יום שישי, 27 בינואר 2012

איך פותרים בעיות שמערבות יחידות שונות של אורך ואיך כסף קשור לזה?


שיעור מספר 5: איך פותרים בעיות שמערבות יחידות שונות של אורך ואיך כסף קשור לזה?


למדנו על מושג האורך ועל הצורך ביחידות אורך וגם על יחידות אורך שונות ועל הקשר שבין השיטה המטרית לבין מבנה המספר נעסוק היום בהמרות בין יחידות אורך שונות. נתרכז בשיטה המטרית. נעסוק בפעולות של הקבצה לעומת פעולות של פריטה. ונראה קשר מעניין לכסף שיעזור לנו להבין ולהמיר נכון בין יחידות אורך שונות.

ענייני מנהלה:
שוב החליפו לנו את מקום הכתה. המעברים וסידור הכיתה אורך זמן יקר.
חילקתי לילדים הזמנה לכינוס שמארגנים הורים בשביל הורים לתלמידים בבית הספר כדי לשמוע כיצד נוכל להעלות את הרמה המתמטית של ילדינו בכל כיתות בית הספר היסודי.


אומדן:

  • אורך של משבצת במחברת החשבון שלכם מתאים ונוח למדוד ביחידות אורך של _____________
  • את המרחק שבין כפר יונה לנתניה מתאים ונוח למדוד ביחידות אורך של  _____________
  • את הגובה של אנשים מתאים ונוח למדוד ביחידות אורך של  _____________

המרות:
כאשר האורך נמדד במטרים ונרצה לבטאו בדצימטרים, נכפול את האורך ב-10:

4 מטרים הם 40 דצימטרים.

הפעולה שביצענו היא פעולה של פריטה: אנו פורטים כל מטר ל-10 דצימטרים.


כאשר האורך נמדד במטרים ונרצה לבטאו בסנטימטרים, נכפול את האורך ב-100. כך פורטים את המטרים לסנטימטרים:


3 מטרים הם 300 סנטימטרים

כאשר אורך נמדד בדצימטרים ורוצים לבטא אותו בסנטימטרים, כופלים את מספר הדצימטרים ב-10. כך פורטים את הדצימטרים לסנטימטרים:

70 סנטימטר = 10 פעמים 7 דצימטר

שרטוט:  

[אני מבקש מהתלמידים לשרטט, אפשר גם על הלוחות המחיקים. חשוב שהם יחושו את הגדלים ולא רק ידברו עליהם]
  • שרטטו קטע שאורכו 7 מ"מ וקטע שאורכו 7 ס"מ. פי כמה גדול הקטע השני מהראשון?
  • שרטטו קטע אלכסוני שאורכו 1 דצ"מ. כמה ס"מ הוא מכיל?
  • שרטטו מלבן שאורכו 9 ס"מ ורוחבו 4 ס"מ
ממשיכים בהמרות:

במטר יש 1,000 מילימטר (מ"מ). מילימטר היא אלפית המטר. מילימטר הוא עשירית הסנטימטר. אפשר לבטא אורך גם במילימטרים. כשנרצה לבטא במילימטרים אורך שמדדנו בסנטימטרים נכפול את הסנטימטרים ב-10 ונקבל את האורך במילימטרים. כאשר אורך נמדד בדצימטרים ונרצה לבטאו במילימטרים אז נכפול את הדצימטרים ב-100 ונקבל את האורך במילימטרים. כאשר אורך נמדד במטרים ונרצה לקבלו ביחידות של מילימטרי אז נכפול את המטרים ב-1000 ונקבל את הארוך במילימטרים:

9 מ' = 1,000 פעמים 9 מ"מ = 9,000 מ"מ


אפשר לבטא אורך במטרים ואפשר גם בדצימטרים, בסנטימטרים וכו'.

כאשר האורך נמדד במטרים ונרצה לבטאו בדצימטרים, נכפול את האורך ב-10:

4 מטרים הם 40 דצימטרים.

כאשר האורך נמדד במטרים ונרצה לבטאו בסנטימטרים, נכפול את האורך ב-100. כך פורטים את המטרים לסנטימטרים:

3 מטרים הם 300 סנטימטרים

כאשר אורך נמדד בדצימטרים ורוצים לבטא אותו בסנטימטרים, כופלים את מספר הדצימטרים ב-10. כך פורטים את הדצימטרים לסנטימטרים:

70 סנטימטר = 10 פעמים 7 דצימטר

במטר יש 1,000 מילימטר (מ"מ). מילימטר היא אלפית המטר. מילימטר הוא עשירית הסנטימטר. אפשר לבטא אורך גם במילימטרים. כשנרצה לבטא במילימטרים אורך שמדדנו בסנטימטרים נכפול את הסנטימטרים ב-10 ונקבל את האורך במילימטרים. כאשר אורך נמדד בדצימטרים ונרצה לבטאו במילימטרים אז נכפול את הדצימטרים ב-100 ונקבל את האורך במילימטרים. כאשר אורך נמדד במטרים ונרצה לקבלו ביחידות של מילימטרי אז נכפול את המטרים ב-1000 ונקבל את הארוך במילימטרים:

9 מ' = 1,000 פעמים 9 מ"מ = 9,000 מ"מ
מרחקים גדולים מודדים בקילומטרים. קילומטר אחד הוא 1,000 מטר. 
וכשאורך נמדד במטרים ורוצים לבטאו בקילומטרים? אז נחלק ב-1,000:

538 מטרים הם 538/1000 קילומטרים שהם 0.538 ק"מ




רגע! זה מזכיר לי משהו...

אפשר לחשוב על משהו אחר שמתנהג באופן דומה: אנו מכירים את המושג פריטה מתוך השימוש בכסף.


שטר יחיד של 100 ש"ח אפשר לפרוט ל-10 מטבעות של 10 ש"ח ואפשר גם לפרוט ל-100 מטבעות של 1 ש"ח.

ערכו של כל מטבע יחיד של 1 ש"ח הוא מאית מערכו של שטר יחיד של 100 ש"ח.

ערכו של כל מטבע יחיד של 10 ש"ח הוא עשירית מערכו של שטר יחיד של 100 ש"ח.

כמובן, שערכו של מטבע של 1 ש"ח הוא עשירית מערכו של מטבע של 10 ש"ח.

ואפשר גם להמשיך: ערכו של מטבע אחד של 10 אגורות הוא עשירית מערכו של מטבע של 1 ש"ח, אבל גם מאית מערכו של מטבע של 10 ש"ח ואילו הוא אלפית מערכו של שטר יחיד של 100 ש"ח. מכאן ש-10 פעמים 10 אגורות הם 1 ש"ח, 100 פעמים 10 אגורות הם 10 ש"ח ו-1000 פעמים 10 אגורות הם 100 ש"ח. אז עכשיו אנחנו יודעים שאפשר להחליף שטר יחיד של 100 ש"ח ב-1000 מטבעות של 10 אגורות, או ב-100 מטבעות של 1 ש"ח (טוב, זה קל בגלל שמו של השטר, 100 ש"ח...) או ב-10 מטבעות של 10 ש"ח.

[אני שואל את התלמידים שאלות של המרות בין מטבעות ושטרות והילדים עונים על הלוחות המחיקים]



אנחנו מרגישים שאנו מבינים אז נתרגל ונבדוק את ההבנה שלנו:

נא למלא את בתאים החסרים בטבלה את הערכים המתאימים.

אז מה הכלל? מתי מחלקים ומתי כופלים ובכמה?

אם מבטאים אורך ביחידות קטנות ורוצים לבטא אותו ביחידות גדולות
מבצעים פעולת הקבצה

אם מבטאים אורך ביחידות גדולות ורוצים לבטא אותו ביחידות קטנות
מבצעים פעולת פריטה

בפריטה כופלים את המספר הנתון.
בהקבצה מחלקים את המספר הנתון.

דוגמאות:
א. נתון קטע של 600 ס"מ. כדי לקבץ למטרים נחלק את 600 ב-100 ונקבל 6 מ'.
ב. אורך של קטע הוא 70 מ"מ. כלומר, 7 ס"מ. 70 מ"מ = 7 ס"מ, כי מחלקים את 70 המ"מ ב-10.

תרגילים:


סיכמנו את השיעור ונפרדנו עד לשבוע הבא.

המורה,
שלמה יונה







יום שישי, 20 בינואר 2012

יחידות אורך: על השיטה המטרית והקשר שלה למבנה המספר

שיעור מספר 4: יחידות אורך: על השיטה המטרית והקשר שלה למבנה המספר

בשיעור הקודם הבחנו בצורך להשתמש ביחידות מידה מוסכמות לאורך. יחידת מידה היא כמות מאורגנת, גודל מוסכם וקבוע.  אם כל אחד מודד לפי יחידת מידה שונה אזי יש בעיה בתקשורת בינינו כי ההבנה שלנו לגבי הגודל המדווח תהיה שונה מההבנה של מי שמדד ושדיווח על הגודל. אם אני מודד בבית את גובה חלונות חדר השינה ביחידות אורך של מקל שמצאתי בגינה ואילו בחנות את הוילון נקנה לפי אורך שנמדוד בעזרת אורך של מוט אחר -- נמצא את עצמינו עם וילון שאינו במידות שמתאימות לחלונות בחדר השינה.

מדידה היא אחת הפעולות הפשוטות ביותר שלנו. אנו משתמשים ביחידות מידה בכל פעם שאנחנו מחליפים עצמים ומידע (כמה אגורות בשקל, כמה מטרים בק"מ, כמה דצימטרים מעוקבים בליטר, ...). השכיחות היומיומית הזאת הופכת את המדידה לבלתי נראית. כדי שיחידות מידה תמלאנה את ייעודן בתקשורת בין אנשים עליהן לפעול כקבוצה של הנחות משותפות, כרקע מובן מאליו, שבהתבסס עליו אנו מגיעים למסקנות ומבחינים בהבחנות. ללא יחידות מידה מוסכמות למשל, מדענים אינם יכולים להחליף ממצאים ולהשוותם.


רציף ובדיד:


את העולם סביבנו אנחנו מודדים במספרים, אבל לא לכל המספרים אותה משמעות. חלקם מתארים גדלים בדידים, שמונים עצמים, כמו "3 תפוחים". חלק אחר מתאר גדלים רציפים, כמו טמפרטורה, או משקל. ובאמת, איך "סופרים" טמפרטורה? ומה בדיוק סופר מונה החשמל שבביתכם? 

רציף -- מהמילה רצוף.
בדיד -- מהמידה בודד, יחיד.

זמן, אורך, משקל, כוח, טמפרטורה, לחץ אוויר, אנרגיה – כל אלה הם גדלים רציפים. אי אפשר למנות אותם, וכדי למדוד אותם ממציאים יחידות מדידה שרירותיות. כדי למדוד אורך, למשל, המציאו העברים הקדמונים את ה"אמה", שהיא מידת ארכה של יד מן המרפק עד לכף היד. מלכים ואנשי מעלה אחרים היו משוכנעים שחלקי גופם השונים חוננו בתכונות אלוהיות עד כדי כך שראוי לאמצן כיחידות מידה תקניות. שרלמן (קרל הגדול) הכריז במאה התשיעית לספירה כי אורך כף הרגל שלו יהיה מעתה ואילך אורכה של אמת המידה הקרויה רגל. [מעניין שלפי האורך של כף רגלו ,לכאורה גובהו היה צריך להתנשא הרבה מעל לשני מטרים, בסתירה לעדויות שקיימות על גובהו]. שלוש מאות שנים אחר כך מלך באנגליה הנרי הראשון שקבע שהיארד יהיה המרחק בין קצה חוטמו לקצה אצבע האמה שלו כשידו פשוטה לפניו. הרומאים קבעו שהמיל הוא המרחק שאדם יכול לעבור באלף פסיעות מלאות של גבר. המילה מיל לקוחה מהשפה הלטינית שבה milia passuum משמעותה אלף פסיעות.  כמובן, המידה תלויה בבעל היד, ובאורך הרגל...

מדידות מדויקות דורשות המצאת יחידות קבועות. במקרה של האורך, עשו זאת הצרפתים ב-1791. הם קבעו יחידה שנקראת "מטר", שאותה הגדירו כ-1 חלקי עשרה מיליון מן המרחק בין קו המשווה לקוטב הצפוני. למרות הזמן הממושך והמאמצים הרבים במדידות הן לא היו מדויקות, והיקף כדור הארץ, על פי מידת המטר שנבחרה ושאותה קיבעו במוט עשוי זהב, אינו מספר כה עגול. כיום מוגדר המטר על פי מהירות האור: מטר הוא המרחק שעובר אור בריק ב- 1/299,792,458 שנייה. 

מידות אורך שמבוססות על חלקי גוף הן חלק מהשיטה האימפריאלית. כמה אינצ'ים יש ברגל וביארד וכמה יארדים במיל? 12, 36 ו-1760 בהתאמה. לעומת זאת בשיטה המטרית: כמה מילימטרים בסנטימטר? כמה סנטימטרים במטר? כמה מטרים בקילומטר? 10, 100 ו-1,000 בהתאמה.

השיטה המטרית עובדת באותו האופן שבו עובד מבנה המספר שלנו, בחזקות של 10.

מושג החזקה: 

"חזקה לכפל היא מה שהכפל לחיבור". כפל הוא חיבור חוזר וחזקה היא כפל חוזר: כפל הוא חזרה על חיבור. 3 כפול 2 הוא חיבור 2 לעצמו 3 פעמים: 2+2+2=3x2. בדומה, חזקה היא חזרה על כפל. 2 בחזקת 3 הוא , כפל 2 בעצמו 3 פעמים: 2x2x2. לחזקה יש בסיס ויש מעריך. בדוגמה שלנו, 2 הוא הבסיס ו-3 הוא המעריך.

עשר בחזקת 1 הוא 10: 10
עשר בחזקת 2 הוא 100: 10x10
עשר בחזקת 3 הוא 1000: 10x10x10
.
.
.
[אני מבקש מהילדים להמשיך]

10 בחזקת 4: עשר הוא הבסיס ו-4 הוא המעריך. המעריך אומר כמה פעמים יופיע הבסיס בתרגיל הכפל עם עצמו.

מהו החוק? כל איבר בסדרה גדול מקודמו פי 10. הכתיבה היא פשוטה, המעריך של הבסיס 10 מציין לנו כמה אפסים נראה במספר מימין ל-1.

 הסיבה לפשטות החזקות של 10 היא שהשיטה העשרונית, שבה אנו מייצגים מספרים, מושתתת על חזקות של 10. כל מקום במספר עשרוני מציין חזקה של 10.


יחידות אורך שאנו מכירים בשיטה המטרית:


אילו יחידות מידה של אורך אנו מכירים? ביקשתי מהתלמידים למלא בלוחות המחיקים ואז במחיאת כף להפנות את הלוחות אליי. סיכמתי על הלוח:

  • מילימטר -- מ"מ -- אלפית המטר -- במטר יש 1,000 מילימטר
  • סנטימטר -- ס"מ -- מאית המטר -- במטר יש 100 סנטימטר
  • דצימטר -- דצ"מ -- עשירית המטר -- במטר יש 10 דצימטר
  • מטר -- מ' 
  • קילומטר -- ק"מ -- בקילומטר יש 1000 מטר
רשמנו גם מידות נוספות.

הסברתי: היחידה הבסיסית לאורך היא המטר. משום השימושים הרבים והשונים והצרכים השונים למדידות בקני מידה שהם גדולים יותר ממטר וקטנים יותר ממטר הוגדרו יחידות מידה שמבוססות על המטר -- למעשה, הן מכפלות בחזקות של עשר על יחידת המטר:

1 מטר; נסמן 1 מ'. זה שווה ל-10 דצימטר; נסמן 10 דצ"מ. זה שווה ל-100 סנטימטר ונסמן 100 ס"מ. זה שווה ל-1000 מילימטר ונסמן 1000 מ"מ.

דֶקָה -- בלועזית, עשר (10).
דֶצִי -- בלועזית, עשירית (0.1=1/10).

סֶנט -- בלועזית, מאה (המילה century משמעה עשור)
סֶנטִי -- בלועזית, מאית (0.01=1/100)

מִילֶנִיוּם -- אלף
מִילִי -- אלפית (0.001=1/1000)


אורך אנחנו יודעים למדוד. בשיטה העשרונית, השיטה המטרית, שהיא גם השיטה הבינלאומית שמוסכמת במדע, משתמשים בארץ ובארצות רבות בעולם. כינויי השיטה הבינלאומית ליחידות מידה היא SI, שהן האותיות הראשונות בצמד המילים System International -- מערכת בינלאומית, כאמור. ארצות הברית היא יוצאת דופן בולטת ושם יחידות המידה שונות -- על יחידות המידה בשיטות מידה אחרות ועל ההמרות משיטה לשיטה נלמד בעתיד ולא נתעכב עליהן כאן -- הסקרנים יכולים לנסות לקרוא על האינץ', הרגל, האונקייה וכו' במקורות אחרים -- ויקיפדיה בערך יחידות מידה לאורך או יחידות מידה שאינן תקניות או מערכת היחידות הבריטיות.



בשיטה המטרית היחידות השונות נבדלות אלה מאלה בחזקות של עשר.

גם במבנה המספר היחידות השונות נבדלות אלה מאלה בחזקות של עשר.


סיכמנו את השיעור ונפרדנו לשלום. 


המורה,



יום שישי, 13 בינואר 2012

כיצד להסביר לילדים בבית ספר יסודי מה זה אורך? ומהו מימד?



שיעור מספר 3: על מושגי האורך והמימד

מוטות עשויים פלטינה שאורכם מטר אחד
לאחר ברכת השלום הזכרתי שבדקות האחרונות של השיעור, כל תלמיד ותלמידה יתבקשו לסכם במחברת את מה שלמדנו בשיעור, ואז אבקש מתלמידים מסוימים להקריא למליאה (בזמן שכותבים אעבור בין התלמידים כדי לאתר תלמידים שלא הבינו או שחסר בסיכומם חלק מהותי מהשיעור) -- המטרה: לקדם התנהגות מסכמת של התלמידים, להשאירם דרוכים וקשובים -- שיתרגלו להאזין מתוך צורך להבין ולהיות מסוגלים לסכם -- הסיכום טוב לחזרה מאוחר יותר.בנוסף חילקתי לילדים לוחות מחיקים אישיים שעליהם אבקש לרשום תשובות.

בשיעור שעבר הגענו לתובנות הבאות:
  • לנקודה אין ממדים
  • לישר יש ממד אחד 
  • למישור יש שני ממדים
  • למרחב יש שלושה ממדים
אבל, רגע... מה זה בכלל אורך ומהו מימד?  

נפתח במימד: מימד גם הוא מושג יסוד שאינו ניתן להגדרה. נוכל רק להציג אותו כך: נקודה היא חסרת מימדים, לכן אינה קיימת, אלא במחשבתנו. לקו ישר יש מימד אחד , גם זה תיאורטי, זאת אומרת בדמיוננו, כי ברגע שנצייר אותו אז כבר יהיו  לו שלושה מימדים, אך תיאורטית יש לו מימד אחד, למישור יש שני מימדים : מימד ה-אורך ומימד ה-רוחב [שוב, תיאורטית], למרחב יש שלושה מימדים : מימד ה-אורך, מימד ה-רוחב ומימד ה-עומק [או גובה -- תלוי בנקודת המבט]. בתור מושג יסוד נוכל לייצג את המרחב רק בתנועת יד רחבה ולומר: המקום שבו אנו נמצאים הוא המרחב שלנו.

בשלב הזה אני מתנצל בפני הכיתה ואומר "מצטער, אבל אילו עובדות החיים הקשות, לא הכל ניתן להגדרה ולהסברה."

ונעבור לאורך: גם כאן לא אוכל להגדיר אלא רק להסביר משום שאורך הוא גם מושג יסוד. האורך הוא מושג שמשמש אותנו להבחין בגודל. אנחנו מכירים מנסיוננו בחיים שכאשר אנו אומרים, למשל, שמשאית היא גדולה, אנו מתכוונים שמימדיה גדולים: היא ארוכה, אולי היא אפילו רחבה וכנראה שהיא גם גבוהה. כל אחד מאלה: אורך, רוחב וגובה אנו מודדים ביחידות מידה של אורך.

כשאנו אומרים שלנקודה אין ממדים אנחנו מתכוונים שנקודה אינה תופסת מקום בחלל ואין לה גודל. בעצם, נקודה היא יצור דמיוני במתמטיקה. אין נקודות במובן המתמטי במציאות. מושג הנקודה משמש אותנו לתיאור מושגים אחרים בגיאומטריה. 

כשאנו אומרים שלישר יש מימד אחד אנו מתכוונים קודם כל שאין לו רוחב ואין לו עומק. אנו מסוגלים למדוד את אורכו של קטע מישר. לישר יש שני צדדים: צד אחד וצד אחר. ישר במובן המתמטי אינו קיים במציאות גם כן. איננו יכולים ליצור דבר שיש לו רק אורך ושאין לו עובי או רוחב. איננו גם מסוגלים לייצר או למצוא משהו במובן האינסוף -- איך נדע האם יש או האם אין סוף למה שנראה לנו כמו חלק מישר? גם הישר, כמו הנקודה משמש אותנו להגדרה של מושגים נוספים בגיאומטריה. למעשה, אנחנו כבר בשלים להגדירם.

הודעתי לילדים: הכרזתי "אני אשרטט ואתם תגדירו ונשיים ביחד" כדי להגדיר קרן וקטע. [שיום = לקרוא בשם]

אני מבקש מהילדים לחשוב על הגדרות ולרשום בלוחות המחיקים. לאחר זמן מה במחיאת כף אני מבקש להציג את הלוחות המחיקים. כך אני רואה את ההצעות להגדרות ומסכם על הלוח את הרעיונות. [כך אני יכול בבת אחת לקבל תשובות מכולם ללא המולה בכתה, ללא היעלבויות שאחת ענתה ושאחר לא ענה -- וכך גם אני יכול לראות האם יש שונות בתשובות ומה השונות ולפי המידע הזה להבין כיצד להתקדם בשיעור] ואז מנהל דיון בכתה בין התלמידים כדי להבין מה דעתם על ההגדרות ומדוע.

לבסוף, התכנסנו להגדרות הללו:

קרן: חלק הישר שחסום מצידו האחד.
קטע: חלק הישר שחסום משני צדדיו.

בתהליך הזה תיווכתי לילדים שהגדרה טובה היא תיאור מדויק, קצר וממצה של מושג. 

בדיבורים על אינסוף הילדים אמרו אמירות שונות. אחד הילדים אמר שהאינסוף מזכיר לו שגם למספרים אין סוף. שאלתי את הילדים: "מהו המספר הגדול ביותר? יש בכלל מספר שהוא הגדול ביותר?" הילדים רשמו את התשובות שלהם על הלוחות המחיקים. קיבלתי כמה תשובות:
  • מיליארד
  • זיליון
  • גוגול [גוגול הוא המספר שנכתב כ-1 עם 100 אפסים לימינו, כלומר, עשר בחזקת 100]
  • [כמה מילים אחרות שהמציאו הילדים]
  • אינסוף
אחד הילדים ביקש לומר שאינסוף אינו מספר. חלק מהכתה תמך בטענה וחלק התנגד. אמרתי להם שאינסוף איננו מספר. אינסוף הוא מושג שמתאר כמות או גודל ללא סוף, בדיוק כפי שהשם רומז. לגבי המספר הגדול ביותר: שוב, חלק מהכתה אמר שאין מספר שהוא הגדול ביותר וחלק מהכתה אמר שאין. שמעתי כמה הצעות כיצד להתייחס ואז הסברתי להם שנראה הוכחה מתמטית. בהוכחה יש טענה שרוצים לשכנע שהיא נכונה. ההוכחה שלנו הפעם תהיה הוכחה בשלילה. זאת אומרת שנניח בהתחלה בדיוק ההיפך ממה שרצינו להוכיח ועל ההנחה הזאת נבנה טיעונים וכשנגיע לסתירה המסקנה תהיה שהטענה המקורית שרצינו להוכיח נכונה. בהוכחה בשלילה מוכיחים ששלילת הטענה המבוקשת היא סתירה (אבסורד), ועל כן הטענה נכונה. הסתירה מוכיחה שנקודת המוצא שלנו הייתה שגויה. 

טענה: אין מספר שהוא הגדול ביותר
הוכחה: נניח שקיים מספר שהוא הגדול ביותר ונסמנו ב-#. # הוא מספר ולכן נוכל להוסיף לו 1. אם כך קיבלנו מספר חדש 1+#. אבל זהו מספר גדול יותר מ-# ולכן # אינו המספר הגדול ביותר. סתירה. מכאן שהטענה ש-אין מספר שהוא הגדול ביותר נכונה.

היתה התרגשות בכתה. ואז המשכנו.

אם כך, נראה שלקטע נוכל למדוד אורך. אין לנו בעיה של אינסוף כמו שיש לנו בישר ובקרן. עתה, נשאל מהי מדידת אורך? כיצד מודדים אורך? 

במדידת אורך אנחנו שואלים כמה פעמים נוכל להכיל יחידת אורך בקטע נתון. יחידת אורך היא כמות מאורגנת של דבר מה שיש לו אורך. למשל, אפשר למדוד אורך בחרוזים (מה אורכו של השולחן בחרוזים?) או בעפרונות (מה אורכו של השולחן בעפרונות?) או בכל דבר אחר, למשל ביחידות של סנטימטר (מה אורכו של השולחן בסנטימטרים?).

אני מבקש מכל אחד מהתלמידים למדוד את אורך השולחן שלהם בעזרת כפות הידיים שלהם: מקצה הזרת ועד לקצה האגודל. ואני מבקש מהם לרשום בלוחות המחיקים שחילקתי להם, כל אחד את המספר שיצא לו. במחיאת כף אני מבקש להרים את הלוחות ולהציג לי את התוצאות. [הילדים עובדים]. כמובן, שלא התקבלה אותה התוצאה. ביקשתי מהילדים להסביר את זה. הרי השולחנות כולם באורך זהה (והדגמנו כיצד משתכנעים, על ידי הצמדה של שניים מהם זה לצידו של זה) אז איך אפשר שהתשובות אינו זהות? ההסבר כמובן, הוא שיחידות המדידה שלנו לא היו אחידות. לחלק מהתלמידים מרחק רב יותר בין האגודל לבין הזרת ולאחרים קצר יותר. מכאן הגענו לצורך בשימוש ביחידות מידה אחידות -- לדוגמה, איך אפשר ללכת לחנות רהיטים ולקנות שולחן לחדר העבודה במידות הנכונות אם מי שבחנות מודד עם כף ידו ואילו מי שמדד את המקום בחדר הוא אדם אחר שמדד עם כף ידו? מי ערב לכך שמידות כף היד זהות? יש כאן בעיה. סיפרתי לילדים שהתובנה שיש להשתמש ביחידות מידה משותפות הגיעה לאנושות רק לפני כמה מאות שנים והיא קידמה מאוד את הכלכלה ופתרה בעיות רבות. סיפרתי להם גם על כשל בכניסה למסלול סביב המאדים שהיה ברכב החלל ששלחה נאס"א למאדים ב-1999 בשל אי התאמה בין יחידות המידה שהשתמשו בעם לצורך החישובים הצוות האירופי (יחידות SI) לבין יחידות המידה שהשתמשו בהן בצוות האמריקני (יחידות אימפריאליות). התברר שהוזנו יחידות מידה אימפריאליות במקום יחידות מידה מטריות. הבלבול בנתונים, שנודע בנאס"א בשם metric mixup (הבלבול המטרי), גרם לחללית להיכנס למסלול נמוך מהמתוכנן וכתוצאה מכך היא נשרפה מהחיכוך עם האטמוספירה. התוצאה: אובדן רכב החלל. עלויות עצומות בממון, בעבודה ובזמן ירדו לטימיון!


סיכמנו מה למדנו בשיעור ועברתי בין התלמידים. חידדנו את הפרטים ותיקנו טעויות. לבסוף, נפרדנו לשלום. התלמידים החזירו לי את הלוחות המחיקים בגמר השיעור.

התלמידים התבקשו להביא לשיעורים מחברת משובצת מיוחדת לסדנה, כלי כתיבה, סרגל, מחוגה ומד זווית.

המורה,





יום שישי, 6 בינואר 2012

אחדות? יחידות? מה ההבדל?


אחדות או יחידות? מה ההבדל?

האם יש לומר "ספרת האחדות" או שמא יש לומר "ספרת היחידות"? התשובה: יש לומר "ספרת האחדות". אין כאן רק עניין של עברית תקינה או של שפה מתפתחת. יש כאן עניין של הבנת המשמעות והבחנה בדקויות.

לצערי, אני רואה בחלק מחומרי הלימוד במתמטיקה את השגיאה *"ספרת היחידות" או ששואלים *"כמה יחידות יש במספר?". השגיאה כאן אינה רק במשלב העברית אלא מהותית יותר -- המילה יחידה מתארת דבר אחד בעוד שהמילה אחדה מתארת דבר אחר. הצורה התקינה היא "ספרת האחדות" ואת השאלה יש לשאול "כמה אחדות יש במספר?". אין די בכך שאספר על הצורה השגויה ועל הצורה הנכונה. ראוי שאסביר בדיוק מדוע האחת נכונה בעוד שהשנייה שגויה. אך לפני שאסביר, אפתח בהגדרות. נבין, ראשית כל, מהי אחדה ומהי יחידה.

מהי אחדה?
אחדה: צורת היחיד של אחדות. מדובר במשהו שהוא אחד. זוהי מילה שתכליתה לתאר כמות של אחד (1). לא בכדי המילה אחדה נגזרת מהמילה אחד.
שאלה: כמה אחדות יש במספר 123?
תשובה: במספר 123 יש 123 אחדות. מדוע? כי יש במספר 123 בדיוק 123 פעמים אחד.
שאלה: כמה אחדות בודדות יש במספר 123? במספר 123 יש 3 אחדות בודדות (יש עוד 120 אחדות שמאוגדות בשתי עשרות ובמאה אחת).
המילה אחדה אינה ייחודית לשפה העברית. באנגלית נאמר one עבור אחדה ונאמר ones עבור אחדות.

מהי יחידה?
יחידה: המילה יחידה מגיעה מהביטוי יחידת מידה. מספרים משמשים אותנו לצורך תיאור של כמות. נוח לתאר כמויות באמצעות גדלים קבועים ומוסכמים: התיאור של הכמות נעשה באמצעות השוואת הכמות ליחידות המידה. אנו מכירים יחידות מידה רבות, למשל, מתוך השיטה העשרונית, אנו מכירים את המטר, הגרם, הליטר וכו'. היחידה מייצגת כמות מאורגנת ומוסכמת. אך לפעמים כשאומרים יחידה מתכוונים לכינוי של העצמים שאותם אנו מונים. למשל, אם לפני 5 עגבניות, אז המספר 5 מתאר כמות של יחידות של עגבנייה. אם אנו מונים כבשים בשדה אזי יחידות המנייה שלנו הן כבשים בשדה. אם אנו מונים אשכולות ענבים, אזי כל יחידה של מנייה היא אשכול של ענבים.
באנגלית יחידה היא unit ויחידות הן units.

אז מה ההבדל בין אחדה לבין יחידה?
האחדה מתארת כמות: כמה פעמים 1 יש במספר.
היחידה מתארת כמות מאורגנת. במספר 123 כל עשרת היא יחידה. כמה יחידות של עשרת יש במספר 123? יש 12 יחידות של עשרת. כמה יחידות בודדות של עשרת יש במספר 123? ישנן שתי יחידות בודדות של עשרת, או במילים אחרות, ישנן שתי עשרות בודדות במספר 123.


אז מהו המקום של הספרה 3 במספר 123? המקום של הספרה 3 במספר 123 הוא של ספרת האחדות.

התכונות והמאפיינים של מושגי היסוד בגיאומטריה


שיעור מספר 2: תכונות ומאפיינים של מושגי היסוד   

שמחתי לגלות שמספר התלמידים שמשתתף בשיעור גדל למעל ל-40 (הכתה מלאה!) זה אינו דבר של מה בכך לשיעור רשות במתמטיקה שמתקיים לאחר סיום הלימודים ביום שישי. הפעם הקדשתי זמן ממושך לענייני מנהלה ולקבלת התלמידים החדשים.

לאחר ברכת שלום הגדרתי בשיעור מספר כללים והסכמים:
  1. מי שאינו מרים את ידו וקיבל את רשות הדיבור אינו מדבר.
  2. אני, המורה, אפנה גם לילדים שאינם מצביעים ולא רק למי שהצביע.
  3. על כל התלמידים לתחזק מחברת מסודרת שמכילה סיכומים של הנלמד בכתה ובה גם תתבצע עבודת הכתה.
  4. לקראת סופו של כל שיעור אבקש מכל התלמידים לסכם במחברות שלהם את כל הדברים שלמדנו באותו היום. אני אבחר בעצמי בתלמידה או בתלמיד שיקראו את הסיכומים שלהם. בעת העבודה על הסיכום אעבור בין התלמידים ואסקור את עבודתם.
  5. מי שאינו מבין או מי שטועה אינו צריך להסתתר או להתחמק -- חשוב לשאול שאלות ולבקש הסברים והבהרות. לא תמיד אני אהיה זה שעונה, פעמים רבות אבקש מתלמידים שסבורים שהבינו להסביר. 
  6. כולנו (התלמידים והמורה) אחראים שהכול יבינו.
[במהלך השיעור מידי כמה דקות סבלנו מהפרעה ממערכת הכריזה -- צריך לבקש מהמזכירות להימנע מההפרעות הללו במהלך השיעור]

דיברנו על חשיבות המתמטיקה כשפה מדויקת שתשמש אותנו לשיח ולתקשורת במדעים ובמחשב. בתור דוגמה השתמשנו במילה "חיישן". בדיון בכתה הגיעו התלמידים לתובנה שהמילה מגיעה מהמילה "חש" (מרגיש). ביחד הגדרנו את המושג: "מתקן או מכשיר שמבצע פעולה כאשר הוא מרגיש שינוי". איזו פעולה? איזה שיעור? זה תלוי בחיישן. התלמידים עצמם סיפקו דוגמאות:
  • חיישן תנועה של מערכת אבטחה: החיישן חש בתנועה וכשזה קורה הוא מפעיל משהו: אזעקה או התקשרות למספרי טלפון, מצלמה וכיוצא באלה.
  • חיישן טמפרטורה של מזגן או של מקרר: חש בשינוי בחום או בקור ומבצע פעולה כאשר הטמפרטורה מגיעה לרמה מסוימת (כשחם מידי המקרר מקרר והמזגן מקרר).
התאמצנו להגדיר חיישן -- אבל מהי הגדרה?
התלמידים דנו והציעו שהגדרה מגיעה מהמילה "גדר". מה הקשר בין ההגדרה לבין הגדר? ההגדרה מבדילה בין המושג שאותו היא מבארת לבין שאר הדברים בדומה לגדר שמפרידה בין מה שנמצא בתחום שאותו היא תוחמת לבין שאר העולם. הגדרה תספק לנו מידע על המהות (מה-הוא) של המושג, או איך לזהות אותו או מה מאפיין אותו ואיך ליצור אותו.

בשיעור הקודם הכרנו בצורך במושגי יסוד ופגשנו במושגי יסוד בגיאומטריה
הבנו שאין אנו מגדירים אותם: אלה הם מושגים שאין להם הגדרה ולכן משמעותם מובנת בצורה אינטואיטיבית או על פי מאפייניהם. בעזרת מושגי היסוד נגדיר מושגים נוספים. בשיעורנו הפעם שוחחנו על התכונות של מושגי היסוד הללו. אני שואל את הילדים האם יוכלו לספר על תכונות של מושגי היסוד הללו ובעצם שיגידו מה הם יודעים לומר על כל אחד ואחד מהמושגים הללו. 

לאחר דיון הגענו לתובנות הבאות:
  • לנקודה אין ממדים
  • לישר יש ממד אחד 
  • למישור יש שני ממדים
  • למרחב יש שלושה ממדים
השיעור התקרב לסיומו.  עסקנו בהתנסות בהגדרת מושגים ובהבנה של מהי הגדרה. עוד נעסוק רבות בעתיד בהגדרות ולמד את התכונות של הגדרות טובות ושל הגדרות שאינן טובות. אחד הדברים שהבנו היום: אין טעם להשתמש באותו המושג שאותו מנסים להגדיר בהגדרה שלו. זאת הגדרה מעגלית והיא אינה מספקת מידע נוסף.

החל מהשיעור הבא אחלק לתלמידים לוחות מחיקים אישיים כדי שיוכלו לכתוב תשובות לשאלות שאני שואל את המליאה וכדי שאוכל לקבל משוב מי כתב מה -- מבלי ליצור המולה בכתה או תחרות הצבעות.

נוהל נוסף שאוסיף לשיעור הבא: כל תלמיד מסכם במחברת את הנעשה בשיעור בדקות האחרונות של השיעור ואני אבקש מתלמידים מסוימים להקריא למליאה (בזמן שכותבים אעבור בין התלמידים כדי לאתר תלמידים שלא הבינו או שחסר בסיכומם חלק מהותי מהשיעור) -- המטרה: לקדם התנהגות מסכמת של התלמידים, להשאירם דרוכים וקשובים -- שיתרגלו להאזין מתוך צורך להבין ולהיות מסוגלים לסכם -- הסיכום טוב לחזרה מאוחר יותר. למורה זה טוב כי כך בנקל אפשר להבחין מה מכל המתרחש בכתה הובן וכיצד ועל ידי מי.

בשיעור הבא נמשיך לעסוק במושגי היסוד בגיאומטריה ובתכונותיהם נדבר על הממדים ונחבר אותם ליחידות מידה ונשתמש במושגי היסוד כדי להגדיר מהי קרן ומהו קטע.

התלמידים התבקשו להביא לשיעורים מחברת משובצת מיוחדת לסדנה, כלי כתיבה, סרגל, מחוגה ומד זווית.


המורה,