小学数学教学中建模思想的渗透实践研究

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  摘 要:在数学教学中,建模思想越来越受到教师和社会的重视,并且在实际的教育中开始应用相关的内容。教育部提出了数学课程标准,大部分学生需要具备的能力就涵盖了建模思想,因此在具体的教学中强化这一思想的渗透是非常重要的。文章以人教版小学数学教材为例,主要对小学数学教学中建模思想的渗透进行探究,首先简述了当前建模思想渗透教学中存在的问题,其次重点探讨了渗透策略,提出可以通过增强学生建模意识、教师提高自身素养、提升学生阅读理解能力、提高数学化能力、提高推理能力、提高求解能力这几个方面实现建模思想的渗透,希望可以为相关的研究或教学工作提供一些参考。
  关键词:小学数学;建模思想;渗透实践策略
  一、 引言
  数学建模思想简单来讲就是让学生形成构建数学模型的意识,进而促进学生对于相关知识的学习。人们利用数学模型直接将数学和客观的世界进行了连接,进而产生了各种的应用。目前数学建模已经成为教育界热门的研究问题,同时也成为小学生必须具备的一项能力,更是新课程标准的一个核心内容。小学阶段的数学建模研究目前也开始进入了正轨,并且也产生了很多的成果。但是总体来看,我国对小学数学建模思想的研究还处于初级阶段,甚至一些教师对于建模思想的概念认知有偏差,因此在具体的应用中,根本就无法创新性地应用数学建模,这不但影响学生的学习,而且也影响了教师的教学质量。文章主要针对这个问题进行探究,希望可以为数学建模思想在数学教学中的应用贡献一份力量,使其更为快速发展。
  二、 存在问题
  (一)教学目标不明确
  教学目标是教师教学的基础部分,但是很多教师在进行建模意识培养的过程中,根本就没有明确相关的教学目标,因而导致教学的有效性降低。还有一些教师在进行建模教学中,对于一些知识点往往直接忽略,在接下来的教学中,使得建模教学目标出现了偏离。
  (二)教学方法不具备针对性
  目前小学数学的教学较常使用的是讲授法,即教师进行问题的讲解,然后直接给学生相关的方法和内容,学生们只要跟上教师的节奏,就可以快速地完成相关知识的理解。但是很多教师在进行内容设计时,根本就没有考虑学生的实际情况,因而教学根本就不具备普遍性。同时很多教师在教学的过程中,对于建模意识的渗透也不具备针对性,使得学生的学习根本没有方向,因此最后的效果也会比较差。
  (三)教学方式单一
  一些教师在进行建模意识培养时,会选取课本的相关内容进行培养,并且知识的呈现顺序也是按照课本的排列顺序,这也就造成学生学习知识时,按照课本的内容进行学习。虽然教师在其中渗透了一些关于建模意识培养的内容,但是学生根本就无法对其进行理解和学习,因而学生的学习效率比较低。此外,一些教师在进行建模意识培养课程设计的过程中,对于教学方法也没有进行选择,还是采用原先的方法,因而学生的学习兴趣也会降低。
  三、 渗透实践策略
  (一)增强建模意识
  小学数学教师作为课堂教学的组织者,其教学意识是非常重要的,对于学生建模意识的形成有很大的影响,教师要拥有良好的教学能力,并且明确教学内容,对学生的学习能力以及心理进行良好的把握,然后在此基础上进行教学计劃的制定,这样学生对于相关知识的学习和理解会得到有效提升。由于数学建模思想对于学生要求比较高,因此在整个教学过程中需要进行慢慢地渗透,首先让学生形成建模的意识,然后再培养学生的建模能力,这样学生才可以形成良好的建模思想应用能力。在这个过程中,小学不同年级的数学教师应该积极地进行合作,将整个建模意识培养的过程进行细分,每一个年级都有相关的教学内容,这样整个教学难度会得到降低。同时,教师自身的建模意识也需要提升,而要想提升教师的相关意识,那么就需要学校方面或者是教研组方面组织教师们进行相关标准的研读,然后再进行讨论,这样教师们的相关意识会有效地提升,进而促进教师在日常教学中对建模思想的渗透。
  例如,在小学数学中,“相遇问题”是非常典型的,在教学中,教师就可以渗透建模思想,让学生增强对建模的应用意识。讲解之前,可以先让学生进行实际演练,如,请两位同学在黑板的两边同时相向而行,让他们这样多走几次,让其他学生说一说自己看到了什么。无论学生说他们在中间碰到了,还是说两个人面对面在走,背对背走,教师都需要及时肯定学生的答案。而在这一过程中,就可以引入相遇问题中的具体条件,比如,同时出发,相向而行;途中相遇,相背而行。这样一来,就将具体的情境和时机相遇问题这一数学知识点结合了起来。当学生对这一问题有了基本的了解之后,教师可以引入一个具体的数学题目。例如,现有甲乙两辆车,它们同时从A、B两地相向而行,离A地还有80km时两车相遇,在相遇过后,他们继续前进。甲车在到达B地、乙车到达A地之后,它们立即返回,第二次相遇是在距离A地60km时。问:A、B两地之间的路程。在分析这一题目时,可以采用抽象概括的方法帮助学生建立模型,引导学生用线段图来形象地描绘整个过程,此时的线段图就是针对这一问题所建立的数学模型,之后就可以对于模型进行研究,最终解答这一问题。
  在成功解答这一问题之后,还可以此为依据设计一个新的题目,让学生运用刚才总结的方法解答新问题,这样就可以增强学生对建模思想的应用意识。
  (二)提高自身素养
  教师自身的素养也是非常重要的,因为数学建模意识的培养属于新的教学内容,相比于传统的教学内容,对于教师个人的能力要求是比较高的,教师丰富的教学经验并不能带给教师良好的教学体验。毕竟在新的教学形势下,教师不仅仅需要明确教学目标,而且还需要学会使用各种新的教学方法以及工具,如果这些不能够得到很好的应用,那么教师在进行教学的过程中产生的效果将会很差,甚至还可能影响学生的学习兴趣以及积极性。在目前的小学教学中,信息技术的应用是非常广泛的,而且信息技术的应用对于学生形成良好的数学建模思想具有很好的促进作用。但是很多小学数学教师根本不具备相关的能力,进而在进行建模意识培养的过程中效果非常差,所以,学校方面或者是当地的教育部门,应该积极的组织教师们进行培训,让其掌握最新的教学方法以及相关工具的应用,这对于促进课堂教学质量有很大的影响。集中培训还可以对教师的教学观念进行转变,有助于应用教师新教学方法和新工具,同时也会提升学生对于数学学习的兴趣和积极性。   (三)提升阅读理解能力
  阅读就是对材料信息进行获取的过程,对于小学生来讲,良好的阅读理解能力是其进行数学问题解决的基础,他们刚刚接触基础学习,因此他们的阅读理解能力是比较差的。尤其是在数学内容的理解过程中,因为涉及很多专业的术语和符号,学生的理解难度是比较大的。所以,教师在日常的教学中一定要强化学生阅读理解能力的锻炼,让学生在不断的联系中提高其阅读理解能力。同时,教师还需要让学生形成良好的阅读习惯,这对于学生阅读理解能力的提升有很好的促进作用,而且学生良好的数学阅读理解能力还可以帮助其形成良好的数学解题思维。比如,在《条形统计图》的学习中,如果学生的阅读理解能力比较差,那么就无法对其中的信息进行总结,并进行相关的分析。因此,教师可以在课前直接给学生出一道题目,让学生们进行练习阅读,对其中的一些关键信息进行获取,在学生们完成自行阅读之后,教师再进行相关的讲解,这样会促进学生对相关方法的掌握,进而提高其阅读理解能力。
  (四)提高数学化能力
  数学化能力简单来讲就是抽象思维以及相关的概括能力,小学生的认知基础并不是很扎实,因此在进行相关知识的理解和题目的运算过程中,其抽象思维很难发展,而且学生的概括能力也很难得到提高。但是数学基础内容的学习过程中,概括和抽象思维是必不可少的,同时在建模意识的形成中这两项内容也是必要的,毕竟只有对需要建模的内容进行概括,然后再进行抽象才可以形成相应的模型,进而应用到具体的事实中。而要提高学生的数学化能力,首先,教师要精心地对概念教学进行设计,让学生经历概念从具体到抽象的整个过程,然后再对其属性进行概括,这对于学生的抽象思维以及概括能力的培养有很好的作用,并且也直接促进了学生这两项能力的提高。其次,教师要引导学生对相关的解题规律进行概括。在这个过程中学生们会发现一些通用的解题思路,并且将这些思路运用到其他问题的解决中,进而促进了其思维迁移能力的锻炼。最后,教师还需要帮助学生掌握相关概括的方法。比如,说类比概括法以及归纳概括法等,在日常的教学中,教师应该积极地进行渗透教学,让学生掌握这些方法,那么其建模意识也会得到很好的提升。
  (五)提高推理能力
  推理能力主要是指学生根据自身已经掌握的相关知识和技能、经验,在相关的问题情境中对于相关的内容提出一些猜想,这是小学生建立数学模型的一个主要渠道。小学生的想象力是非常丰富的,教师可将学生的想象力转化为创新能力,然后有针对性地引导学生进行模型的构建,在这个过程中就需要培养学生的合情推理能力,而要培养学生的这个能力,就需要教师对学生的观察习惯进行培养,同时对学生的简单猜想能力进行培养,此外教师还需要注重变式的训练。
  在小学数学中,还有一类问题比较典型,即“牛吃草”问题。这也被称为消长问题。由于在这种问题中存在着牛吃的天数不同,而且草是天天在生长的,所以更需要学生有灵活的思维,有较强的推理能力。例如,这样一个题目:在牧场上有一片青草,牧草每天的生长速度是匀速的,这片草地可供10头牛吃20天,如果是15头牛可以吃10天。求:如果有25头牛可以吃几天?这种问题比较难的部分就是牧场上草的数量每天都在发生着变化。因此,要解决这一问题,就要在变化中找到不变的部分,就要求学生有较强的逻辑思维能力及推理能力。比如,就这一问题而言,草场上一共有多少草?可以分为两部分,部分是原来就有的草,另一部分是新长出来的。在这两部分中,原有的草是不会变化的,新长出来的草虽然天天在变化,但是是匀速生长的。由此可以推理出,每天新长出来的草的数量相同。因此,可以得知在这一题目中,原有的草量以及每天新长出来的草量是两个不变的量。
  在这一过程中,教师需要对学生进行引导,让他们逐渐建立数学模型。可以先假定一头牛一天吃草量为1。之后分别针对草的生长速度以及原有草量等建立模型。例如,原有草量=(牛头数×吃的天数)-(草生长天数×吃的天数),针对题目中的比较重要的量,都像这样建立出模型,就会方便计算。
  (六)提高求解能力
  问题的求解能力简单来讲就是运算能力,数学对于学生的运算能力要求是非常高的,而这也是学生需要掌握的基本数学能力之一。小学生的运算能力是建立在四则运算上的,所以在进行学生求解能力的锻炼时也应该以此为基础。首先,教师要对学生良好的运算习惯进行培养,比如,要让学生形成良好的口算以及估算能力,并且保障学生在一百以内的数字计算时做到快速。其次,教师要让学生明确相关的算理,这样才可以提升学生的运算能力。最后,在日常的教学中要加强训练,只有这样学生的能力才会不断地提升,而不会出现下降的情况。虽然建模思想在数学解题过程中是非常关键的,但其还是建立在学生基础之上。所以,在平时的数学教学中,教师应该重视对学生各种基础能力的锻炼,比如,计算能力。对这些基础能力进行锻炼需要采用多样化的方法。比如,就计算能力来说,可以设计一些小游戏,如“小马过河”,小马要从河这边过到河对岸,但是需要计算河中间的各种算式,全部计算正确之后才可以成功过河。之后教师可以提问:同学们愿不愿意帮帮小马呢?在这样比较灵活的小游戏中,学生的锻炼欲望以及积极性会更强。
  四、 结语
  总而言之,小学数学的教学中渗透数学建模思想是学生发展的需求,也是新课程标准的要求,因此教师需要着重强化这方面的教学,并且积极地进行自身教学理念的转变,对数学建模思想进行认真仔细地研读,对其中的内涵以及相关的应用内容进行全方位的把握,然后再针对性的应用到具体教学中,这样可以直接促进学生对于相关知识的学习和数学建模思想的形成。其次,教师还需要掌握新方法的应用,将数学建模思想和新教学方法进行融合,这样有助于促进学生学习兴趣和积极性的激发,继而让学生主动地学习,促进学生主观能动性的激发。最后,教师还需要对学生的各项能力进行培养,让学生具有渗透数学建模思想的基础,这样才可以使学生形成数学建模思想,并且灵活地运用,进而提升学生的数学学习质量和效率。
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  作者简介:
  黄清木,福建省漳州市,福建省漳州市龙文区郭坑中心小学。
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