Чтобы написать какое-нибудь число, египетский писец бесхитростно писал столько раз знак j, сколько в этом числе тысяч, затем столько раз, сколько в оставшейся части сотен и т.д. запись. Показанная на таблице, означала, что в числе 2 тысячи, 3 сотни, 6 десятков и 7 единиц.
Писать много раз один и тот же знак, разумеется, весьма неудобно. Более экономичной является позиционная система записи чисел, где имеет значение не только начертание цифры, но и ее позиция, положение среди других цифр. Позиционная является современная система записи чисел, которую мы изучаем в школе. В позиционной системе счисления один и тот же знак может означать различные числа в зависимости от места (позиции) занимаемого этим знаком в записи числа. Например, в числе 18 цифра 8 означает 8 единиц, в числе 82 – 8 десятков или 8/0 единиц, а в числе 875 – 8 сотен или 800 единиц. Шестидесятеричная вавилонская и десятичная системы счисления являются позиционными.
Непозиционные системы характеризуются тем, что каждый знак (из совокупности знаков, принятых в данной системе для обозначения чисел) всегда обозначает одно и то же число, независимо от места (позиции), занимаемого этим знаком в записи числа. Примером такой системы может служить римская система, возникшая в середине века.
Интересны были различные методы обозначения чисел, придуманные египтянами и вавилонянами, греками и римлянами. Но у всех этих методов был один недостаток: по мере увеличения чисел нужны были все новые и новые знаки. Один из величайших древнегреческих математиков Архимед научился называть громадные числа, но обозначать он их не умел. Не хватало ему самой малости. Архимед, один из гениальнейших математиков в истории человечества, не додумался до … нуля!
Знакомясь в первом классе с числом 0, вряд ли кто-нибудь себе представлял, что это одно из величайших изобретений в математике. Только после того, как люди научились обозначать пропущенные разряды в позиционной записи чисел, они получили в руки могучее орудие познания природы. Без нуля не было бы современной математики, не было бы таких достижений человеческого разума, как вычислительные машины и космические корабли.
Впервые нуль был придуман вавилонянами примерно две тысячи лет тому назад. Но они применяли его лишь для обозначения пропущенных разрядов в середине числа. Писать нули в конце записи числа они не догадались.
В Индии примерно полторы тысячи лет тому назад нуль был присоединен к девяти цифрам и появилась возможность обозначать этими десятью цифрами любое число, как бы оно велико ни было. И самое главное, запись таких гигантских чисел стала довольно короткой. Приведу название некоторых больших чисел с указанием числа нулей после единицы.
| Название класса | Число нулей | Запись числа | Степень |
| Тысяча | 3 | 1 000 | 103 |
| Миллион | 6 | 1 000 000 | 106 |
| Миллиард (биллион) | 9 | 1 000 000 000 | 109 |
| Триллион | 12 | 1 000 000 000 000 | 1012 |
| Квадриллион | 15 | 1 000 000 000 000 000 | 1015 |
| Квинтиллион | 18 | 1000 000 000 000 000 000 | 1018 |
Индийской системой обозначений мы пользуемся до сих пор. Это не значит, что индийские цифры имели с самого начала современный вид. В течение многих столетий, переходя от народа к народу, они много раз изменялись, пока приняли современную форму. Арабы заимствовали у индийцев цифры и позиционную десятичную систему записи чисел. Европейцы, в свою очередь, узнали ее от арабов. Поэтому наши цифры в отличие от римских, стали называться арабскими. Правильнее было бы называть их индийскими. Они употребляются в нашей стране, начиная примерно с XVII века.
Обычно вопросы исторического характера рассматриваются как некоторая необязательная, дополнительная часть курса и выносятся во внеклассную работу. В учебнике математики Л.Г. Петерсон во II классе подробно рассматривается материал, связанный с историей развития понятия числа. Дети должны в сжатой, сокращенной форме пройти и «пережить» весь тот исторический путь, который прошло человечество от операций с конкретными множествами предметов к числам и операциям над ними. Основные этапы этого пути отражены в учебнике И.Я. Депмана, Н.Я. Виленкина «За страницами учебника математики».
1.2. Введение элементов систем счисления в начальной школе.
Содержание учебного предмета, как известно, зависит от многих факторов – от требований жизни к знаниям учащихся, от уровня соответствующих наук, от психических и физических возрастных возможностей детей и т.д. Правильный учет этих факторов является существенным условием наиболее эффективного обучения школьников, расширения их познавательных возможностей. Но иногда это условие по тем или иным причинам не соблюдается. В этом случае преподавание не дает должного эффекта как в отношении усвоения детьми круга необходимых знаний, так в отношении развития их интеллекта.
Представляется, что в настоящее время программы преподавания некоторых учебных предметов, в частности математики, не соответствуют новым требованием жизни, уровню развития современных наук (например, математики) и новым данным возрастной психологии и логики. Это обстоятельство диктует необходимость всесторонней теоретической и экспериментальной проверки возможных проектов нового содержания учебных предметов.
Фундамент математических знаний закладывается в начальной школе. Но, к сожалению, как сами математики, так и методисты и психологи уделяют весьма малое внимание именно содержанию начальной математики.
Рассмотрим характерные особенности государственного стандарта по математике в начальной школе. Основным ее содержанием являются целые числа и действия над ними, изучаемые в определенной последовательности. Вначале изучаются четыре действия в пределе 10 и 20, затем – устные вычисления в пределе 100, устные и письменные вычисления в пределе 1000 и, наконец, в пределе миллионов и миллиардов. В IV классе изучаются некоторые зависимости между данными и результатами арифметических действий, а также простейшие дроби. Наряду с этим программа предполагает изучение метрических мер и мер времени, овладение умением пользоваться ими для измерения, знание некоторых элементов наглядной геометрии – вычерчивание прямоугольника и квадрата, измерение отрезков, площадей прямоугольника и квадрата, вычисление объемов.
Полученные знания и навыки ученики должны применять к решению задач и к выполнению простейших расчетов. На протяжении всего курса решение задач проводится параллельно изучению чисел и действий – для этого отводится половина соответствующего времени. Решение задач помогает учащимся понять конкретный смысл действий, уяснить различные случаи их применения, установить зависимость между величинами, получить элементарные навыки анализа и синтеза. С I по IV класс дети решают следующие основные типы задач (простых и составных): на нахождение суммы и остатка, произведения и частного, на увеличение и уменьшение данных чисел, на разностное и кратное сравнение, на простое тройное правило, на пропорциональное деление, на нахождение неизвестного по двум разностям, на вычисление среднего арифметического и некоторые другие виды задач.
С разными типами зависимостей величин дети сталкиваются при решении задач. Но весьма характерно – учащиеся приступают к задачам после и по мере изучения чисел; главное, что требуется при решении – это найти числовой ответ. Дети с большим трудом выявляют свойства количественных отношений в конкретных, частных ситуациях, которые принято считать арифметическими задачами. Практика показывает, что манипулирование числами часто заменяет действительный анализ условий задачи с точки зрения зависимостей реальных величин. Задачи, вводимые в учебники, не представляют к тому же системы, в которой более «сложные» ситуации были бы связаны и с более «глубокими» пластами количественных отношений. Задачи одной и той же трудности можно встретить и в начале, и в конце учебника. Они меняются от раздела к разделу и от класса к классу по запутанности сюжета (возрастает число действий), по рангу чисел (от десяти до миллиарда), по сложности физических зависимостей (от задач на распределение до задач на движение) и по другим параметрам. Только один параметр – углубление в систему собственно математических закономерностей – в них проявляется слабо, неотчетливо. Поэтому очень сложно установить критерий математической трудности той или иной задачи. Почему задачи на нахождение неизвестного по двум разностям и на выяснение среднего арифметического (III класс) труднее задач на разностное и краткое сравнение (II класс)? Методика не дает на этот вопрос убедительного и логичного ответа.
Таким образом, учащиеся начальных классов не получают адекватных, полноценных знаний о зависимостях величин и общих свойствах количества ни при изучении элементов теории чисел, ибо они в школьном курсе связаны по преимуществу с техникой вычислений, ни при решении задач, ибо последние не обладают соответствующей формой и не имеют требуемой системы. Попытки методистов усовершенствовать приемы преподавания хотя и приводят к частным успехам, однако не меняют общего положения дела, так как они заранее ограничены рамками принятого содержания.