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這次的數學課,遊戲成分較少,探究成分較重,我們要從摺便條紙中,發現分數的分數倍,有哪些奧秘在。

每個小朋友拿到七張便條紙,以及七個任務,要將任務一一用便條紙摺出來,並且標示出來,然後列出算式,以及標示出來的答案。

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一開始,老師自然要示範一次。任務一是「1/2張紙的1/4(倍)」,要找出1/2張紙再平分成四份後,會是幾張便條紙。首先,我們先將「寬」對折成2份,其中的1份就是1/2張紙了,用「正斜線」標示出來1/2張紙的範圍。接著,它的1/4是多少?就要「再」平分成4等份,於是,我將「長」對折再對折,打開來一看,「正斜線」標示出來的地方,就被平分成四份了,取其中的一份畫上「反斜線」。「正斜線」和「反斜線」重疊的地方,就是「1/2張紙的1/4(倍)」了。

接著,用算式記錄下來,「1/2張紙的1/4倍」就是「1/2×1/4」,答案從圖上可以看到,等於1/8。以此類推,完成剩下的六個任務吧!

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七個任務中,前四個任務算是一組的,被乘數都是「1/2張紙」,乘數分別是1/4倍、2/4倍、3/4被以及1又1/4倍。

學生第一個提出困惑點是在任務四,也就是1/2張紙的「1又/4倍」,有學生說,需要「兩張」便條紙。因為「1又1/4倍」是「1倍」加上「1/4倍」,所以「第一張便條紙」要做「1/2張紙的1倍」;「第二張便條紙」要做「1/2張紙的1/4倍」。這在活動一(帶分數的整數倍)時很重要,要強調「帶分數」就是「整數」和「真分數」的混合數,中間省略了「加號」,因此,「帶分數」=「整數」+「真分數」,然後用分配律去解決,到了現在的活動三,顯然印象深刻,對於帶分數倍,就會思考先分解成「整數」和「真分數」,然後用分配律去解決。

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不過,有趣的是,沒多久後,又有學生提出不同的看法。「老師,不需要啊,用一張便條紙就可以解決了。」提出這種看法的有兩種學生,第一種是「先學會計算」的,知道「分數乘以帶分數」,可以先換成「分數乘以假分數」,然後用「分母乘以分母、分子乘以分子」計算出答案,接著再去摺出符合答案的圖形。這種學生暫時不理會,因為即使要他說,他也只會說,我是用算的,但是八分之五在圖形上是怎麼來的,卻是一個字都吐不出來。

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另一種學生,則是先摺出八等份,上半部有四等份、下半部有四等份。然後指出上半部的四等份合起來,就是1/2張紙的1倍;下半部的四等份,其中一份就是1/2張紙的1/4倍。合起來就是1/2張紙的1又1/4倍,從圖上看來就是5/8張紙。

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這個想法拋出來的時候,讓需要兩張便條紙才能摺出「1/2張紙的1又1/4倍」的人震驚不已。

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【數學想法:分母×分母=新分母;分子×分子=新分子】

很快的,就有人發現答案的分母就是兩個分數的分母相乘;分子就是兩個分數的分子相乘。

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甚至有人很好玩的,提到中間的分數線就像是圍牆一樣,分子和分子打、分母和分母打,不理對方。

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【數學想法:可以先約分,再互乘】

不過分母和分子都不理對方,在任務二出現了特例。1/2張紙的2/4倍,可以先把2/4倍約分成1/2倍,就變成1/2張紙的1/2倍,每份都只要再平分2份就可以了,畫出來的答案是1/4張紙,跟沒有約分所畫出來的2/8張紙是一樣大的。

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【數學想法:斜約分】

有兩種作法的,也出現在任務五:3/4張紙的1/3倍。大部分的學生都是將一張便條紙的「寬」平分成4份,畫出其中的3份;接著,將「長」平分成3份,畫出其中的1份。寫成算式就是3/4×1/3=3/12。

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還有其它種畫法嗎?

有個小孩到黑板上畫出他的想法,先將一張紙平分成四份,用正斜線標出其中三份,這就是3/4張紙,接著沒有再平分,而是將其中一份用反斜線標出來,說這就是答案了。

小孩要能有這個想法,勢必對於「3/4就是3個1/4」已經相當熟稔,然後對於「1/3倍」就是「平分成3份,其中的1份」也能理解了。因此要將3/4平分成3份時,就會想到3個1/4並不需要再把每份都平分成3份,而是直接把現有的3個1/4去平分成3份。寫成算式就變成3/4×1/3=1/4。

學生覺得有趣,答案居然不需要計算就出來了。3/4×1/3=3/12。怎麼便條紙上,看不到3/12呢?

老師此時必然要介入,告訴他在做的是什麼事情。將「3個1/4直接平分成3份」,也就是「被乘數」的「分子3」拿去除以「乘數」的「分母3」,前者的3是數量,代表1/4的數量;後者的3是動作,代表要再平分成3份。將「分子3」和「分母3」同時除以3,就像進行了約分一般。再度打破了「分子和分子打、分母和分母打,不理對方」的說法。我脫口而出的說,他在做的是「斜約分」,也就是「被乘數」的「分子」和「乘數」的「分母」在約分。有意思的是,沒想到脫口而出的「斜約分」,令學生感到相當有興趣,包括已經先學過「分數乘以分數」的小朋友,也像是發現新大陸一般的驚奇。至於上台畫圖的小朋友,也脫口而出的「哦~~~~~~~」,原來這個分紙的動作,在算式上是在做「斜約分」呀!

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於是,任務六:3/4張紙的2/3倍。我們可以有了另一種畫法,那就是將「3個1/4」直接標出「其中2份」,那就是「3/4張紙的2/3倍」了。在算式上,就是3/4×2/3。「被乘數」的「分子3」和「乘數」的「分母3」進行約分,就都變成了1,表示不需要再分割;此時「被乘數」的「分母4」也和「乘數」的「分子2」進行約分,就像將畫出來的「2/4張紙」約成了「1/2張紙」。「斜約分」的具體心像油然而生。

【數學想法:分數乘法的交換律】

任務六:3/4張紙的2/3(倍)。任務七:2/3張紙的3/4(倍)。這兩個任務,顯然是希望學生發現列式雖然不同,圖像分割的方向雖然不同,但是,結果都是6/12張紙。

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在便條紙上,無論是先「平分成4份」,再「將每一份平分成3份」;或是先「平分成3份」,再「將每一份平分成4份」,結果都是分成12份。至於正斜線和反斜線重疊的區域,一個是3×2份,另一個是2×3份,就像是橫排變成直排,因此答案都會一樣。

在這裡,我們發現了「分數乘以分數」也有交換律,發現的方式不只是從運算答案相同,更從圖像觀察而來。我們也不是因為「整數乘以整數」有交換律,就自然的認定「分數乘以分數」也有交換律。

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【數學想法:小於1倍的都有加括號】

這也是當初安排的小細節,任務一到任務七幾乎都是「真分數倍」,任務名稱的「倍」都會加上括號,像是「1/2張紙的1/4(倍)」、「1/2張紙的2/4(倍)」、「1/2張紙的3/4(倍)」。表示這些句子中,「倍」這個可以省略。我們可以說「1/2張紙的1/4」,也可以說「1/2張紙的1/4倍」,這部分是從「鑽石爭奪戰」 (https://goechu.pixnet.net/blog/post/462545339 ),也就是「整數的分數倍」時,就開始讓小朋友熟悉的。因為「沒有單位」的分數,總會製造小朋友混淆,不知道單位是什麼,就會拿來做加減。最明顯的例子是:「一條緞帶長2公尺,用掉全部的2/3,就是用掉了幾公尺?」在這問題中,2/3是沒有單位的,我們可以加上「倍」這個字,幫助釐清題意。「一條緞帶長2公尺,用掉全部的2/3倍,就是用掉了幾公尺?」因為只要是問幾倍,就可以連結到乘(除)法列式。

當然,「用掉」兩個字也要澄清題意,不要看到「用掉」就用減的。

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至於七個任務中,唯獨「任務四」是「1又1/4倍」,這裡的「倍」就沒有用括號括起來。因為,習慣上,只要是1以上的「倍」,用語就不會省略,所以任務四的「倍」就沒有加上括號。在小朋友的數學想法中,提出這個文字上的發現,正好也是加強印象,對於沒有單位的分數,可以加上「倍」來幫助乘法列式。

【數學想法:被乘數和積的關係】

學生寫的是「分數乘以分數後,答案不一定比被乘數大」這個敘述倒是不如前兩年在花蓮進行「鑽石爭奪戰」 (https://goechu.pixnet.net/blog/post/462545339 )時,花蓮孩子寫出來的數學想法完整。不過,已經可以提出來討論,如何修得更完整了。

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一般課本的關係式都會這樣寫「乘數<1時,被乘數<積」。這樣的關係式很數學語言,對於後段學生來說,距離較遠,因此,我通常都會帶學生討論的結論是「乘數<1時,被乘數會越乘越小。」另外兩個關係式,全班討論時也能依序提出「乘數=1時,被乘數會不變」、「乘數>1時,被乘數會越乘越大。」

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不過,有個學生寫的數學想法也有意思,針對「乘數<1時,被乘數會越乘越小。」提出他的發現。他說:「我在這些算式中,我發現為什麼會越乘越小?因為一張紙先分2半,『再』用其中一份分成四片。」特別把『再』圈了好幾圈,並且畫圖表示,所以當然會越乘越小,很有意思,也能確認他進入數學思考的世界了。

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【數學迷思:分母不一樣的時候,要先變成一樣。】

總是有些學生,牢牢記住某些規則,因為可以解題,就不願意去思考為什麼,最後,就會張冠李戴。「異分母分數的加減」,我都不會說「分母不一樣的時候,要先變成一樣」,就是怕「分數乘以分數」的時候會混淆。不過,資訊來源多面向的小孩,總是有人死守信條,終究誤入歧途,所以,他的習作變成了這樣。

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於是,針對這個迷思,還是做了一些討論,要澄清分數的加減,異分母分數為何要變成一樣;分數的乘法,異分母分數為何不需要變一樣。

在「異分母分數的加減」時,我們從「分數是單位分數的累加」切入,3/4+2/5無法直接加的原因,是因為一邊是3個1/4;一邊是2個1/5,合起來是5個1/4嗎?當然不對!是5個1/5嗎?當然也不對!就好像3個梭德氏赤蛙和5個大頭蛙,合起來是8個梭德氏赤蛙,你一定會說「不對!」兩數要能相加,單位要相同,轉換成3個青蛙和5個青蛙,合起來就是8個青蛙,那就可以相加了;3個1/4和2個1/5也是一樣,單位不同,自然無法相加,需要找到一個公分母,轉換成15個1/20和8個1/20之後才能進行加減。

不過,分數的乘法不一樣,因為乘法本來就不會單位相同。被乘數的單位可能是「張」或是「顆」,乘數就是「倍」,可「2張紙」乘以「5倍」;可以是「每盒3顆」乘以「6盒」。但是,不會有「5張」乘以「3張」的問題出現。分數乘以分數,被乘數是做「第一次平分」及「取範圍」,乘數是做「第二次平分」及「取範圍」,沒有涉及到「單位相同才能加減」的問題,所以,不需要換成相同的分母。

有意思的是,有個容易靈魂出竅的小朋友,她的數學日記就寫,8/8+10/10是可以加的,5/6也可以直接加1變成帶分數。在這個充滿數學討論的課堂中,他無但沒有靈魂出竅,居然繼續提出想法,想要澄清討論,真是太有意思了。

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