numeri razionali1
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Nodi, difficoltà, aspetti didattici
Numeri razionali
Si prendono in considerazione, in questo primo incontro,
solo alcuni aspetti di questo argomento molto ricco di
aspetti storici e di difficoltà
Il passaggio dai naturali ai razionali è un “ostacolo
epistemologico” a cui si possono sommare “ostacoli
ontogenetici” e “ostacoli didattici”
La costruzione dei concetti di questo argomento deve
nascere mediante attività che facciano emergere le idee
degli alunni e sottoporle a discussioni proficue
Il numero razionale può essere rappresentato sia da una
frazione sia da un numero decimale
Numeri razionali
Di solito nelle classi terze o quarte della scuola elementare
vengono presentati sia i numeri decimali sia le frazioni
In un percorso di curricolo verticale come presentare le frazioni ?
Numeri razionali
I ruoli delle frazioni
Utilizzo delle
frazioni.
Le frazioni sono
come bravi attori che
sanno interpretare
diversi ruoli.
Le frazioni sono numeri ma le
troviamo nelle percentuali, nella
probabilità, nel calcolo della media, nei
rapporti tra grandezze omogenee e non,
nelle proporzioni, nelle espressioni
relative ad orari oppure al denaro.
Le frazioni svolgono quindi vari
“ruoli” e non sempre è facile capire le
loro diversità di azione
Le frazioni nella scuola elementare
Le categorie.
Spesso le frazioni
vengono presentate
come Proprie,
Improprie e
Apparenti
Le frazioni spesso vengono descritte
e classificate. Proprie, improprie,
apparenti. Vengono presentate come
“oggetti matematici” di pura
simbologia grafica.
Le frazioni devono essere costruite
come concetto a partire da
discussioni tra gli studenti per
delineare gli aspetti fondamentali.
Attività scuola primaria
http://www.cidi.it/cms/doc/open/item/filename/280/frazio
nidecimalimisurapersapernedipiu-2007.pdf
http://www.cidi.it/cms/doc/open/item/filename/1683/tiro-
alla-frazione-1compressed.pdf
Il materiale presente è stato spesso utilizzato nelle classi
terze o quarte della scuola elementare e si basa sulla
richiesta di fornire espressioni verbali e visualizzazioni
grafiche di ciò che veniva in mente spontaneamente agli
alunni quando si dice: la metà, un terzo e un quarto.
CIDI di Roma: La costruzione dei numeri, nodi, attività, materiali. 2016-2017
Le frazioni nella scuola elementare
Attività laboratoriali al
fine di favorire la
correttezza dell’idea di
frazione.
Si invitano gli alunni a esprimersi scrivendo la loro idea di metà (1/2) , un terzo (1/3) e un quarto (1/4) e accompagnando lo scritto con una rappresentazione grafica
Prima si svolge l’attività della metà, conclusa questa si passa in ordine alle successive unità frazionarie
Il materiale raccolto viene posto su un cartellone e viene letto, commentato e discusso da tutti gli alunni
Si stimola la discussione in modo che gli esempi corretti o errati vengano accettati o esclusi dagli stessi alunni
È necessario che la discussione tra alunni proceda con interesse in modo che si sentano
loro i creatori del significato corretto. La costruzione quindi del concetto a partire dalla
condivisione di idee
Le frazioni nella scuola elementare
Attività laboratoriali al
fine di favorire la
correttezza dell’idea di
frazione.
Il docente deve porre attenzione alle frasi
scritte che possano celare false
interpretazioni
Favorisce il rafforzamento di idee corrette
Procede poi con le loro congetture per
chiedere la verifica che le parti suddivise
siano uguali tra loro (uguali in cosa?)
Nel continuo e nelle quantità discrete si deve favorire che gli studenti si esprimano sulla
procedura per verificare l’uguaglianza delle parti frazionarie. Ci saranno riferimenti alla
sovrapponibilità tramite rotazione, alla congruenza, alla traslazione, alla quantità …..
Ogni volta che si parla delle procedure si chiede di specificare bene chiarendo concetti di
piano, area, congruenza, conteggi, eccetera.
Elementi su cui riflettere Ecco una serie di espressioni scritte e grafiche prodotte
dagli alunni e su cui dobbiamo riflettere noi docenti.
Materiale ricavato da esperienza diretta su classe quarta
elementare in attività di continuità con la scuola
elementare.
Le frazioni nella scuola elementare
Dove si
nascondono
alcuni
fraintendimenti ?
Nel linguaggio che sembra non avere ambiguità,
ma non è così
Un terzo ma siamo in tre …
Nelle errate rappresentazioni
1/2 che diventa 1/3
Nelle convinzioni ereditate dai numeri naturali
Come continuare ?
UGUALI IN COSA ?
Uguaglianza delle parti frazionarie di
un elemento intero.
Rappresentazioni classiche delle
frazioni non sono libere da errori.
Dobbiamo chiederci cosa stiamo
ottenendo dalla divisione in parti
uguali: cioè uguali in cosa? (ovvero
stiamo parlando di lunghezze, aree,
volumi, angoli ?)
Quando tagliamo la famosa “torta”
cosa sto ottenendo? Una fetta può
essere rappresentata per il suo
peso, il suo volume (?), il suo arco
o il suo angolo al centro? Diamo
sempre per scontato che non sia
necessario precisarlo, salvo poi
meravigliarci se l’alunno non sa
cosa dire se chiediamo di essere
precisi nel riferire in cosa sono
uguali gli elementi frazionari.
Le frazioni: al posto della torta …Come favorire l’apprendimento attraverso esperienze meno convenzionali
Suddivisioni di figure non convenzionali per avere 1/2 .
Richiesta di verifica di uguaglianza delle due parti.
Immagine ripresa dal lavoro svolto in
classe. Materiale preso da
Istituto Comprensivo Scarperia
San Piero a Sieve
a.s. 2014/2015
Classi IV A, B, C.
Insegnanti: Anna Maria Cecchi
Anna Maria Dallai
Annalisa Gangoni
Giulia Amerini (tirocinante Scienze della
Formazione)
www.cidi.it/cms/doc/open/item/filename/
1683/tiro-alla-frazione-1compressed.pdf
Le frazioni nella scuola elementare
Attività laboratoriali
al fine di favorire la
correttezza dell’idea
di frazione.
Si propongono confronti tra frazioni che
agiscono sullo stesso intero
Si cerca l’intero a partire dalla
rappresentazione di una parte frazionaria
In questi aspetti il confronto si basa sulla osservazione del denominatore e la
grandezza della parte frazionaria.
Data una parte frazionaria si chiede di ricostruire l’intero. Questa procedura deve
essere presentata più volte ponendo in essere con le figure la suddivisione in parti
equiscomponibili.
Cambiamento di un modello:
La richiesta dell’intero fornendo l’elemento frazionario
Cambiamento del modello:
La richiesta dell’intero fornendo l’elemento frazionario
Le frazioni nella scuola elementare
Molto importanti nella scuola elementare sono le frazioni
decimali
Sono prerequisiti per la comprensione del sistema
decimale di misura della lunghezza
Sono adeguati per riprendere la moltiplicazione e la
divisione di numeri con le potenze del dieci
Sono necessarie per la comprensione dei numeri decimali
finiti
Si ritrovano in molti ambiti tra cui la notazione scientifica
con potenze di dieci, dando così una stima di valori
Le frazioni nella scuola elementare
La costruzione dell’abaco per gli interi e le parti decimali
risulta essere una esperienza veramente formativa e si
gettano le basi per evitare tanti fraintendimenti.
Le frazioni nella scuola media
Un’attività laboratoriale al fine di favorire la correttezza dell’idea di frazione.
Gli alunni sfruttano le strisce per fare confronti.
La suddivisione di una striscia di cartoncino lunga 60
cm e alta 10 cm in varie unità frazionarie:
1/2 1/3 1/4 1/5 1/6 1/10 1/12 1/15 1/20 1/30 1/60
Procedura:
a. Osservazione del valore frazionario
b. Uguaglianza all’interno della stessa striscia come
equiestensione o come lunghezza della base
c. Confronto tra unità frazionarie diverse
d. Si affrontano così aspetti di confronti senza alcuna
scrittura simbolica delle frazioni
e. Esecuzione di addizioni e sottrazioni mediante le
strisce
f. Ricerca della frazione complementare
CIDI di Roma: La costruzione dei numeri, nodi, attività, materiali. 2016-2017
Le frazioni nella scuola media
Evoluzione della attività per paragonare la frazione 1/4 su strisce di diversa lunghezza
La suddivisione di una striscia di cartoncino lunga 40 cm e alta sempre 10 cm e colorandone 1/4 :
Procedura:
a. Osservazione del valore frazionario 1/4 sulla striscia da 60 cm e sempre 1/4 sulla striscia da 40 cm
b. Confronto di frazioni 1/4 su diverse strisce, alte sempre 10 cm ma di lunghezze diverse (20 cm, 30 cm, 15 cm …)
c. Richiesta della scrittura delle loro osservazioni e della loro valutazione sul significato di 1/4
d. Obiettivo: l’espressione 1/4 quindi ha senso e valutazione misurabile solo quando si specifica su cosa ha agito
Condizionamenti da modelli Talune rappresentazioni portano gli studenti ad avere dubbi
sull’uguaglianza delle parti, perché condizionati da modelli standard
Condizionamenti da modelli
Due identiche tavolette di cioccolata vengono suddivise al loro
interno così come indicato dalle due figure seguenti:
Si procede alla distribuzione dei diversi pezzi di cioccolata tra i
compagni, ma qualcuno avanza il dubbio che le parti non siano tutte
uguali ……….. Tu, osservando le due tavolette, cosa ne pensi?
Condizionamenti da modelli Così come nel quadrato
Condizionamenti da modelli Ecco come è stato proposto dall’Invalsi
Le frazioni nella scuola media
Capita che in perfetta buona fede il docente faccia mettere in
sequenza alcune frazioni oppure numeri decimali come nell’esempio:
a. 0,1 0,2 0,3 0,4 …
b. 1/2 1/3 1/4 1/5 …
Alcuni studenti possono strutturare così l’idea che i numeri decimali
e le frazioni abbiano un successivo
a. 1/4 2/4 3/4 4/4 5/4 …
Questa ultima scrittura un docente può utilizzarla se abbiamo una
rappresentazione di numeri sulla retta orientata. Anche in questo
modo suggeriamo indirettamente che esista un successivo.
Il successivo, discussione …Ricordiamo il problema ideato dal Prof. Giuliano Spirito che come attività di
discussione in classe permette di fare scoperte sui razionali e dell’importanza della
classe di equivalenza. Il problema esiste anche nella forma di frazioni.
“Una gita nel Paese dei matematici.”
<<A volte, per evitare discussioni, all'entrata del negozio o dell'ufficio postale
vengono distribuiti dei numeretti. Nel paese dei matematici, dove Giulia e Paolo sono
in gita, usano molto questo sistema; purtroppo i numeretti che distribuiscono sono...
numeri decimali! Ora, succede che a Giulia venga assegnato il numero 3,4 e a Paolo
il numero 3,5. Per capire a che punto della fila toccherà a loro, i nostri due amici
stanno ripassando mentalmente tutti i metodi per fare i confronti tra numeri decimali.
Sono pieni di dubbi, ma di una cosa sono sicuri: subito dopo Giulia toccherà a Paolo;
infatti, non può esserci nessun numero decimale compreso tra 3,4 e 3,5 ! >>
Ti chiediamo:
a) Giulia e Paolo hanno ragione a pensare di essere in due posizioni immediatamente
consecutive nella fila?
b) Se Giulia e Paolo hanno torto, quante persone al massimo possono stare in mezzo
a loro nella fila?
Le frazioni come operatori
Le frazioni che di un elemento ne prendono una parte
Lo studente sa che l’elemento su cui opera deve essere diviso
in tante parti dettate dal denominatore e di queste ne prenderà
quante ne specifica il numeratore
Ma nella pratica quotidiana scolastica ci sono sempre elementi
che sono multipli del denominatore quasi mai chiediamo i 3/5
di 14 persone ma i 3/5 di 15 persone; ma se chiedessimo 3/5 di
14 euro … forse si può fare, ma anche in questo caso non
chiederemmo mai i 3/7 di 13 euro …
E’ evidente che sviluppiamo subito un “controllo” perché le
incertezze di calcolo relative alla divisione non presentino
ulteriori problemi nell’esecuzione degli algoritmi
La distribuzione
Quando la distribuzione cambia ecco un tipico problema discussione:
Un gruppo di 4 amici si dividono tra loro dei bastoncini di liquerizia dello
stesso tipo e uguali come lunghezza. Quando arriva il loro amico Lorenzo
vogliono dividere di nuovo la liquerizia tra loro che ora sono diventati 5 ,
sempre in modo che tutti abbiano la stessa quantità, ma non sanno come
fare. Lorenzo chiede ai 4 compagni che gli diano ciascuno di loro 1/4 della
lunghezza di ciascun bastoncino. Ma i 4 amici non sono d’accordo. Chi ha
ragione, Lorenzo o i 4 amici?
La distribuzione
Un secondo problema discussione:
Un gruppo di 7 amici si dividono tra loro le biglie regalate
loro dalla maestra. Quando arriva il loro amico Lorenzo
vogliono dividere di nuovo le biglie tra loro che ora sono
diventati 8. Lorenzo chiede ai 7 compagni che gli diano
ciascuno di loro 1/7 delle loro biglie. Ma i 7 amici non sono
d’accordo. Chi ha ragione, Lorenzo o i 7 amici?
Le biglie non si possono certamente spezzare, quale numero di biglie
permette di essere distribuito sia tra 7 e sia tra 8 amici?
Numeri decimali : la comunicazione
I numeri decimali o numeri con la virgola spesso vengono
“letti” nella parte decimale come se fossero numeri naturali:
4,753 viene letto come “Quattro virgola
settecentocinquantatre”
Questa lettura è corretta?
Cosa succede quando lo studente considera 2,276
maggiore di 2,3 ?
Cosa può accadere nel caso che tali numeri vogliano
esprimere una lunghezza?
La misura e le frazioni. Misura della lunghezza
Misurare significa rapportare l’oggetto da misurare con l’unità di misura scelta in modo omogenea (o con suoi sottomultipli o multipli anche loro frazioni in un sistema di scala, in molti casi a base decimale).
Notare che nelle misure del tempo abbiamo la scala in sessantesimi ma per misure più piccole del secondo utilizziamo i decimi di secondo, centesimi e millesimi
Prendiamo in esame la misura della lunghezza.
La sequenza che leggo trova riscontro nella realtà ?
a. 0,1 0,2 0,3 0,4 …
Certamente sì, se intendo come 0,1 centimetro cioè un millimetro sugli strumenti troverò 0,1 cm; 0,2 cm; 0,3 cm eccetera, e nella quotidianità scolastica non ho strumenti per misure più piccole (almeno fin’ora) …
Quindi tra 1/10 di cm e 2/10 di cm non trovo altri numeri di distanza minore di 1 mm nella quotidianità almeno. Nei laboratori sì.
Se considero invece i numeri 0,1 e 0,2 tra loro esistono altri numeri decimali.
La misura e i numeri decimali “Due spaghi sono lunghi il primo 1,27 m e il secondo 1,8 m.
Qual è lo spago più lungo?”
La maggior parte degli studenti che iniziano la scuola media
risponde che è più lungo il primo.
Questa serie di fraintendimenti è da attribuire a tanti fattori tra cui
anche l’abitudine di riferirsi a misure in metri e centimetri, quasi
mai a decimetri.
Per cui la scrittura 1,8 m non viene considerata come 1 metro e 80
centimetri ma come 1 metro e 8 centimetri che sono più corti di 27
centimetri. Quindi si confonde 1,08 m con 1,8 m
Esempio tratto da “Ricomincio da zero” pag.70 (vedi bibliografia) che cita uno studio di
Boero.
Ricordiamo che per legge la scrittura in euro prevede la scrittura
decimale di due cifre per evitare tali fraintendimenti.
L’intero o gli Interi?
Prendo i 13/4 di una torta, devo prendere più torte uguali
(uguali in cosa?) prima di tutto, ma avrò così 3 torte intere
e 1/4 di una quarta torta. Qual è l’intero ? E poi con 16/4
di torta ne prendo in realtà 4 torte, l’intero è 4?
L’intero o il tutto
Molti problemi interessanti ci
sono stati tramandati sulle
frazioni la cui la somma non
riforma l’intero.
Il racconto.
Un uomo voleva dividere i suoi
cammelli tra i figli in modo che il
primo avesse 1/2 del loro numero, il
secondo 1/3 e il terzo figlio ne
prendesse 1/9. I cammelli da
dividere tra i figli sono 35.
Tratto dal libro: “L’uomo che
sapeva contare” di Melba Tahan
Rappresentazione delle frazioni
La notazione semplice a/b non è libera da equivoci
La notazione a/b non è l’unica rappresentazione del
numero razionale
4/5 non è l’unica rappresentazione del numero 0,8 (ma
qualsiasi 4k/5k con k numero intero diverso da zero)
La classe di equivalenza creata permette di operare con le
frazioni e consente di avere più rappresentazioni dello
stesso numero razionale
Comunicazione
La frazione nei
suoi vari aspetti
Noi docenti proponiamo e mostriamo le frazioni come operatori, oppure come “parte su un tutto”, oppure come percentuale, come rapporto, come misura ed altro ancora, si fa fatica poi a coordinare tutti questi aspetti che la frazione riveste in campo matematico con il suo essere rappresentante di un numero.
Tutti i diversi ruoli rivestiti dalle frazioni devono confluire nella comprensione di questa particolare struttura numerica ma sapendo distinguerne le differenze e le peculiarità
Passaggio dai naturali ai razionali(schema tratto da “Ricomincio da zero”)
Sistema storico
Dai naturali si passa ai
razionali Q+, sempre dai
naturali si passa agli interi
per poi convergere ai
razionali Q.
Sistema moderno
Dai naturali si passa agli
interi e poi direttamente a Q
dei razionali. In questo
passaggio si ha la difficoltà
della regola dei segni in Z.
Passaggio dai naturali ai razionali(schema tratto da “Ricomincio da zero”)
Molti docenti preferiscono il passaggio a Z e poi a questo punto direttamente a Q, a patto di affrontare in seguito la regola dei segni della moltiplicazione, la cui spiegazione si basa su una coerenza interna (proprietà distributiva e prodotto per zero).
Molti docenti preferiscono prima il passaggio a Q+ e rimandando a Q dopo avere introdotto Z nelle classi successive. Le difficoltà permangono ma viene rispettata una visione più aderente alla storia dei numeri.
BIBLIOGRAFIA - SITOGRAFIA
a. Vinicio Villani-Maurizio Berni “Ricomincio da zero” Pitagora
Editrice Bologna
b. Malba Tahan “L’uomo che sapeva contare” edizione: Salanic. Martha Isabel Fandiño Pinilla: “ Le frazioni - aspetti concettuali e
didattici”
d. Carl B. Boyer “Storia della matematica” Oscar Mondadori
e. Angela Pesci: “Lo sviluppo del pensiero proporzionale nella
discussione di classe” Editore: Pitagora
f. Rosetta Zan: “Difficoltà in matematica” Springer edizioni
g. Giuliano Spirito – Margherita D’Onofrio – Grazia Petrini: “Il racconto
della matematica” Numeri secondo volume Ed. La Nuova Italia
h. www.cidi.it
i. http://utenti.quipo.it/base5/index.htm
