除数是分数时的除法运算 小学数学的教学中,除数是分数时的除法运算是难点之一。许多情况下,学生只是记住了运算的法则,却很难理解其中的道理。在这个话题中,我们借助问题6中的例题尝试性地讨论这个问题,分析其中的道理,问题6中的例题是 小红家有鹅4只,是鸭子数量的1/3,问有几只鸭子? 在问题6,我们曾经用比例的方法讨论了这个问题的解法。但是,小学数学教材中设立这个例题的目的并不是为了讲比例关系,而是为了介绍一个法则:除以一个分数等于乘以这个分数的倒数。虽然在问题13以及话题20中,我们讨论了更为一般的法则:除以一个数等于乘以这个数的倒数,但因为分数的情况特殊,因此在小学数学教学中把这个问题作一个专题还是必要的。 在具体的教学过程中,必须重视两个核心问题:一个问题是为什么要用除法,一个问题是除以一个分数为什么等于乘以这个分数的倒数。 为什么要用除法。许多教师对这个问题感到困惑,主要是困惑在分数上:对于现实问题,除以分数的含义是什么?回顾问题13中关于除法的讨论,其中特别强调:对于"a是b的y倍"这样的问题应当用除法,运算形式表示为:a ÷ b = y。因为在这个运算形式中,除数b与商y是对称的,因此算式等价于:a ÷ y = b。对应于后一个算式,可以知道:对于"已知a是b的y倍,求b是多少"这样的问题也应当用除法。 根据上面的讨论,只要把问题6中的例题适当转换,就可以得到应当用除法的问题: 小红家有4只鹅,是鸭子数量的2倍,问有几只鸭子? 显然,这个问题应当用除法,即鸭子的数量为:4 ÷ 2 = 2 (只)。同样的道理,原来的例题也应当用除法,鸭子的数量为:4 ÷ 1/3。同时也应当看到,许多教师对这个问题感到困惑是有道理的,因为在人们日常的话语系统中,很少会说"一个数量是另一个数量的1/3倍",所以这个例题设计的不尽合理。对于这个例题,还是应当把1/3理解为比例关系,就像问题6中所做的那样。 为什么要乘以倒数。进一步,我们讨论应当如何解释法则:除以一个分数等于乘以这个分数的倒数。对于这个例题而言,就是要解释为什么 4 ÷ 1/3 = 4 × 3 = 12。 (A11) 显然,记住这个法则是非常重要的,但是,在教学过程中也应当让学生多多少少感悟其中的道理,那怕这个道理述说的并不严格。我们尝试性地解释这个法则。 如果把分数理解为整体与等分关系的(参见问题6),那么,可以从1开始来分析上面的算式。比如考虑重量:把一个整体等分为3份,如果1份的重量是1斤[^81],问整体的重量是多少?学生自然会知道:整体的重量是3斤。然后把这个想法抽象为算式: 1 ÷ 1/3 = 1 × 3 = 3。 同样的道理,可以得到:2 ÷ 1/3 = 2 × 3 = 6,3 ÷ 1/3 = 3 × 3 = 9,... 。这样,就可以通过类比的方法得到算式(A11),进而得到法则。 如果把除法理解为乘法的逆运算,则可以严格地证明这个法则。由问题13可以得到: 4 ÷ 1/3 = ? ←→ ? × 1/3 = 4。 (A12) 在箭头右边的等式两边分别乘以3等式不变,可以得到 ? × 1/3 × 3 = 4 × 3, 于是可以得到:? = 4 × 3。比较(A12)箭头左边的等式,因为等量的等量相等,于是有: 4 ÷ 1/3 = 4 × 3 。 很容易把上面的证明过程推广到一般的情况,即对于自然数n和m有 n ÷ 1/m = n × m, 这就证明了法则。有兴趣的读者可以把这个论证方法与问题13中关于一般法则的论述进行比较,从而加深对除法的理解。 特别是,如果学习了方程,问题就容易解决了。比如,令 a = 4 ÷ 1/3,在等式两边分别乘以1/3得到:a × 1/3 = 4;两边再分别乘以3得到:a = 4 × 3 。