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建模思想在小学数学教学中的渗透

2024-01-31张振超

山西教育·教学 2024年1期
关键词:种树数学模型建模

张振超

随着课程改革的进一步推进,数学教学更加重视培养学生的知识运用能力。《义务教育数学课程标准》提出,数学教学“应秉承生本教学理念,对学生渗透数学模型思想,以提高学生的数学思维能力,让学生能够运用数学思想解决实际问题”。本文就小学数学课堂教学中建模思想的渗透展开论述。

数学知识本身就是一种建立模型的过程,其本质是将现实生活中的数量关系、事物特征用数学的方式进行概括与总结,并用数学语言对数量结构进行展示。数学建模也是用数学知识解决其他学科或生活问题的一种方式,是数学知识的具体运用。为提高学生数学知识的学习能力,教师需要深度挖掘教材内容,善于利用教材对学生开展数学模型教学。这是由于教材内容的设计与当前小学阶段学生的认知规律相吻合,教材的编写秉承由易到难、由浅入深的原则,所以它能够帮助学生循序渐进地学习数学知识,提高学生自身的数学素养。

例如,在学习“多边形的面积”相关知识的过程中,教师可以让学生自主阅读教材内容,理解多边形的面积定理。然后,带领学生学习如何测量校园中平行四边形花坛的面积,以此达到理论与实践相结合的综合学习目的。教师可以与学生共同测量校园花坛的长度、高度,并做好统计工作,构建数学模型,提高学生的动手能力,培养学生数学建模意识。通过测量得知,四边形的长度为6米,高度为5米,那么,花坛的面积是多少呢?教师可以引导学生思考,根据平行四边形的面积公式,分析如何计算花坛面积,让学生理解四边形面积的计算方式,再完成四边形向长方形的转化,启发学生根据长方形面积对平行四边形的面积公式进行推导,让学生了解平行四边形面积计算公式的产生原理。最后,向学生渗透猜测、转化、验证的数学思想,从而得出结论:平行四边形花坛的计算公式为S=ah=6×5=30m2。

在小学数学课堂教学中,教师开展数学建模教学,旨在让学生能够更好地利用数学模型开展学习,所以要重视建模的实用性。结合小学阶段学生的身心发展特点,教师可以通过情境导入的方式引导学生认识数学问题,为学生渗透数学模型思想,帮助学生更好地理解数学问题,提高学生的数学思维素养。

例如,在学习“行程问题”相关知识的过程中,为帮助学生更好地理解数学问题,教师可以通过情境导入的方式对学生进行数学建模,让学生更好地进入数学知识的学习状态。如动画片《喜羊羊与灰太狼》是小学阶段学生喜欢的节目,为增加学生的学习代入感,教师可以利用这一动画片为学生创设学习情境,以此渗透建模思想。

如题:喜羊羊和美羊羊是一对好朋友,从小一起长大,但现在喜羊羊与美羊羊去了两个不同的城市,城市相距420千米,喜羊羊乘坐大客车,美羊羊乘坐小轿车,从两个不同的城市同时出发,小轿车的速度是大客车的1.1倍,大客车的速度是50千米/小时,请问喜羊羊和美羊羊乘坐的两个车开出几小时后能相遇?

问题分析:可以先对这类问题进行建模,在计算两车相遇问题的过程中,可以设置一个未知数进行数字替代,由于路程=速度×时间,所以,可以将x设置为时间。在这一问题中,可以假设两车开出后x小时相遇,即50x+50×1.1x=420,通过计算可得x=4。

这种详细的解题方式可以获得一个完整的数学模型,在以后解决相似问题的过程中就可以运用这一数学模型。同时,可以培养学生的数学思想,提高学生解决数学问题的自信心,帮助学生积累数学学习经验,增加学生的数学知识储备。

数学知识源于生活也运用于生活,而数学模型思想的运用目的在于以数学的方法解决生活实际问题。教师应定期对学生开展建模教学,比如,可以针对学生近期在现实中遇到的问题,将其作为研究内容,让学生思考生活问题与数学的关系。教师可以先为学生提出生活案例,以此简化问题难度,帮助学生更好地理解数学问题。

如题:小茗和小力的家距离学校都是800米,小茗步行回家,每分钟前进50米,小力乘坐公交车回家,等车需要花费10分钟,公交车每分钟前进200米,请计算小茗和小力谁能先到家。

教师应启发学生从数学角度思考问题,用计算的方式分别得出小茗和小力的到家时间,小茗的回家时间是800÷50=16(分钟),小茗回家需要16分钟;小力的回家时间是,800÷200=4(分钟),10+4=14(分钟),小力回家需要14分钟,14<16,所以,小力比小茗先回家。教师通过为学生举例建模后,可以启发学生自主思考,在生活中是否也遇到过相似的问题,可以融入建模思想进行分析。

如题:小江和小佳在操场跑步,小江每分钟跑100米,小佳每分钟跑90米,小佳的起跑点比小江提前50米,若小江和小佳同时起跑,小江需要多长时间可以追上小佳?

这种学生模仿教师提问进行自主建模的方式,能够不断地向学生渗透数学模型思想,提高学生的数学问题分析能力和实际问题的解决能力。

学习数学知识应以数学的建模精神与思想为依据,帮助学生形成数学模型概念。而问题导入法是启发学生思考数学问题的重要方式,因此,在教学过程中,教师应注意对学生进行问题导入,让学生能够通过分析问题、思考问题、解决问题的方式,引导学生拓展运用数学模型,让学生可以通过解决实际问题,增加数学知识学习的自信心,帮助学生更好地进行理性思考。同时,教师也可以鼓励学生在小组内进行合作学习,培养学生的数学创新、探索、合作、自主意识,进而为学生终身学习夯实基础。

例如,在引导学生学习“植树问题”相关知识的过程中,教师可以引导学生理解在一段距离中,棵树、段数的关系,并建立数学模型,在路两端都种树即棵树=段数+1,在一端种而另一端不种则棵树=段数,两端都不种则棵树=段数-1。然后,教师可以为学生导入数学案例,让学生结合实例进行思考,这样能强化数学建模效果。如小丁家里造新房,小丁想美化家周围的环境,准备在路的两边分别种5棵树。教师可以启发学生帮助小丁思考一下,应该如何设计种树方案。可以用画图法分析问题,构建数学模型,用一条竖线和一个圈代表一棵树,开始画图。

方法1:从起点开始种树,一直种到终点。即:需要种5棵树,棵树为5,段数为4,棵树比段数多1,所以,段数=棵树-1,即5-1=4(段)。

方法2:起点与终点都没有种树。即,两端不种,段数=棵数+1,棵数=段数-1。

方法3:不在起点种树,在终点种树。即:一端种一端不种,棵数=段数。

案例中这种与生活实际息息相关的问题,教师可以通过对学生开展数学模型引导,帮助学生深度感知数学知识的理论内涵,这对学生解决数学问题有很大帮助。

综上所述,对学生渗透数学模型思想,是提高学生数学核心素养的根本,也是学生将来学好数学的保障。教师应运用数学语言,对数学知识的结构点进行概括,运用数学模型思想帮助学生理解数学公式、数学概念及数学理论体系。同时,教师也可应用图形、图表、关系式、代数式等数学符号为学生构建数学模型,并注意将现实问题以数学思维进行思考、研究及解答。总之,通过数学模型思想的有效渗透,可以提高小学数学教学水平,提升学生的核心素养。

(作者单位:江苏省苏州工业园区新城花园小学)

(责任编辑刘源)

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