山西省晉中市晉中師范高等??茖W校數(shù)理科學系 趙艷艷
珠算起源于中國,并在發(fā)展中走向世界。在珠算基礎(chǔ)上發(fā)展起來的珠心算,不僅繼承了珠算科學、快捷、簡便的計算技術(shù),而且它的程序化思想、方法和語言也構(gòu)成了現(xiàn)代數(shù)學的重要組成部分,同時,珠心算具有的“形象化、直觀化、一體化”的特征使它的計算功能向教育、啟智功能進一步延伸。珠算作為中國古代數(shù)學程序化算法體系的模型和載體,是一個體現(xiàn)先進數(shù)學理念的整體結(jié)構(gòu),它蘊含著優(yōu)秀的數(shù)學思想。
算盤每檔由五顆算珠構(gòu)成,分上珠和下珠,4 顆下珠每顆代表1,1~4 體現(xiàn)了兒童最初在計數(shù)初期的累數(shù)制思想;上珠一顆表示5,使算盤具有符號化的特征;算珠在不同的位置代表不同的數(shù)值,體現(xiàn)了我國祖先創(chuàng)造的位值制思想;算盤每檔滿十需向前檔進一,體現(xiàn)十進制思想。算盤以每一檔上的累數(shù)制和位值制,結(jié)合前后檔的十進制把數(shù)字在算盤檔位上清晰呈現(xiàn)出來,是人類在計數(shù)史上千百年來所積累的智慧。
兒童學習珠算的第一個階段是通過“操作擺弄”,使生活情境中的每個具體事物如一根手指、一個小棒、一朵花等用一顆下珠來匹配,即借助撥、畫、貼、擺等大量的操作在頭腦中逐漸建立表象,認識到這些事物在量上都包含一個共同的特征“一”,從而在物、珠、數(shù)之間建立對應關(guān)系,進一步從具體事物中概括抽象出數(shù)字一,這是一個從具體到形象再到抽象的過程,其中,匹配方法在兒童形成抽象數(shù)概念的過程中起到了關(guān)鍵的作用,可以說,沒有匹配思想就沒有自然數(shù),沒有匹配思想就沒有記數(shù)法,匹配動作是形成抽象數(shù)字,進而進行數(shù)字計算(即邏輯數(shù)學動作)的必要前提。
珠算符號化是現(xiàn)代珠算與古珠算的根本區(qū)別,由1、5 兩個珠母生成阿拉伯數(shù)碼的十個簡化符號,再衍化出26 個算母符號,計算只需拼排26 個算母符號即可完成。算盤作為符號發(fā)生器,使符號既可在算盤上拼排撥動算珠完成計算,又可在腦子里拼排內(nèi)化完成計算,還可通過電子技術(shù)按此模型實現(xiàn)運算,于是形成了手操算、腦算和機算的模型。這種算法模型既可以使算法多樣化,又可化解數(shù)學和計算機教學中的難點。把珠算符號化并內(nèi)化腦中后,運用于現(xiàn)代一切科學技術(shù)中都通行無阻,從而能與現(xiàn)代科技融為一體。
算盤結(jié)構(gòu)簡單,檔位分明,每一檔上的算珠可以表示10 個珠碼,與0~9 十個數(shù)碼一一對應;算盤操作簡潔,操作珠碼就是操作符號,珠動數(shù)出,從而使珠碼符號具備計算功能;算珠的排列以及操作珠碼符號進行計算,都可以看作是圖形與數(shù)字的變換,這其中滲透著數(shù)形結(jié)合的思想。
用算盤表示數(shù)時,個位檔確定后,每一檔代表的數(shù)位就隨之固定,但每一檔上的數(shù)碼可以在0~9 之間變化,同時,用0~9 這十個有限的珠碼可以表示無限大的數(shù)值。算盤所包含的十進位值制思想充分體現(xiàn)了固定與變化、有限與無限的辯證關(guān)系。
阿拉伯數(shù)碼是一元示數(shù),要區(qū)分正負數(shù),就需用“+”“-”來加以區(qū)別,珠碼符號是二元示數(shù)。算盤中梁珠與框珠體現(xiàn)正負關(guān)系,內(nèi)珠與外珠體現(xiàn)互補關(guān)系,梁珠增加框珠就減少,撥珠靠梁表示加,撥珠靠框表示減,減法是加法動作的還原,加中有減,減中體現(xiàn)加,都充滿著辯證的思想,使正負數(shù)教學、整數(shù)與小數(shù)教學以及算數(shù)與代數(shù)的教學達到了統(tǒng)一。
在珠算教學中,通過物與珠、珠與數(shù)的互化,把數(shù)學中的轉(zhuǎn)化思想、歸納思想、數(shù)形結(jié)合思想及符號思想充分體現(xiàn)了出來。
兒童的思維起源于動作,珠算教學最大的特點是“操作式學習”。借助算盤的直觀指導,通過“操作-擺弄-實撥-空撥-想撥”等簡單的撥珠動作,不僅把抽象的數(shù)字通過形象的算珠表現(xiàn)出來,加深兒童對數(shù)概念的理解,也實現(xiàn)了直觀動作思維到具體形象思維的過渡。算盤以珠計數(shù),直觀顯示了生數(shù)、成數(shù)、湊數(shù)、補數(shù)、正數(shù)、負數(shù),有助于學生數(shù)感的形成和鞏固。珠算口訣把算理、算法、撥珠動作協(xié)調(diào)統(tǒng)一起來,把算法化和思辨性完美地結(jié)合起來,在操作過程中實現(xiàn)了抽象思維直觀化。
此外,珠算在運算過程中處處體現(xiàn)了動作思維、程序思維和辯證思維。在用算盤進行運算過程中,必然有一定的程序且要操作規(guī)范,將算珠與數(shù)字一一對應形象地演示出來,且“珠動數(shù)出,自動得數(shù)”,這種計算過程的可操作性和具體化能更好地體現(xiàn)知識的形成過程,有助于加深對算理和算法的理解,對學生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)有著積極的作用。珠算在計算過程中蘊含的算理也不是一眼就能看出來的,這要在形象展示過程中多運用觀察、歸納、分析、判斷的方法才能領(lǐng)悟到,這個過程是思想方法提高的過程,對學生邏輯推理能力的形成有很大幫助。