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难倒数学老师的问题
“为什么0没有倒数?”
你可以依据定义这样来回答:“因为乘积为1的两个数互为倒数,0和任何数相乘都得0,找不到一个数和0相乘得1,所以0自然没有倒数。” 但如果学生问:
“小数不小啊,为什么要称为‘小数’呢?”
“为什么称未知数为‘元’,方程的解为‘根’呢?” ……
诸如此类问题,又要如何回答?可见,有些“为什么”的问题,即便是一个在数学上满腹经纶的教师都深感棘手。
为什么会出现这种状况?上述的这些“为什么”,有学者将它们分成了两类,一类称之为“逻辑上的为什么”,一类称之为“历史上的为什么”。“逻辑上的为什么”,可以利用教科书中的定义和逻辑做出回答;而“历史上的为什么”,教科书已经无能为力了,只能超越教科书,用数学史来回答。
在中国古代数学著作中,分、厘、毫、秒、忽等单位经常用来表示小数的位置,它们间的关系便是十进分数制,“忽”以下的单位不再给予专有的名称。刘徽在注《九章算术》时,对于开不尽的根,将不再命名的“忽”以下的部分称为“微数”:微数无名者以为分子,其一退以十为母,再退以百为母,退之弥下,其分弥细。可见,刘徽所说的微数就是我们今天所说的小数点后的部分,确实是较小的数。
而今天我们所说的“小数”不再只限于纯小数,也就是说,随着时间的推移,概念名称的字面意义已经和概念内涵分道扬镳了——一个概念为什么这么称谓,不会无缘无故,一定有合情合理的一段历史。
1 “旧史”新看
教科书省略了一些概念的诞生细节,也压缩了不少数学知识逐步约定、逐步完善的过程。例如,复杂的计算需要分解为多个简单数目的计算,为了不遗忘中间步骤的计算结果,就需要进行记录,这便是计算竖式的由来。
教科书中的数学从概念到定理都是那么严谨自如,从例子到公式都是那么理所当然。但是,数学史却告诉我们,每一个数学成果都是点点滴滴累积而成的,常常要经过几十年乃至几百年的努力才能迈出有意义的几步。
如同竖式,翻读数学历史我们会发现,用现代的眼光看,那些曾经在历史上留下了痕迹的竖式都留有明显的缺陷,现代样式的计算竖式的形成不是一蹴而就的,而人类数学文明的发展尚且如此,我们为什么就不能容许学生在刚学写竖式的时候“丢三落四”呢? 所以,懂得“怎么变成现在这样子”了,教师的教学无疑会更为从容和淡定。
在教学“用字母表示数”时,大家常用的一种典型的教法就是利用教师和学生间的年龄关系。教师问:“当某同学10岁时,老师多少岁?”学生答:“10+16=26岁。”教师再问:“当某同学15岁时,老师多少岁?”学生答:“15+16=31岁。”然后,教师
问:“当某同学a 岁时,老师多少岁?”由此引出“用字母表示数”。