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“数学模型”这种数学教育思想观念的提出,对于应该把什么样的数学教育带入21世纪很有指导意义。建构“数学模型”很关键的一点,就是“从实际问题中,舍弃与数学问题无关的东西,抓住体现问题实质的东西”。那么,“数形结合”解决问题的策略是否解决了这一关键呢?运用“数形结合”时一般需要作图。在小学阶段通常采用模象图、直观图、点子图、线段图、矩形图、集合(韦恩)图等。正如宋淑持老师在《谈谈小学数学教学中“数学模型”》一文中指出的“这种‘示意图’,抽取了实际问题中的数量,并用简单的图形表达了这些数量之间的关系,为列出算式而解答实际问题,建造了一座‘桥’。”
实践证明,运用“数形结合”对学生正确掌握解决问题的方法有很大帮助。其作用不仅是促进了学生形象思维与抽象思维的协调发展,还培养了儿童建构“数学模型”的兴趣和能力,提高了他们的数学意识。在教与学的过程中,激发了小学生积极、主动参与学习的热情,同时发挥了他们创造性思维的潜能,使他们在解决问题的同时发现数学、创造数学、运用数学。可以从以下几个具体实例来说明。
1 便于揭示问题中的数量关系
例1.中国渔政310船匀速从永兴岛去黄岩岛维权。行驶了7小时,距离黄岩岛299.2千米;行驶了10小时,距离黄岩岛还有191.2千米。中国渔政310船每小时行驶多少千米?小学生往往会把299.2千米当作7小时所行的路程,把191.2千米当作10 小时所行的路程。而根据题意作图:
能直观地揭示本题数量之间的关系,是(10-7)小时行驶(299.2-191.2)千米,这就为列出算式解答问题搭建了一座“数学模型”的“桥”。
2 突破解题关键,降低解题难度
由于年龄、知识、能力等多方面原因,小学生在解决问题的时候,往往会遇到这样或那样的困难或障碍。“数形结合”可以借助简单的图形、符号、和文字作示意图,促进形象思维与抽象思维协同运用,沟通数量关系之间的联系,从复杂的数量关系中凸显最本质的特征,帮助人们找到解决问题的突破口。這个过程实际就是一个构建“数学模型”的过程。
2.1 化复杂为简单。例2.早上8点8分,懒羊羊骑自行车从家里出发去上学,8分钟后喜羊羊发现懒羊羊文具盒落家里了,立刻骑摩托车追他,在离家2千米的地方追上懒羊羊。懒羊羊一翻书包,还有家庭作业忘带,然后喜羊羊立刻回家,到家拿到家庭作业后又立刻去追懒羊羊,再追上时,离家恰好是4千米。假设自行车、摩托车均为匀速行驶,问这时几点几分。
这是一道竞赛题,数量关系比较复杂。喜羊羊和懒羊羊没有同时出发,却两次追及,且喜羊羊的运动方向又两次掉头。如果作图分析,从第一次追击到第二次追击,喜羊羊和懒羊羊所用时间相同,将各自所行路程表达于图中:
把其中数量提取出来,第一次追击后:喜羊羊行——(2+4)千米,懒羊羊行——(4-2)千米。可见,同样时间喜羊羊和懒羊羊所行路程的比是3:1。
“用同样时间,喜羊羊和懒羊羊所行路程的比是3:1”,就是说,若将这段路程分为三份,喜羊羊出发时,懒羊羊应距第一次追击地点还有一份路程。已知懒羊羊先出发8分钟,说明他行两份路程的时间应为8分钟。从家到第二次追击地点的路程应为6份,得到懒羊羊共需时间8÷2×6=24(分)。8时8分+24分=8时32分,就是喜羊羊第二次追上懒羊羊的时间为8时32分。
2.2 化隐蔽为鲜明。例3.一本书已经看了58页,还剩下全书的 14 少1页,这本书共有多少页?画出线段图:
这道题中数量关系之间的对应关系就非常清楚:“1”——全书?页;1 - ——(58-1)页。可以很方便地列出算式(58-1)÷(1- )。
3 拓展解题思路
例4.果园里种了两种果树,其中梨树是苹果树棵树的,已知梨树比苹果树少1200棵,两种果树一共有多少棵?有的学生根据分数的意义,应用单位“1”、“几分之几”等概念,作出线段图:
列式:1200÷(1- )×(1+ )。有的学生同样根据分数意义,但考虑到“份数”,画出不同的图:
从上图可以直接看到3份是1200,即1份是400,“400×(8+5)”就是一共的棵数;或设梨树和苹果树一共x棵,得1200÷x=8-+5等。
4 优化解题方法,创造性的解决问题
“数形结合”可以促进学生思维的灵活性和创造性,获得较优化的解法,甚至可以激发学生的灵感,产生顿悟,直接获得结果。
例5.一个班有许多课外活动小组,已知有12 的学生参加语文小组,有14 的学生参加数学小组,有18的学生参加音乐小组,另外有3个女生没有参加任何小组,如果参加的人不重复,这个班有多少人?刚升入四年级,只学过“分数初步认识”的学生,可以借助作图,把这道题解出来,而且解题方法又是简捷的。如图:得这个班的18是3人,所以全班有3×8=24人。
以上诸例,充分说明了“数形结合”正是运用了形象的图形表示了比较抽象的数量关系,为学生在由实际问题到列算式之间、在分析数量关系到解决问题之间铺了一座“桥”,它是学生学习小学数学中的一座“桥”。学生借助这座“桥”,可以实现思维跃升,可以运用已知的旧知识去解决尚未涉足的问题,可以想出别人意想不到的奇妙的解题方法。所以说运用“数形结合”教学,是学生解决数学问题、构建“数学模型”的基本方法。
实践证明,运用“数形结合”对学生正确掌握解决问题的方法有很大帮助。其作用不仅是促进了学生形象思维与抽象思维的协调发展,还培养了儿童建构“数学模型”的兴趣和能力,提高了他们的数学意识。在教与学的过程中,激发了小学生积极、主动参与学习的热情,同时发挥了他们创造性思维的潜能,使他们在解决问题的同时发现数学、创造数学、运用数学。可以从以下几个具体实例来说明。
1 便于揭示问题中的数量关系
例1.中国渔政310船匀速从永兴岛去黄岩岛维权。行驶了7小时,距离黄岩岛299.2千米;行驶了10小时,距离黄岩岛还有191.2千米。中国渔政310船每小时行驶多少千米?小学生往往会把299.2千米当作7小时所行的路程,把191.2千米当作10 小时所行的路程。而根据题意作图:
能直观地揭示本题数量之间的关系,是(10-7)小时行驶(299.2-191.2)千米,这就为列出算式解答问题搭建了一座“数学模型”的“桥”。
2 突破解题关键,降低解题难度
由于年龄、知识、能力等多方面原因,小学生在解决问题的时候,往往会遇到这样或那样的困难或障碍。“数形结合”可以借助简单的图形、符号、和文字作示意图,促进形象思维与抽象思维协同运用,沟通数量关系之间的联系,从复杂的数量关系中凸显最本质的特征,帮助人们找到解决问题的突破口。這个过程实际就是一个构建“数学模型”的过程。
2.1 化复杂为简单。例2.早上8点8分,懒羊羊骑自行车从家里出发去上学,8分钟后喜羊羊发现懒羊羊文具盒落家里了,立刻骑摩托车追他,在离家2千米的地方追上懒羊羊。懒羊羊一翻书包,还有家庭作业忘带,然后喜羊羊立刻回家,到家拿到家庭作业后又立刻去追懒羊羊,再追上时,离家恰好是4千米。假设自行车、摩托车均为匀速行驶,问这时几点几分。
这是一道竞赛题,数量关系比较复杂。喜羊羊和懒羊羊没有同时出发,却两次追及,且喜羊羊的运动方向又两次掉头。如果作图分析,从第一次追击到第二次追击,喜羊羊和懒羊羊所用时间相同,将各自所行路程表达于图中:
把其中数量提取出来,第一次追击后:喜羊羊行——(2+4)千米,懒羊羊行——(4-2)千米。可见,同样时间喜羊羊和懒羊羊所行路程的比是3:1。
“用同样时间,喜羊羊和懒羊羊所行路程的比是3:1”,就是说,若将这段路程分为三份,喜羊羊出发时,懒羊羊应距第一次追击地点还有一份路程。已知懒羊羊先出发8分钟,说明他行两份路程的时间应为8分钟。从家到第二次追击地点的路程应为6份,得到懒羊羊共需时间8÷2×6=24(分)。8时8分+24分=8时32分,就是喜羊羊第二次追上懒羊羊的时间为8时32分。
2.2 化隐蔽为鲜明。例3.一本书已经看了58页,还剩下全书的 14 少1页,这本书共有多少页?画出线段图:
这道题中数量关系之间的对应关系就非常清楚:“1”——全书?页;1 - ——(58-1)页。可以很方便地列出算式(58-1)÷(1- )。
3 拓展解题思路
例4.果园里种了两种果树,其中梨树是苹果树棵树的,已知梨树比苹果树少1200棵,两种果树一共有多少棵?有的学生根据分数的意义,应用单位“1”、“几分之几”等概念,作出线段图:
列式:1200÷(1- )×(1+ )。有的学生同样根据分数意义,但考虑到“份数”,画出不同的图:
从上图可以直接看到3份是1200,即1份是400,“400×(8+5)”就是一共的棵数;或设梨树和苹果树一共x棵,得1200÷x=8-+5等。
4 优化解题方法,创造性的解决问题
“数形结合”可以促进学生思维的灵活性和创造性,获得较优化的解法,甚至可以激发学生的灵感,产生顿悟,直接获得结果。
例5.一个班有许多课外活动小组,已知有12 的学生参加语文小组,有14 的学生参加数学小组,有18的学生参加音乐小组,另外有3个女生没有参加任何小组,如果参加的人不重复,这个班有多少人?刚升入四年级,只学过“分数初步认识”的学生,可以借助作图,把这道题解出来,而且解题方法又是简捷的。如图:得这个班的18是3人,所以全班有3×8=24人。
以上诸例,充分说明了“数形结合”正是运用了形象的图形表示了比较抽象的数量关系,为学生在由实际问题到列算式之间、在分析数量关系到解决问题之间铺了一座“桥”,它是学生学习小学数学中的一座“桥”。学生借助这座“桥”,可以实现思维跃升,可以运用已知的旧知识去解决尚未涉足的问题,可以想出别人意想不到的奇妙的解题方法。所以说运用“数形结合”教学,是学生解决数学问题、构建“数学模型”的基本方法。