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关于小学数学建模思想培养的实践研究

2019-12-10李红

学校教育研究 2019年20期
关键词:盘子数学模型建模

李红

标准(2011年版)明确指出,在数学教学中,应当引导学生感悟建模过程,发展“模型思想”。“数学模型”是数学符号、数学式子以及数量关系对现实原型简化的本质的描述。广义的说一切数学概念、数学理论体系、数学公式、数学方程,以及由之构成的算法系统,都可以成为数学模型(徐利治)。客观地讲,数学学习,只有深入到“模型”、“建模”的意义上,才是一种真正的数学学习。因此,学习数学的过程就是学习如何建构数学模型的过程。

一、把生活原型抽象为数学模型

小学数学中的法则、定律、公式等都是一个个数学模型,如何使学生通过建模形成数学模型,其中一条很重要的途径就是把生活原型抽象为数学模型。

例如,在教学“树上有5只小鸟,飞走了2只,还剩几只?”学生能很快说出答案:5-2=3(只)。如果就到这里,那就属于“就事论事”的简单教学,学生学习减法就是会做减法题而己。反之,我们可以继续追加问题,让同学们想一想:“能不能用圆片代表小鸟,将这一过程摆一摆?”然后结合例题和圆片说明:五只小鸟飞走了2只,剩3只;从5个圆片中拿走2个,还剩3个,都可以用同一个算是5-2=3来表示。在现实生活中存在许许多多这样的数学问题,5-2=3,还可以表示什么呢?让学生畅所欲言。这个教学中渗透了初步的数学建模思想,训练的是学生抽象、概括,举一反三的学习能力。且这种训练并不是简单,生硬的进行,而是和低年级学生数学学习的特点贴切——由具体、形象的实例开始,借助于操作予以内化和强化,最后通过思维发散和联想加以扩展和推广,赋予“5-2=3”更多的“模型”意义。学生学习“减法”,重在理解减法是怎么回事,对减法的结构“()-()=()”有生动的认识。

二、建立正确的表象,建构数学模型

东北师范大学孔凡哲教授曾生动的解释:“数学抽象”是说数学从哪儿来?讲入口问题,“数学推理”是说数学自身的发展,“数学建模”是强调数学最后怎么办,讲出口问题。建构数学模型,可以让学生更快更好的解决问题。教学中要让学生在感性认识的基础上,逐步抽象并建立数学模型。例如,学习了乘法分配律之后,要让学生建立(a+h)c ab+ac,ab+ac(a+h)c的模型,并应用于计算中。当学生遇到此类问题时,就可以用这一模型去解决它。如48*99+48,就可以转化为48*99+48*1。

再比如“搭配规律”最常见的教学就是让学生对诸如“2件上衣,3条裤子有多少种不同搭配方式?”进行研究。可以让学生想一想:小华有一件蓝色上衣,三条裤子,他可以怎样搭配?再加一件上衣,有多少种不同的搭配。同桌合作,借助学具模拟着摆一摆。最后得出:从上衣出发,有3+3 6种搭配方法,从裤子出发,有2+2+2 6种搭配方法。3+3 6和2+2+2 6都可以用“2×3”来表示。然后让学生尝试用简单的方式将所搭配的情况表示出来。可以用数字,字母等符号来表示,简洁明了。最后得出上衣件数*裤子条数=搭配总数。

上述“搭配规律”的教学,首先从生活中具体实例出发,让学生在对具体、现实的问题解决中初步感知数量之间的关系(几个几相加),逐步抽象出“()*()”运算方法。在這一过程中,学生经历了实物操作、图示表示、抽象概括等程序,逐步提升,拾级而上,一步一步地从生活向数学的内核逼近。在数学抽象的基础上,引导学生逐层深入地进行推理研究,从“A1与B元素(B1、B2……Bn)一配几出发,让学生联想到所有的搭配种数都可以表示为几个几,用乘法计算”。从而建立起数量间乘法关系模型。最后,引导学生用发现的规律去解决更多的实际问题,举一反三,触类旁通,体现了数学的模型思想。

三、把生活中的实际问题数学化,建构数学模型

客观的讲,数学学习,只有深入到“模型”“建模”的意义上才是一种真正的数学学习。但就小学数学教学而言,这一过程具有鲜明的阶段性、初始性特点,它更多的是指用数学建模的思想和精神来指导的数学教学,“从学生已有的生活经验出发,让学生亲身经历,将实际问题抽象成数学模型并进行解释与运用的过程,进而使学生获得对数学的理解。”例如,“有30个苹果,每个盘子里放5个,需要几个盘子?”解答此题首先要把实际问题“要用几个盘子”抽象成为数学问题:30里面有几个5,(把实际问题数学化),在根据除法的意义转化成除法算式30÷5(得到一个具有一般意义的数学模型)。

有30个苹果,每个盘子里放5个,需要几个盘子?

实际问题

30里面有几个5?

数学化

30÷5

数学模型

=6个

数学模型的解

答:要用六个盘子。

实际问题的解

这样的教学,正体现了课程标准提出的“数学教学应从学生已有的生活经验出发,让学生亲身经历,将实际问题抽象为数学模型并进行解释与应用的过程”要求。

数学建模不是简单的做题,“建模”的过程实际上就是“数学化”的过程,是学生在数学学习中获得的某种带有“模型”意义的数学结构的过程。学生的建模思想的培养是长期的,复杂的过程,采用的方法是多样的,灵活的,只要我们教师用心设计,耐心诱导,全体学生都能建立不同水平的数学模型。

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