劉海興
摘 要:數(shù)學(xué)模型將數(shù)學(xué)理論與應(yīng)用聯(lián)系在一起,是利用數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的重要方法。在指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行建模時(shí),需要正確引導(dǎo),從熟悉的場(chǎng)景入手,層層遞進(jìn),構(gòu)建模型。建好模型之后,還需進(jìn)行拓展與延伸,使學(xué)生充分理解建模的思想與含義。
關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)模型;層層遞進(jìn);舉一反三
數(shù)學(xué)建模從小學(xué)到大學(xué)甚至研究生一直存在,它是指通過(guò)分析現(xiàn)實(shí)情景,提煉其中的重要信息,對(duì)不重要的信息進(jìn)行簡(jiǎn)化假設(shè),使用數(shù)學(xué)語(yǔ)言,建立數(shù)學(xué)模型,描述現(xiàn)實(shí)情境,量化的進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。“數(shù)學(xué)建?!奔仁且粋€(gè)過(guò)程,也是一個(gè)結(jié)果,又是一種數(shù)學(xué)思想方法。只有對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行模型刻畫,理論結(jié)合實(shí)際,運(yùn)用理論知識(shí),才能更加深入地理解客觀世界。數(shù)學(xué)建模就是一種發(fā)揮想象力、利用數(shù)學(xué)方法解決實(shí)際問(wèn)題的方法,是結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)和客觀實(shí)際問(wèn)題的紐帶。數(shù)學(xué)模型是數(shù)學(xué)知識(shí)與數(shù)學(xué)應(yīng)用之間的橋梁,建立和處理數(shù)學(xué)模型的過(guò)程,即學(xué)生在教師的指導(dǎo)下,以身邊熟悉的數(shù)學(xué)情景出發(fā),通過(guò)引導(dǎo)思考、分析問(wèn)題、參與討論、解決問(wèn)題、分析總結(jié)等環(huán)節(jié),將數(shù)學(xué)理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程。下面結(jié)合小學(xué)應(yīng)用題教學(xué)中的追擊相遇問(wèn)題,談?wù)剬?duì)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí):
一、選擇學(xué)生身邊熟悉的問(wèn)題構(gòu)建數(shù)學(xué)模型
小學(xué)生的知識(shí)范圍有限,對(duì)很多事物和情景難以理解。在構(gòu)建數(shù)學(xué)模型之前,首先要分析現(xiàn)實(shí)情景,因此,在培養(yǎng)學(xué)生建立數(shù)學(xué)模型時(shí),要選擇學(xué)生熟悉的場(chǎng)景進(jìn)行建模。例如在講述相遇問(wèn)題時(shí),可以選取貼近學(xué)生的生活實(shí)際、學(xué)生親身經(jīng)歷的、含有數(shù)學(xué)問(wèn)題的上學(xué)情境。老師通過(guò)直觀生動(dòng)的演示,描述兩名同學(xué)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程(包括行走的速度和方向),激發(fā)學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)興趣,調(diào)動(dòng)學(xué)生眼、耳、手、口等多種感官并用,吸引學(xué)生積極主動(dòng)地投入到探究學(xué)習(xí)活動(dòng)中來(lái)。詳略得當(dāng)?shù)拿枋銮榫?,?huì)為幫助學(xué)生充分理解題目背景做好鋪墊。
二、在理解背景及其數(shù)學(xué)原理的基礎(chǔ)上構(gòu)建數(shù)學(xué)模型
充分理解現(xiàn)實(shí)背景和問(wèn)題,是構(gòu)建合理數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)。為使學(xué)生充分理解此問(wèn)題背景,老師在讓學(xué)生解決問(wèn)題前,師生可進(jìn)行了多次不同的現(xiàn)場(chǎng)模擬表演,引導(dǎo)學(xué)生自己說(shuō)出并理解“同時(shí)出發(fā)”、“相對(duì)而行”、“最后相遇”等關(guān)鍵詞的含義,掌握相遇問(wèn)題的基本特征。為了加深學(xué)生對(duì)題意的理解,老師可讓學(xué)生分小組互相做幾次自己動(dòng)手演示。同時(shí)借助學(xué)生已有的認(rèn)知基礎(chǔ)和生活經(jīng)驗(yàn),讓學(xué)生了解數(shù)學(xué)問(wèn)題的背景,初步建立相遇問(wèn)題的模型,為建立數(shù)學(xué)模型打下良好基礎(chǔ)。
基本的數(shù)學(xué)原理也是構(gòu)建正確數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)。在構(gòu)建相遇問(wèn)題的模型前,老師應(yīng)帶領(lǐng)學(xué)生溫習(xí)速度、時(shí)間與路程三者之間的關(guān)系式以及相對(duì)速度的概念,引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)演示背后的數(shù)學(xué)問(wèn)題,使學(xué)生投入到對(duì)該情景數(shù)學(xué)問(wèn)題的思考,這樣既可以保證學(xué)生建模的正確性,又能更好地促進(jìn)學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)建模的認(rèn)識(shí),同時(shí)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
三、層層遞進(jìn),構(gòu)建數(shù)學(xué)模型
對(duì)初學(xué)者來(lái)說(shuō),建模是一項(xiàng)大的工程,需要層層遞進(jìn),一步一步地構(gòu)建完整的數(shù)學(xué)模型。在充分理解現(xiàn)實(shí)情境和掌握基本數(shù)學(xué)原理的基礎(chǔ)上,應(yīng)進(jìn)一步指出問(wèn)題中的信息如何使用數(shù)學(xué)中專業(yè)術(shù)語(yǔ)描述,并通過(guò)畫圖、列表等直觀的方式描述問(wèn)題。如相遇問(wèn)題中,在引導(dǎo)學(xué)生在理解相遇問(wèn)題基本特征的基礎(chǔ)上,添加相應(yīng)的數(shù)學(xué)信息“同時(shí)出發(fā)”、“相對(duì)而行”、“最后相遇”,提煉生成完整的數(shù)學(xué)問(wèn)題。這樣既幫助學(xué)生把“現(xiàn)實(shí)生活問(wèn)題”轉(zhuǎn)化為“數(shù)學(xué)問(wèn)題”,又幫助學(xué)生構(gòu)建了相遇問(wèn)題的語(yǔ)言模型,還幫助學(xué)生構(gòu)建了“直觀圖畫模型”、“數(shù)學(xué)算式模型”和“數(shù)學(xué)本質(zhì)模型”,可謂一箭多雕。
在學(xué)生已經(jīng)初步建立相遇模型后,老師可進(jìn)一步組織學(xué)生進(jìn)行自主整理、合作交流、展示、比較和提煉升華等活動(dòng),將抽象難理解的文字信息轉(zhuǎn)化為直觀形象的示意圖、圖表、線段、擺一擺等形式,幫助學(xué)生理清信息之間的關(guān)系,構(gòu)建了信息與信息之間、信息與問(wèn)題之間的內(nèi)在聯(lián)系,引導(dǎo)學(xué)生獲得解決問(wèn)題的方法,積累解決問(wèn)題的經(jīng)驗(yàn),提高解決問(wèn)題的技巧與能力,為有效解決問(wèn)題做好鋪墊。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的訓(xùn)練,學(xué)生慢慢形成解答相遇應(yīng)用題的模式。
在學(xué)生掌握一個(gè)相遇問(wèn)題的模型后,還可以對(duì)解答相遇應(yīng)用題的模式進(jìn)行總結(jié),便于學(xué)生舉一反三,觸類旁通。
四、運(yùn)用數(shù)學(xué)模型,體驗(yàn)數(shù)學(xué)的價(jià)值
建立一個(gè)數(shù)學(xué)模型,是為了解決更多的類似問(wèn)題。老師在“新知鞏固”環(huán)節(jié)中,可以設(shè)計(jì)幾道類似的有代表性的題目,引導(dǎo)學(xué)生將相遇問(wèn)題的解題策略和解題經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行遷移,解決與之類似的問(wèn)題,豐富相遇問(wèn)題的內(nèi)涵,揭示該類問(wèn)題的本質(zhì)。在介紹相遇問(wèn)題時(shí),老師可以設(shè)計(jì)與例題類似的高速公路上車輛相遇問(wèn)題,和設(shè)計(jì)本質(zhì)上一樣的工程施工問(wèn)題,促進(jìn)學(xué)生對(duì)模型本質(zhì)的理解。構(gòu)建一類問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型,可促使學(xué)生形成該類問(wèn)題的認(rèn)知結(jié)構(gòu)體系,體驗(yàn)數(shù)學(xué)的價(jià)值。
五、只有結(jié)束的課堂,沒(méi)有結(jié)束的探索
對(duì)新知識(shí)的探索是永無(wú)止境的。在主要內(nèi)容講解結(jié)束后,老師可以進(jìn)行問(wèn)題的擴(kuò)展,可以是不同條件,或者不同情景,或者增加看似少條件的題目進(jìn)行延伸。如對(duì)相遇問(wèn)題的延伸,可以介紹相背而行問(wèn)題,相向而行但沒(méi)到相遇點(diǎn)的問(wèn)題等等。借助該類問(wèn)題,有利于幫助學(xué)生打破思維定勢(shì),拓寬解決問(wèn)題的思路,積累解決問(wèn)題的經(jīng)驗(yàn),提高解決問(wèn)題的能力?!爸挥薪Y(jié)束的課堂,沒(méi)有結(jié)束的探索”,給學(xué)生適時(shí)創(chuàng)造課外探索的空間和機(jī)會(huì),有利于培養(yǎng)學(xué)生的探索精神與實(shí)踐能力。
教育必須反映社會(huì)的實(shí)際需要,數(shù)學(xué)建模既順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的潮流,也符合教育改革的要求。建立數(shù)學(xué)模型貫穿學(xué)生整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程,對(duì)學(xué)生學(xué)好數(shù)學(xué)至關(guān)重要。從小培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)建模思維,能讓學(xué)生掌握準(zhǔn)確快捷的計(jì)算方法和邏輯推理。在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中,應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生建立數(shù)學(xué)模型,提高學(xué)生對(duì)問(wèn)題的理解能力,為今后的學(xué)習(xí)生活奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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(作者單位:濟(jì)南市天橋區(qū)桑梓店鎮(zhèn)中心小學(xué))