Reconsideration of Teaching Addition and Subtraction of Fractions with Different Denominators: Focused on Quantitative Reasoning with Unit and Recursive Partitioning

이분모분수의 덧셈과 뺄셈 교육 재고 - 단위 추론 및 재귀적 분할을 중심으로 -

  • Received : 2016.08.10
  • Accepted : 2016.09.09
  • Published : 2016.09.30

Abstract

This study clarified the big ideas related to teaching addition and subtraction of fractions with different denominators based on quantitative reasoning with unit and recursive partitioning. An analysis of this study urged us to re-consider the content related to the addition and subtraction of fraction. As such, this study analyzed textbooks and teachers' manuals developed from the fourth national mathematics curriculum to the most recent 2009 curriculum. In addition and subtraction of fractions with different denominators, it must be emphasized the followings: three-levels unit structure, fixed whole unit, necessity of common measure and recursive partitioning. An analysis of this study showed that textbooks and teachers' manuals dealt with the fact of maintaining a fixed whole unit only as being implicit. The textbooks described the reason why we need to create a common denominator in connection with the addition of similar fractions. The textbooks displayed a common denominator numerically rather than using a recursive partitioning method. Given this, it is difficult for students to connect the models and algorithms. Building on these results, this study is expected to suggest specific implications which may be taken into account in developing new instructional materials in process.

본 연구는 이분모분수의 덧셈 및 뺄셈과 관련하여 단위 추론의 측면에서 강조해야 할 핵심 아이디어를 밝히고 제4차 교육과정에서부터 2009 개정 교육과정에 의한 초등학교 교과서에서 단위와 관련된 아이디어가 어떻게 제시되어 있는지를 분석하였다. 연구 결과 이분모분수의 덧셈과 뺄셈의 핵심 아이디어는 세 가지 수준의 단위를 유연하게 활용하는 과정에서 고정된 전체 단위, 새로운 공통 단위의 필요성, 재귀적 분할 등을 강조해야 한다는 것이다. 초등학교 수학 교과서 분석 결과, 전체 단위가 고정되어야 한다는 사실을 매우 암묵적으로 다루고, 통분의 필요성을 이전에 학습한 동분모분수의 덧셈과정과 연결하여 제시하였으며, 재귀적 분할 방법보다는 수치적으로 통분하여 모델을 알고리즘과 유기적으로 연결하는 데 어려움이 있는 것으로 드러났다. 이에 대한 논의를 바탕으로 초등학교 수학교과서의 이분모분수의 덧셈과 뺄셈 관련 내용 구성 및 지도 방향에 시사점을 제공하고자 한다.

Keywords

References

  1. 교육과학기술부 (2013a). 수학 5-1. 서울: 천재교육.
  2. 교육과학기술부 (2013b). 수학 지도서 5-1. 서울: 천재교육.
  3. 교육부 (1997a). 수학 5-1. 충남: 국정교과서 주식회사.
  4. 교육부 (1997b). 초등학교 교사용 지도서 수학 5-1. 충남: 국정교과서 주식회사.
  5. 교육부 (2015a). 수학과 교육과정(교육부 고시 제 2015-74호 별책 8).
  6. 교육부 (2015b). 수학 5-1. 서울: 천재교육.
  7. 교육부 (2015c). 교사용 지도서 수학 5-1. 서울: 천재교육.
  8. 교육인적자원부 (2002a). 수학 5-가. 서울: 대한교과서 주식회사.
  9. 교육인적자원부 (2002b). 수학 5-가 교사용 지도서. 서울: 대한교과서 주식회사.
  10. 김미영, 백석윤 (2010). 분수의 덧셈, 뺄셈에서 나타나는 인지적 장애 현상 분석. 한국초등수학교육학회지, 14(2), 241-262.
  11. 문교부 (1987a). 산수 5-1. 서울: 국정교과서 주식회사.
  12. 문교부 (1987b). 국민학교 교사용 지도서 산수 5-1. 서울: 국정교과서 주식회사.
  13. 문교부 (1991a). 산수 5-1. 서울: 국정교과서 주식회사.
  14. 문교부 (1991b). 국민학교 교사용 지도서 산수 5-1. 서울: 국정교과서 주식회사.
  15. 방정숙, 이지영 (2009). 분수의 덧셈과 뺄셈에 관한 초등학교 수학과 교과용 도서 분석. 한국초등수학교육학회지, 13(2), 285-304.
  16. 변희현 (2009). 측정의 관점에서 본 덧․뺄셈의 통합적 이해. 수학교육학연구, 19(2), 307-319.
  17. 이지영 (2015). 초등학교 학생들의 단위 추론을 기반으로 한 분수 나눗셈의 학습경로 개발. 한국교원대학교 박사학위논문.
  18. 이지영, 방정숙 (2014). 분수의 다양한 의미에서 단위에 대한 초등학교 6학년 학생들의 이해 실태 조사. 수학교육학연구, 24(1), 83-102.
  19. 최근배 (2015). 한국과 미국(Harcourt Math)의 초등수학 교과서 비교 분석: 분수와 소수의 도입과 연산을 중심으로. 한국초등수학교육학회지, 19(1), 17-37.
  20. Barnett-Clarke, C., Fisher, W., Marks, R., & Ross, S. (2010). Developing essential understanding of rational numbers for teaching mathematics in grades 3-5. Reston, VA: NCTM.
  21. Behr, M. J., Harel, G., Post, T., & Lesh, R. (1994). Units of quantity: A conceptual basis common to additive and multiplicative structures. In G. Harel, & J. Confrey (Eds.), The development of multiplicative reasoning in the learning of mathematics(pp. 121-176). Albany, NY: State University of New York Press.
  22. Izsak, A., Tillema, E., & Tunc-Pekkan, Z. (2008). Teaching and learning fraction addition on number lines. Journal for Research in Mathematics education, 39(1), 33-62.
  23. Reys, R. E., Lindquist, M. M., Lamdin, D. V., & Smith, N. L. (2009). Helping children learn mathematics (9th ed.). NY: John Wiley & Sons. 초등교사를 위한 수학과교수법. 박성선, 김민경, 방정숙, 권점례 역(2012). 서울: 경문사.
  24. Schwartz, J. L. (1988). Intensive quantity and referent transforming arithmetic operations. In J. Hiebert & M. Behr (Eds.), Number concepts and operations in the middle grades (Vol. 2, pp.41-52). Reston, VA: Erlbaum.
  25. Steffe, L. P. (2003). Fractional commensurate, composition, and adding schemes learning trajectories of Jason and Laura: Grade 5. Journal of Mathematical Behavior, 22, 237-295. https://doi.org/10.1016/S0732-3123(03)00022-1
  26. Steffe, L. P. (2004). On the construction of learning trajectories of children: The case of commensurate fractions. Mathematical Thinking and Learning, 6(2), 129-162. https://doi.org/10.1207/s15327833mtl0602_4
  27. Steffe, L. P. & Olive, J. (2010). Children's fractional knowledge. New York: Springer.