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techniques opératoires CP CE1 - Produire et reconnaître les décompositions additives des nombres inférieurs à 20 (“table d’addition”). - Connaître les doubles des nombres inférieurs à 10 et les moitiés des nombres pairs inférieurs à 20. - Connaître la table de multiplication par 2. Calculer mentalement des sommes et des différences. - Calculer en ligne des sommes, des différences, des opérations à trous. Connaître et utiliser les techniques opératoires de l’addition et commencer à utliser celles de la soustraction (sur les nombres inférieurs à 100). - Résoudre des problèmes simples à une opération. - Écrire ou dire des suites de nombres de 10 en 10, de 100 en 100, etc. - Connaître les doubles et moitiés de nombres d’usage courant. - Mémoriser les tables de multiplication par 2, 3, 4 et 5. - Connaître et utiliser des procédures de calcul mental pour calculer des sommes, des différences et des produits. - Calculer en ligne des suites d’opérations. - Connaître et utiliser les techniques opératoires de l’addition et de la soustraction (sur les nombres inférieurs à 1 000). Connaître une technique opératoire de la multiplication et l’utiliser pour effectuer des multiplications par un nombre à un chiffre. - Diviser par 2 ou 5 des nombres inférieurs à 100 (quotient exact entier). - Résoudre des problèmes relevant de l’addition, de la soustraction et de la multiplication. - Approcher la division de deux nombres entiers à partir d’un problème de partage ou de groupements. - Utiliser les fonctions de base de la calculatrice. CE2 CM1 CM2 Calcul sur des nombres entiers Calculer mentalement - Mémoriser et mobiliser les résultats des tables d’addition et de multiplication. - Calculer mentalement des sommes, des différences, des produits. Effectuer un calcul posé - Addition, soustraction et multiplication. - Connaître une technique opératoire de la division et la mettre en œuvre avec un diviseur à un chiffre. - Organiser ses calculs pour trouver un résultat par calcul mental, posé, où à l’aide de la calculatrice. - Utiliser les touches des opérations de la calculatrice. Problèmes - Résoudre des problèmes relevant des quatre opérations. Calcul Calculer mentalement - Consolider les connaissances et capacités en calcul mental sur les nombres entiers. - Multiplier mentalement un nombre entier ou décimal par 10, 100, 1 000. - Estimer mentalement un ordre de grandeur du résultat. Effectuer un calcul posé - Addition et soustraction de deux nombres décimaux. - Multiplication d’un nombre décimal par un nombre entier. - Division euclidienne de deux entiers. Division décimale de deux entiers. - Connaître quelques fonctionnalités de la calculatrice utiles pour effectuer une suite de calculs. Problèmes Résoudre des problèmes engageant une démarche à une ou plusieurs étapes. Calcul Calculer mentalement - Consolider les connaissances et capacités en calcul mental sur les nombres entiers et décimaux. - Diviser un nombre entier ou décimal par 10, 100, 1 000. Effectuer un calcul posé - Addition, soustraction, multiplication de deux nombres entiers ou décimaux. - Division d’un nombre décimal par un nombre entier. - Utiliser sa calculatrice à bon escient. Problèmes Résoudre des problèmes de plus en plus complexes. Les techniques posées addition soustraction multiplication division CP somme de deux entiers < 100, avec un total < 100, sans puis avec retenue différence de deux entiers < 100, sans puis avec retenue - - CE1 somme de deux puis plusieurs entiers < 1000, avec un total < 1000, sans et avec retenue différence de deux entiers < 1000, sans puis avec retenue produit d'un entier par un entier à 1 chiffre seules les tables de 1 à 5 sont connues - CE2 plusieurs entiers <100 000 avec un total < 100 000 différence de deux entiers < 100 000, sans ou avec retenue produit d'un entier par un entier avec un total < 100 000 quotient de deux entiers, avec un résultat entier CM1 somme d'un entier et d'un décimal puis de deux ou plusieurs décimaux, sans retenue sur les dixièmes, puis avec retenue différence d'un entier et d'un décimal puis de deux décimaux, sans retenue sur les dixièmes, puis avec retenue produit d'un décimal par un entier quotient de deux entiers, avec résultat décimal CM2 somme de décimaux différence de deux décimaux produit de deux décimaux quotient d'un décimal par un entier, avec résultat décimal matériel pour travailler le sens des opérations l'addition Addition aspects mathématiques -Aspect cardinal : A et B ensembles finis disjoints cardinal (AB) = cardinal (A)+cardinal (B) A B -Aspect ordinal (surcomptage) l’entier a+b est celui obtenu en comptant b fois 1 après a a a+b Addition : programmes • l'addition posée est apprise au CP, avec des sommes de deux nombres à 2 chiffres, d'abord sans, puis avec retenue • les élèves auront déjà été confrontés à des situations additives : ils savent déjà additionner sur leurs doigts ou dans leur tête dans des cas simples (somme de deux nombres à 1 chiffre), et la technique posée permet d'effectuer des calculs plus difficiles. addition : manipulation • situation avec le matériel distribué rassembler 24 points et 37 points pour déterminer la somme totale de points - comment avez-vous fait ? - quelles propriétés mathématiques y a-t-il derrière la manipulation effectuée ? - posez maintenant l'opération que vous avez faite : la technique correspond-elle à la manipulation ? Addition : technique poser et effectuer 24 + 37 1 24 +17 11 unités et 3 dizaines = 1 unité et 4 dizaines = 41 Addition : connaissances nécessaires - la numération décimale (position, échange) - les tables d'additions 1 24 +17 41 la soustraction Soustraction aspects mathématiques -Aspect cardinal : A et B ensembles et B inclus dans A card (pas dans B) = card(A) – card(B) A B -Aspect ordinal : Décomptage : on enlève b fois 1 à partir de a a-b a Soustraction posée : programmes • la soustraction posée est apprise au CP, sans retenue. • on soustrait toujours le plus petit nombre du plus grand (le cas du résultat négatif ne sera vu qu'au collège) • il existe plusieurs techniques utilisées en France. soustraction : manipulation • situation avec le matériel distribué Vous avez 34 points (3 fois 10 points et 4 fois 1 points), vous devez en retirer 16 et déterminer combien il en reste - comment avez-vous fait ? - quelles propriétés mathématiques y a-t-il derrière la manipulation effectuée ? - posez maintenant l'opération que vous avez faite : la technique correspond-elle à la manipulation ? Soustraction : technique française poser et effectuer 34 - 16 Je veux retirer 16 de 34 Je n'ai pas assez d'unités, donc je donne 10 unités et je reprendrai 1 dizaine en plus 3 14 - 11 6 1 8 Soustraction : technique française • pour la retenue : s'agit-il du même type d'échange que dans l'addition ? • ici il s'agit d'une méthode reposant sur l'écart constant (on ne modifie pas une soustraction en ajoutant une même quantité aux deux termes) 34 – 16 = (34 + 10 unités) – (16 + 1 dizaine) 3 14 - 11 6 1 8 ildifficile s'agit d'une à justifier situation de sans différence le recours plus à que l'algèbre de retrait méthode de soustraction posée à la française : exemple de situation avec des euros Jean a 62 € : 6 2 Paul a 38 € : Quelle est la différence entre les deux sommes d’argent ? 3 8 ? Éric donne 10€ à Jean Jean a 62 € : 6 12 Paul a 38 € : 3 8 1 Éric donne 10€ à Paul ? Jean et Paul ont chacun 10€ de plus. La différence n’a pas changé. La différence n’a pas changé Jean a 62 € : 6 12 Paul a 38 € : 3 8 1 2 La différence vaut : 24 € 4 que fait-on réellement pour retrancher 38€ de 62€ ? Jean a 62 € : 6 Jean doit donner 38 € à Paul. 3 Combien restera-t-il d’argent à Jean ? 2 8 ? Jean va faire de la monnaie. Jean a 62 € : 5 6 Jean doit donner 38 € à Paul. 3 Combien restera-t-il d’argent à Jean ? 12 8 Argent de Jean : 5 6 Jean donne 38 € à Paul : Argent de Jean à la fin : 12 3 8 2 4 Soustraction : technique anglaise poser et effectuer 34 - 16 Je veux retirer 16 de 34 Je n'ai pas assez d'unités, donc je "casse" une des 3 dizaines 23 14 - 1 6 1 8 Soustraction : technique anglaise • ici on opère un échange 1 contre 10 : on échange 1 dizaine contre 10 unités (dans l'addition avec retenue, on opère un échange 10 contre 1). 23 14 - 1 6 1 8 mais que se passe-t-il s'il y a une zéro dans le nombre du haut ? Soustraction : technique anglaise • dans ce cas, on emprunte 1 dizaine aux 3 centaines, donc aux 30 dizaines du nombre du haut 29 3 O 14 - 14 6 15 8 travail préalable nécessaire sur chiffre des dizaines et nombre de dizaines Soustraction : comparaison des deux méthodes méthode française anglaise avantages c'est celle qui est le plus enseignée (c'est celle qui a été apprise par les enseignants actuels quand ils étaient élèves) continuité avec la technique d'addition posée possibilité de donner du sens par la manipulation inconvénients difficile de donner du sens par la manipulation pas d'échange lors des retenues gestion des ratures dans les retenues si présence d'un zéro dans le nombre du haut autre possibilité : l'addition à trou (= calcul du complément) Soustraction : verbalisation • la verbalisation de la technique joue un rôle important : - "6 ôté de 14" (soustraction) - ou "de 6 pour aller à 14" (complément) 3 14 - 11 6 1 8 23 14 - 1 6 1 8 Les retenues et les échanges • Il y a deux types d'échanges à travailler : - 10 unités contre 1 dizaine (addition) - 1 dizaine contre 10 unités (soustraction à l'anglaise) Les retenues et les échanges • 10 unités contre 1 dizaine - Demander d'écrire la somme totale représentée par un tas de billets, en essayant de changer la monnaie de manière à avoir le moins de pièces et de billets possible. - Donner des jetons de 1 et de 10, avec un petit nombre de jetons de 1, les élèves gagnent des jetons en lançant un dé par exemple. Lorsque les jetons de 1 viennent à manquer, il faut en échanger dix contre un jeton de 10 pour pouvoir continuer à jouer Les retenues et les échanges • 1 dizaine contre 10 unités - Faire la monnaie - Partager 12 (un jeton de 10 et deux jetons de 1) en deux parts égales Le lien peut-être fait avec les unités de mesure usuelles Addition et soustraction : quelle progression ? la progression se fait sur : - le fait de devoir poser ou seulement effectuer l'opération - la présence ou non de retenues - la taille des nombres - le nombre de nombres pour l'addition - le fait que les nombres aient ou non le même nombre de chiffres - la présence d'un zéro (surtout pour la soustraction) - la nature des nombres (décimaux à partir du CM1) Evaluations en CE2 - additions posées - 530 : 76,5% - 420 ou 430 ou 520 : 6,3% - Autre : 13% - 608 : 88,4% 91,5% - Autre : 10,1% Evaluations en CE2 - soustractions posées 16 : 22,1% 16 : 30,3% 24 : 24,7% 24 : 20,2% Autre : 39% Autre : 44,1% quelques exemples d'erreurs d'élèves le zéro ne sert à rien (comme dans l'addition) ou bien : on enlève toujours le plus petit chiffre du plus grand, (puisqu'on enlève toujours le plus petit nombre du plus grand) quelques exemples d'erreurs d'élèves soustraction à la française : confusion entre les différentes retenues : celles du bas doivent être additionnées au chiffres du bas, et non considérées comme des chiffres de l'ordre du dessus la multiplication Multiplication : programmes • la multiplication est introduite dès le CE1 (produit par un nombre à 1 chiffre), puis au CE2 (produit par un nombre à 2 chiffres ou plus). • la multiplication est introduite par le biais de l'addition répétée (3 fois 5 c'est 5+5+5) • une seule technique est enseignée en France Multiplication aspects mathématiques multiplication introduite comme une addition répétée un certain nombre de fois : 5 fois 8 c'est 8 + 8 + 8 + 8 + 8 problème : les élèves ont du mal à passer de l'addition (qu'ils connaissent et maîtrisent déjà) à la multiplication (qui est nouvelle) Multiplication aspects mathématiques multiplication introduite comme une addition répétée un certain nombre de fois : 5 fois 8 c'est 8 + 8 + 8 + 8 + 8 Multiplication aspects mathématiques • pour passer de l'addition répétée à la multiplication, on peut s'appuyer : - sur la commutativité : 10 fois 3, c'est aussi 3 fois 10 - sur la calculatrice : ici c'est un outil de calcul moins pertinent que le calcul à la main multiplication : manipulation ? • poser et effectuer 23 x 47 • trouver une situation avec le matériel distribué : - quelles sont les propriétés mathématiques qui sont mises en oeuvre dans la multiplication posée ? - quel problème avec les points pourrait-on proposer qui amène les élèves à une manipulation qui corresponde à la technique posée ? Rappels sur la multiplication Si on sait combien vaut 4 x 6, alors on sait calculer 4 × 60 car 4 fois 60 c’est 4 fois six paquets de 10 donc 4 fois 60 c’est 24 paquets de 10 donc 4 × 60 vaut 240 Multiplication d’un nombre à 2 chiffres par un nombre à 1 chiffre : Combien vaut 3 fois 42 ? 42 c’est : 4 dizaines et 2 unités 3 fois 42 c’est : Pour calculer 3 × 42 on va calculer 3 × 40 3 x 40 c’est 3 fois 4 paquets de dix donc c’est 12 paquets de dix donc c’est 120 3 x 40 = 120 On a utilisé la distributivité de la multiplication par rapport à l’addition. et calculer 3×2 3 × 42 = 120 + 6 = 126 3×2=6 Multiplication d’un nombre à 2 chiffres par un nombre à 2 chiffres : Combien vaut 34 x 23 ? 34 × 23 c’est le nombre de carreaux de ce quadrillage : 23 Pour trouver le nombre de 4 20 3 4×20 4×3 carreaux du quadrillage, on décompose 23 et 34 : 23 = 20 + 3 34 = 30 + 4 On aura donc quatre calculs à faire : 30×20 34 30 30×3 4×20 4×3 30×20 30×3 Et pour trouver combien vaut 34 × 23 on ajoutera les quatre résultats trouvés. 23 4 20 3 4×20 4×3 2 3 ×3 4 1 2 8 0 9 0 34 30 30×3 30×20 6 0 0 7 8 2 34 × 23 = 782 Approche de la disposition habituelle des calculs 23 2 3 ×3 4 4 4 × 23 9 2 6 9 0 7 8 2 30 × 23 34 30 Comme on a appris à calculer rapidement le résultat quand on multiplie un nombre à deux chiffres par un nombre à un chiffre, on peut aller plus vite Multiplication : technique posée Multiplication : méthode ancienne 31 x 24 31 unité x unité = unité x24 4 (unité x unité) 1 2unité 0 (unité x dizaine) x dizaine = 2 0dizaine (dizaine 14 x unité) 6 0 0 (dizaine x dizaine) dizaine x dizaine = centaine 7 4 4 6 total = 4 unités + 14 dizaines + 6 centaines = 744 Multiplication : connaissances nécessaires • • • • numération (décomposition, échange) tables de multiplication multiplication par 10, 100, 1000 addition posée rupture avec les opérations précédentes ? - on a plusieurs opérations en une - difficulté de la gestion des retenues successives - mélange entre les différents ordres de grandeur (unités multipliées avec les unités mais aussi avec les dizaines) la division Division aspects mathématiques Dans la division, le dividende est divisé par le diviseur. Le résultat comporte un quotient et un reste Dans la division euclidienne le dividende, le diviseur, le reste et le quotient entiers) le reste est toujours plus petit que le diviseur (sinon on aurait pu diviser plus) dividende = diviseur x quotient + reste Division aspects mathématiques La division peut intervenir dans des situations de partage, de distribution, … situations où on est amené à chercher « la valeur d’une part » (« Combien dans chaque paquet ? »). On parle alors de division-quotition. exemple : on dispose de 45 bonbons à partager équitablement entre 6 enfants ? Combien chaque enfant aura-t-il de bonbons ? ? ? ? ? ? ? 6 « paquets ». « Combien dans chaque paquet ? » Division aspects mathématiques La division peut intervenir dans des situations de regroupement, …, situations où on est amené à chercher « le nombre de parts » (« Combien de paquets ? »). On parle alors de division-partition. exemple : on dispose de 45 bonbons. On désire fabriquer des paquets de 6 bonbons. Combien peut-on fabriquer de paquets ? 6 6 6 …? Des « paquets » de 6. « Combien de paquets » division : manipulation • situation avec le matériel distribué Vous avez 435 points (4 fois 100 points, 3 fois 10 points et 5 fois 1 points), à partager en 3 parts égales. Quelle sera le nombre de points de chaque part ? - comment avez-vous fait ? - quelles propriétés mathématiques y a-t-il derrière la manipulation effectuée ? - posez maintenant l'opération que vous avez faite : la technique correspond-elle à la manipulation ? Division : technique posée poser et effectuer 435 : 3 Je veux partager 435 en 3 parts égales Division : technique posée poser et effectuer 435 : 3 Je partage d'abord les centaines, j'en distribue 1 à chacun, et il en reste 1 Division : technique posée poser et effectuer 435 : 3 J'échange la centaine qui reste contre 10 dizaines, qui viennent s'ajouter aux 3 dizaines à partager Division : technique posée poser et effectuer 435 : 3 Je partage ensuite les 13 dizaines : j'en distribue 4 à chacun et il en reste 1 Division : technique posée poser et effectuer 435 : 3 J'échange la dizaine qui reste contre 10 unités, qui viennent s'ajouter aux 5 à partager Division : technique posée poser et effectuer 435 : 3 Je partage les 15 dizaines, j'en distribue 5 à chacun et il ne reste rien. J'ai distribué 1 centaine, 4 dizaines et 5 unités à chacun, soit 145 Division : technique posée poser et effectuer 435 : 3 435 -3 13 -12 15 -15 0 3 1x100 4x10 5x1 145 Division : technique posée poser et effectuer 435 : 3 435 -3 13 -12 15 -15 0 3 100 40 5 145 Division : technique posée poser et effectuer 435 : 3 435 3 - 3 0 0 100 135 - 1 2 0 40 15 -15 5 0 145 Division : technique posée poser et effectuer 435 : 3 435 1 3 15 0 3 145 Division : technique posée On veut partager équitablement 4237 bonbons entre 23 enfants. 23 × 1= 23 23 × 10 = 230 23 × 100 = 2300 23 ×1000 = 23000 4237 Chaque enfant recevra entre 100 et 1000 bonbons : cela nous donne le nombre de chiffres du quotient 4237 23 ... Division : technique posée On cherche combien de paquets de 100 bonbons, on peut donner à chaque enfant : 23×100 23×200 23×300 23×400 23×500 23×600 23×700 23×800 23×900 = 2300 = 4600 = 6900 = 9200 =11500 =13800 =16100 =18400 =20700 Après avoir donné 1 paquet de 100 bonbons à chaque enfant, il reste 1937 bonbons. 4237 On peut donner 1 paquet de 100 bonbons à chaque enfant. 4237 - 23 2300 1 1937 .. Division : technique posée On cherche combien de paquets de 10 bonbons, on peut encore donner à chaque enfant : 23×10 = 230 23×20 = 460 23×30 = 690 23×40 = 920 23×50 =1150 On peut encore 23×60 =1380 donner 8 paquets 23×70 =1610 4237 23 de 10 bonbons 23×80 =1840 1937 à chaque enfant. 2300 18 * 23×90 =2070 1937 1840 97 Après avoir donné 1 paquet de 100 bonbons puis 8 paquets de 10 bonbons à chaque enfant, il reste 97 bonbons. Division : technique posée On cherche combien de bonbons, on peut encore donner à chaque enfant : 23×1 = 23 23×2 = 46 23×3 = 69 97 23×4 = 92 23×5 =115 On peut encore 23×6 =138 donner 4 bonbons à 23×7 =161 chaque enfant 23×8 =184 4237 23 23×9 =207 2300 184 1937 1840 On a pu donner 184 bonbons à chaque enfant (le quotient est égal à 184) 97 92 5 Il reste 5 bonbons (le reste est égal à 5) Division et ordre de grandeur • division : évaluer l'ordre de grandeur du quotient (calcul mental et aspect ordinal) Multiplication : connaissances nécessaires • • • • numération (décomposition, échange) tables de multiplication multiplication par 10, 100, 1000 addition posée rupture avec les opérations précédentes ? - on a plusieurs opérations en une - difficulté de la gestion des retenues successives - mélange entre les différents ordres de grandeur (unités multipliées avec les unités mais aussi avec les dizaines) quelques exemples d'erreurs d'élèves oubli des zéros résultant de la multiplication par 10 et par 100 : la décomposition et le calcul effectué à chaque étape ne sont pas compris ici quelques exemples d'erreurs d'élèves oubli d'un zéro entre les deux chiffres du quotient : la taille du résultat n'a pas été évaluée ici. il semblerait que l'élève ait mélangé une méthode intuitive (les calculs à gauche) avec la présentation généralement attendue (au quotient) ces techniques ne sont pas celles attendues par l'institution mais elles sont néanmoins correctes : elles reposent sur des calculs plus intuitifs erreur d'élève : quotient décimal 347 -24 107 - 96 11 12 28 347 divisé par 12 est égal à 28,11 - incompréhension de ce que représentent la virgule et la partie décimale (difficultés avec les nombres décimaux) - incompréhension de ce que représentent les deux résultats : quotient et reste (difficultés avec la division posée => le manque de sens donné à la technique opératoire avec les entiers va se révéler lorsqu'on passe aux décimaux