数学建模:让学生学会研究性学习的有效途径

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  一、阐述问题
  数学模型在数学基础与应用之间起到了很好的桥梁作用,它是对客观事物的内在体现,是人们用数学方式认识客观事物的基本形式。例如,工程问题的基本模型是工作量=工作效率×时间,在具体问题解决时,需要对这个模型进行一次构建或是多次构建,并通过分析、比较,进一步作判断与推理,最终将探究出来的具体事物的规律以模型方式揭示出来,将问题简单化,归纳某类问题的解决方法,使其具备一般性质,即有共同的程序与解决方法。所以,数学模型能有效地锻炼学生的思维能力,提高学生对数学模型的构建能力,也是将思维过程用语言符号外化的结果。
  在建立模型与应用数学知识的过程中,学生能更加体会到数学学习的乐趣,体验数学与自然和社会的内在联系,使学生学会从现实问题中理解数学、运用数学,感受到数学的用途,获得学习数学的乐趣。建立与修正数学模型,是解决问题的中心环节,是解决问题进度的关键所在。
  当然,学生在研究数学模型的过程中,也获得了构建数学模型、解决实际问题的思想、程序和解决方法,对学生来说,其意义重大,受益匪浅,终生有益。这是学生会学习的过程,也是学生可持续发展能力提高的过程。所以,在小学数学日常教学中,教师重视建模教学,正是顺应了课程改革的趋向和要求。
  二、对数学建模的认识
  数学模型是针对参照某种事物系统的特征或数量的依存关系,采用数学语言,概括地或近似地表述出的一种数学结构。这种数学结构是借助于数学符号刻画出来的某种系统的纯关系结构。数学模型法的基本原则如下:
  1.简化原则
  现实世界的原型都是具有多因素、多变量、多层次的比较复杂的系统对原型进行一定的简化,即抓住主要矛盾。因此,数学模型应比原型简化,数学模型自身也应是“最简单”的。
  2.可推导原则
  由数学模型的研究可以推导出一些确定的结果,如果建立的数学模型在数学上是不可推导的,得不到确定的可以应用于原型的结果,这个数学模型就是无意义的。
  3.反映性原则
  数学模型实际上是人对现实世界的一种反映形式,因此,数学模型和现实世界的原型就应有一定的相似性。抓住与原型相似的数学表达式或数学理论就是建立数学模型的关键性技巧。数学模型和现实世界的关系如下图:
  三、利用数学建模开展研究性学习
  1.渗透数学教学过程,要针对全体学生
  数学教学是建立在学生认知发展水平上的教学活动,要针对全体学生。教师作为教学活动的组织者和引导者,要激发学生的学习兴趣,提供学生积极参与教学活动的机会,让他们在自主探索和合作交流中,真正理解并掌握基本的数学知识与应用技能。例如,在教学“平行四边形面积计算公式”一课时,教师可抓住平行四边形与长方形的联系,运用“数方格”和公式算面积的方法建立模型。如下:
  以上六种解法都能将平行四边形转化成长方形,但前四种解法方法简便,第①种解法最容易使学生理清长方形和平行四边形的各种联系,从“长方形的面积= 长 × 宽 ”中推导出“平行四边形的面积= 底×高”。
  2.因材施教,在活动课中提高学生解决问题的能力
  数学学习的内容是现实的、有意义的、富有挑战性的,数学学习活动应是一个生动、富有个性的过程,学生亲自实践、自主探索和合作交流应成为学习的主要方式。例如,在教学 “按比例分配应用题”后,我让学生深入生活,调查一些事物的分布情况,作为小课题研究内容。学生通过问卷调查、电话访问、街头询问等形式,收集了丰富的数据,经过统计分析,形成多份具备一定价值的调查报告,如 “盐城路道改造策略”“剧场路摊点管理难的原因”“城市120的作用”等。
  总之,在教学中,教师要兼顾不同的学生,让全体学生都能获得不同的体验和发展,鼓励多样化解决问题的方案,满足多样化的学习需要,提高解决问题的能力。
  (责编 杜 华)
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