การศึกษาแนวคิดทางคณิตศาสตร์ยังอยู่ในวงจำกัดเฉพาะที่กำหนดไว้ในหลักสูตร ดังนั้นเพื่อให้การศึกษาแนวคิดทางคณิตศาสตร์กว้างขวางขึ้น จึงควรทำความเข้าใจเกี่ยวกับธรรมชาติของคณิตศาสตร์ ซึ่งธรรมชาติของคณิตศาสตร์ มีดังนี้
1) คณิตศาสตร์มีลักษณะเป็นนามธรรมเนื่องจากสิ่งที่เป็นนามธรรมจะไม่มีตัวตน ดังนั้นการสื่อความหมายแนวคิดทางคณิตศาสตร์จึงต้องใช้สัญลักษณ์ และการเขียนภาพหรือภาพประกอบเพื่อให้เกิดความเข้าใจที่ง่ายขึ้นและเข้าใจตรงกัน
2) คณิตศาสตร์มีความเป็นระบบ แนวคิดต่างๆทางคณิตศาสตร์มีการพัฒนาอย่างเป็นระบบโดยเริ่มจากการกำหนดคำอนิยาม ซึ่งเป็นคำพื้นฐานที่ไม่ต้องให้ความหมาย
3) คณิตศาสตร์เกี่ยวข้องกับการใช้เหตุผล เนื่องจากทฤษฎีบทเป็นส่วนหนึ่งในโครงสร้างของระบบคณิตศาสตร์และการพิสูจน์ทฤษฎีบทต่างๆจะใช้วิธีการอ้างเหตุผลตามหลักตรรกวิทยา (ประสิทธิ์ ทองแจ่ม. 2553 : 100-103)
หลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551 กลุ่มสาระการเรียนรู้คณิตศาสตร์ ในระดับชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 สาระที่ 1 มาตรฐาน ค 1.2 ได้กำหนดตัวชี้วัดไว้ว่า เข้าใจถึงผลที่เกิดขึ้นจากการดำเนินการของจำนวนและความสัมพันธ์ระหว่าง การดำเนินการต่าง ๆ และใช้การดำเนินการในการแก้ปัญหา การบวก ลบ คูณหารระคนของเศษส่วน พร้อมทั้งตระหนักถึงความสมเหตุสมผลของคำตอบ
จากการสอนนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 โรงเรียนทานตะวันวิทยา(ห้วยบง-ดงเจริญ)พบว่า นักเรียนขาดความเข้าใจในเรื่องของการคูณเศษส่วน โดยนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 บางส่วน ทำแบบฝึกทักษะเกี่ยวกับการคูณเศษส่วนไม่ได้ นักเรียนไม่เข้าใจเกี่ยวกับกระบวนการในการได้มาซึ่งคำตอบ ผู้ศึกษาจึงสนใจที่จะศึกษาปรากฏการณ์ในชั้นเรียน เรื่อง การคูณเศษส่วน ของนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 โรงเรียนทานตะวันวิทยา(ห้วยบง-ดงเจริญ) เพื่อพัฒนาความรู้ความเข้าใจให้นักเรียนคูณเศษส่วนได้อย่างถูกต้อง และให้นักเรียนรู้จักวิธีคิด มีทักษะการแก้ปัญหา เพราะผู้เรียนจะสามารถนำความรู้และประสบการณ์ ที่ได้จากการเรียนไปใช้ในชีวิตประจำวันได้
ดังนั้นสรุปได้ว่าแนวคิดและทฤษฎีเรื่องการคูณเศษส่วน ที่ผู้วิจัยได้ศึกษาค้นคว้า และนำมาเรียบเรียงไว้ สาระมีความคลอบคลุมตามหลักสูตร การกำหนดบทนิยามมีความถูกต้องตามหลักคณิตศาสตร์ และตัวอย่างให้รูปธรรมเหมาะกับแนวคิดทางคณิตศาสตร์ อยู่ในเกณฑ์ดี
ผลการเปรียบเทียบแนวคิดและทฤษฎีเรื่องการคูณเศษส่วน
ประเด็นที่ 1 การเรียบเรียงเนื้อหาวิชา ต้องมีความถูกต้องตรงตามหลักการ
1) การลำดับเรื่องตามโครงสร้างคณิตศาสตร์
ในแบบเรียนได้ลำดับเรื่องครบถ้วนตามโครงสร้างคณิตศาสตร์แล้ว
2) พิจารณาว่าบทนิยามครอบคลุมครบถ้วนทุกประเด็น
2.1) เรื่องการคูณจำนวนนับกับเศษส่วนในแบบเรียนได้แสดงไว้ครบถ้วนให้ผู้เรียนได้เข้าใจตามหลักแนวคิด
2.2) เรื่องการคูณเศษส่วนกับจำนวนนับในแบบเรียนยังไม่ครบถ้วนตามหลักแนวคิด
(1) ในแบบเรียนไม่ได้ใช้คำว่า เท่าของในการอธิบาย และ ในแบบเรียนมีการใช้สมบัติการสลับที่การคูณให้เห็นแต่ในแนวคิดและบทนิยามไม่ได้แสดงให้เห็นถึงการสลับที่การคูณแต่มีการกล่าวถึงการสลับที่การคูณ
(2) ในแบบเรียนจะไม่พิจารณากรณี 0 สำหรับกรณี 0 × 4/5 = □ จะพบว่า ไม่สามารถอธิบายตามนัยเดิมได้
ในขณะที่สามารถอธิบายได้ว่า 4/5 × 0 = 0/5 + 0/5 + 0/5 + 0/5 = (4×0)/5 = 0/5 = 0
แสดงว่า ถ้ายอมรับสมบัติการสลับที่สำหรับการคูณเป็นสัจพจน์ จะได้ว่า
0 × 4/5 = 4/5 × 0 = 0
2.3) เรื่องการคูณเศษส่วนกับเศษส่วนในแบบเรียนได้แสดงไว้ครบถ้วนให้ผู้เรียนได้เข้าใจตามหลักแนวคิด
ประเด็นที่ 2 เนื้อหาสาระและตัวอย่างที่แสดงไว้ในหนังสือเรียนสามารถช่วยให้ผู้เรียนเข้าใจได้ง่าย
1) พิจารณาบทนิยาม
จากการวิเคราะห์ประเด็นที่ 1 ทำให้เห็นว่า บทนิยามเรื่องการคูณเศษส่วนมีความหมายที่ไม่ครบถ้วนตามหลักแนวคิดเรื่องการคูณเศษส่วน จึงไม่สามารถทำให้เข้าใจในเรื่องการคูณเศษส่วนได้ดี
2) พิจารณาตัวอย่าง
2.1) ในส่วนการคูณจำนวนนับกับเศษส่วน ได้แสดงตัวอย่างที่เข้าใจง่ายและทำให้นักเรียนหาผลลัพธ์และแสดงวิธีทำตามบทนิยามที่กล่าวไว้
2.2) ในส่วนของการคูณเศษส่วนกับจำนวนนับยังแสดงตัวอย่างที่ไม่สอดคล้องตามหลักแนวคิด
ประเด็นที่ 3 เนื้อหามีความยากง่ายพอเหมาะกับระดับชั้นของผู้เรียน
ในรายวิชาคณิตศาสตร์พื้นฐาน (ค 15101) เรื่องการคูณเศษส่วน สิ่งที่ผู้เรียนต้องเรียนรู้ตามวัตถุประสงค์ คือ
1) หาผลคูณของจำนวนนับกับเศษส่วน
ในวัตถุประสงค์ ต้องการให้ผู้เรียนสามารถหาผลคูณของจำนวนนับกับเศษส่วนได้ ซึ่งในแบบเรียนได้แสดงตัวอย่างความยากง่ายเหมาะสมกับผู้เรียน
2) หาผลคูณของเศษส่วนกับจำนวนนับ
ในวัตถุประสงค์ ต้องการให้ผู้เรียนสามารถหาผลคูณของเศษส่วนกับจำนวนนับได้ ซึ่งในแบบเรียนได้แสดงตัวอย่างความยากง่ายเหมาะสมกับผู้เรียน แต่ยังอธิบายกรณี 0
สำหรับกรณี 0 × 4/5 = □ ไม่ครบถ้วน
3) หาผลคูณของเศษส่วนกับเศษส่วน
ในวัตถุประสงค์ ต้องการให้ผู้เรียนสามารถหาผลคูณของเศษส่วนกับเศษส่วนได้ ซึ่งในแบบเรียนได้แสดงตัวอย่างความยากง่ายเหมาะสมกับผู้เรียน
ประเด็นที่ 4 การเรียบเรียงเนื้อหาควรเป็นไปตามลำดับขั้นตอน
พิจารณาการลำดับโครงสร้างของเรื่องการคูณเศษส่วนในแบบเรียนลำดับโครสร้างของการคูณเศษส่วนได้ดีแล้ว
ประเด็นที่ 5 สำนวนภาษาที่ใช้จะต้องตรงตามหลักการใช้ภาษาที่ดี
การใช้คำให้เหมาะสม การใช้คำในภาษาไทยใช้ต่างกันตามความเหมาะสม ประกอบด้วยเสียงและความหมาย การรู้จักเลือกคำมาใช้ให้ถูกต้องควรคำนึงถึงเรื่องต่อไปนี้
1) การใช้คำให้ถูกต้องตามความหมายของคำที่จะกล่าวถึง
2) การใช้คำให้ถูกต้องตามไวยากรณ์ ไวยากรณ์ หมายถึง หลักว่าด้วยรูป และระเบียบวิธีการประกอบรูปคำให้เป็นประโยค
3) การเขียนสะกดการันต์ให้ถูกต้อง การเขียนสะกดคำเป็นเรื่องสำคัญ เพราะถ้าเขียนสะกดบกพร่องหรือผิด ความหมายก็อาจจะเปลี่ยนแปลงไปได้
ผลการพิจารณา
ในแบบเรียน ได้ใช้คำเหมาะสม มีการใช้คำถูกต้องตามความหมาย มีการใช้คำถูกต้องตามไวยากรณ์ และการเขียนสะกดการันต์ได้ถูกต้อง ครบถ้วนทุกประการ
ผลการเปรียบเทียบแนวคิดเรื่องการคูณเศษส่วนกับผลการทำแบบฝึกหัดของนักเรียน
1. แบบฝึกหัด เรื่องการคูณจำนวนนับกับเศษส่วน
ปัญหาทางทฤษฎี
พบว่านักเรียนใช้สมบัติการคูณจำนวนนับกับเศษส่วนได้ถูกต้องตามหลักแนวคิด จึงทำให้เห็นว่านักเรียนเข้าใจตรงตามหลักแนวคิดแล้ว
ปัญหาทางด้านการเรียนการสอน
นักเรียนจะมีปัญหาเรื่องการทำเศษส่วนให้อยู่ในรูปอย่างง่าย เช่น การทำให้เป็นเศษส่วนอย่างต่ำ การทำเศษเกินให้อยู่ในรูปจำนวนคละ และการทำให้อยู่ในรูปของจำนวนนับ
2. แบบฝึกหัด เรื่องการคูณเศษส่วนกับจำนวนนับ
ปัญหาทางทฤษฎี
พบว่านักเรียนใช้สมบัติการคูณเศษส่วนกับจำนวนนับได้ถูกต้องตามหลักแนวคิด จึงทำให้เห็นว่านักเรียนเข้าใจตรงตามหลักแนวคิดแล้ว
ปัญหาทางด้านการเรียนการสอน
จากการพิจารณานักเรียนมักนำจำนวนนับไปคูณกับตัวส่วน และมีปัญหาเรื่องการทำเศษส่วนให้อยู่ในรูปอย่างง่าย เช่น การทำให้เป็นเศษส่วนอย่างต่ำ การทำเศษเกินให้อยู่ในรูปจำนวนคละ และการทำให้อยู่ในรูปของจำนวนนับ
3. แบบฝึกหัด เรื่องการคูณเศษส่วนกับเศษส่วน
ปัญหาทางทฤษฎี
พบว่านักเรียนใช้สมบัติการคูณเศษส่วนกับเศษส่วนได้ถูกต้องตามหลักแนวคิด จึงทำให้เห็นว่านักเรียนเข้าใจตรงตามหลักแนวคิดแล้ว
ปัญหาทางด้านการเรียนการสอน
จากการพิจารณานักเรียนมักมีปัญหาเรื่องการทำเศษส่วนให้อยู่ในรูปอย่างง่าย เช่น การทำให้เป็นเศษส่วนอย่างต่ำ การทำเศษเกินให้อยู่ในรูปจำนวนคละ และการทำให้อยู่ในรูปของจำนวนนับ