数是对数量的抽象,因此在认识数之前,首先要认识数量。数学的本质是:在认识数量的同时认识数量之间的关系,在认识数的同时认识数之间的关系。数量之间最基本的关系是多与少,与此对应,数之间的最基本的关系是大与小。
一、数量是对现实生活中事物量的抽象。
从远古时代开始,在日常生活和生产实践中,人们就已经开始创造语言表达事件与物体量的多少,比如狩猎收获的多少,祭祀牲口的多少等。在古代中国,这样的表述可以追溯到商代的甲骨文。
在现代汉语中,一些表示数量的后缀名词的具体形式已经被根深蒂固的保留下来了,比如说一粒米、两条鱼、三只鸡、四个蛋、五匹马、六头牛等等。我们把这种有实际背景的、关于量的多少的表达称为数量。但是在我们的认识中,一粒米与一头牛是不能相比的,虽然都是数量“一”的具体例子;此外,这样的表达也是不利于计算的:一粒米加上一头牛是什么呢?因此,虽然说数量是对现实世界中与量有关的事物的一种抽象,但数量还不能作为数学研究的对象,数学研究的对象应当是比数量更为一般的抽象。为了实现更为一般的抽象,就必须把握数量的本质,这个本质就表现在数量的关系之中。
二、数量关系的本质是多与少。
从远古时代开始,人们就已经有了数量多少的观念,狩猎的收获是否可以满足部落人的需求?粮食的收获是否可以满足一年的温饱?数量关系的本质是多与少,抽象到数学内部就是大与小。可是,当时的人们并不会计数时,如何准确的分辨数量的多与少呢?
对于同样的东西还是比较简单的,因为数量是一个一个多起来的。比如,四个苹果是在三个苹果的基础上又多了一个苹果,所以四个苹果要比三个苹果多;同样的道理,五个苹果要比四个苹果多;因为“多”的关系具有传递性,因此五个苹果要比三个苹果多。“少”与“多”是对应的,因此用同样的方法可以理解“少”。
对于不同的东西,问题将要复杂一些,因为很难理解四粒米要比三头牛多。这时,可以采用对应的方法来比较多少,比如有若干个橘子,还有若干个苹果,如何判断是橘子多还是苹果多?我们可以把橘子看作一个集合,把苹果也看作一个集合;从橘子的集合中拿出一个,同时也从苹果的集合中拿出一个;重复这个过程,如果最后苹果的集合中还有剩余,这就说明苹果的数量比橘子的数量多,反过来就是橘子的数量比苹果的数量少。这种比较数量多少的方法称为对应,人们最初就是用这种对应的方法来比较数量的多少。
在国外古代欧洲人就是用小石头来记录数量的多少。在古希腊著名的荷马史诗中,有这样的记载:
当俄底斯刺瞎了独眼老人并离开了克普斯国以后,那个盲老人每天都坐在山洞口照料他的羊群。早晨羊外出吃草,每出来一只,他就从一堆石头中捡起一颗石头,晚上羊返回山洞,每进去一只,他就扔掉一颗石头。当他把早晨捡起的石头都扔光时,他就确信所有的羊全都返回了。独眼巨人就是把羊的个数与石子个数相对应,他关心的只是羊是否全都返回山洞,而不是关心一共有多少只羊。
在《天空中圆周率》这本书里记载了这样一件事,1929年,考古学家发现了一个圆形土质容器,外形的楔形文字记载:
与绵羊和山羊的物体
4只小公羊
21只生过小羊的母羊
6只生过小羊的母山羊
6只小母羊 1只公山羊
8只成年公羊 2只小羊
这些数字加起来是48,当人们打开容器后发现,里面正好有48个泥球。
通过上面的例子可以知道,人类在远古时代就能借助集合与集合之间元素的对应关系分辨多少:如果两个集合的元素能够一一对应,那么这两个集合的元素一样多,如果一个集合有剩余,那么这个集合元素的个数就多于另一个集合元素的个数,反之,就少于另一个集合元素的个数。正是利用这样的对应关系,古代的人们就抽象出来了数,并且用符号来表示数。
在小学阶段,特别是在小学低年级的数学教学中,应当重视数与数量的对应关系,应当重视数的大小与数量多少的对应关系,并且应当创造出各种生动的案例让学生感悟这样的关系。