論「比」與「正比」課程的結構修正
現行的國小六年級數學教材中,諸多版本(不確定是不是全部版本)存在著一個叫「比與正比」的章節。對於這個章節教材所呈現的學理闡述,我認為有很大的謬誤。我帶過的幾次高年級,都盡力想修正這個問題,但是受限於學生課後課業指導(包括家長、安親、補習)流於照本宣科,進度又比我快,一傅眾咻,難有成效。
首先介紹一下現行教材對於「比」與「正比」鋪陳的邏輯:
一、任意兩個數量都可以拿來寫成「比」。
二、「比」的前項和後項相除,得「比值」。
三、若兩組變量所算出的諸多比值皆恆定,稱此兩組變量成正比。
以上認知,似是而非。實則:
一、不是任意兩個數量都能拿來寫成「比」,只有同類量(同一種物
理量)可以。因為,「比」,有比較的意義。不同類量,不能比
較,因此,不同類量的比是無意義的。
二、不是任意兩個同類量都能拿來寫成比,必須先確認這兩個同類量
有正比的關係,或是 至少認為「大致上」有類似正比的正相
關的臆測,才能寫成「比」。例如某場比賽,兩隊成績的比
,並不能保證將賽時延長兩倍,其成績就一定變成兩倍,而維持
比值不變,但看在觀眾的眼裡,兩隊的實力是否懸殊,則免不了
有「類推」的意識存在。再舉年齡的問題:將父子的年齡寫作「
比」,也並不適合,因為父子年齡並非呈現正比關係,若將父子
年齡寫作「比」的形式,則此「比」的正確性,只能維持一瞬間
,毫無數學上的類推功能。
三、由於所有的「比」都沒有單位,只有前項與後項為同類量的時候
,前項與後項相除,單位才能消去;反之,若要「明知不可為而
為之」,拿不同類量來「比」,單位勢必不能相消,而比值又不
能帶單位的話,比值的大小就會受到前項或後項的單位變動,而
完全不同。若比值真的是個有意義的、有標準性、有參考價值的
數據,又怎麼能允許這種因人而異的不定性呢?
四、「比」的意義其實有兩個,一是比較,二是類推。分述之:
- 「比」的「比較」意義:當我們用數據表示兩個同類量的的比是 A:B時,已不單單告訴讀者A和B哪個大,而是已經明確的告訴讀者前項是後項的A/B倍,後項是前項的B/A倍,比口頭上的「前項比較大」或「後項比較大」多了「大多少」的具體性。
- 「比」的「類推」意義:也就是正比關係。當我們知道兩個以上的同類量成正比時,例如調色,兩種以上色料的份量,便可以以「比」的形式寫出。如果是不同類量之間成正比,則某種量的比,會等於另一種量的比。例如我們說,同溫同壓下的兩股氣體(無論成分異同),「體積比」會等於「莫耳數比」。波以耳定律說:理想氣體的壓力與體積成反比,因此「體積比」會等於壓力的「倒數比」。
五、「正比」其實是一種「數量關係」:兩個成正比的相關變量,
其中一個變量變成原來的K倍時,另一個也會變成K倍。在關
係式上,兩個成正比的變量,其商為定值(這個商不能叫做
「比值」,它們沒有在比也不能比)。例如S/T=V,S與T成
正比,但V不能稱為它們的比值,因為S與T不能比較,V也帶
有單位。有人說:速率是物體移動之路徑長與其所耗時間的
比值,其實是不對的。速率在物理上的定義是「單位時間內
物體移動的路徑長」才對。「比值」是因應「比較」而生的
倍率,是沒有單位的,而「速率」並不是一種「比較」而生
的值,它只是將物體移動的路徑長除以時間,是一種「等分
除」的學理,和「比」的概念無關,不該將「比」的定義如
此擴大解釋。
六、基於以上學理的澄清我們不難發現「比和比值」與「正比」
不應該放在同一章節。更重要的是學生應該先學「正比」,
再學「比」,而不是像現行教材不管兩個量是不是同類量也
不管是不是有相關性,先拿來亂比一通,再找出其中「比值
相同的」兩變量,說他們成正比。
七、現行教材教「數量關係」議題時,有教「和不變」、「差不
變」、「積不變」,但唯獨不講「商不變」。其實商不變就
是正比關係,為什麼不乘勝追擊,反而將「正比」的內容併
入「比與正比」的單元,還把「正比」放在「比」的教學之
後?更弔詭的是現行的九年一貫課程綱要將「反比」移到國
中教,卻不知早在六上「數量關係」中就有了「積不變」這
回事,可說是臨門一腳,只差沒說出「成反比」的字眼罷了。
結論:
- 只有同類量可以「比」,現行教材將不同類量也拿來比,是嚴重的錯誤。
- 「正比」的教學應該早於「比」,且教學時間要有間隔,不可放在同一單元。
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您好!看完您的文章,讓我想起近期輔導家教學生的經驗,他們目前在學比和比值,非常同意您說的! 我也認為要先學成正比,建立了兩相關物倍數關係的概念後,再來學比和比值會更好,更上手。
謝謝您的分享的看法與資訊