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数与运算——掰手指做算术的数学认知价值

已有 4235 次阅读 2013-6-27 15:18 |个人分类:幼儿数学|系统分类:教学心得|关键词:学者| 认知, 运算, 自然数

在儿童发展心理学研究中,瑞士心理学家皮亚杰(Jean Piaget 1896-1980)的工作影响深远,他将儿童认知划分为四个不同的阶段:

   1.感知运动阶段(出生到2岁左右)

   2.前运算阶段(27岁)

   3.具体运算阶段(711岁)

   4.形式运算阶段(1215岁)

   美国人R.W.柯普兰在他著作《儿童怎样学习数学——皮亚杰研究的教育含义》中,对皮亚杰理论在数学教育上的应用做了较好的总结。这本书的中译本由上海教育出版社于198512月出版。

 

   幼儿掰手指做算术的心理学意义我们暂不做过多议论,仅摘录柯普兰上述著作中引用的皮亚杰的三个重点表述,作为理解幼儿掰手指做算术的心理学意义的参考。

 

   假定儿童只是从教学中获得数的观念和其它数学概念,那是一种极大的误解。相反,在相当程度上,儿童是自己独立第、自发地发展这些观念和概念的。(中译本第100页)

 

   计数是首先教给幼儿的数观念之一,但对他们来说,背出来的数几乎没有什么意义。(中译本第100-101页)

 

   在逻辑-数学结构领域,儿童只对那种他亲自创造的事物才有真正的理解。每当我们试图过急地教给他们什么东西的时候,我们就会阻止儿童亲自再创造它们。因此,不存在什么试图过快地加速这种发展的正当理由,在亲身探索中看来是浪费的时间,对方法的构成是真正有益的。(中译本第41页)

 

   以下,我们从现代数学意义上对于自然数的认识与理解,来探讨幼儿掰手指做算术的数学化的认知价值。

 

   人类对于数学的认知就是从对自然数的认识开始,每一个人,无论是否接受过正规的数学教育,都会认为自然数及其运算是简单的事情,但事实果真如此吗?当我们面对“什么是自然数?”“为什么11等于2?”这样看似“愚蠢”的问题时,通常都会感到困惑,这似乎不该问的问题竟然并不容易回答!事实上,数学发展到今天,回顾人类对自然数的认识历程,并非像想象的那样简单,严格意义上数的系统(简称数系)的构造的完成甚至是晚近事情。在现代数学中,自然数是用一组被称之为皮亚诺(Peano1858-1932)公理的5条性质所“定义”,用通俗的话来解释就是:

11是自然数;

2)每一个自然数n都有一个称为它的后继的自然数n+

31不是任何自然数的后继;

4)如果两个自然数mn的后继相等,即m+= n+,则m=n

5)(归纳公理)若N的任意子集S满足

     i.   1S中;

     ii.  nS中,则n+ S,

  S就是自然数全体,即S=N

 

   这样的公理形式的“定义”,实际上,就是最自然地“数数”过程的形式化描述,现代数学意义上的数系的构造就是基于此。这在幼儿数学教育上的启示是:“数数”的过程就是建立自然数形式系统的过程,这一过程通常是由语言形式(数的发音)的音节构成的,再到识别阿拉伯数字,书写阿拉伯数字,这都是形式意义上的工作,这些工作对于幼儿数的认知是重要的基础,通常,这一形式化的概念的形成过程与其意义的形成总是同步发生的。

   那么,自然数意义的建立是什么时候开始的呢?我们曾谈到,自然数的意义可以从“多少”——基数,“顺序”——序数上开始(见博文儿童掰手指做算术是不好的毛病吗?),皮亚杰等心理学家认为,基数的意义的建构是早于序数的,我们的经验也是如此。也就是说,自然数意义的建构始自于“多少”的概念,即数学中的基数问题。我们暂且不对这一问题做较为数学化的讨论,仅直观地指出,这个概念是通过“数数”的过程,建立要考查“多少”问题的集合与自然数的11的对应来完成的,比如,放在盘子中的苹果,如果我们从1开始数数,数到5,没有重复数,也没有落下的苹果,那我们就知道盘子里有5个苹果,数数的过程建立了盘子里的苹果与{1,2,3,4,5}之间的11的关系,这就是“多少”问题的实质!儿童建立自然数的意义就从这里开始了,掰手指是这一过程的最重要表现,是需要得到鼓励和强化的自然数认知的重要过程,否则,将会在幼儿数学认知的起步阶段,就使孩子被迫走向远离数学的道路,这是我们都不愿意看到的!




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