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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 = 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 。