Vous souvenez-vous avoir appris des fractions à l'école? Cela peut être un sujet douloureux pour beaucoup d'entre nous – comment les ajouter et les soustraire et comment les convertir en décimales et vice versa. Pourquoi avez-vous besoin de trouver le plus petit dénominateur commun pour ajouter ou soustraire des fractions, mais pas pour multiplier ou diviser? Que voulez-vous dire, 2/3 et 66 pour cent sont la même chose? Si c'était votre expérience, vous n'êtes pas seul. La recherche montre que les mathématiques rationnelles (traitant de ratios tels que les fractions, les décimales et les pourcentages) sont un gardien pour l'apprentissage de concepts mathématiques et scientifiques complexes et peuvent être le début d'une spirale descendante dans l'apprentissage des mathématiques et des sciences.
Pendant des décennies, les chercheurs ont documenté les luttes des élèves du primaire et du collège avec les fractions. Une étude récente menée aux États-Unis a révélé que les élèves de huitième année prenant l'Algèbre 1 ne faisaient pas mieux que s'ils devinaient sur un test à choix multiples de fractions. Les données reflètent les résultats des élèves de huitième année qui ont participé à une étude beaucoup plus vaste (plus de 20 000 élèves) menée en 1978. Malgré les efforts concertés des professeurs de mathématiques, des chercheurs, des éditeurs de manuels et des commissions gouvernementales pour améliorer la compréhension par les élèves des nombres rationnels par le passé 40 ans, les progrès ont été négligeables. Ceci est particulièrement déconcertant étant donné que les nombres rationnels sont omniprésents dans les contextes professionnels, tels que la médecine (par exemple, l'évaluation des résultats de tests) ou l'économie (par exemple, les échanges de devises), et dans des contextes quotidiens comme l'utilisation du gaz (par exemple, miles par gallon), la cuisine (par exemple , deux œufs pour quatre portions) et des courses (par exemple, 20% de réduction).
Alors, comment pouvons-nous rendre les fractions plus faciles et plus amusantes à apprendre?
Boule de fraction
Nous décrivons ici une nouvelle approche de l'apprentissage des nombres rationnels qui relève ces défis à travers un jeu ludique et physiquement actif appelé «Fraction Ball». Conformément à l'initiative Playful Learning Landscapes, Fraction Ball apporte les mathématiques de la salle de classe à la cour d'école et fournit un contexte ludique permettant aux élèves de s'engager dans l'apprentissage incarné des nombres rationnels. Fraction Ball cible la compréhension conceptuelle des fractions par les élèves en tirant parti de la recherche en cognition mathématique qui suggère que les représentations de droites numériques et une concentration sur les amplitudes des nombres rationnels sont des leviers clés pour l'apprentissage des élèves. Fraction Ball réinvente les lignes d'un terrain de basket pour mettre l'accent sur l'apprentissage de la fraction et de la décimale en permettant aux enfants de prendre des photos qui valent une fraction de point.
L'arc traditionnel à 3 points est converti en un arc à 1 point et les arcs plus petits plus proches du panier représentent des coups de 1/4, 1/2 et 3/4 points à une extrémité du terrain et 1/3 et 2/3 pointer des coups à l'extrémité opposée. Les nombres sont également représentés sous forme de fractions d'un côté du terrain et de décimales de l'autre côté afin que les enfants puissent voir que 0,75 et 3/4 ont la même valeur et peuvent s'entraîner à la conversion. Le long du terrain, une droite numérique avec à la fois des fractions et des décimales aide les élèves à garder une trace de leur score tandis que les jeux structurés offrent la possibilité d'ajouter des fractions et des décimales dans un contexte ludique. Les enfants jouent trois rôles pendant les jeux: tireur, rebondeur et contre. Les jeux ont des objectifs différents comme marquer autant de points que possible en deux minutes ou courir jusqu'à un nombre exact (par exemple, 3,25), et la compétition motive les enfants à s'engager dans l'arithmétique rapidement et avec précision.
Fraction Ball a été développé et testé par une équipe de chercheurs de la School of Education de l'Université de Californie à Irvine en collaboration avec des enseignants et des administrateurs de l'El Sol Science & Arts Academy à Santa Ana, Californie. L'équipe a maintenant terminé deux séries d'essais pilotes et les résultats sont très prometteurs. Grâce à une conception expérimentale, 160 élèves de la quatrième à la sixième année ont été assignés au hasard à jouer six sessions de 50 minutes de Fraction Ball avec leurs enseignants pendant les cours d'éducation physique (EP), ou à rester dans les affaires de l'EP comme d'habitude. Les élèves du groupe Fraction Ball ont démontré un apprentissage significativement plus grand du pré-test au post-test sur les évaluations des nombres décimaux et de fraction. Plus précisément, Fraction Ball a amélioré les performances des élèves en arithmétique des fractions et des décimales, en convertissant des fractions en décimales et en plaçant des fractions sur des droites numériques de 0 à 1, autant d'éléments essentiels pour développer une solide compréhension conceptuelle des nombres rationnels.
Fraction Ball représente une intervention peu coûteuse et hautement évolutive qui favorise l'apprentissage des mathématiques avec une approche amusante et engageante qui repose carrément sur des preuves scientifiques sur la façon dont les enfants apprennent le mieux. Oui, beaucoup d'entre nous peuvent avoir des souvenirs traumatisants de l'apprentissage de règles opaques sur la façon de multiplier les fractions, mais nous pouvons faire mieux pour la prochaine génération d'apprenants. Nous pouvons leur laisser de bons souvenirs de jouer au basket avec leurs amis et une compréhension conceptuelle plus approfondie des nombres rationnels. Nous pouvons rendre l'apprentissage joyeux, tel qu'il est censé être.
Remerciements: Les auteurs tiennent à remercier les professeurs associés Drew Bailey et Lindsey Richland de la School of Education de l'Université de Californie à Irvine pour leurs contributions critiques à ce travail. De même, ils remercient les enseignants, les étudiants et les administrateurs de l'El Sol Academy pour leur collaboration qui a rendu ce travail possible. Enfin, ils remercient la School of Education de l'Université de Californie à Irvine et le Département de psychologie de la California State University, Long Beach pour leur soutien institutionnel.
Crédits photo: Kenny Lewis
