下午,在瑞祥实验学校听了两节同课异构的“年、月、日”。这个课题给我很熟悉的感觉,仿佛是相识已久的朋友。活动结束后,打开电脑,竟然找到了两年前(课件制作日期2016年5月19日)自己上课的课件。排版糟糕、内容简单的“老朋友”再次把我的思绪带到了“年、月、日”中。
在我看来,《年、月、日》这节课是我们小学数学教材中最像常识课的课,而且确有很多教师把它上成了常识课。所以,我们常常见到教师在这节课上给学生介绍了一系列的规定,然后还把一些比较好的记忆方法分享给学生,其中的些微差别也只是呈现顺序或载体不同。
事实是,这节课确实充斥着大量的规定,在之前的《时分秒》里也有类似的大量规定,比如一天24小时,这是人为规定的。问题是,当我们规定了一天是24小时,就无法规定一年为365天或366天了。一天我们是根据地球自转(黑夜白天交替)的时间来衡量,而一年则是根据地球公转(四季交替)的时间来衡量的。“上帝”在设计世界的时候忘记了数学,没有把一年的时间设计成一天时间的整数倍,当规定一天为24小时,准确的一年就是365天5小时48分46秒(一回归年)。
于是,就产生了第一个必然:必然不能每年都是365天(或366天)。假如每年都是365天,每过一年就少了5小时48分46秒,10年就是50多个小时(2天多),100年就差20多天了。长此以往,四季就颠倒了。
所以,有些年份应该是365天,有些年份应该是366天。假如某一年365天,又出现了新的问题:365÷12=30(天)……5(天),也就是说必然不能每个月都是30天,有些月应该是31天。至于,哪些月是31天,哪些月是30天,那是偶然了(这个环节如果让学生自主去设计,会……)。据说,当时是古罗马凯撒大帝规定了单数月为31天,双数月为30天,仅仅因为凯撒大帝的生日在7月(单数月)。但是这样一来的话,31×6+30×6=366(天),多了一天,必须在某个月上减去一天,据说古罗马都是在二月处决犯人,二月是不吉利的月份,所以减去一天。如此:
1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月
312931303130313031303130
当然,这跟我们现在看到的每个月的天数表还相差很多。这就得说到凯撒大帝的继任者奥古斯都大帝,人家奥古斯都大帝出生的月份不是单数月,而是双数月(8月)。奥古斯都大帝很郁闷,明明自己跟凯撒大帝一样伟大,为什么凯撒大帝出生的月份是31天,而奥古斯都大帝自己出生的月份只有30天。
怎么办?改!咋改?把八月份改成31天,然后(莫非是为了美观)把10月和12月也改成了31天,把9月和11月改成30天。但是如此一来,就有3个月(八月、十月、十二月)从30天改成31天了,而只有2个月(九月和十一月)从31天改成30天了。又多了一天,对不对?把这一天减在哪个月上?又是倒霉的二月,谁让人家是杀人月呢!如此:
1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月
312831303130313130313031
这就跟我们现在平年每个月的天数相一致了。但前面我们已经讲过,把每年定为365年,长此以往,四季将颠倒。每年少了5小时48小时46分(近似呈6小时),那么每四年几乎就是24小时(一天),所以每四年就得补上一天。这一天补在哪一年上,我觉得也是一个偶然,最后我们是补在4的整数倍年份上,也就是定为闰年,这一天加在可怜的二月上(29天)。
这一劳永逸了吗?并没有,当我们把它当成少了6小时的时候,多算了11分14秒(近似为12分钟),当然这个误差已经很小了,一年只差12分钟,5年才差1小时,120年差了一天。当然,我们的年历表可是要千秋万代,万万岁的,所以还得继续修正。于是百年不闰,四百年又闰就产生了(400年差3天)。
当然,这样就一劳永逸了吗?在数学上(时间是无限的)并没有,但是也没办法了。作为仅有百年寿命的人类个体而言,都已经考虑到四百年的事了,知足吧!
你瞧,在这必然与偶然的相互纠缠及和解之中,多么有数学味。留给我们的问题是,如何设计教学,才能让学生和教师一起进入这纠缠及和解之中?
【延伸】刚刚讲到的年历表是产生于古罗马的历法,现在我们一般称为公历。但在中国,我们还有一套同样伟大的历法——农历。其实,在我看来农历比公历更科学,公历每月的天数产生于平均分之下的偶然,而农历则不然。农历是跟月相相关的,即跟月球绕地球的公转相关。当然,科学是科学了(毕竟有月相作为依据),但在数学上就麻烦得多,所以还得整个月整个月地添加(闰月),如果深入去研究也会很好玩。笔者曾在南明教育的数学课程中见过类似对农历的探索。