Chapter 2Exploring What It Meansto Know and Do Mathematics
Copyright © Allyn and Bacon 2010
This multimedia product and its contents are protected under copyright law. The following are prohibited by law:
any public performance or display, including transmission of any image over a network
preparation of any derivative work, including the extraction, in whole or in part, of any images
any rental, lease, or lending of the program
Van De Walle-0205573525
Copyright © Allyn and Bacon 2010
What Does It Meanto Do Mathematics?
Doing mathematics means generatingstrategies for solving problems, applyingthose approaches, seeing if they lead tosolutions, and checking to see if youranswers make sense.
Copyright © Allyn and Bacon 2010
Doing Mathematics
Science of Pattern& Order
  Science is aprocess    of figuring out or    making sense
  Math should make    sense!
ClassroomEnvironment
  Language of Doing
  Setting for Doing
Ideas
Choice of methods
Mistakes
Logic and structure
Copyright © Allyn and Bacon 2010
An Invitation to Do Mathematics
In order to create an appropriateenvironment, you must experience doingmath for yourself!
Copyright © Allyn and Bacon 2010
Verbs of Doing Mathematics
explore      explain represent
investigate predict formulate
conjecture develop discover
solve describe construct
justify verify use
Brainstorm some examples of
doing mathematics using the
verbs on the list above.
Constantly ask yourself, “Are the students inyour classroom doing mathematics?”
Copyright © Allyn and Bacon 2010
Four Features of a Productive Classroom Culture
1.Ideas are the currency of the classroom. Ideas, expressed by anyparticipant, have the potential to contribute to everyone’s learning andconsequently  warrant respect and response.
2. Students have autonomy with respect to the methods used to solve problems.Students must respect the need for everyone to understand their ownmethods and must recognize that there are often a variety of methodsthat will lead to a solution.
3. The classroom culture exhibits an appreciation for mistakes as opportunities tolearn. Mistakes afford opportunities to examine errors in reasoning, andthereby raise everyone’s level of analysis. Mistakes are not to becovered up; they are to be used constructively.
4. The authority for reasonability and correctness lies in the logic and structure ofthe subject, rather than in the social status of the participants. Thepersuasiveness of an explanation or the correctness of a solutiondepends on the mathematical sense it makes, not on the popularity ofthe presenter.
Copyright © Allyn and Bacon 2010
Let’s Do Some Mathematics!
Start and Jump Numbers: Searching for Patterns
You will need to make a list of numbers that begin with a“start number” and increase by a fixed amount we will callthe “jump number.” First try 3 as the start number and 5 asthe jump number. Write the start number at the top of yourlist, then 8, 13, and so on, “jumping” by 5 each time untilyour list extends to about 130.
Examine this list of numbers and find as many patterns asyou can. Share your   ideas with the group, and writedown every pattern you agree really is a  pattern.
Copyright © Allyn and Bacon 2010
Two Machines, One Job
Ron’s Recycle Shop started when Ron bought a usedpaper-shredding machine. Business was good, so Ronbought a new shredding machine. The old machinecould shred a truckload of paper in 4 hours.
The new machine could shred the same truckload in
only 2 hours. How long will it take to shred a
truckload of paper if Ron runs both shredders at the
same time?
Copyright © Allyn and Bacon 2010
One Up, One Down
For Grades 1–3.
When you add 7 to itself, you get 14. When you make the first number 1more and the second number 1 less, you get the same answer:
  7 + 7 = 14 has the same answer as 8 + 6 = 14 It works for 5 + 5 too:
  5 + 5 = 10 has the same answer as 6 + 4 = 10
What can you find out about this?
For Grades 4–8. What happens when you change addition tomultiplication in this exploration?
  7 × 7 = 49 has an answer that is one more than 8 × 6 = 48
It works for 5 × 5 too:
  5 × 5 = 25 has an answer that is one more than 6 × 4 = 24
What can you find out about this situation?
Can this pattern be extended to other situations?
Copyright © Allyn and Bacon 2010
The Best Chance of Purple
Three students are spinning to “get purple”with two spinners, either by spinning first redand then blue or first blue and then red. Theymay choose to spin each spinner once or oneof the spinners twice.
Mary chooses to spin twice on spinner A; Johnchooses to spin twice on spinner B; and Susanchooses to spin first on spinner A and then onspinner B. Who has the best chance of gettinga red and a blue?
Copyright © Allyn and Bacon 2010
Where Are the Answers?
Providing solutions only encouragesstudents to seek the “right” answer, theteacher’s answer
Copyright © Allyn and Bacon 2010
What Does It Meanto Learn Mathematics?
How does doing mathematics relate tostudent learning?
The answer:Look to current theory and research
Copyright © Allyn and Bacon 2010
Copyright © Allyn and Bacon 2010
Constructivist TheoryJean Piaget
Creation of Knowledge
Assimilation and Accommodation
Reflective Thought
Copyright © Allyn and Bacon 2010
Sociocultural TheoryLev Vygotsky
Learning depends on:
Learner (working in his or her ZPD)
Social interactions
Culture
Copyright © Allyn and Bacon 2010
Implications of ConstructivistTheory and Sociocultural Theory
There is no need to choose betweentheories
These theories are not teaching strategiesbut should instead guide teaching
Copyright © Allyn and Bacon 2010
Implications
Build newknowledge fromprior knowledge
Provideopportunities to talkabout mathematics
Build inopportunities forreflective thought
Encourage multipleapproaches
Treat errors asopportunities forlearning
Scaffold newcontent
Honor diversity
Copyright © Allyn and Bacon 2010
What Does It Meanto Understand Mathematics?
Understanding is the measure of quality and quantityof connections between new ideas and existing ideas
Knowing  Understanding (students may knowsomething about fractions, for example, but notunderstand them)
Richard Skemp named the ends of the continuum ofunderstanding
What to do and why
Relationalunderstanding
Just doing it
Instrumentalunderstanding
Copyright © Allyn and Bacon 2010
Mathematics Proficiency
Conceptual and procedural understanding
Five strands of mathematical proficiency
— conceptual understanding
— procedural fluency
— strategic competence
— productive disposition
— adaptive reasoning
Copyright © Allyn and Bacon 2010
Implications for Teaching
The need to replace the question “Doesthe student know it?” with the question“How does the student understand it?”
Early number concepts
Computation
Copyright © Allyn and Bacon 2010
Benefits of a RelationalUnderstanding
Effective new concepts and procedures
Less to remember
Increased retention and recall
Enhanced problem-solving abilities
Improved attitudes and beliefs
Copyright © Allyn and Bacon 2010
Multiple Representations toSupport Relational Understanding
Examples ofmodels
Technology-based models
Models andmanipulatives
Ineffective use ofmodels andmanipulatives
fg02-15
Copyright © Allyn and Bacon 2010
Connecting the Dots
This is the foundation for the content ofmathematics
Construction of individual understandings
Connections between theory and practice