かけ算の順序の昔話

算数教育について気楽に書いていきます。

6年比例の文章題について

 かけ算の順序論争の高学年版と見ることができます。言葉にしますと:

「買ってきた針金の重さは810gです。これと同じ針金3mの重さをはかると、54gでした。買ってきた針金の長さは何mですか。」という問題に対し,式に「810÷54=15 15×3=45」,答えに「45m」と書いたら,式のうち「15×3=45」は減点され,正しい式は「3×15=45」であるという。
「高速道路を、ある自動車は、16分間で20km走りました。同じ速さで走ると、この自動車は2時間で何km走りますか。」という問題に対し,式に「120÷16=7.5 7.5×20=120」,答えに「150km」と書くと,式のうち「7.5×20=150」は減点され,正しい式は「20×7.5=150」であるという。

 なぜ不正解なのかというと,https://twitter.com/sekibunnteisuu/status/1070175830230261760に書かれた「最初の問題だと、810÷54で15倍と出して、3mの15倍だから、15×3じゃなくて、3×15とすべき、という話でしょう。」が明快です。以下も,aのb倍はa×b(b×aは不正解)を前提としています。最初のツイートの画像から,対象学年を読み取ることはできませんが,小学6年の知識で解くものとします。
 かけ算・わり算の式にするにあたり,針金の長さと重さ,同じ速さで走る自動車の時間と道のりが,それぞれ比例関係であることに,注意をしないといけません。そして表を見ると,「1」もしくは比例定数にあたる数値がないため,複数の演算を要することが想定されます。
 なのですが,2問とも「わり算をしてかけ算をする」という手順で求められるのは,単調に感じました。表を活用しているようにも,感じられません。
 比例関係に基づいて計算をすること,そして同種の「何倍」のほか異種の量の間の「何倍」も考えられることに注意すると,例えば次のような出題にすることができます。

[4] 買ってきた針金の重さは810gです。これと同じ針金3mの重さをはかると,54gでした。買ってきた針金の長さを求めます。
(1) 下の表をうめなさい。?には何も書かなくてよい。
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(2) 重さが54gから810gになると,何倍になりますか。式と答えを書きなさい。

(3) 次の文章の□に当てはまる言葉を答えなさい。

針金の長さと重さは□します。針金の長さが2倍,3倍,...になれば,それにともなって重さも2倍,3倍,...になります。

(4) これまでの結果を使って,810gの針金の長さを求める式と答えを書きなさい。

 高速道路の問題は,計算しやすいよう,少し数値を変更しています。

[5] 高速道路を,ある自動車は,16分間で24km走りました。同じ速さで走ると,この自動車は2時間で何km走るかを求めます。
(1) 下の表をうめなさい。?には何も書かなくてよい。
f:id:takehikoMultiply:20181212055140j:plain

(2) 数が16から24になると,何倍になりますか。式と答えを書きなさい。

(3) 次の文章の□と◇に当てはまる言葉をそれぞれ答えなさい。

同じ速さで走るとき,時間と道のりは□します。対応する時間と道のりの◇は一定です。

(4) これまでの結果を使って,2時間で何km走るかを求める式と答えを書きなさい。

 このように書いてみたとき,「2時間で何km走りますか」の問題は,針金と同じ考え方,もしくは「16分で24kmなら,分速1.5km」と暗算することで,式として1.5×120=180でもよい,と言っていいでしょうか。
 上記の問題案は,そうではないよという意図を入れています。表に値を書き,「?倍」を添えることで,基準となる量は何で,それを何倍すれば,(同種または異種の)求めたい量になるかが,視覚化できるというわけです。
 いくつか関連情報を書いておきます。「1」または比例定数がない状態での,2×2の比例関係については,http://hdl.handle.net/10513/2146からPDFが無料で読める文献に,授業事例が紹介されています。高速道路の問題案のように,表の上下の関係で「~倍」を考えることは,『田中博史の算数授業のつくり方』*1のp.145に言及されているほか,昨年の小学校学習指導要領解説算数編に収録された4年の「段数×4=周りの長さ」*2や,Vergnaudによる乗法構造の一つ*3も,密接に関連します.中学数学になると,穴埋め問題を通じて3(n+1)が「n+1の3倍」は正解,「3のn+1倍」は間違いというのを,平成23年全国学力・学習状況調査として実施を予定していた調査問題の数学B大問2*4より見ることができます。

全部かけ算とはかぎらないよ

筑波大学附属小学校田中先生の 算数 絵解き文章題 (有名小学校メソッド)

筑波大学附属小学校田中先生の 算数 絵解き文章題 (有名小学校メソッド)

 かけ算の学習のところで,かけ算でない場面が交じっています。具体的にはp.84の「かけ算⑥」で,問題は以下のとおりです。
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かけ算⑥
 このページの解説は,p.137にあります。たし算を入れているのは,意図的なのです。

アドバイス 前回は,「1つ分の数」→「いくつ分」の順に数字が出てくる文章題(Aパターン)と「いくつ分」→「1つ分の数」の順に数字が出てくる文章題(Bパターン)を織り交ぜましたが,今回はさらに,たし算のパターンを織り交ぜて提示しています。
 また,図の表し方も,前回より抽象度を増しています。
 お子さんには,どのようなタイプの文章題に対しても,問題文を読んで場面のイメージをしっかりつかみ,図に表せるように指導してください。

 関連するのは,2009年に出版された『田中博史の算数授業のつくり方』*1です。田中先生が,小学校の先生方に対して話しています(p.62).

次に,文章題指導の話をします。
1・2・3年生の学習では,文章題が非常にたくさん出てきます。低学年のうちは,子どもたちは簡単だと勘違いして,得意になっているようですが,実は,高学年になって算数ができなくなる子の多くは,低学年から考えることをしていなかった子に多いのです。
実は,低学年時代は,考えなくても正解になってしまう問題が多いのです。たし算のときはたし算ばかり,ひき算のときはひき算ばかりです。子どもたちは何も考えなくても,文章題は○になります。市販のテストには「たし算」とタイトルが書いてあります。そこに出てくる文章題がたし算以外のはずはないんです(笑)。
このような体験ばかりしてきた子どもたちが,高学年になってだんだんわからなくなっていくのは,小さい頃から,考えることをさせてこなかった授業に原因があると考えています。そこで私は,子どもたちが今,算数の授業に学んで出会う文章,それから絵,図や表やグラフ,式,こういったものを,大人がどのようにしてイメージしてリンクさせていくのかを考えました。(以下略)

 なお,「かけ算⑥」の画像のうち,左下の「3つの箱に」から始まる文章題について,右上の点と結ぶのはいいとして,式を「3×4=12」と書くことは期待されていません。というのも同書のpp.72-73では,「一つ分の数×いくつ分=全部の数」が記載されており,これに沿ったかけ算の式は「4×3=12」となります。
 今回の内容は,かけ算の学習の中に,かけ算以外の場面を入れて,それぞれ適切に演算の決定ができるようにするという実例と言えます。また別の学習形態として,情報過多・情報不足の問題を提示して子どもたちに考えさせるというのも,知られています。以下のページに教科書の画像のほか,解説文には「情報過多(条件過多)の問題」「情報不足(条件不足)の問題」という表記を見ることができます。

長方形を選ぶときに,正方形も選ぶのかどうか

 「正方形は長方形」あるいは図形の弁別に関して,以前に購入しており久しぶりに読んだ,2つの本を取り上げます。

  • 中島健三, 瀬沼花子, 清水静海, 長崎栄三: 算数の基礎学力をどうとらえるか―新世紀に生きる子どもたちのために, 東洋館出版社 (1995).

算数の基礎学力をどうとらえるか―新世紀に生きる子どもたちのために

算数の基礎学力をどうとらえるか―新世紀に生きる子どもたちのために

 はしがきによると,著者の一人,中島健三氏はこの出版の前年(1994年)に急逝とのこと。213ページから始まる「講演 子どもたちは,学校で何をどう学んでいるか」は,中島氏による平成4年(1992年)10月22日の講演の記録です。
 読み進めると,p.221に,③に続いて「数学教育の現代化での対応」に下線が引かれており,pp.222-223に(したがって昭和40年代の話として),「正方形は長方形」に関するテスト問題や授業でのとらえ方などが書かれていました。

 それから,「論理的な思考力を伸ばす」ということも,当時非常に大事にしました。算数では,例えば,正方形と長方形があったときに,正方形も長方形の仲間に入れるかどうか,こういう包摂関係にかかわる問題がしょっちゅうあった。テストなんかするときに,「長方形に○をつけなさい」という問題を出したときに,正方形も○にするのかどうかと。そこで,この際,論理的な思考力を伸ばすということで,定義をはっきり子どもたちにわかる範囲でおさえて,それに基づいて考えさせることにした。そうすると,長方形と言うのは「4つの角が直角のもの」という定義になるが,正方形というのも4つの角が直角であるから,辺の長さはみんな等しいが,長方形の仲間に入るという格好になります。
 そこで,子どもによっては,「真四角なんかは長くないんだけれども,長四角の中にいれるんですか」という発言も出てくると思うんですね。そこが大事なことで,子どもに,「おやっ?」と思わせることが大事です。親切にしすぎるんじゃなくて,「これは長くないんだけれども,長四角の中にいいんだろうか」と,先生の方から質問するぐらいのことがあってもいいと思うんですね。そう考えざると得ないのだと。

 このことに関する個人的な見解は,「弁別では区別し,論証では包摂する」と表せます*1。弁別に関しては,『算数教育指導用語辞典』(第四版,第五版)に書かれた「一般の図形の集合から,条件が付加されて特殊な図形の集合が作られたとき,その特殊な図形の集合に名づけられた名称が,その図形の名称となるということである。」が関わってきます。この辞典の初版*2だとどう解説されているのか,ちょっと気になってきました。
 ともあれ,もう1冊の本に移ります。

  • 西上周作: 通知表に役立つ観点別算数プリント集 小学2年, フォーラムA企画 (2011).

通知表に役立つ観点別算数プリント集 小学2年―コピーしてすぐに使える

通知表に役立つ観点別算数プリント集 小学2年―コピーしてすぐに使える

 図形の弁別の問題は,p.139です。アからコまで,10個の図形があり,その最初の問題が「長方形は どれですか。」です。
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図形の弁別の問題
 そして「(正方形は のぞきます。)」を添えています。こうすることで,「正方形は,長方形ではない」と学習する子どもたちも,「正方形は,(『4つの角が直角のもの』という定義を満たすから)長方形である」と理解している子どもたちも,イとケを答えに書けば正解となります。

*1:メインブログのhttp://d.hatena.ne.jp/takehikom/20141127/1417036309http://d.hatena.ne.jp/takehikom/20180404/1522783460で整理してきました。両方の記事でリンクしている,http://blogs.yahoo.co.jp/tamusi22/39103164.htmlの「あっ,正方形になってしまった。」は,今回の引用の「真四角なんかは長くないんだけれども,長四角の中にいれるんですか」と密接に関係しており,表現は違えど,子どもたちはそういう反応をし,先生方がすくい上げてきたわけです。

*2:第四版を見ると,「発刊にあたって」「はしがき」にはともに「昭和59年7月」とあります。

さくらんぼ計算,改善した書き方

 さくらんぼ計算について,ここ数日,メインブログの記事をリンクするツイートを見かけました。記事というのは,さくらんぼ計算 - わさっきさくらんぼ計算 (2015.02) - わさっきとです。
 それらほど,読まれてはいませんが,さくらんぼ計算,加法方略の発達モデル,Fuson (1992) - わさっきでは,国内外の文献を1つずつ紹介していまして,その種の計算を学術的に(算数・数学教育学において)どう認識しているのかの一端を知ることができます。書誌情報は次のとおりです。

  • 湯澤敦子, 日野圭子: 児童の加法・減法の方略の進展を促す指導について研究―学年が進んでも素朴な方略を使い続ける児童の考察から―, 日本教育科学学会研究会研究報告, Vol.28, No.5, pp.19-24 (2014). https://doi.org/10.14935/jsser.28.5_19*1
  • Fuson, K. C. (1992). Research on learning and teaching addition and subtraction of whole numbers. In Leinhardt, G., Putnam, R. and Hattrup, R. A. (Eds.), Analysis of Arithmetic for Mathematical Teaching, Routledge, pp.53-187. isbn:0805809295 http://books.google.co.jp/books?id=Vyl42R9JV1oC&pg=PA53

 それぞれから,図を切り出しました.前者はp.23,後者はp.89です。
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 「forward up-over-ten」の図の位置づけについて,メインブログより取り出しておきます。

(略)左下の「forward up-over-ten」について,描き方は異なりますが,やっているのは「さくらんぼ計算」と同じです.そして「L IV」はレベル4のことで,1位数(9まで)のたし算の方略の中で最高レベルに位置づけられています.

さくらんぼ計算,加法方略の発達モデル,Fuson (1992) - わさっき

 ただし解答をする子どもたちが,赤丸を描いたり,丸囲み数字を使って分解・合成を表したり,しているわけではありません。それぞれの著者による「見やすさ」です。
 ところで1枚目の画像の中に,「念頭操作」という見慣れない語があります。少し検索すると,啓林館のサイトがヒットしました。

 そこで取り上げられている内容も,1年で学習する,繰り上がりのあるたし算です。さくらんぼの絵は,ありません。


 前掲のブログ記事でも書きましたが,1年の段階では,6+4=10など,和がちょうど10になるものは,「繰り上がりのある加法」として考えるのではなく,「6と4で,10」のように覚えます。10までの数について,2つの数(正整数)に分解したり,合成したりすることを学んでおき,「繰り上がりのある加法」に活用するわけです。
 10までの,数の合成と分解について,Rubyワンライナーを書いてみました。出力は90行になります。

$ ruby -e '2.upto(10){|c|1.upto(c-1){|a|b=c-a;puts"#{a}と#{b}で,#{c}";puts"#{c}は,#{a}と#{b}"}}'
1と1で,2
2は,1と1
1と2で,3
3は,1と2
2と1で,3
3は,2と1
1と3で,4
4は,1と3
2と2で,4
4は,2と2
3と1で,4
4は,3と1
1と4で,5
5は,1と4
2と3で,5
5は,2と3
3と2で,5
5は,3と2
4と1で,5
5は,4と1
1と5で,6
6は,1と5
2と4で,6
6は,2と4
3と3で,6
6は,3と3
4と2で,6
6は,4と2
5と1で,6
6は,5と1
1と6で,7
7は,1と6
2と5で,7
7は,2と5
3と4で,7
7は,3と4
4と3で,7
7は,4と3
5と2で,7
7は,5と2
6と1で,7
7は,6と1
1と7で,8
8は,1と7
2と6で,8
8は,2と6
3と5で,8
8は,3と5
4と4で,8
8は,4と4
5と3で,8
8は,5と3
6と2で,8
8は,6と2
7と1で,8
8は,7と1
1と8で,9
9は,1と8
2と7で,9
9は,2と7
3と6で,9
9は,3と6
4と5で,9
9は,4と5
5と4で,9
9は,5と4
6と3で,9
9は,6と3
7と2で,9
9は,7と2
8と1で,9
9は,8と1
1と9で,10
10は,1と9
2と8で,10
10は,2と8
3と7で,10
10は,3と7
4と6で,10
10は,4と6
5と5で,10
10は,5と5
6と4で,10
10は,6と4
7と3で,10
10は,7と3
8と2で,10
10は,8と2
9と1で,10
10は,9と1

 ここで,Rubyワンライナーをシェル関数にしておきます(bashzshで動作確認済み)。

$ upto10 () { ruby -e '2.upto(10){|c|1.upto(c-1){|a|b=c-a;puts"#{a}と#{b}で,#{c}";puts"#{c}は,#{a}と#{b}"}}'; }

 そうすると,「upto10 | sort -n | less」というコマンドで,数の小さいものから並べ替えて*2出力したものを見ることができます。「upto10 | grep 8 | sort -n」を実行すると,8が被加数・加数・和のいずれかに来るものを,並べ替えて出力します。

*1:「2018年」と書かれていますが,J-STAGEでの公開年と思われます。https://doi.org/10.14935/jsser.28.5_Programを見ると,発表は平成26年4月6日に行われています。

*2:sortコマンドに-nオプションをつけておかないと,「10は,1と9」が先に出力されてしまいます。

2×3? 3×2? どっちでもいい? ~配る問題,かけ算の順序~ Ver.4

 最新版は「2018年11月24日 Ver.4.1.0」です。
 以前のバージョンからの変更点として,式やいくつかの語句(問題文など)を「UD デジタル 教科書体 N-R」を使用してみました。そして関連記事(メインブログ・サブブログのリンク集)およびQ&Aのいくつかを差し替えました。
 バージョン表記を,以前は「第3版」でしたが,今回は「Ver.4.1.0」としています。気になった箇所を修正して,更新していく予定です。スライドは,これまでのSlideShareのほか,Speaker Deckにも公開しています。フォントの都合で,PowerPointではなくPDFのファイルがダウンロード可能となっています。Ver.4.10ではスライド下部のURLの大部分を取り除き,本記事のURLへアクセスできるよう,最初と最後のスライドにQRコードを設置しました。


 リンク集です。

カレンダーにもアレイ

 6年前の刊行物を読み直していて,一つ,興味深い出題を,見つけました。

f:id:takehikoMultiply:20181113060125p:plain
弟が,いたずらをして,ある月のカレンダーの日にちを,全部まっ黒に塗ってしまいました。さて,この月は何日ある月でしょうか。

 小学2年生のかけ算の学習に,手ごろな問題です。読み進めると,「3×5に4×2が2個ついたもの」「3×7に10をたす」「5×7から4をひく」「4×5が2つ,それから3×3を引けばいい」といった求め方が書かれています。最後については,以下のように見ているわけです。
f:id:takehikoMultiply:20181113060142p:plain
 これらの求め方のほか,1ずつ愚直に数えることでも,「31日」という答えを得ることができます.31は素数ですので,●を移動させて「a×b=31」という形にはできません。
 文章を読み終え,他にどんな求め方があるか,考えてみました。
 カレンダーなので,「28日」の位置が思い浮かびました。
f:id:takehikoMultiply:20181113060131p:plain
 「1日(ついたち)」が左上にくるよう,移動させてみます。
f:id:takehikoMultiply:20181113060137p:plain
 こうすると,「7×4=28 28+3=31 答え31日」と求めることができます。
 著者あるいは学校の先生が考えもしなかったことを,自分は思いついたんだぞと,主張したいわけではありません。ある月のカレンダーであるという情報を,いったん*1取り除いて,数を求めるのは,抽象化という面で大事なことです。算数に限らず,与えられた問題を解決するのにどんなことが活用できるか,その求め方・考え方を,クラスの友達や,先生に言って,分かってもらえるかというのは,それはそれで興味深く,そして難しいのです。
 そろそろ,出典を挙げておきましょう。

  • 守屋義彦: まずは『が』のかけ算を大切に, 算数授業研究, 東洋館出版社, Vol.80, pp.40-41 (2012).

 この号は「算数授業論究II」というナンバーも振られており,「かけ算を究める」と題して特集が組まれています。前年に『かけ算には順序があるのか』が出版され,各解説の中にも,この本を明示したりしなかったりしています。この号で他に,複数の執筆者が出典に挙げている本として,『算数・数学教育と数学的な考え方』(金子書房,1981年刊)があります。2015年に復刊した*2こと,2017年に文部科学省が公表した小学校学習指導要領の算数に「数学的な見方・考え方」という言葉が入ったことを,思い出さずにはいられません。

*1:答えは「31」ではなく「31日」としないといけないので,カレンダーに戻って考える必要もあります。

*2:http://d.hatena.ne.jp/takehikom/20150720/1437344285