La educación matemática en Rusia fue moldeada en gran medida por Andrey Kolmogorov, uno de los matemáticos más destacados del mundo. Sus ideas fueron incubadas como círculos matemáticos después de la escuela para jóvenes, y luego como internado de Física-Matemáticas. En el transcurso de la década de 1960, esas ideas se implementaron como un plan de estudios nacional. Casi al mismo tiempo, había varias escuelas especiales de matemáticas organizadas para aquellos estudiantes que querían aprender matemáticas por encima del plan de estudios regular (1). Es una de esas escuelas, Moscow School # 91, a la que tuve la suerte de asistir del octavo al décimo grado (es decir, de los 15 a los 17 años, o lo que sería el décimo al duodécimo grado en los EE. UU.).

Hablando francamente, no recuerdo cómo eran las matemáticas en los primeros grados, por lo que mi descripción es de ese plan de estudios especial y no de lo que un estudiante obtendría en una escuela regular. Aún así, creo que la descripción de esa crème de la crème da una idea de dónde estaba la mentalidad de enseñar matemáticas en Rusia en ese momento, qué tan alto estaba el tablón y por qué ganó la reputación que tenía.
Lo que recuerdo es que, además de las clases regulares de álgebra y geometría, tendríamos una clase de análisis matemático. Cada mes obtendríamos una lista de problemas para trabajar, generalmente introducidos por una conferencia muy corta. Cada lista estaba dedicada a un área temática específica. Si lo recuerdo correctamente, la conferencia cubriría la breve historia, las definiciones y el material axiomático.
Aquí hay una lista de doce listas para el octavo grado que estoy copiando del libro “Elementos de Matemáticas en Problemas y Soluciones” (2), una descripción completa del plan de estudios amablemente escrito por algunos de los maestros.
- Teoría de conjuntos
- Teoría de conjuntos: reflexiva
- Combinatoria
- Inducción matemática
- Combinatoria: teorema binomial
- Teoría de grafos
- Enteros: Divisibilidad
- Enteros: Algoritmo Euclidiano
- Relaciones binarias
- Enteros: relación congruente
- Teoría de grupo
- Gráfico de una función
Aquí está el resumen de los principios principales de la introducción , mi intento de traducción del mismo libro (correcciones bienvenidas).
- Los estudiantes trabajan en los problemas de forma independiente.
- Los estudiantes deben escribir sus soluciones.
- Los estudiantes trabajan a su propio ritmo.
- No hay calificaciones ni tareas
- En clase, los estudiantes discuten sus soluciones con los maestros.
- Hay un equipo de cuatro a seis maestros por clase.
La aspiración del programa era enseñar a los estudiantes a pensar de manera independiente, para hacerles experimentar lo que es el descubrimiento matemático. Esto suena pomposo. Nadie puede enseñar eso. Esencialmente, enseñamos cosas más humildes: leer, escribir, hablar y escuchar. Un estudiante aprende a leer las definiciones y los problemas, a escribir la solución, explicarle la solución al maestro y escuchar los comentarios del maestro. Pero depende de un estudiante descubrir cómo resolver el problema. Estas son las habilidades que son igualmente buenas para los estudiantes que no harán matemáticas después de la escuela secundaria. (JB: lo confieso. Soy diseñador y nunca aspiré a ser matemático. Todas mis habilidades de diseño que uso hoy las desarrollé en esta clase de matemáticas y no en ninguna escuela de diseño a la que asistí más tarde).
Sobre las listas La matemática es un proceso creativo. No hay técnicas para hacer descubrimientos matemáticos. No puedes aprenderlo viendo a otros hacerlo. No es de ayuda para los estudiantes saber que ya se ha hecho un descubrimiento y cómo. Las listas son las escaleras que los estudiantes suben solos para obtener conocimiento matemático.
Sobre áreas temáticas. Realmente no nos importaba qué material enseñar. Lo que nos importaba era enseñar las habilidades de hacer matemáticas. Al final del día, escribimos nuestro plan de estudios para el grupo específico de niños y para el grupo específico de maestros, y nuestras preferencias se reflejan en nuestra selección del material. Esperamos que un grupo diferente de maestros escriban los suyos.
Sin embargo, tratamos de elegir materias que se puedan secuenciar al menos parcialmente en “una escalera de conocimiento”. Comenzamos nuestro plan de estudios de octavo grado a partir de definiciones axiomáticas informales de un conjunto y números enteros y la introducción a la teoría de conjuntos (ingenua); y luego progresó desde estos fundamentos al campo de números algebraicos para el análisis.
Otra razón para comenzar con la teoría de conjuntos fue que este tema era en su mayoría desconocido para los escolares ( JB: en Rusia en ese momento ). Fue más fácil de esa manera trazar una línea entre las clases regulares de matemáticas y las nuestras y establecer estándares más rigurosos. De hecho, les pedimos a nuestros estudiantes que olvidaran todo lo relacionado con las matemáticas que habían aprendido antes. No se les permitía referirse a ningún dato matemático de sus clases regulares de matemáticas a menos que puedan probar esos hechos. De esa manera, nuestro plan de estudios se cerró formalmente.
Sobre un enfoque individualizado. Algunos estudiantes se interesan más en temas específicos. Para eso teníamos listas adicionales. Además, el maestro diseñó las preguntas principales y preguntas adicionales para cada estudiante. Estas preguntas fueron el núcleo del curso de estudio individualizado. Había entre cuatro y seis maestros por clase. Cada maestro trabajó con tres a cinco estudiantes. Durante la lección, un maestro rotó entre sus alumnos tomando asiento junto a ellos y hablando sobre los problemas. También había un maestro líder, un director de orquesta de un tipo, cuyo trabajo era asegurarse de que todos estuvieran debidamente involucrados.
Sobre los profesores Los maestros no tenían que ser matemáticos profesionales o educadores acreditados. Todo lo que necesitaban era saber y que les gustaran las matemáticas. Los estudiantes de pregrado y posgrado de matemáticas fueron los mejores maestros. Estaban psicológicamente más cerca de los estudiantes de secundaria, ansiosos por compartir lo que habían aprendido en la universidad, y recordaban bien cómo se les enseñaba, tanto lo bueno como lo malo. Eran naturales en eso, e históricamente constituían la mayoría del equipo de maestros. Eso también hizo que esas clases de matemáticas se convirtieran en un sistema que se sostuvo durante décadas: los alumnos siempre regresaban como maestros.
Sobre disciplina. Estudiar matemáticas es un trabajo duro. Encontramos que lo más importante es crear un entorno en el que aprender sea algo genial. Además, un estudiante que se presentaría a la clase sin ningún trabajo realizado debería sentir lástima por el maestro. Un maestro era un colega que se tomó el tiempo para venir a la clase, trabajar juntos en algunos problemas, discutir algunas ideas, y ahora parecía que ella o él habían venido allí por nada, malgastaron su tiempo.
Sobre habilidades de comunicación. En una clase tratamos de imitar el ambiente de una institución científica donde un estudiante y un maestro eran colegas. Para que la comunicación entre colegas sea fructífera, intentamos enseñar habilidades de comunicación matemática desde el primer momento: la comprensión de lo que se da y lo que se debe probar, lo que se puede usar en una prueba; ser capaz de decir lo que se prueba de lo que no es; planeando la prueba; expresar pensamientos claramente (verbalmente y en papel); negando una declaración; arreglando errores lógicos y omisiones. A principios de año, se dedicó la mayor parte del tiempo a desarrollar estas habilidades fundamentales de comunicación.
Sobre escribir las soluciones . Los estudiantes piensan muy rápido, a veces más rápido de lo que pueden hablar. Se requiere esfuerzo para convencerlos de que escriban sus pensamientos. Solo cuando lo hacen, pueden reflexionar sobre su propio razonamiento, comprender la lógica de su propia prueba, detectar sus propios errores.
Sobre los métodos tradicionales. El método de adquirir conocimiento a través de la resolución de problemas es extremadamente lento. Se supone que el conocimiento adquirido de esa manera será eventualmente aumentado por libros y conferencias, las formas más tradicionales de aprendizaje.
Y, por último, un ejemplo de una lista, la lista de la “Teoría de los gráficos” Parte I, traducida por mí para que la disfrutes en su totalidad para que puedas tener una buena idea de cómo se introdujo el material.
Definición 1. El gráfico es un par G = (V, E) que comprende un conjunto finito V de vértices junto con un conjunto E de elementos de borde de los cuales son pares de vértices (desordenados) del gráfico G.
El gráfico se puede visualizar como puntos, algunos de los cuales están conectados por líneas ( JB: adyacente ).
Definición 2. El gráfico G1 y G2 se denominan isomórficos si hay una biyección f: V (G1) → V (G2) de modo que cualquiera de los dos vértices A y B del gráfico G1 son puntos finales de un borde si y solo si los vértices f ( A) yf (B) son puntos finales de una arista en el gráfico G2.
Problema 1. ¿Cuál de las siguientes gráficas son isomorfas?

Problema 2. Dibuje todos los gráficos no isomórficos con no más de cuatro vértices.
Problema 3. a) Dibuje el gráfico cuyos vértices son todos los países que pertenecen a la Comunidad de Estados Independientes, y los bordes conectan pares de países que comparten una frontera.
b) Dibuje una gráfica cuyos vértices sean todos números naturales del 2 al 15, y los bordes dirigidos conectan pares de números diferentes donde uno es divisible por el otro.
Problema 4. a) Construya un gráfico con cinco vértices que no tenga tres vértices conectados por pares o tres vértices desconectados por pares.
b) Demuestre que en cada reunión de seis personas siempre hay tres personas familiarizadas por parejas o tres personas desconocidas por parejas.
Problema 5 . Digamos que hay una reunión donde entre tres personas hay dos amigos. ¿Es cierto que las personas en dicha reunión siempre se pueden dividir en dos grupos de manera que cada dos personas en un grupo sean amigos?
Problema 6. Encuentre el número máximo posible de aristas en una gráfica con N vértices si se le da que entre cualquiera de sus tres vértices hay dos no conectados por una arista.
Definición 3 . Un grado (o valencia ) del vértice A se llama el número de bordes que inciden en A.
Problema 7. Muestra los grados de todos los vértices de los gráficos en los problemas 1, 2 y 3.
Problema 8. Demuestre que en una gráfica con más de un vértice siempre hay dos vértices con el mismo grado.
Problema 9. Demuestre que la suma de grados de vértices de cualquier gráfico es dos veces el número de sus bordes.
Definición 4. Una ruta en un gráfico se denomina secuencia finita de vértices y aristas de conexión. En otras palabras, un camino es una secuencia del tipo V0E1V1E2V2 … EnVn donde Vi es un vértice y Ei conecta los vértices Vi-1 y Vi. El número N se llama la longitud de la ruta. Un ciclo es un camino donde el primer y el último vértice son iguales.
En un gráfico sin aristas paralelas (aristas que conectan el mismo par de vértices, las únicas gráficas consideradas en esta lista) la ruta se determina de forma única mediante la secuencia de los vértices, por lo que generalmente solo se escribe esa secuencia. Sin embargo, por razones técnicas, es más conveniente incluir bordes en las definiciones.
Definición 5 . Un gráfico G se llama hamiltoniano si tiene una ruta que contiene cada vértice exactamente una vez.
Problema 10 . Demuestre que el dodecaedro y el icosaedro son gráficos hamiltonianos.
Defensa 6 . El gráfico se llama conectado si para cualquiera de los dos vértices diferentes hay una ruta que comienza en el primer vértice y termina en el segundo.
Problema 11. ¿Qué gráficos de los problemas 1, 2 y 3 están conectados?
Problema 12. Demuestre que si una gráfica con el número de vértices más de 1 está conectada, entonces el grado de cada uno de sus vértices es positivo. ¿Es cierto lo contrario?
Definición 7 . El gráfico conectado se llama árbol si no tiene ciclo (por ejemplo, una ruta donde el final es el mismo que el principio), con todos los bordes diferentes.
Problema 13. Demuestre que cada árbol tiene: a) al menos uno; b) al menos dos vértices de grado 1.
Problema 14. Demuestre que el número de vértices de un árbol es 1 más que el número de sus bordes.
Problema 15. La imagen muestra la ubicación de los puentes en la ciudad de Königsberg en el siglo XVIII. ¿Se puede caminar por la ciudad y cruzar cada puente una vez y solo una vez?

Definición 8 . Graph se llama Eulerian si tiene un ciclo que pasa por cada borde una vez y solo una vez.
Problema 16 . ¿Cuál de los siguientes gráficos son eulerianos?

Problema 17. Demuestre que una gráfica es euleriana si y solo si está conectada, y el grado de cada uno de sus vértices es par.
Problema 18 . N equipos compitieron en un torneo sin empates. Cada dos equipos jugaron uno contra el otro exactamente una vez. Demuestre que es posible numerar los equipos 1, …, n de modo que para cualquier i = 1, …, n-1 el equipo numerado (i + 1) ganó del equipo numerado i
Problema 19 (teorema de Ramsey) . a) Demuestre que para cualquier número natural m, n , hay un número natural k que en cualquier gráfico con k vértices habrá m vértices adyacentes por pares o n vértices no adyacentes por pares. La k más pequeña de ese tipo se escribe como R (m, n).
b) Encuentra R (3, 4).
Definición 9. Llamemos a la distancia entre vértices de un gráfico conectado la longitud de una ruta más corta que conecta estos vértices (la longitud de cada borde se considera 1). El diámetro del gráfico es la mayor distancia entre sus vértices.
Definición 10 . Un gráfico se llama gráfico regular con valencia de k si cada vértice tiene el grado de k .
Definición 11 . Un gráfico de Moore es un gráfico regular con valencia de k , el diámetro de no más de dos y el número de vértices igual a [matemática] k ^ 2 + 1. [/ Matemática]
Problema 20 . a) Probar que un gráfico regular con valencia k y diámetro 2 no puede tener vértices [matemáticos]> k ^ 2 + 1 [/ matemáticos].
b) Muestra el ejemplo de gráficas de Moore para k = 1, 2, 3
c) ¿Hay una gráfica de Moore para k = 57?
d) Probar que no hay gráficos de Moore para ninguna otra k
Problema 21. Hay un pentacontagon equilátero (un polígono con 50 lados). En uno de sus vértices se encuentra el Dr. Faust. Tiene tres opciones: 1) caminar hasta el punto diametralmente opuesto sin cargo; 2) camine en sentido antihorario hasta el vértice vecino pagando $ 1.05 a Mephistopheles; 3) camine en sentido horario hasta el vértice vecino al recibir un pago de $ 1.05 de Mephistopheles. Si se da por sentado que el Dr. Faust ha estado en todas partes al menos una vez, demuestre que en algún momento alguien pagó no menos de $ 25.
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(1) Karp, Alexander y Bruce R. Vogeli. Educación matemática rusa: historia y significado mundial. Nueva Jersey: World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., 2010
(2) Т. И. Голенищева-Кутузова, А. Д. Казанцев, Ю. Г. Кудряшов, А. А. Кустарёв, Г. А. Мерзон, И. В. “Енко “Элементы математики в задачах с решениями и комментариями” Издательство МЦНМО 2010