【教案】宇宙的未來教學設計
課文節選部分共6節。第1節,談人和動物的數覺。數覺是一種對數的原始直覺,是人和動物(如某些鳥類和昆蟲)都具有的一種本領,是對小數目東西數量的判斷能力。作者列舉了鳥類、蜂類的例子,說明這種本領不獨為人類所有。還講了莊園主驅趕烏鴉的故事,說明這種依靠本能對數的辨識能力是十分有限的,有時會因此丟掉性命。
第2節,作者進一步對上述例子加以分析,舉出了兩種意見。一種是正確的,即“具有這種數覺的動物只限于極少的幾類”,可能“只限于幾種昆蟲、幾種鳥類和整個人類”;一種是片面的,即認為“動物數覺的范圍實在太小,簡直可以略而不論”。作者在第2節中主要是針對這種意見進行了辯駁,指出“人類的數覺范圍也是十分有限的”,“如果人類單憑這種直接的數的直覺,在計算的技術上,就不會比鳥類有什么進步”。為了證明自己的觀點,作者首先界定了數覺的概念,指出人類借助圖形、心算、計數等輔助手段來識數不能算是數覺;另外,還從原始民族、原始語言和歐洲語言中找例證,如南非布須曼族表示數字的字只有一、二和多,英文、拉丁文、法文“三倍”(或“三”)都有表示“多”的意義。
第3節,繼續舉語言上的例子,指出很多原始語言表示數字的字都是具體的,沒有抽象的“數”,就連英語“集合”(collection)、“集”(aggregate)兩個表示數的抽象詞都是外來語。由此證明“具體的東西總在抽象的東西之先”,由具體的、駁雜的對數的表示法,到“統一的抽象的數概念”,是“數學發展的前提”。作者援引羅素的精彩論述,說明了人類抽象能力的發展,經過了漫長的歷史,讀之令人感喟。
第4節,進而談集合的對應和匹配原理。在現實生活場景中,“會堂的座位”與“出席的人”,可以通過比對看出多少來。但是這種比對的方法太笨了,既不能事先預知,也不能脫離現場來完成,于是產生了“各種模范集合”。模范集合起到了計量標準的作用,如同貨幣可以充當一般等價物一樣。這樣,人們要表示數字“二”時,就想到了“鳥的翼”;要表示數字“三”時,就想到了“苜蓿葉”;要表示數字“四”時,就想到了“獸足”;要表示數字“五”時,就想到了“自己的手指”。后來,這些模范集合的具體所指逐漸被淡化,人們只是習得了記住了它們的語音形式,拋棄了它們生動的模范的內容,于是較為抽象的數字產生了。
第5節,承接前面的話題,提出了基數與序數的概念。脫胎于模范集合、從“對應原則”產生出來的數,再抽象也是基數。單憑基數本身,是不能創造出“計數術”來的。一定要在對應中增加“序列”的概念,即完成由基數到序數的轉化,才能擺脫古老的煩瑣的“一一匹配”辦法,“創造出一種計算方法”,實現“識數”的質的飛躍。
第6節,繼續探討“基數與序數的微妙區別”,并從屈指計數方便靈活上,推斷“在用手指的時候,人類借助于這個工具,就不自覺地從基數轉進到序數”。作者的這種推斷,在許多語言中找到了“遺跡”,因為在許多語言中,“‘五’這個數,就用‘手’表示;而‘十’則用‘雙手’”。作者至此點明本章(本文是其前半部分)主題,指出“人類在計算方面之所以成功,應當歸功于十指分明”。