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專題:數(shù)學(xué)建模 | 滲透模型思想的基本教學(xué)策略

 老蘇讀書 2019-05-23

1.選擇合適的背景材料,提出和發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)問題

       好的問題不僅具有較強的探索性,能夠激活學(xué)生已有的知識和經(jīng)驗,引起進一步討論的興趣和愿望;而且具有一定的啟發(fā)性,能夠引導(dǎo)學(xué)生更好地領(lǐng)悟數(shù)學(xué)的現(xiàn)實意義,更加開放地展開由此及彼、由淺入深的聯(lián)想和思考,更加透徹地體會相關(guān)的數(shù)學(xué)思想和方法.怎樣引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提出好的數(shù)學(xué)問題呢?

       (1)需要教師提供合適的背景材料.

       這種背景材料可以源自學(xué)生真實的生活,也可以源自一種模擬的現(xiàn)象,還可以源自數(shù)學(xué)知識發(fā)生發(fā)展的、內(nèi)在的邏輯需要.例如,教學(xué)長方形面積計算公式時,可以先讓學(xué)生試著說說“怎樣測量學(xué)校操場上的籃球場的面積”.當(dāng)學(xué)生依據(jù)對面積和面積單位的已有認識提出“用邊長1米的正方形硬紙板去擺一擺或鋪一鋪”之后,一方面要通過討論使他們認識到上述方法所存在的不足,另一方面則可引導(dǎo)他們思考:長方形的面積可能與什么有關(guān)?長方形的面積與它的長和寬可能存在怎樣的關(guān)系?可以通過怎樣的活動探索或確認正方形的面積與它的長或?qū)捴g的關(guān)系?

       (2)需要教師多角度啟發(fā)學(xué)生.

       啟發(fā)他們在發(fā)現(xiàn)和提出問題的過程中由淺入深、由少到多、由表及里地對相關(guān)數(shù)學(xué)信息進行加工組合,進行判斷和推理.例如,引導(dǎo)學(xué)生探索三角形三邊關(guān)系時,可以先讓他們用三根指定長度的硬紙條圍出一個三角形.待學(xué)生成功完成上述操作之后,提出問題:如果再給你們?nèi)布垪l,一定還能圍成一個三角形嗎?我們該如何表明三根紙條不一定能圍成一個三角形呢?當(dāng)學(xué)生通過二次操作認識到“當(dāng)選擇的三根紙條中,有兩根的長度之和小于或等于第三根的長度時就圍不成三角形”之后,再次提出:能夠圍成三角形的三根紙條的長度究竟應(yīng)該具有怎樣的關(guān)系呢?你能通過改變一根紙條的長度,使圍不成三角形的三根紙條圍成三角形嗎?由此,引導(dǎo)學(xué)生在分析和解決問題的過程中逐步建立能夠準確反映三角形三邊關(guān)系的基本數(shù)學(xué)模型,即:a b>c,a c>b,b c>a.

        2.運用多種方式,構(gòu)造合理的關(guān)系或結(jié)構(gòu)

       在應(yīng)用模型方法分析和解決問題的四個環(huán)節(jié)中,“擬定計劃”中最精髓的是啟發(fā)你去聯(lián)想.學(xué)生在不斷深入的聯(lián)想中,嘗試構(gòu)造合理的數(shù)量關(guān)系或結(jié)構(gòu),逐步逼近問題的解決.這樣的策略有助于學(xué)生在感受模型思想的同時,鍛煉思維的多樣性與開放性,培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)造精神,從而也就能夠更加充分地發(fā)揮數(shù)學(xué)活動的教育教學(xué)功能.

       (1)需要建立對問題本身的深刻理解.

       最大限度地利用已知信息、辨別多余信息、指出可能缺少的信息,從而為學(xué)生在隨后的解決問題的活動中展開有序、有效的思維奠定基礎(chǔ).

       (2)留足學(xué)生主動探索的時間和空間.

       學(xué)生的思維是慢的,是需要時間的.提供充分的思維時空,學(xué)生才會有表現(xiàn)自己非凡才智的機會,才可能迸發(fā)出創(chuàng)造的火花.

       (3)要想方設(shè)法助力學(xué)生提升認識.

       小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)之目的是傳遞數(shù)學(xué)知識,并引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會數(shù)學(xué)地思維,實現(xiàn)其對數(shù)學(xué)問題模型有著更透徹、更個性、更具遷移性的理解.

        3.討論和反思結(jié)果的合理性

       從數(shù)學(xué)建模的角度來說,模型基本建構(gòu)完成之后,需要將它再返回到現(xiàn)實問題中去,以檢驗數(shù)學(xué)模型與現(xiàn)實問題的契合程度,也就是需要用實際現(xiàn)象、實際數(shù)據(jù)等檢驗?zāi)P偷暮侠硇院瓦m用性,以確定模型本身是否有效.只有檢驗結(jié)果比較符合實際,滿足問題所要求的精度,才能認為所建模型可以使用.

       引導(dǎo)學(xué)生反思結(jié)果的合理性,一方面要分步檢查思考和計算過程中的一些重要環(huán)節(jié),看這些環(huán)節(jié)有無疏忽、遺漏或錯誤,必要的話,也可借助數(shù)量間的相依關(guān)系進行不同角度的推理和演算;另一方面,要注意聯(lián)系現(xiàn)實原型或?qū)嶋H問題中的事理,說說結(jié)果的實際意義,看看這個結(jié)果是否有違常情、常理、常識.此外,還應(yīng)適當(dāng)啟發(fā)學(xué)生從策略和方法的角度討論知識獲得過程和問題解決過程的特點,以便他們體驗蘊含其中的數(shù)學(xué)思想,從而為富有個性的探索性學(xué)習(xí)增添動力.例如,教學(xué)列方程解決簡單的實際問題之后,要求學(xué)生解答如下的實際問題:有三種顏色的彩帶各一根,全長3.6米.其中,紅彩帶的長是黃彩帶的3倍,黃彩帶的長是綠彩帶的2倍.這三種顏色的彩帶分別長多少米?有學(xué)生給出如下的解答過程:設(shè)綠彩帶的長是x米,x×2×3=3.6,解得x=1.2,2x=1.2×2=2.4,3x=1.2×3=3.6.所以,綠彩帶的長是1.2米,黃彩帶的長是2.4米,紅彩帶的長是3.6米.對上述過程適當(dāng)加以檢視或反思,容易發(fā)現(xiàn)“紅彩帶的長是3.6米”與題中條件“有三種顏色的彩帶各一根,全長3.6米”是明顯不相符的.由此,可以引導(dǎo)學(xué)生借助直觀的示意圖重新分析題中的數(shù)量關(guān)系,從而構(gòu)造出“x 2x 6x=3.6”這樣一個符合題意的方程.

       4.在“多題一解”中感悟相同的數(shù)學(xué)模型

       數(shù)學(xué)模型有其抽象性和普適性.每一種模型,就其表現(xiàn)形態(tài)而言都是靜態(tài)的、形式化的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu),就其建模過程而言都是動態(tài)的、數(shù)學(xué)化的過程.形成數(shù)學(xué)模型的動態(tài)化、數(shù)學(xué)化的過程,必須依靠“多題一解”來凝聚和深化.因為,不同的數(shù)學(xué)知識,不同的數(shù)學(xué)問題常??梢詺w納為同一數(shù)學(xué)模型.來看幾個具體問題:

          問題1:3 4 5 6 7 8 9.

       問題2:一個工件的橫截面是梯形,上底3厘米,下底是9厘米,高是7厘米,這個梯形截面的面積是多少平方厘米?

      問題3:文具店里展示著一款鉛筆,最下面擺了9枝鉛筆,上面的每一層都比緊鄰的下層少一枝,最上層有3枝.展示臺上鉛筆有幾層?一共有多少枝?

       教學(xué)時,教師先出示問題,讓學(xué)生獨立解答,然后分別說說怎么算的,又有什么發(fā)現(xiàn).這三個題目單一地看,問題1是單純的加法求和問題,問題2是幾何圖形面積問題,問題3是實際應(yīng)用問題.學(xué)生比較算式回顧過程,不難發(fā)現(xiàn),問題3從計數(shù)角度想,所列算式就是問題1的算式,而從鉛筆堆放截面看又可以用梯形面積公式來思考.隨后,教師提及學(xué)生廣為熟悉的高斯求和的故事,個別學(xué)生馬上回想到“(首項 末項)×項數(shù)÷2”的等差數(shù)列求和公式;最后,引導(dǎo)學(xué)生數(shù)形結(jié)合,整體思辨,面積模型在不同知識、問題中的一致性就融會貫通了.這樣一來,既可以突出不同知識和問題間的本質(zhì)聯(lián)系,建立對數(shù)學(xué)知識的深度理解;又可以豐富對模型思想的體驗,增強應(yīng)用模型解決問題的自覺性和靈活性.

       總之,在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中滲透模型思想,不僅要了解模型思想的基本內(nèi)涵及其教育、教學(xué)價值,弄清用數(shù)學(xué)模型方法分析和解決問題的一般過程和主要特點,而且要能結(jié)合小學(xué)數(shù)學(xué)的具體內(nèi)容自覺地進行滲透、靈活地加以應(yīng)用.只有這樣,才能幫助學(xué)生初步體驗?zāi)P退枷氲木駥嵸|(zhì),獲得對相關(guān)數(shù)學(xué)原理和方法更為深刻的感悟,并為后續(xù)學(xué)習(xí)中逐步形成模型思想奠定良好的基礎(chǔ).

        詳見人大復(fù)印報刊資料《小學(xué)數(shù)學(xué)教與學(xué)》2019年第1期

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