мозга. Проблема исследования: можно ли создать устройство, для обучения технике счета в домашних условиях. Новизна: В наше время ментальная арифметика стала доступна для детей и у нас в России. Изобретенный мною прибор, не имеющий аналогов в мире, способен ускорить обучение технике счета на абакусе в нестандартной и увлекательной форме. Процесс обучения для среднего и старшего школьного возраста возможен даже без участия педагога.
Теоретическая часть
История ментальной арифметики
Ментальная арифметика – это методика достаточно молодая и в то же время очень древняя. Началом ее существования можно считать изобретение счетной доски (суаньпань) в Китае более 5 тысяч лет назад. Аба?к(лат.abacus) – семейство счётных досок, применявшихся для арифметических вычислений приблизительно с V века до н.э. в древних культурах – Древней Греции, Древнем Риме и Древнем Китае и ряде других. Общие принципы инструментов типа абака – разделение линиями на полосы, осуществление счёта с помощью размещённых на полосах камней или других подобных предметов.[1]. Среди применяющихся в современности вариантов абака – русские счеты (рис. 2) и японский соробан (рис. 2). Чуть позже в Египте, Древней Греции и Древнем Риме появились аналогичные приспособления для арифметических вычислений. Они больше походили на современные счеты, поскольку подсчет велся на доске не с помощью песка, а с использованием камней или косточек (рис. 1).
Рис. 1. Древняя счетная машина
В XVI веке китайской счетной доской суаньпань (рис. 2) заинтересовались в Японии. Японские счеты использовали пятеричную систему счисления и назывались соробан (рис. 2). Современные японцы считают, что этот метод тренирует мозг, увеличивая количество нейронных связей, и способствует развитию интеллекта и творческих способностей.
Рис. 2 Абакус, Суаньпань, Соробан, Русские счеты
На протяжении нескольких столетий соробан активно применяется для обучения детей в странах Азии. В Европе и Америке активно заинтересовались соробаном в XXI веке. А в нашей стране первые школы обучения ментальной арифметике появились в 2013 году.
Счеты (Абакус) представляют собой коробку прямоугольной формы с 13 рядами косточек. Каждый ряд содержит по 5 косточек. 4 нижних косточки, имеют значение «один». Верхняя же косточка – соответствует «пяти».
Способ вычислений с помощью счетов внесен в список устного и нематериального культурного наследия ЮНЕСКО. И действительно, счетная доска – это уникальное изобретение человечества. Она позволила древним людям быстро складывать, вычитать, перемножать и делить многозначные числа, а также извлекать квадратные и кубические корни.
Ментальная арифметика
Ментальная арифметика – это программа развития умственных способностей и творческого потенциала с помощью арифметических вычислений на счетах. Новаторская методика была придумана турком Шеном. В основу ее положен древний абакус (рис. 3). – счеты. Их использование в образовательном процессе и способствовало формированию новой программы, которая получила название «ментальная арифметика». С 1993 г. ментальная арифметика используется для обучения детей в 52 странах мира. Суть ментальной методики. Вся программа по освоению устного счета построена на последовательном прохождении двух этапов. На первом из них происходит ознакомление и овладение техникой выполнения арифметических действий (вычитание, сложение, умножение, деление и т.д.) с использованием косточек на абакусе. На втором этапе ученики обучаются ментальному счету, который производится в уме. Ребенок перестает постоянно привязываться к абакусу, что также стимулирует и его воображение. Левые полушария детей воспринимают цифры, а правые – образ костяшек. На этом и основана методика ментального счета. Мозг начинает работать с воображаемым абакусом, воспринимая при этом числа в форме картинок. Для этого понадобится сделать для ребенка картинку абакуса (флеш-карта рис. 4). Это позволит ребенку легче представить ее в своем воображении. Выполнение же математического счета ассоциируется с движением косточек.
Рис. 3. Абакус
Рис. 4. Флеш – карта
Освоение ментальной арифметики способствует следующему: активизации зрительной и слуховой памяти; умению концентрации внимания; совершенствованию смекалки и интуиции; креативному мышлению; проявлению уверенности в себе и самостоятельности; быстрому освоению иностранных языков; реализации способностей в будущем.
Сейчас в России открывается много школ по обучению ментальной арифметике. В нашем городе их тоже довольно много. В России проводятся международные турниры по ментальной арифметике. 3 июня в 2017 году я участвовал в одном из таких турниров (рис. 5, рис. 6), который проводился в Москве. Я получил удостоверение мастера ментальной арифметики.
Рис. 5. Турнир в Москве 2017 г.
Рис. 6. Команда из г. Пензы на турнире в 2017 г.
Практическая часть
Опрос «Ментальная арифметика: что это такое?»
Первые уроки математики 6 класса показали, что мои одноклассники испытывали затруднения даже с простым устным счетом (сложение и вычитание двузначных чисел). Занимаясь не первый год ментальной арифметикой, для меня это не составляет труда. Я выступил с предложением обучить своих одноклассников первым законам ментальной арифметики. Учитель математики поддержала мою идею. Для начала я решил провести опрос, целью которого является проверка знаний одноклассников про ментальную арифметику.
Рис. 8. Я провожу опрос в 6 «В» классе школы № 57
Рис. 9. Опрос в ЦРИ
В нем приняли участие 23 школьника. Вопросы и процентное соотношение ответов приведены в диаграммах ниже.
Для сравнения я решил также провести опрос среди учащихся ЦРИ (центр развития интеллекта), в котором приняли участие 7 респондентов, вопросы и ответы приведены ниже.
В ходе опроса выяснилось, что многие мои одноклассники не владеют информацией о том, что такое ментальная арифметика и абакус. А скорость устного счета оставляет желать лучшего. А ответы респондентов из ЦРИ, наоборот, порадовали меня. При сравнении результатов опроса у меня появилась идея создания устройства, которое помогло бы не только ускорить процесс обучения техники счета на абакусе, но и заинтересовать детей научиться считать быстро. После анализа результатов, я, с позволения учителя, провел классный час на тему: «Ментальная арифметика: что это такое?» (рис. 10).
Рис. 10. На классном часе я рассказываю одноклассникам о ментальной арифметике
Устройство для обучения технике счета на абакусе
Это устройство я решил назвать ДСМС2018 (Данилин Сергей ментальный счет 2018 год) (Приложение 2, рис. 1). Это устройство, во-первых, обучает набору цифр с помощью костяшек, а, во-вторых, показывает, как производить действия сложения и вычитания с помощью счет (абакуса). Принципиальная схема устройства для обучения технике счета на абакусе (ДСМС2018) находится в приложении № 3. Инструкция по использованию устройства для обучения техники счета на абакусе (ДСМС2018) находится в приложении № 2. Процесс создания устройства для обучения технике счета на абакусе приведен в приложении № 1. В основу моего устройства легла микроконтроллерная платформа Arduino Mega2560. Этот прибор состоит из трех блоков. Первый из них находится в самом низу, в нем располагается микроконтроллерная часть моего устройства. Второй блок, находящийся выше, содержит движущиеся механические части устройства. Третий блок – блок управления моим устройством располагается на передней части. Управление моим устройством можно производить при помощи клавиатуры или при помощи инфракрасного пульта дистанционного управления. В моем устройстве предусматривается следующий момент. Ввод данных разрешен только при загорании светодиода зеленым светом, который располагается на панели управления. Я предусмотрел на своем устройстве кнопку сброса. Если мы не правильно ввели число или хотим ввести числа другого примера, необходимо нажать кнопку сброса «ОК», которая располагается на клавиатуре и на пульте. Также предусмотрено два способа питания моего устройства (от адаптера и от аккумуляторной батареи).
Рис. 11. Знакомлю своих одноклассников со своим устройством
Для создания устройства мне понадобилось: Плата Arduino Mega2560 – 1 шт; шаговый мотор 28BYG – 48 – 2 шт.; драйвер шагового двигателя ULN2003APG – 2 шт.; серводвигатель SG90 – 2 шт.; преобразователь тока (стабилизатор) DC-DC – 1.; макетная (беспаечная) плата – 1 шт.; аккумулятор 18650 – 1 шт.; аккумуляторный отсек 18650X2 – 1 шт.; переключатель – 3 шт.; провода – перемычки – 70 шт.; клавиатура пленочная 3x4 – 1шт.; шестеренка – 8 шт.; кабель USB – 1 шт.; ЖКИ 1602 – 1 шт.; модуль I2C -1 шт.; вспененный ПВХ – 1 лист (1 м. х 1 м.).; оргстекло – 1 лист (0,5 м. х 0,5 м.).; мебельный магнит – 4 шт.; клей «Момент» – 5 шт. (3 г.).; абакус (счеты) – 1 шт. дистанционный пульт управления – 1 ш.
Когда устройство было готово к использованию, я заинтересовался о его стоимости. Создав смету, выяснил, что его цена составляет 3940 рублей.
Рис. 12. Флеш-карта
Рис. 13. Знакомлю своих одноклассников с флеш-картами
Когда устройство для обучения технике счета на абакусе было готово, я решил показать свое изобретение своим одноклассникам. Этот метод изучения техники счета на абакусе заинтересовал ребят больше, чем флеш-карты (рис. 12) используемые в школах по обучению ментальной арифметике. Значит, мое устройство имеет место быть в системе обучения ментальной арифметике.
Заключение
В ходе опроса выяснилось, что далеко не все школьники знают о методике ментальной арифметики и скорость их устного счета очень низка. И это меня побудило, на создание уникального устройства для нестандартного и интересного обучения технике счета на абакусе. У меня получилось создать устройство, не имеющее аналогов в мире в домашних условиях. Тема изучения ментальной арифметики очень актуальна в наше время. В будущем, я хотел бы усовершенствовать свое устройство. Возможно, у меня получится добавить новые функции в прибор, который будет способен не только производить операции сложения и вычитания, но и другие более сложные арифметические действия.
Приложение 1
Фотографии создания устройства для обучения технике счета на абакусе
Рис. 1. Пайка проводов под руко-вом папы
Рис. 2. Подключение проводов
Рис. 3. Выпиливание зубчатой рейки
Рис. 4. Монтирование микросхемы
Рис. 5. Установка драйвера для шагового двигателя
Рис. 6. Установка двигателей и шестеренок
Рис. 7. Грубая настройка устройства
Рис. 8. Точная настройка устр-ва
Рис. 9. Написание программы
Рис. 10. Проверка программной прошивки
Рис. 11. Мое устройство (вид спереди)
Рис. 12. Мое устройство (вид сзади)
Рис. 13. Мое устройство в работе
Приложение 2
Устройство для обучения технике счета на абакусе
Рис. 1. Мое устройство ДСМС2018
Инструкция по эксплуатации устройства для обучения технике счета на абакусе
1. Существует два способа питания устройства:
– от адаптера (для этого необходимо подключить разъем от адаптера к порту питания, который находится с левой стороны устройства. Затем нажать кнопку «АС»);
– от аккумуляторов (для этого необходимо нажать кнопки «АБ» и «БП»).
2. Для того чтобы увидеть число на абакусе, необходимо набрать его с клавиатуры или с пульта, после этого это число отразиться на экране. Светодиод сигнализирует готовность для ввода данных с клавиатуры и с ДПУ.
3. Для того чтобы произвести сложение и/или вычитание нажмите соответствующий знак действия, а затем наберите следующее число. Ответ Вы увидите не только на счетах, но и на экране.
4. Для отключения устройства необходимо привести все кнопки, имеющиеся на панели в положение 0 (ноль) и/или удалите разъем из порта.
Приложение 3
Библиографическая ссылка
Данилин С.А. УСТРОЙСТВО ДСМС 2018, КАК ИНСТРУМЕНТ ОБУЧЕНИЯ ТЕХНИКЕ СЧЕТА НА АБАКУСЕ // Старт в науке. – 2019. – № 5-3. ;URL: https://science-start.ru/ru/article/view?id=1757 (дата обращения: 19.04.2024).