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小学数学教学融入模型思想实践探究

2021-12-03福建省三明市梅列区东新小学陈亚丽

亚太教育 2021年11期
关键词:分母数学模型建模

福建省三明市梅列区东新小学 陈亚丽

数学作为应用型学科,广泛应用于社会生产和日常生活的各个方面,而数学模型思想则是应用数学与生活转化的重要途径。《义务教育数学课程标准(2011 版)》将“模型思想”列为“十大核心概念”之一,明确在义务教育阶段的数学课程中应注重发展学生的模型思想。因此,许多教师开始注重模型教学,那么如何发展学生的模型思想呢?

一、定教学目标,有效模型教学开始

小学数学建模是让学生学习新的知识,掌握数学思想,培养新的能力。基于此,小学数学模型思想教学目标应定为:一是培育建模意识。教师要善于创设生活情境,引导学生将生活与数学关联,激发学生应用意识,主动用数学知识解决生活实际问题。二是注重建模过程。数学建模的核心是从生活原型中抽象出数学模型,再进行推理与验证,并应用数学模型解决生活问题。其中最为重要的是模型的探究过程,因此,教师要注重学生探究体验的过程。三是模型思想应用。学生透过生活现象归纳出数学本质,学会将生活问题转化为数学问题,并能顺利解决,说明学生建立了相关的思维方法。教师还应引导学生应用模型解决生活实际问题,促进学生模型思想的自我建构。

二、重教学过程,有效模型教学实施

(一)唤醒经验——建模的阶梯

课标指出,在呈现作为知识与技能的数学结果的同时,应重视学生已有经验,使学生体验从实际背景中抽象出数学问题、构建数学模型、寻求结果、解决问题。因此,在小学数学教学中,要借助唤醒学生已有经验,激发其求知欲,为新知模型搭建阶梯。例如,教学“等式的秘密”时,要找到它与已知的联系,从学生熟悉的“=”引入:“你什么时候能看到这个符号?”“快速判断这是不是等式?”“继续往下写第三式会是怎样?”“第四式?”这一连串的数学问题,将学生的思维从已知带向未知,激发了学生的知识体验,能促进他们有效地开展建模活动。

(二)问题导向——模型的土壤

小学数学模型的建立应以问题为导向,让学生在建模的过程中接触现实问题原型,激发学生建模的兴趣。例如,对于圆的认识,从生活实际出发,引导学生思考怎样设计套圈圈的游戏才公平,不同的人数一起套圈圈,怎样组织安排队形和位置才能使每个人与目标位置的距离相等,使学生在解决实际问题的过程中,理解从无数的动点到定点等距的图形是圆,从而理解圆上每一个点(动点)与圆的中心点(定点圆心)的距离都相等,初步完成对圆的概念的建模。再如,通过提出“如何画一个与已知圆大小相同的圆”这样一个问题,使学生通过思考讨论,明确画一个指定大小的圆,首先要保证圆上的每一个点到中心点(即圆心)的距离要相同,也就是要先确定半径,只有半径相同,画出的圆的大小才能相等。通过解决这样的问题,引导学生认识半径的作用,为理解半径决定圆的大小进行铺垫。这样,学生在精选问题中探索发现,经历将实际问题转化为数学化原理,为建立数学模型提供了有效载体。

(三)自主探究——建模的空间

《义务教育数学课程标准(2011 年版)》指出,要让学生在观察、操作、猜测、交流、反思等活动中逐步体会数学知识的产生、形成与发展的过程。例如,教学“等式的秘密”时,首先,学生自己提出一个最想研究的问题。其次,小组合作,整理问题。再次,选出最想研究或者最有价值的问题。最后,找到和你一样想研究这个问题的同学组成四人小组进行研究。整个教学过程在学生自主提问题、整理问题、研究问题和合作学习的系列过程中,将学生的主体地位落到了实处,实现了由单一被动式接受学习向自主探究式学习、从教师要你学什么到学生自己想学什么学习方式的转变,培养了学生的探索精神、课堂主人翁精神,真正将课堂还给了学生,为模型思想的建立创建了自主探索空间。

(四)抽象本质——建模的关键

让学生经历观察、操作、讨论等活动,在充分感知生活原型的基础上,引导学生逐步发现生活与数学的共性,才能有效建立数学模型。在这个过程中,从生活中的表象抽象出数学本质特征,让学生的认识从感性上升到理性,这是建模质的飞跃。在学生对圆建立初步感知的基础上,抽象圆的本质特征,把套圈圈的看成点,这些点不断增加,增加到无穷多时就成了一条曲线,抽象出数学中的圆是由曲线围成的一个封闭图形。这样,让学生的思维从感性到理性、从低级到高级、从具体到抽象,不断加深学生对模型的感悟,使学生对数学模型的学习达到质的飞跃。

(五)应用拓展——模型的延展

模型建立起来,教学并不止于此,还应引导学生将数学模型再应用到现实生活中,以此来深化模型的应用,拓展模型的外延。例如,“植树问题”练习1:梅列大桥全长1km,桥两旁安装路灯(两端都要装),每隔50m 安一盏,一共要安装多少盏灯?练习2:5 路公共汽车行驶路线全长12km,相邻两站之间的路程都是1km,一共设有多少个车站?练习3:广场上的大钟5 时敲5 下,8 秒钟敲完。12 时敲12 下,敲完需要多长时间?这样,把建构好的植树问题模型用到生活中的路灯安装、站点设置、敲钟等题目中,能让学生体验到模型的应用价值、数学知识的实际用途,还能够让学生的模型思想有更深入的延展。

三、转变教学方式,促进模型思想落实

大多数教师的模型思想教学仍然以大量练习让学生掌握为主,但是数学问题千变万化,题海战术是行不通的。学生只有掌握数学思想方法,拥有良好的解题能力,才能有效解决现实生活中的数学问题。

(一)猜想验证,发散思维

猜想验证是探究发现学习的重要方法,也是数学建模过程的一个重要环节。建模教学中,教师要组织学生经历观察、猜测、验证等活动,让学生在学习共同体中发现数学规律与数学本质,从而培养学生独立思考、合作学习的良好习惯和能力。例如,教学异分母分数加减法,让学生猜想:这是一道分数加减法,根据以往的经验,同学们认为结果可能是多少呢?先独立思考,再小组讨论,最后验证,实现异分母分数相加减必须先通分数学模型的建立。

(二)数形结合,引导思维

在解决数学问题时,教师应通过数与形的结合,帮助学生理解数量关系,触及数学问题的本质,帮助学生有效建立模型。例如,教学异分母分数加减法,引导学生思考:分母不同也就是分数的计数单位不同,所以不能直接分子与分母相加减,而应该把两个数转变成计数单位相同的数(即分母相同的数)才能相加减。这样学生自然想到了通分,引导学生用图形把计数单位不同的分数转变成计数单位相同的分数,通过数形结合引导学生总结并理解异分母分数相加的计算方法,即通分转化成同分母分数相加。这样,利用数形结合引导学生感悟知识的本质,能让建模教学更有效、更深刻。

(三)题组对比,深化应用

数学是一门应用型学科,只有通过实践应用才能掌握知识的本质。应用模型解决问题,有助于学生拓展知识、训练思维,构建属于学生自己的数学知识体系。应用模型解决题组对比练习,有助于学生区分学习中的易错点与易混点,从而深刻掌握知识。例如,一堆煤重3 吨,每天用去它的七分之二吨,3 天一共用去多少吨?一堆煤重3 吨,每天用去它的七分之二,3 天一共用去多少吨?一堆煤重3 吨,用去它的七分之二吨,还剩多少吨?通过以上3 题的对比练习,让学生深刻感知分率和具体量解题的不同,深刻掌握分数乘法知识。

总之,数学是一门抽象性很强的学科,大部分知识无法直接直观形象地展示出来,光靠想象是不够的。将抽象的知识直观地展示给学生,帮助学生更好地学习、理解和掌握数学知识是教师一直努力的方向。数学建模是一种非常好的教学方法,可以使抽象的数学知识具象化,有助于学生理解抽象的数学知识,掌握数学学习方法,领悟数学思想,提升学生数学素养和水平。

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