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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 = 63 ÷ 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 。