Теоретические основы изучения элементов математической логики в начальной школе

Понятие логической структуры математических понятий и предложений

Изучая математику в школе, необходимо усвоить определенную систему понятий, предложений и доказательств, но чтобы овладеть этой системой и затем успешно применять приобретенные знания и умения, обучая младших школьников и решая задачу их развития средствами математики, нужно понять каковы особенности математических понятий, как устроены их определения, предложения, выражающие свойства понятий, и доказательства[5].

Такие знания нужны учителю начальных классов потому, что он первым вводит детей в мир математических знаний, и от того, как грамотно и успешно он это делает, зависит и отношение ребенка к изучению математики в дальнейшем.

Изучение этого материала связано с овладением теоретико-множественным языком, который будет использоваться не только при рассмотрении логической структуры математических понятий, предложений и доказательств, но и при построении всего курса.

Понятия, которые изучаются в начальном курсе математики, обычно представляют в виде четырех групп. В первую включаются понятия, связанные с числами и операциями над ними: число, сложение, слагаемое, больше и т. д. Во ворую входят алгебраические понятия: выражение, равенство, уравнение и т. п. Третью составляют геометрические понятия: прямая, отрезок, треугольник и др. Четвертую группу образуют понятия, связанные с величинами и их измерением [34].

Чтобы изучать такое обилие самых разных понятий, необходимо иметь представление о понятии как логической категории и особенностях математических понятий.

В логике понятия рассматривают как форму мысли, отражающую объекты (предметы или явления) в их существенных и общих свойствах. Языковой формой понятия является слово или группа слов.

Чтобы сделать мысль о предмете означает иметь возможность отличить его от других аналогичных объектов. Математические понятия имеют ряд особенностей. Главным является то, что математические объекты, в отношении которых формируются концепции, на самом деле не существует. Все математические объекты создаются умом человека. Идеально подходит объектов, что отражает реальные предметы или явления.

Например, в геометрии изучают форму и размеры предметов, не принимая во внимание другие свойства: цвет, массу, твердость и т. д. От всего этого отвлекаются, абстрагируются. Поэтому в геометрии вместо слова «предмет» говорят «геометрическая фигура».

Результатом абстрагирования являются и такие математические понятия, как «число» и «величина».

Вообще математические объекты существуют лишь в мышлении человека и в тех знаках и символах, которые образуют математический язык.

Изучая пространственные формы и количественные отношения материального мира, математика не только пользуется различными приемами абстрагирования, но и само абстрагирование выступает как многоступенчатый процесс.

Появление в математике новых понятий, а значит, и новых терминов, обозначающих эти понятия, предполагает их определение.

Определением обычно называют предложение, разъясняющее суть нового термина (или обозначения). Как правило, делают это на основе ранее введённых понятий.

Так как определение понятия через род и видовое отличие является по существу условным соглашением о введении нового термина или замены какой-либо совокупности известных терминов, то об определении нельзя сказать, верное оно или неверное; его не доказывают и не опровергают. Но формулируя определения, придерживаются ряда правил:

• · Определение должно быть соразмерным. Это означает, что объемы, определяемого и определяющего понятий должны совпадать. Это правило вытекает из того, что определяемое и определяющее понятия взаимозаменяемы;
• · В определении (или их системе) не должно быть порочного круга. Это означает, что нельзя определять понятие через само себя (в определяющем не должно содержаться определяемого термина) или определять его через другое, которое, в свою очередь, определять через него. Так как в математике рассматривают не просто отдельные понятия. А их систему, то данное правило запрещает порочный круг и в системе определений;
• · Определение должно быть ясным. Это не первый взгляд очевидное правило, но оно означает многое. Прежде всего, требуется, чтобы значение терминов, входящих в определяющее понятие, были известны к моменту введения определения нового понятия. К условиям ясности определения относят также рекомендацию включать в видовое отличие лишь столько свойств, сколько необходимо и достаточно для выделения определяемых объектов из объема родового понятия[31].

При изучении математики в начальных классах определения через род и видовое отличие используют редко. Понятий в начальном курсе математики очень много.

При изучении математики в начальной школе чаще всего используют так называемые неявные определения. В их структуре нельзя выделить определяемое и определяющее. Среди них различают контекстуальные и остенсивные.

В контекстуальных определениях содержание нового понятия раскрывается через отрывок текста, через контекст, через анализ конкретной ситуации. Описывающей смысл вводимого понятия. Посредством контекста устанавливается связь определяемого понятия с другими, известными, и тем самым косвенно раскрывается его содержание. Примером контекстуального определения может быть определение уравнения и его решения.

Остенсивные определения — определения путем показа. Они используются для введения терминов путем демонстрации объектов, которые этими терминами обозначаются. Например, таким путем можно определить в начальной школе понятия равенства и неравенства[31].

Изучение реальных процессов, математические описания, использут как естественный вербальный язык и символическое значение. Описания построены с помощью предложений. Но, что математическое знание будет точное, адекватное отражение реальности, которая нас окружает, эти предложения должны быть правдой. Каждый математический тезис характеризуется содержанием и логической форме (структуре) и содержание неразрывно связано с формой, и невозможно понять первое, не понимать второго.

Относительно понятий и отношений между ними можно высказывать различные суждения. Языковой формой суждений являются повествовательные предложения. Например. В начальном курсе математики можно встретить такие предложения:

• 1) Число 12 — четное;
• 2) 2+5>8;
• 3) Х + 5 = 8;
• 4) В числе 15 один десяток и 5 единиц;
• 5) От перестановки множителей произведение не изменяется;
• 6) Некоторые числа делятся на 3.

Мы видим, что предложения, используемые в математике, могут быть записаны как на естественном (русском) языке, так и на математическом, с использованием символов. О предложениях 1,4,5 и 6 можно сказать, что они несут верную информацию, а о предложении 2 — ложную. Относительно предложения х +5 = 8 вообще нельзя сказать истинное оно или ложное. Взгляд на предложение с позиции — истинно или ложь привел к понятию высказывания.

Высказывание в математике называют предложение, относительно которого имеет смысл вопрос: истинно оно или ложно.