Leren ontwerpen voor probleemoplossen

Leren ontwerpen voor

probleemoplossen

Jos van den Bergh

Avans Hogeschool Breda

Redacteur Ei van Columbus aritmofiel

Uit: AIVD-kerstpuzzel 2015

Een traditioneel begin, incomplete woordreeksen.

Makkelijk om in te komen. Welk getal completeert de reeks?

KEELKLANK, ENTRECOTE, RESERVOIR, SPITSMUIS,

TOERTOCHT, DRUKDOEND, AROMATICA, GOEDGEVIG, EXPRESSIE? Context Oplossing Uitvoeren Reflecteren Bewerking Betekenis geven

Gegevens netjes ordenen

K E E L K L A N K E N T R E C O T E R E S E R V O I R S P I T S M U I S T O E R T O C H T D R U K D O E N D A R O M A T I C A G O E D G E V I G E X P R E S S I E

en goed kijken…

KERSTDAGEN! 3 ×

K E E L K L A N K E N T R E C O T E R E S E R V O I R S P I T S M U I S T O E R T O C H T D R U K D O E N D A R O M A T I C A G O E D G E V I G E X P R E S S I E N N N

K E E L K L A N K E N T R E C O T E R E S E R V O I R S P I T S M U I S T O E R T O C H T D R U K D O E N D A R O M A T I C A G O E D G E V I G E X P R E S S I E N N N

Dus….

K E E L K L A N K E N T R E C O T E R E S E R V O I R S P I T S M U I S T O E R T O C H T D R U K D O E N D A R O M A T I C A G O E D G E V I G E X P R E S S I E N E G E N T I E N

Programma

• Probleemoplossen • Voorbeelden • Heuristieken • Problemen ontwerpen • Voorbeelden • Ontwerpheuristieken

Problemen die …

• het redeneren stimuleren (rups van 100),

• het ontdekken van patronen bevorderen (wat is de volgende in de rij?),

• het logisch denken stimuleren (schipper mag ik overvaren?),

• je laten zien wat wiskunde is (dubbelvouwen), • de wiskundige attitude stimuleren (lettersom).

Deze rupsenfamilie heeft een bijzondere eigenschap. Zie jij ook welke?

Probeer met twee zelf gekozen begingetallen een rups te maken met als laatste getal 100.

Hoeveel rupsen zijn er met 100 als laatste getal?

de rups van 100

3 12 15 27 42

Schipper mag ik overvaren?

Een bataljon soldaten trekt ten strijde en moet

een rivier oversteken. Het is te gevaarlijk om het zwemmend te doen. De commandant ziet echter een roeibootje varen met twee kinderen erin en beveelt het tweetal naar de kant te komen. In het kleine bootje past één kind en één soldaat, meer niet. Hoe kan de commandant zijn bataljon met behulp van dit bootje veilig naar de overkant krijgen?

De twee kinderen varen samen naar de

overkant, één blijft daar, de andere komt terug. Het kind vaart samen met één soldaat over. Het andere kind vaart in zijn eentje terug. Nu is één soldaat aan de overkant en zijn de kinderen

Wiskundige attitude

• algemeen positieve houding

– plezier in het maken van (wiskundige) opgaven

• reflectieve houding

– steeds het eigen denken onder de loep nemen

• onderzoekende houding

– nieuwsgierig zijn, willen weten hoe het zit

• communicatieve houding

– samenwerken, wiskundetaal gebruiken

• doelgerichte houding

Naar een ‘problem solving mindset’

• Niet leren van het zoeken van antwoorden, maar wiskunde leren via denkactiviteiten. • Hoe kunnen leerlingen zich ontwikkelen tot

probleemoplossers?

• Hoe ziet rekenwiskunde-onderwijs eruit dat daaraan bijdraagt?

Alleen voor…

• bovenbouw?

• bollebozen?

• alle kinderen

• in alle leerjaren,

• maar dat vraagt wel veel van de leerkracht op naar de problemen…

Goede problemen …

• zijn uitdagend,

• zijn op verschillende niveaus op te lossen

• stimuleren het wiskundig denken

• zijn verbonden met reguliere leerstof

• hebben een oplossing die niet voor de hand ligt

• zorgen voor oefening(en) tijdens oplossen

• te schematiseren

• genereren nieuwe producties

Achtrondjes

Plaats de getallen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 en 8

zodanig in de cirkels dat cirkels die met

elkaar verbonden zijn niet twee

opeenvolgende getallen bevatten.

Hoeveel verschillende manieren zijn er ?

Minder goede problemen…

• Hebben niet alle kenmerken, bijv.

– een oplossing die voor de hand ligt – dagen niet voldoende uit

• Je ziet het of je ziet het niet • Zijn te moeilijk

– ingewikkeld taalgebruik

Mooi, maar niet zo GOED

192 219 273

Wiskundig denken

• Jij kunt (leren) wiskundig (te) denken!

• Wiskundig denken is te verbeteren door oefening en reflectie

• Wiskundig denken wordt gestimuleerd door paradoxen, verbazing en …

• dat je vast komt te zitten!

• Wiskundig denken vraagt om een sfeer van vragenstellen, uitdagen en reflecteren

• Wiskundig denken helpt je jezelf en de wereld om je heen beter te begrijpen

Palindromen

Palindromen met 4 cijfers zijn deelbaar door 11.

Denk je dat het waar is? Wat doe je?

Zoom in (probeer eens wat):

1221 3003 6996 7557

Vast?

Wat is het kleinste palindroom? En het op één na kleinste? Dus: 1001, 1111, 1221, 1331, …

A man,

a plan,

a canal:

Panama!

: 11 = 111 : 11 = 273 : 11 = 636 : 11 = 687

Palindromen

1001, 1111, 1221, 1331, 1441, 1551, …

110 110 110 110 110

Het verschil tussen twee opvolgende palindromen is 110 = 11 10, dus …

deelbaar door 11!?

Wacht even!

1881, 1991, 2002, 2112, 2222, 2332, …

110 11 110 110 110

Dus het verschil tussen twee opvolgende palindromen is 110 óf 11.

meer wiskundig…

Algemene gedaante: 1000a + 100b + 10b + a = 1001a + 110b =

11 × 91a + 11 × 10b = 11 × (91a + 10b)

Zoom uit:

En hoe zit het met palindromen van 5 of meer cijfers?

Betekenis-verlenen Plannen Uitvoeren Terugblikken Ik weet Controleren

• Lees de vraag zorgvuldig door • Maak het specifiek

• Welke ideeën lijken relevant? • Heb je dit al eens eerder gezien?

Zoom in

Zoom uit • Berekeningen• Denkstappen • Logische stappen

• Past de uitkomst bij de vraag? • Classificeer en sorteer de info • Pas op voor dubbelzinnigheden • Specialise to discover the real

question

• Maak een plaatje, schema, • Symboliseer

• Teken een grafiek

• Op momenten in het oplossingsproces • Kan het duidelijker?

• Kan het korter?

• Kun je het resultaat algemener maken?

• Kun je het nog anders oplossen? • Door de gegevens te variëren

Ik wil weten Introduceer Reflecteren Uitbreiden STUCK AHA

Mason e.a.

Verschillende modellen

• Pólya

– Wat is het probleem? – Wat ga je doen?

– Doe het!

– Wat deed ik precies?

• Drieslagmodel (van Groenestijn 2010) • Beertjes van Meichenbaum

• 5 of 6 stappen modellen Context Oplossing Uitvoeren Reflecteren Bewerking Betekenis geven

Heuristieken

• Wat is het probleem precies?

– Lees de tekst rustig door.

– Zeg het probleem nog eens in je eigen woorden. – Zeg het probleem op een andere manier.

– Herinner je je een soortgelijk probleem?

• Vereenvoudig je probleem en los het dan op • Bekijk het eens van de andere kant

– Blikwisselen

– Werk van achter naar voor

• Schematiseer, symboliseer, concretiseer, materialiseer • Maak een tekening, schema, tabel, grafiek

• Kun je dit probleem generaliseren?

eurisk

uitvinden

Intermezzo

• Bekijk de problemen

• Scoor ze op kenmerken ‘goed’ probleem op het laatste blad

PROBLEMEN ONTWERPEN

Een voorspoedig 2016

A B C

D E F

G H I

+

2 0 1 6

Maak de optelling kloppend. Elke letter stelt een cijfer voor; verschillende letters zijn verschillende cijfers.

Er is meer dan één correcte oplossing. De winnaar wordt degene die het juiste aantal oplossingen als eerste mailt aan jwm.vandenbergh@avans.nl vóór 31-12-2015 23:59.

dus oplossen…

A B C D E F G H I + 2 0 1 6 C + F + I = 6 B + E + H = 11 A + D + G = 19

dus oplossen…

A B C D E F G H I + 2 0 1 6 I II III IV C + F + I = 6 C + F + I = 6 C + F + I = 16 C + F + I = 16 B + E + H = 11 B + E + H = 21 B + E + H = 10 B + E + H = 20 A + D + G = 19 A + D + G = 18 A + D + G = 19 A + D + G = 18

Alle 16 basisoplossingen

7 9 3 8 5 9 8 6 3 8 6 5 8 6 9 8 7 3 8 7 4 8 7 9 6 8 2 7 3 6 7 5 2 7 3 1 7 3 5 6 4 2 6 3 2 6 2 4 5 4 1 + 4 2 1 + 4 0 1 + 4 2 0 + 4 1 2 + 5 0 1 + 5 1 0 + 5 1 3 + 2 0 1 6 2 0 1 6 2 0 1 6 2 0 1 6 2 0 1 6 2 0 1 6 2 0 1 6 2 0 1 6 8 9 3 8 9 7 9 5 7 9 5 8 9 5 8 9 6 7 9 7 8 9 8 3 6 7 2 7 1 6 8 4 6 6 3 7 7 4 6 8 3 5 6 2 5 5 7 2 4 5 1 + 4 0 3 + 2 1 3 + 4 2 1 + 3 1 2 + 2 1 4 + 4 1 3 + 4 6 1 + 2 0 1 6 2 0 1 6 2 0 1 6 2 0 1 6 2 0 1 6 2 0 1 6 2 0 1 6 2 0 1 6

Is het een goed probleem?

Uitdagend: Je kunt er zo aan beginnen

o Op verschillende niveaus op te lossen: Vooral trial and

error

Verbinding met de reguliere leerstof: cijferend optellen Oplossing ligt niet voor de hand: Je moet veel proberen Genereert weer nieuwe producties: Ja, kan elk jaar

o Wiskundige structuur te ontdekken: Nee Oefenen tijdens oplossen: R20

Schematiseren: Systematisch werken helpt oplossingen te

PROBLEMEN ONTWERPEN

Tovervierkanten 3 bij 3

• _{Tovervierkant1} • _{Tovervierkant2} • 12 varianten

Is dit een goed probleem? Nog

DOEN!

Ervaringen met sterke rekenaars

• Sommige (plus)leerlingen

– schrijven niets op – haken snel af

• Hoe komt dat?

– opschrijven is niet de gewoonte

– niet vaak genoeg uitgedaagd

Ontwerpheuristieken

• Is het een goed probleem? • Daagt het uit tot onderzoek?

• Zorgt voor probleemoplossend oefenen • Vraag steeds om de gedachten te noteren • Doe het met enige regelmaat (in elke groep) • Maak van een bestaande opgave een open

probleem (zie Van Galen en Oosterwaal in VB 27-2)

In elke groep

• Groep 3 • Groep 4 • Groep 5 • Groep 6 • Groep 7 • Groep 8 • Vierkubers • Magisch vierkant • Wolf, geit en kool • Raad mijn getal • Graankorrels

Bronnen

• Ei van Columbus in Volgens Bartjens jrg 20-35 • Rekenkalender 2012, 2013 • Junior Olympiade • Kangoeroe • Rekenbeter • Pythagoras • …

Enkele ontwerpideeën

1. 8 blokjes

2. munten pakken

• Kies een van de voorbeeldproblemen of een van de volgende problemen of een eigen probleem

• Ga na of het een goed probleem is

• Hoe maak je hier onderwijs van? Gebruik trefwoorden.

• Noteer je ideeën en vul je emailadres in om ook alle andere ontwerpen te ontvangen

8 blokjes

Hoeveel kubussen kun je maken met deze 8 blokjes, waarbij elk zijvlak vier verschillende kleuren heeft?

=

8 blokjes

27 blokjes

Hoeveel kubussen kun je maken met deze 27

blokjes, waarbij elk

zijvlak drie verschillende kleuren heeft?

Wie het eerst bij 20 is

Om het meer geschikt te maken voor groep 3:

• Doe 20 munten in een pot en één gouden munt. • Je spelt het spel met zijn tweeën, om de beurt. • Als je aan de beurt bent, mag je 1 of 2 munten

pakken. Je mag geen beurt overslaan.

• Je mag alleen de gouden munt pakken als er geen enkele andere munt meer in de pot is. • Wie de gouden munt pakt is winnaar.

Variëren

• Wijzig 20 munten in 31.

• Wijzig de regel dat je 1 of 2 munten mag pakken in 1, 2, 3, 4 of 5