一.概念描述
現(xiàn)代數(shù)學(xué):十進(jìn)制是當(dāng)今世界各國通用的記數(shù)進(jìn)位制。在計數(shù)時,每相鄰兩個單位之間的進(jìn)率都是十,即逢十進(jìn)一的法則,稱為十進(jìn)制。我國古代和古希臘都是采用十進(jìn)制來計數(shù)和記數(shù)。現(xiàn)在世界通用的數(shù)字是印度---阿拉伯?dāng)?shù)字,即以0,1,2,3,4,5,6,7,8,9十個數(shù)字記數(shù)。在計算時逢十進(jìn)一,即低位上的數(shù)大于或等于10而小于20時往高位上加1,低位上的數(shù)大于或等于10而小于30時往高位上加2,以此類推。采用十進(jìn)制計數(shù)法的數(shù),稱為十進(jìn)制數(shù)或十進(jìn)數(shù)。在數(shù)的使用中涉及不同進(jìn)位制時,為了區(qū)別它們,常用符號“( )10”表示十進(jìn)數(shù)。十進(jìn)數(shù)可以同其他進(jìn)制的數(shù)(如二進(jìn)數(shù)、八進(jìn)數(shù))互化。
小學(xué)數(shù)學(xué):小學(xué)數(shù)學(xué)教材對十進(jìn)制給出了明確定義:每相鄰的兩個計數(shù)單位之間的進(jìn)率都是十,這種計數(shù)方法叫作十進(jìn)制計數(shù)法。
二.概念解讀
在歷史上,曾經(jīng)出現(xiàn)過以2、3、4為原始的數(shù)基,但比較多的還是以5、10、20、60為數(shù)基,即五進(jìn)制、十進(jìn)制、二十進(jìn)制、六十進(jìn)制。最多的是以10為數(shù)基,即現(xiàn)在世界各國通用的十進(jìn)制,亦即“滿十進(jìn)一”的方法。當(dāng)然在計算機(jī)時代,二進(jìn)制也發(fā)揮了巨大的作用。
古巴比倫的記數(shù)法雖有位值制的意義,但它采用的是六十進(jìn)位,計算非常繁瑣。古埃及的數(shù)系具有簡單、淳樸的風(fēng)格,從一到十只有兩個數(shù)字符號,從一百到一千萬有四個數(shù)字符號,而且這些符號都是象形的,如用一只鳥表示十萬。其他數(shù)用這些符號累加起來表示,雖然用十進(jìn)記數(shù)法,但不是位值制。古希臘由于幾何發(fā)達(dá),因而輕視計算,記數(shù)方法落后,是用全部希臘字母來表示一到一萬的數(shù)字,字母不夠用了就用加符號“‘”等方法來補(bǔ)充。古羅馬創(chuàng)建的數(shù)系與古埃及數(shù)系有許多相似之處,采用的是累積法,如用ccc表示300。古代印度既有用字母表示法,又有累計法,到公元7世紀(jì)時方采用十進(jìn)位值制,這很可能是受到我國的影像。現(xiàn)通用的印度---阿拉伯?dāng)?shù)字和記數(shù)法,大約10世紀(jì)才傳到歐洲。
十進(jìn)位值值,是中國的一大發(fā)明。從商代陶文和甲骨文中,可以看到當(dāng)時已能夠用一、二、三、四、五、六、七、八、九、十、百、千、萬這十三個單字,記十萬以內(nèi)的任何自然數(shù)。其記數(shù)法是按照十進(jìn)制的方法來記數(shù)的,并且已經(jīng)采用了位值制記數(shù)法,這在世界數(shù)學(xué)史上有重大意義。正如著名的英國科學(xué)史學(xué)家李約瑟博士所指出的那樣:“如果沒有這種十進(jìn)位制,就不可能出現(xiàn)我們現(xiàn)在這個統(tǒng)一化的世界了。”《孫子算經(jīng)》中記載“凡算之法,先識其位。一縱十橫,百立千僵,千十相望,萬千相當(dāng)”,介紹的就是用算籌記數(shù)的方法。即個位用縱式,十位用橫式,以此類推的“縱橫相間”,遇到零時,留個空位。顯然,任何自然數(shù)都可以用算籌表示出來,而且這是一種十進(jìn)位值記數(shù)法---既“逢十進(jìn)一”,又按位置表示不同的數(shù)值。它比古巴比倫的六十進(jìn)位制方便,比古希臘、古羅馬的十進(jìn)非位值制先進(jìn)。有學(xué)者認(rèn)為“印度---阿拉伯?dāng)?shù)字的制造,借鑒于中國古代的十進(jìn)位值制記數(shù)法”。馬克思也稱中國的十進(jìn)位值制是“最妙的發(fā)明之一”。
但我國的算籌記數(shù)方法也有一大缺點,就是沒有表示“0”的算籌。若表示沒有時,就用“空位”表示,事實上這在進(jìn)行籌算時很容易混淆。直到數(shù)字“0”發(fā)明后,十進(jìn)位值制的印度---阿拉伯?dāng)?shù)系才成為當(dāng)前最完備的記數(shù)系統(tǒng)。
三.教學(xué)建議
(1)結(jié)合生活實例引出進(jìn)制
十進(jìn)位值制是數(shù)認(rèn)識教學(xué)中的一個核心概念,它本身比較抽象,不利于學(xué)生理解、掌握。教學(xué)時,教師應(yīng)結(jié)合生活實例,讓學(xué)生親身經(jīng)歷十進(jìn)制產(chǎn)生的過程,體會十進(jìn)位值制的本質(zhì)特征。教師可以通過問題串讓學(xué)生了解到生活中不僅有很多的事情和進(jìn)制有關(guān),而且進(jìn)制不同。比如,通過提問“半斤八兩”的含義,讓學(xué)生了解到古人的1斤是16兩,故“半斤”就等于“八兩”---實質(zhì)上用的就是十六進(jìn)制。進(jìn)而,教師可以再請學(xué)生想一想:生活中還有哪些數(shù)值和進(jìn)制有關(guān)?學(xué)生會根據(jù)自己的生活經(jīng)驗發(fā)現(xiàn):1年等于12月---實質(zhì)是十二進(jìn)制;1分等于60秒,1小時等于60分---實質(zhì)是六十進(jìn)制;1米等于10分米,1分米等于10厘米---實質(zhì)是十進(jìn)制。這些實例的引出,不僅讓學(xué)生對數(shù)學(xué)知識產(chǎn)生一種親切感,而且體會到生活中有很多事離不開進(jìn)制。
(2)加強(qiáng)直觀操作,加深對十進(jìn)制的理解
為了幫助學(xué)生更好地體會十進(jìn)位值制的意義,教學(xué)時,可以借助實物(如手)、直觀模型(如小棒、方塊、計數(shù)器數(shù)軸)等來加深理解,特別是要鼓勵學(xué)生操作“直觀模型”加以體會。比如對20以內(nèi)數(shù)的認(rèn)識,學(xué)生將正式開始由逐一計數(shù)到按群計數(shù),學(xué)習(xí)“1個十相當(dāng)于10個一”。這時要鼓勵學(xué)生操作小棒,把10根小棒捆在一起當(dāng)作“1個十”,并將這1捆小棒對應(yīng)于計數(shù)器十位上的1顆珠子,使學(xué)生初步體會位值原理。
(3)感受十進(jìn)制計數(shù)法的價值
在古代文明中,世界各國計數(shù)的規(guī)則大多采用“十進(jìn)制”,如中國、古羅馬。但十進(jìn)位計數(shù)法離十進(jìn)位值制還有關(guān)鍵的一步“位值制”要走。所謂“位值制”,就是指相同的計數(shù)符號由于所處的位置不同可以表示大小不同的數(shù)。有了位值制,就可以用有限的數(shù)字表示無限的自然數(shù),這是計數(shù)歷史上的一個創(chuàng)造,一個奇跡。
自然數(shù)的計數(shù)法是十進(jìn)位值制。在小學(xué)階段,對于它的學(xué)習(xí),教材安排了多個年級。作為教師,首先要了解每個年級的具體要求,即20以內(nèi)數(shù)的認(rèn)識,要按群計數(shù),認(rèn)識到10個一是1個十:100以內(nèi)數(shù)的認(rèn)識,要認(rèn)識到10個一是1個十,10個十是1個百,相同的數(shù)字0在不同數(shù)位上表示的數(shù)是不同的;萬以內(nèi)數(shù)的認(rèn)識,要學(xué)習(xí)新的數(shù)位,認(rèn)識新的計數(shù)單位,體會相鄰計數(shù)單位間的十進(jìn)關(guān)系,進(jìn)而將“個綴”擴(kuò)充到“萬級”、“億級”等,完整學(xué)習(xí)表示所有自然數(shù)的方法。還要了解小數(shù)的知識:認(rèn)識小數(shù)的計數(shù)方法---計數(shù)單位、進(jìn)率。其次,可以將“數(shù)的產(chǎn)生”和“十進(jìn)制計數(shù)法”貫穿在數(shù)的發(fā)展歷史的大背景中,讓學(xué)生自主完成關(guān)于數(shù)知識體系的建構(gòu)。同時,使學(xué)生在學(xué)會計數(shù)的過程中,感受十進(jìn)位值制的偉大之處。
四.推薦閱讀
(1)《小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)策略》(張丹,北京師范大學(xué)出版社,2010)
該書從“數(shù)與代數(shù)”內(nèi)容的“核心詞”、數(shù)的意義的教學(xué)策略、數(shù)的表示的教學(xué)策略三方面進(jìn)行了較翔實的介紹。
(2)《數(shù)學(xué)思想概論---數(shù)量與數(shù)量關(guān)系的抽象》(史寧中,東北師范大學(xué)出版社,2008)
該書第一講和第二講從數(shù)量的本質(zhì),十進(jìn)制記數(shù)系統(tǒng)的抽象過程,各種進(jìn)位記數(shù)及其分析,數(shù)的性質(zhì)及其研究歷程對數(shù)的表示和數(shù)的性質(zhì)兩方面進(jìn)行了較翔實的介紹。