Phân tích tiên nghiệm bài toán 2 và bài toán

- GV nêu: * Chia hình trịn thành 6 phần bằng nhau, tơ màu vào 5 phần Ta nói đã tơ màu vào năm phần sáu hình trịn.

99 9 Nếu các nhóm khác xác định tổng số phần / tồn thể thì nhóm này lại tìm phân số

5.2.1. Phân tích tiên nghiệm bài toán 2 và bài toán

Nghiên cứu lịch sử, thể chế đào tạo GV, thể chế DH tốn ở tiểu học mang lại tình huống cơ sở để tiếp cận phân số dựa trên phép chia:

“Có a đối tượng chia đều cho b người”, trong đó a, b ∈N và b≠0.

Hai bài tốn sau được thiết kế dựa trên tình huống cơ sở trên.

Bài tốn 2: Nhà Lan có 4 anh chị em. Mẹ Lan mua cho họ 3 quả cam. Mỗi

người đều muốn có số phần cam như nhau và khơng muốn quả nào dư lại. a) Hỏi mỗi người có bao nhiêu cam?

b) Hãy biểu diễn phần cam của mỗi người dưới dạng phân số.

Bài tốn 3: Cơ giáo muốn thưởng cho 4 học sinh xuất sắc của lớp. Phần thưởng

là 5 quả cam. Mỗi bạn đều muốn có số phần cam như nhau và không muốn quả nào dư lại.

a) Hỏi mỗi bạn có bao nhiêu cam?

b) Hãy biểu diễn phần cam của mỗi bạn dưới dạng phân số.

 Bài toán 2

Bài toán 2 được thiết kế với mong muốn cho HS tiếp cận phân số dựa trên phép chia, từ đó xây dựng nghĩa của phân số - thương. Tuy nhiên, có sự khác biệt với tình huống trong SGK: bài tốn 2 được gắn liền với tình huống thực tiễn do vậy hoạt động giải tốn của HS được thực hiện để tìm kiếm tri thức mới.

Ngoài ra, bài tốn 2 cịn giới thiệu thêm phân số nhỏ hơn 1 không phụ thuộc vào việc chia phần cái tồn thể như trong bài tốn 1.

 Bài tốn 3

Bài tốn 3 đặt HS tự mình giải quyết bài tốn đề nghị mà khơng có bất kì hướng dẫn nào của GV. Nó có mục tiêu cũng tương tự như bài tốn 2 nhưng có sự khác biệt chút ít. Trong khi bài tốn 2 giới thiệu phân số nhỏ hơn 1 thì bài tốn 3 cho phép đưa vào phân số lớn hơn 1.

5.2.1.2. Ngữ cảnh lớp học của bài toán 2 và bài toán 3

Bài toán 2 và bài toán 3 được tổ chức cho HS giải quyết sau bài toán 1. Hai bài toán này xem như là sự gia cố thêm bài tốn 1. Nhưng cái tồn thể đã được thay đổi từ 3 quả cam trở thành 1 quả cam.

Hơn thế nữa, hai bài tốn này cũng được dạy trong phần hình thành kiến thức mới của bài “ Phân số và phép chia số tự nhiên” trong SGK toán 4.

5.2.1.3. Các biến didactic

 B1: Đặc trưng của số r trong phép chia a cho b: r = 0; r = 1; r > 1.  B2: Độ lớn của a so với b: a > b ; a < b.

 B3: Giá trị của a so với 1: a > 1 ; a < 1.

 B4: u cầu về hành động chia: Có và khơng có u cầu “Chia khơng dư”  B5: Đặc trưng đối tượng được chia: Chia đều được hay khơng chia đều được.

5.2.1.4. Những chiến lược có thể

 C1: Chiến lược chia hết

Mỗi đơn vị được chia thành b phần bằng nhau. Do đó, tổng số phần bằng nhau có được sau khi chia a đơn vị là a.b. Chia tổng số phần này cho b người nên mỗi người được nhận a phần.

 C2: Chiến lược chia có dư

Việc áp dụng phép chia có dư vào giải quyết bài toán sẽ mang lại lời giải: a : b = q (dư r).

 C3: Chiến lược chia có dư + phân số đơn vị 1

b.

Trong phép chia a : b có số dư r = 1. Có thể ghi lại kết quả: a : b = q (dư 1). Lúc này, số dư 1 được xem như một đơn vị mới, nó tiếp tục được chia thành b phần bằng nhau, mỗi người nhận thêm 1 phần bằng nhau. Kết quả có thể được viết

dưới dạng: a b q: = và 1

b ; a b q: 1

b

= + ; a : b = q (dư 1).

 C4: Chiến lược chia có dư + phân số r

b.

Trong phép chia a : b có số dư r ≠ 1. Có thể ghi lại kết quả: a : b = q (dư r). Sau đó, mỗi đối tượng trong r đối tượng được xem như là các đơn vị mới và được chia thành b phần bằng nhau, tổng số phần có được là r.b phần, chia cho b người, mỗi người nhận được r phần bằng nhau. Vì thế, r < b, kiến thức về phân số

đơn vị cho phép viết r

b. Tương tự như chiến lược trên, có nhiều cách biểu diễn kết

quả: a b q: = và r

b ; a b q: r

b

= + ; a : b = q (dư r).

 C5: Chiến lược “Tuổi của thuyền trưởng”

Người thực hiện tuân thủ qui tắc: Mỗi bài tốn phải có câu trả lời và câu trả lời này phải đạt được từ những yếu tố có mặt trong bài tốn.

Do vậy, có thể ghi nhận một số kết quả như: a b+ ;a b× ; a – b (với trường hợp

a b> ); a : b = q (không quan tâm số dư r).

Mỗi đối tượng trong a đối tượng được chia thành b phần bằng nhau. Mỗi người được phân phối đều a phần bằng nhau. Kiến thức về phân số dựa trên số phần / toàn

thể cho phép HS ghi lại kết quả dưới dạng phân số a

5.2.1.5. Bảng giá trị của biến đặc trưng cho bài toán 2, 3 và ảnh hưởng các giá trị của biến đến các chiến lược

Biến B1 B2 B3 B4 B5 Bài toán 2 r = 3 a < b a > 1 Có u cầu “chia khơng dư” Chia đều được Bài toán 3 r = 1 a > b a > 1 Có u cầu “chia khơng dư” Chia đều được Khi biến B1 nhận giá trị r = 1 và biến B4 lấy giá trị “Chia không dư” sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho C3 xuất hiện.

Trong khi đó B2 với a > b giúp cho C2 có nhiều khả năng vận dụng. Ngoài ra, khi a > 1 được xem như là giá trị của B3 trong cả 2 bài tốn đơi khi hạn chế người làm nghĩ đến phân số đơn vị để giải quyết bài toán, tức C3 có ít cơ hội xuất hiện.

Trong bài tốn 2, B1 lấy giá trị r = 3 >1 cùng với yêu cầu chia không dư của B4 tạo điều kiện thuận lợi cho C4 xuất hiện.

Biến B5 nhận giá trị “chia đều được” trong cả hai bài toán mang lại sự thuận tiện cho người thực hiện chia các đơn vị ra thành b phần bằng nhau. Hay nói một cách khác, nó góp phần tạo cơ hội cho sự xuất hiện của C1, C2, C3, C4.

5.2.1.6. Những quan sát có thể

Từ việc dự đốn các kiến thức cũ mà HS sẽ sử dụng để giải bài toán 2, chúng tơi phỏng đốn các quan sát có thể gắn liền với các chiến lược:

- Chiến lược “chia hết” C1: Chia mỗi quả cam ra bốn phần bằng nhau. Như vậy có tất cả 3 x 4 = 12 phần. Số cam mỗi em là: 12 : 4 = 3(phần). Đáp số: 3 (phần).

- Chiến lược “chia có dư” C2: 3 : 4 = 0 (dư 3). - Chiến lược “chia có dư + phân số r

b”, C4: Một số quan sát như: 3 : 4 = 0 và 3

4 ; 3: 4 0 34 4 = + .

4 + 3 = 7. Đáp số: 7 quả ; 4 - 3 = 1. Đáp số: 1 quả. 3 x 4 =12. Đáp số: 12 quả ; 4 : 3 = 1. Đáp số: 1 quả. - Chiến lược “số phần / toàn thể”, C6: 3

4.

Một cách tương đồng như bài tốn 2, có thể dự đốn các quan sát có thể gắn liền với bài tốn 3 là:

- Chiến lược “chia hết” C1: Chia mỗi quả cam ra bốn phần bằng nhau. Như vậy có tất cả 5 x 4 = 20 phần. Số cam mỗi em là: 20 : 4 = 5 (phần). Đáp số: 5 (phần).

- Chiến lược “chia có dư” C2: 5 : 4 = 1 (dư 1). - Chiến lược “chia có dư + phân số 1

b”, C3: Một số quan sát như: 5 : 4 = 1 và 5

4 ; 5 : 4 1 54 4 = + . - Chiến lược “Tuổi của thuyền trưởng”, C5:

4 + 5 = 9. Đáp số: 9 quả ; 5 - 4 = 1. Đáp số: 1 quả. 5 x 4 = 20. Đáp số: 20 quả ; 5 : 4 = 1. Đáp số: 1 quả. - Chiến lược “số phần / toàn thể”, C6: 5

4.

5.2.1.7. Môi trường

* Mơi trường vật chất: các sản phẩm hình vẽ của HS trên mơ hình trái cam, bài làm của cá nhân, lời nói của HS trong lúc thảo luận.

* Môi trường phi vật chất: phép chia đều, chia hết, chia có dư, phân số đơn vị,

phân số a

b với a≠1.

5.2.2. Tổ chức thực nghiệm

5.2.2.1. Đối tượng

HS lớp 4 được biết phân số a

b với a≠1 qua các tình huống số phần / tồn thể.

5.2.2.2. Dàn dựng kịch bản

Pha 1: (HS làm bài cá nhân - 15 phút). Tổ chức cho các em làm bài cá nhân với

tình huống nêu trên. HS làm bài trên giấy do GV photo có in sẵn tình huống.

 Mục tiêu: Pha 1 được tổ chức cho các em làm việc cá nhân. Điều đó đồng

nghĩa với việc chúng tơi muốn tìm hiểu mối quan hệ của cá nhân HS. Mọi ứng xử của trẻ sẽ được thể hiện trên bài làm. Cụ thể hơn, các em sẽ tự mình tìm kiếm tri thức phân số thương thơng qua hoạt động giải tốn.

Pha 2: (HS làm bài theo nhóm, 10 phút). 6 nhóm hồn thành bài giống như trên.

 Mục tiêu: Trong pha 2, HS khơng cịn giải quyết tình huống đơn lẽ mà có sự

cộng tác từ các bạn trong nhóm. Pha này tạo cơ hội cho các em bảo vệ chính kiến của mình. Tuy nhiên, trẻ cũng có thể thấy được nhận định của mình chưa chính xác nếu được bạn khác thuyết phục bằng những chứng cứ hợp lí.

Pha 3: (Hợp thức hóa – 15 phút)

Lớp học vẫn được chia thành 6 nhóm. Các nhóm cùng sửa bài với GV. Các em đưa ra nhận xét, phát biểu. Các nhóm khác nhận xét. GV là người nhận xét, đánh giá sau cùng.

 Mục tiêu: Pha 3 là sự nhận xét, đánh giá các kết quả có được từ pha 2 nhưng

có sự can thiệp từ GV (rất hạn chế). Đây cũng chính là pha hợp thức hóa của tình huống. Nó cho phép ghi nhận lại những gì quan trọng, các yếu tố mà các em có thể học tập được thơng qua tình huống. Điều chúng tơi hi vọng các em học được là một số kiến thức về KN phân số, nghĩa của phân số qua tình huống chia đều a đối tượng cho b người.

5.2.3. Phân tích hậu nghiệm

Thực nghiệm được tiến hành tại lớp 4 của trường Việt Mỹ, thành phố Cần Thơ. Lớp này gồm 25 HS và được chia thành 6 nhóm trong pha 2. Thời gian: bắt đầu 7 giờ và kết thúc 7 giờ 40 phút vào ngày 14/03/2013. Kết quả thể hiện bên dưới đây:

Bảng 5.3: Thống kê chiến lược giải của HS đối với Bài toán 2 và 3 Chiến lược C1 Chiến lược C2 Chiến lược C3 Chiến lược C4 Chiến lược C5 Chiến lược C6 Bài toán 2 6 24% 0 0% 0 0% 0 0% 2 8% 17 68% Bài toán 3 5 20% 3 12% 1 4% 0 0% 0 0% 16 64%  Bài toán 2

Kết quả thực nghiệm cho thấy có 6 HS (chiếm 24%) ghi kết quả dưới dạng “3 phần cam”, tức các em này ứng xử theo C1. Họ hành động theo trình tự: mỗi quả cam được chia thành 4 phần bằng nhau, có 3 quả cam nên có tất cả 12 phần, sau đó chia đều cho 4 người, vì vậy mỗi người có 3 phần cam. Nhưng điều đáng quan tâm trong câu b các em này không thành công để biểu diễn kết quả dưới dạng phân số.

Trong 3 chiến lược chia có dư (C2, C3, C4), khơng có HS nào hành động theo. Điều này cũng có thể được biện minh là do chúng tôi tăng cường thêm sự ràng buộc trong đề bài “khơng muốn quả nào dư lại”. Có 2 HS trả lời theo C5. Hai em này lấy 4 : 3 = 1 do đó ghi kết quả mỗi người được 1 quả cam. Lí do giải thích cho ứng xử của các em này là vì họ chỉ quen với những phép chia có số bị chia lớn hơn số chia. Do vậy, các em này được đặt vào tình huống phá vỡ hợp đồng.

Chiến lược chiếm ưu thế là C6. Lớp học có tới 17 HS (chiếm 68%) ứng xử theo chiến lược này. Các em vẽ 3 hình trịn biểu thị cho 3 quả cam. Các em chia đều mỗi quả cam thành 4 phần bằng nhau, tiếp tục các em đánh số thứ tự từ 1→4 cho mỗi phần cam (ứng với người thứ nhất đến người thứ tư). Đa số các em đều cho đáp số

là 3

4. Riêng H5 ghi thêm 3: 4 3 4

= (cam) ngay trong lời giải của mình. Em này sớm nhận ra được mối quan hệ giữa phép chia hai số tự nhiên và phân số.

 Bài tốn 3

Có 5 HS ứng xử theo chiến lược chia hết, các em chia mỗi quả cam thành 4 phần bằng nhau, tổng cộng có 20 phần bằng nhau, mỗi bạn được 5 phần. Các em này không ghi phân số trong câu b mà chỉ vẽ ra các hình trịn biểu thị cho số phần cam. Thêm vào đó, có H9 theo C3. Em này ghi lại: “Ta lấy 5 quả chia cho 4 người, mỗi

người được 1 quả và 1 phần của quả cam”. H9 cũng chưa đưa ra được phân số để

biểu diễn phần cam của mỗi bạn. Kết quả còn ghi nhận 3 HS tiến hành theo C2. Các em đều ghi kết quả dưới dạng 5 : 4 = 1 (dư 1). Có thể nói, họ đã hành động theo cách riêng của bản thân mặc dù đề có ghi “khơng muốn quả nào dư lại”.

Giống như bài toán 2, chiến lược được các em ưu tiên là C6 (16 HS, chiếm

64%). Câu trả lời của HS đều dưới dạng phân số 5

4. Nhiều em cẩn thận hơn bằng cách vẽ thêm mơ hình các quả cam. Tuy nhiên, tồn tại số ít HS khơng hiểu được u cầu của câu b. Các em này chỉ vẽ hình trịn biểu diễn phần chia các quả cam, khơng ghi thêm gì về phân số cần biểu diễn. Hơn nữa, có một số em có sai lầm về kí hiệu. Ví dụ: H5 ghi: “Số cam mỗi bạn có là: 4 : 5 = 5 (cam)” hay H2 có sự nhầm lẫn giữa

tử số và mẫu số, em này đã ghi phân số 4

5 trong câu b của bài toán 3.

 Pha 2

Bảng 5.4: Thống kê chiến lược giải của các nhóm đối với Bài tốn 2 và 3

Chiến lược C1 Chiến lược C2 Chiến lược C3 Chiến lược C4 Chiến lược C5 Chiến lược C6 Bài toán 2 0 0% 0 0% 0 0% 0 0% 0 0% 6 100% Bài toán 3 0 0% 0 0% 0 0% 0 0% 0 0% 6 100%

Đối với bài toán 2, các em đều lựa chọn chiến lược tối ưu là C6. Các nhóm cho

ra được phân số thương 3

4. Thêm vào đó, các nhóm tìm cách giải thích bằng những hình trịn biểu thị cho việc chia phần các quả cam. Điều đáng quan tâm là có 2

nhóm (N4, N6) còn ghi thêm 3: 4 3 4

= trong bài làm của mình. Các em đã sớm phát hiện ra được mối quan hệ của phép chia hai số tự nhiên và phân số.

Một cách tương tự như bài toán 2, các em vẫn ưu tiên cho C6 trong bài tốn 3. 100% các nhóm đều hành động theo mơ hình chia các quả cam thành các phần bằng nhau rồi dẫn đến phân số thương, nhưng khơng phải nhóm nào cũng có đáp số

đúng. Trong đó, có N1 đã ghi đáp số là 4

5. Nhóm này có sự nhầm lẫn trong việc xác định nhóm người và nhóm đối tượng. Vì vậy, các em ghi hốn đổi vị trí của tử số và mẫu số cho nhau. Ngồi ra, N4 có sự ổn định trong việc hiểu mối quan hệ phép chia

số tự nhiên và phân số. Nhóm này cũng ghi 5 : 4 5 4

= trong bài giải của mình.

 Pha 3

Đối với bài tốn 2, cơ giáo gọi các nhóm trả lời. Các nhóm đều có kết quả là 3 4. GV gọi H19 giải thích. Em này đã nói: “chia mỗi quả cam thành 4 phần bằng nhau

và chia mỗi bạn 3 phần”. Cơ giáo vẽ hình trịn biểu diễn phần cam mỗi người có.

Tiếp tục, GV thể chế hóa: “Có 3 quả cam chia cho 4 người, mỗi người được 3 4 quả cam hay 3: 4 3

4

= (quả cam)”.

Đối với bài toán 3, hoạt động cũng diễn ra một cách tương tự. Nhưng có H8 đã