浅谈小学数学建模的策略

来源 :中小学教育 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jeffyi2009
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  小学的数学模型就是从实际生活原型或提供的实际背景出发,充分运用观察、实验、操作、比较、分析、抽象、概括等思维方式,针对或参照某种事物的特征或数量间的相依关系,采用形式化的数学语言,概括地或近似地表述出来的一种数学结构。一切数学概念、数学理论体系、各种数学公式、各种方程以及由公式系列构成的算法系统等等,都可以称之为数学模型。如自然数“9”是“9本书”、“9位同学”等抽象的结果,是反映这些事物共性的一个数学模型;方程是刻画现实世界数量关系的数学模型等。因此,建立数学模型的过程就是“数学建模”。
  要引导学生用分析、比较、综合、猜想、验证、概括等思维方法自主构建数学模型。数学建模的目的不仅仅是获得数学结论,更重要的是在建模的过程中促进知识的内化、思想的升华。这就需要建模的策略,下面谈谈个人的一些想法:
  一、激发建模的兴趣可以事半功倍
  在数学建模过程中教师要善于调动学生主动建模的积极性,千万不能对学生不合理的归纳、不恰当的抽象以及不合常情的假设加以批评和指责,恰恰相反,要抓住他们闪光的地方加以表扬、鼓励,并通过适度的引导和点拨使学生对实际问题的简化更加恰当。
  例如在《加法交换律》一课中所提供的问题情境是学生在生活中常见的旅行问题的场景,根据问题求“李叔叔今天一共骑了多少千米”,从而得出两个加法算式。在这两个加法算式中学生初步感受了可以列成等式的模型。这一次是学生第一次感受从两个加法算式到一个等式的抽象过程,也是学生对“加法交换律”第一次建模的感知过程。
  光凭一个等式并不能抽象出加法交换律,所以我又让学生通过举例来验证这个规律的确是存在的,并且还适当地找一找有没有反面的例子。在这个过程中不仅是让学生更好地理解,更重要的是从中感受模型思想“个别——猜想——验证——结论。”
  二、精选问题,创设情境
  数学模型都具有现实的生活背景,这是构建模型的基础和解决实际问题的需要。
  如构建“平均数”模型时,可以创设这样的情境:6名男生一组,8名女生一组,进行跳绳游戏比赛,哪个组的跳绳水平高一些?学生提出了一些解决的方法,如比较每组的总分、比较每组中的最好成绩等,但都遭到了否决(初步建模失败)。这时需要寻求一种新的策略,于是构建“平均数”的模型成为学生的需求,同时也揭示了模型存在的背景与适用的条件。
  三、组织跃进,抽象本质,完成模型的构建
  具体生动的情境或问题只是为学生数学模型的建构提供了可能,如果忽视了从具体到抽象的有效组织,那就无法建模。
  如《植树问题》中,引导学生用分析、比较、综合、猜想、验证、概括等思维方法自主构建数学模型。数学建模的目的不仅仅是获得数学结论,更重要的是在建模的过程中促进知识的内化、思想的升华。在得出“植树棵数=间隔数+1”后,教师引导学生讨论:“如果小路总长100米,每隔4米种1棵树,共有多少个间隔?可植树多少棵?”“如果间隔数是50个,要栽树多少棵?如果间隔数是n个,可以植树多少棵?”“如果学校的这段小路长度改变了,其他条件不变,‘棵数=间隔数+1’的规律还能成立吗?为什么棵数不是等于间隔数而是等于“间隔数+1”呢?”这样,引导学生解释模型,能促进学生进一步理解模型“植树棵数=间隔数+1”,从而构建起真正的数学认识,完成从物理模型到直观的数学模型再到抽象的数学模型的建构过程。
  四、重视思想,提炼方法,优化建模的过程
  不管是数学概念的建立、数学规律的发现还是数学问题的解决,核心问题都在于数学思想方法的运用,它是数学模型的灵魂。
  在《植树问题》中引导学生利用抽象出的模型解决实际问题:建立“棵数=间隔数+1”的模型后,可让学生完成类似的练习:“广场上的大钟5时敲响5下,8秒钟敲完。12时敲响l2下,需要多长时间?”“5路公共汽车行驶路线全长l2千米,相邻两站之间的距离都是1千米,一共有几个车站?”在应用模型的过程中,不能让学生简单地套模型,而应引导学生展示解决问题的思维程序,并对程序的各个部分进行剖析,进一步加深学生对数学模型的理解,促进模型的内化。
  五、回归生活,变换情境,拓展模型的外延
  从具体的问题经历抽象提炼的过程,初步构建起相应的数学模型,还要组织学生将数学模型还原为具体的数学直观或可感的数学现实,使已经构建的数学模型不断得以扩充和提升。
  如“鸡兔同笼”的问题模型,是通过研究“鸡”、“兔”建立起来的,但建立模型的过程中不可能将所有的同类事物一一列举。因此,教师要带领学生继续扩展考察的范围,分析当情境、数据变化时模型的稳定性。可以出示如下问题让学生分析:“甲、乙两个车间共有126人,如果从甲车间每8人中选一名代表,从乙车间每6人中选一名代表,正好选出17名代表。甲、乙两车间各有多少人?”这样,使模型的外延不断得以丰富和拓展。
  通过数学建模能使学生真正体会到数学的应用价值,培养学生的数学应用意识,增强数学的学习兴趣,使学生真正了解数学知识的发生过程,提高学生分析问题和解决问题的能力,培养学生的创造能力。数学建模,是一种方法,是一种思想,更是一种观念、一种意识。
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