Родовое содержание и видовые формы арифметической операции над натуральными числами

Размещено на http://www.allbest.ru/

Родовое содержание и видовые формы арифметической операции над натуральными числами

1. Анализ ситуации

При изучении арифметических операций над натуральными числами не обращают внимания ни на содержательный смысл натурального числа, ни на содержательный смысл арифметической операции над такими числами. Таков стандартный подход, принятый в традиционном математическом образовании. Согласно этого подхода формально-логический символизм интересует больше чем содержательно-интуитивное понимание указанных понятий.

Такая методика изучения математики противоречит ее интуитивному пониманию. С точки зрения традиционного математического образования нет смысла вникать в интуитивное содержание. Достаточно формально определить натуральное число, формально определить арифметическую операцию. Все что теперь требуется: совершать манипуляции над натуральными числами следуя указаниям формально-логических законов.

При таком рассмотрении ускользает из внимания интересный факт связи натурального числа с конечным количеством. Мы не видим, что натуральное число является формой структурирования конечного количества. А не видим мы это потому что математическое образование не учит нас структурировать.

Вместо этого мы получаем готовые структурированные формы, не видя способа их получения. Натуральное число, представленное в разрядной форме, является первой структурированной формой при структурировании конечного количества. Возникает вопрос: насколько важно для математического образования структурный характер натурального числа?

1. Во-первых, мы видим, что конечное количество может быть представлено сенсорными формами. В частности, оно может быть представлено пространственными материальными формами: кубиками, призмами, пирамидами и так далее. В этом случае натуральное число имеет досимволические формы: сенсорную, сенсорно-образную, образную и так далее. Это дает возможность работать с натуральными числами в досимволическом виде уже в раннем развитиию

2. Во-вторых, если натуральное число является линейной структурой то немедленно обнаруживается связь «натуральное число-многочлен-вектор» Эта связь не только создает пропедевтику в изучении алгебры, но и показывает, что операции над натуральными числами должны осуществляться также как и над двумя другими видовыми формами линейных структур (многочлен, вектор), а не так как они осуществляются сегодня.

3. В-третьих, представляя натуральное число как развивающуюся линейную структуру мы видим все многобразие применений натурального числа. Это не только величина конечного количества, но и размерность связи между двумя конечными количествами, степень движения конечного количества и так далее.

2. Родовое содержание арифметической операции над натуральными числами

арифметический натуральное число школа

С точки зрения авторов операция это аналитический продукт, получаемый при анализе движения, как количественного или качественного изменения. В данном случае, речь идет о движении конечного количества. Мы рассмотрим эти движения в порядке их развития.

Движение конечного количества вызывает изменение его величины: она становится либо больше, либо меньше.

Самым простым изменением являются два вида изменения: увеличение на столько же, уменьшение на столько же. Увеличение на столько же означает соединение двух равных по величине количеств. В общем случае мы имеем соединение нескольких равных по величине количеств, что приводит к кратности количества.

Если мы соединяем столько количеств какова величина самого количества то такое движение уже представляет квадрат конечного количества. Поэтому образование квадрата конечного количества является частным случаем кратности конечного количества.

Мы можем и дальше продолжать соединения. В результате мы будем получать разные степени конечного количества.

Диалектической противоположностью соединения является разбиение конечного количества на части. Таким образом, разбиение конечного количества на несколько равных частей становится диалектической противоположностью кратности конечного количества.

Аналогично разбивая конечное количество на такие части, что число частей равно величине самой части мы извлекаем квадратный корень из конечного количества. Операция извлечения квадратного корня по своему виду становится диалектической противоположностью операции возведения конечного количества в квадрат.

До сих пор мы все время соединяли равные по величине количества. В том случае, когда мы соединяем разные по величине количества мы создаем операцию сложения по величине количеств.

Диалектической противоположностью операции соединения разных по величине количеств является разбиение конечного количества на два разных по величине конечных количества.

Мы выяснили последовательность операций над конечным количеством: сначала возникает квадрат конечного количества, затем кратное конечное количество и, наконец, соединение разных конечных количеств. Теперь надо выяснить, как это связано с операцией над натуральными числами.

3. Видовые формы операций над натуральными числами и последовательность в их развитии

Мы уже сказали, что натуральное число является формой структурирования конечного количества, представляющей величину конечного количества.

В силу линейности меры величины (однородность и аддитиверсть этой меры) конечного количества величина соединения конечных количеств равна соединению мер величин слагаемых. Поэтому структурируя соединение конечных количеств мы структурируем каждое конечное количество. Отсюда следует, что натуральное число, представляющее такое соединение, равно сумму натуральных чисел, представляющих каждое из соединяемых количеств.

С помощью такого анализа мы приходим к выводу, что первой арифметической операцией является операция нахождения квадрата натурального числа. Диалектически противоположной к этой операции является операция извлечения квадратного корня из натурального числа. Мы пришли к первой паре арифметических операций: (квадрат натурального числа; квадратный корень из натурального числа).

Продолжая аналогично изучение операций мы приходим к остальным двум парам: (кратность натурального числа; деление натурального числа на части) и (сложение двух натуральных чисел: вычитание из одного натурального числа другого).

Мы видим, что в математическом образовании начальной школы операции выполняются в последовательности с точностью до «наоборот». Таким образом, доказано нарушение принципа сложности в математическом образовании. Параллельно мы выяснили связь операций над натуральными числами с операциями над конечными количествами.

Выводы

1. Показана важность понимания структурного смысла натурального числа.

2. Найдена связь между операциями над конечными количествами и операциями над натуральными числами.

3. Установлен факт некорректного изучения арифметических операций над натуральными числами в начальной школе.

Размещено на Allbest.ru