“對立統(tǒng)一”是辯證唯物主義的一個基本觀點,教師只有掌握這一辯證觀點,才能正確地駕馭教材,搞好有余數(shù)除法的教學。在進行教學之前,教師首先要對“0”的雙重意義進行一些探究。
在數(shù)學發(fā)展的歷史中,0的出現(xiàn)比起其他自然數(shù)要晚得多,代表缺位符號的0直到公元6世紀才從印度引進:當某個數(shù)位上一個單位也沒有時,便用0來表示。用近代集合論的觀點來看,如果一個集合中只有n個元素,這個n就稱為這個集合的基數(shù)。單元素集中只有一個元素,所以單元素集的基數(shù)便是1。沒有元素的集合稱為空集,因而空集的基數(shù)便是0。所以,通常認為:非零自然數(shù)1,2,3,…表示的是“有”,而0表示的是“無”。
然而,切莫把這種認識絕對化了,用辯證的觀點看,0還有表示“有”的一面。如某天的氣溫是0℃,總不能說這天沒有溫度吧!因為0畢竟是一個確定的數(shù)呀!0℃比零上3℃低3℃,而又比零下1℃高1℃。0既不是正數(shù),也不是負數(shù),0是唯一的中性數(shù)。又如,在中學數(shù)學中我們還知道,一條直線l的傾斜角α的正切,稱作這條直線l的斜率。0°角的正切為0, tan0°=0,但我們說這個傾斜率是存在的,真正不存在的是90°角的正切!所以任何平行于x軸的直線都屬于有斜率的直線,只有垂直于x軸的直線才是斜率不存在的直線。
由是觀之,0既可表示“無”,又可表示“有”,有了這種辯證認識,才可能把有余數(shù)的除法知識教好教活。
人教版義務教育課程標準實驗教科書《數(shù)學》三年級上冊第49頁編入了“有余數(shù)的除法”內(nèi)容。在第50頁上有一個擺花布置會場的例1。先擺15盆花,每組擺5盆,可以擺幾組?橫式為:15÷5=3(組) ,豎式為:
這題講的是整除。
在第51頁上又有例2。一共有23盆花,每組擺5盆,最多可以擺4組,還多3盆。可以用這樣的式子來表示:23÷5=4(組)……3(盆)
這題講的是有余數(shù)的除法。
在第52頁上還安排了例3。如果上例中一共有16盆花,可以擺幾組?多幾盆?如果是17盆,18盆,……,24盆,25盆?
15÷5=3(組)
16÷5=3(組)……1(盆)
17÷5=3(組)……2(盆)
18÷5=3(組)……3(盆)
19÷5=3(組)……4(盆)
20÷5=4(組)
21÷5=(組)……(盆)
22÷5=(組)……(盆)
23÷5=(組)……(盆)
24÷5=(組)……(盆)
25÷5=(組)……(盆)
這題是將“整除”與“有余數(shù)的除法”綜合在一起,進行對比和總結(jié)。
作為一名小學數(shù)學教師,照本宣科地講解完這三道例題,應該是不成問題的。但是,通過這樣的教學,在學生的腦海中會形成怎樣的認識呢?筆者認為主要有以下三點:
1.整除是沒有余數(shù)的,只有在有余數(shù)的除法中才出現(xiàn)余數(shù)。
2.一個數(shù)被5除,除數(shù)只有四種情形,即余數(shù)只可能是1,2,3,4。
3.余數(shù)必須小于除數(shù),但余數(shù)不能為0。
其實,這些認識不僅學生中有,而且在一些專業(yè)知識不夠扎實、對哲學也疏于學習的小學數(shù)學教師中也普遍存在。
值得指出的是:上述認識雖然有其正確的部分(如余數(shù)必須小于除數(shù)),但總體來說,卻沒有真正學通、學透。
為弄清這些問題,不妨先來查閱相關(guān)的數(shù)學專業(yè)書籍。
《小學數(shù)學教師手冊》(人民教育出版社,1982年)第49頁有如下表述:
“判定一個整數(shù)能不能被另一個正整數(shù)整除,只要進行除法運算即可。如果所得余數(shù)為0,就是整除的情況;如果所得的余數(shù)不為0,就是不能整除的情況?!?/p>
《數(shù)學手冊》(人民教育出版社,1979)第1057頁“數(shù)論”的“輾轉(zhuǎn)相除法”一節(jié)中,有如下表述:
“每一個整數(shù)a可以唯一地通過正整數(shù)b表示為a=bq+r (0≤r
《數(shù)學手冊》第1066頁“數(shù)論”的“同余式”一節(jié)中還有如下表述:
“設以m為模,則可將全體整數(shù)分為m類,同類的數(shù)都有同余,不同類的數(shù)都不同余。稱這樣的類為同余類,每類中各取一數(shù)為代表。例如:0,1,2,…,m-1構(gòu)成一個完全剩余類。”
在上述文獻的相關(guān)表述中,無一例外地表明:在整數(shù)除法中,余數(shù)可以為0。
然后,再從哲學的角度來進行分析。在研究整數(shù)除法時,人們起初總是研究其中最簡單的除法情形,正如課本中的例1那樣:15÷5=3,沒有余數(shù)。然后,再研究較復雜的有余數(shù)的除法,如課本中的例2那樣:23÷5=4(組)……3(盆)。其中的“3”就是余數(shù)。所以,人們此時對于能整除的情形和不能整除的情形主要是關(guān)注其“異”:前者沒有余數(shù)而后者有余數(shù)。然而世上一切事物又無不處于運動、變化和發(fā)展之中,所以人們的認識也不應該老是“原地踏步”。因為“沒有余數(shù)”也就是“余數(shù)為0”,所以當我們在轉(zhuǎn)而關(guān)注其“同”的時候,就將“有余數(shù)的除法”進行了一次擴展,把一切除法都看成是有余數(shù)的除法,從而讓“有余數(shù)的除法”把“整除”也包括進去,二者的差別不在于有沒有余數(shù),而在于余數(shù)是否為0。這樣一來,“整除”就變成了“有余數(shù)除法”的特例。至此,原先相互并列的兩個對立概念就實現(xiàn)了統(tǒng)一。
其實,概念間由對立到統(tǒng)一的這種變化,比比皆是。在小學低年級,把長方形與正方形看成是對立的概念,而在后來,就把正方形集合看成是矩形集合的真子集了。對長方體與正方體的認識與此也大致相同,起初兩者相互對立,后來就統(tǒng)一于長方體集合之中,而把正方體看成是長方體的特例了。在對整數(shù)與分數(shù)的認識上,也經(jīng)歷了同樣的過程。人們先接觸整數(shù),再接觸分數(shù),起初,兩者涇渭分明,不容混淆。然而,當人們認識到任何一個非零整數(shù)m都可以寫成分母唯一的分數(shù),而0也可表示為零分數(shù)(n ∈N*)時,內(nèi)涵擴展后的“分數(shù)”就已經(jīng)包含了“整數(shù)”,原先是并列關(guān)系的兩個對立概念,就形成了包含關(guān)系。整數(shù)集已成為分數(shù)集的一個真子集了。原先說“整數(shù)”與“分數(shù)”統(tǒng)稱為“有理數(shù)”,而現(xiàn)在就可以說:有理數(shù)集就是分數(shù)集了。
對概念的認識,必須經(jīng)由這樣的一個“與時俱進”的過程,否則,老停留在一個地方,割裂地、孤立地看待各個相關(guān)概念,就難以實現(xiàn)認識上由對立到統(tǒng)一的飛躍,就難以理清概念間的關(guān)系,就必然會把活生生的知識教死了。
從數(shù)學與哲學兩個方面做了上述準備后,接下來就可以來探討一下有余數(shù)除法的教學了。
首先,不妨按照課本的編排,先講例1,再講例2。但是在講完例2后,不忙講例3,而是帶領(lǐng)學生回過頭來觀察例1,指著豎式最下面的那個0,告訴學生:這個0的位置也就是例2中余數(shù)3的位置。這個0也就是整除的余數(shù)。過去說整除的沒有余數(shù),其實,“沒有余數(shù)”也就是“余數(shù)為0”。接著,把橫式“15÷5=3(組)”加以改造,使之成為“15÷5=3(組)……0(盆)”的形式。
最后,在講完了例3時,還應重申一下這一觀點,并在“15÷5=3(組)”和“20÷5= (組)”的后面都添上“……(盆)”,引導學生,使他們學會在“(盆)”的內(nèi)都填上“0”。至此,有余數(shù)除法的教學才算告一段落。
通過這樣的教學,相信學生不僅能認識到在整數(shù)除法中,余數(shù)可以為0、“整除”可以看成是“有余數(shù)的除法”之特例,而且還能認識到一個數(shù)被5除,余數(shù)可能有0,1,2,3,4五種,為后續(xù)學習做好鋪墊。更重要的是,這樣做是向?qū)W生進行了一次對立統(tǒng)一的辯證唯物主義的思想教育,使學生初步懂得用運動、變化、發(fā)展的觀點看問題,從而把數(shù)學知識學通、學透、學活。在零距離、零誤差、零月租、零首付、零關(guān)稅、零利率、零虧損、零增長、零風險、零排放、零障礙、零死亡、零蛀牙、零容忍等詞匯日益風行的當今社會,也不致迷茫和自卑,而是清楚地知道,這些詞匯的鼻祖“零余數(shù)”在教學中早已存在,從而讓數(shù)學的文化風采得到應有的彰顯。
(江西省南昌師范高等專科學校 330006)