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一、數學建模教學的定義及步驟
數學建模是將理論與實踐進行結合的過程,這個過程主要分為五個步驟:一是整理分析,教師要對需要解決的問題進行系統的分析、整理,確定問題中的變量或者參數等;二是建立模型,教師要通過數量之間的關系建立起數學關系,即數學模型;三是模型求解,要通過運用數學知識和數學解題思路對所建模型進行求解,一旦出現求解過程復雜的情況,要考慮重新建模;四是應用檢驗,將所得的解進行檢驗,如果所得的解不正確,要修改數學模型或重新建模;五是總結環節,就是要將數學模型建立、求解、檢驗的過程進行詳細闡述。在整個過程中,建立模型和應用檢驗是其中最重要的兩個環節,尤其是建模環節,如果建模不恰當,求解、應用檢驗都會受到影響,無法得到正確的結論。數學建模教學的目的是解決生活中的實際問題,教師要引導學生主動發現,積極構建數學模型、完成模型總結,一旦學生形成習慣,他們的思維就會變得更加開闊、靈活,能夠更積極地進行探索,更好地解決數學問題。在數學建模的教學過程中,要遵循以下幾個原則:
1.目的明確。
建模教學要設定明確的目的,教師要通過建模教學培養學生的生活實踐能力,要拓展學生的思維,促進學生全面發展。
2.因材施教。
在實際的教學過程中,教師要根據學生所處的環境采取不同的教學方式,建立與學生生活實際貼近的數學模型,讓學生認識到數學的應用價值;除此之外,教師也要結合學生所處的年級以及個人知識儲備、性格特點等進行數學建模教育,這樣學生才能真正有所收獲。
3.難度適中。
在進行數學建模的教學過程中,教師要掌握適當的難度,要激發學生的學習興趣,要與生活密切相關,不能讓學生覺得太容易而失去興趣,也不能讓學生覺得太難,學習起來吃力。
4.探索合作。
數學建模教學要改善傳統的教學方式,要引導學生主動探索、積極參與教學活動,同時還要通過小組學習讓學生學會合作和分享。5.創新原則。中學數學建模教學的一個重要任務是培養學生的創新能力,因此,教師要堅持促進學生創造性思維和創新意識的提升,還要創造性地改善建模設計,讓學生重視數學建模的重要性,從而更積極地研究模型、解決問題。
初中數學建模教育要以培養學生的應用意識為主要任務,教師要將這一主要任務貫穿到教學過程中,讓學生通過建模教學學會用數學思維和書寫方法解決問題:
1.深入挖掘教材內容,模擬建模問題
初中數學教材為學生提供了豐富的應用題型,教師可以充分挖掘教材中的題目,變換題設或者結論,模擬不同的數學建模問題;針對教材中的純理論問題,教師可以結合現實問題,將純數學問題轉化為應用題型再進行建模。通過這兩種方式的轉換開展教學活動,培養建立數學模型的思維。比如:將一條20cm的鐵絲截成兩段,并做成兩個正方形,請問如何能使兩個正方形的面積等于17cm2?教師可以修改提問方式,問兩個正方形的面積可不可能等于10cm2?引導學生進行自主探索。
2.搜集生活數學問題,強化建模意識
在現實生活中有很多問題可以通過數學建模的形式進行解決,比如打折銷售、儲蓄利息、工程問題等等都可以通過建立方程模型的方式進行解決。教師也要引導學生搜集生活中的數學問題,選取適當的素材,融入數學模型中,運用數學方法和數學知識解決問題。例如,學習了銷售問題,教師可以引導學生計算如何最大限度地獲利;學習了利息問題,學生可以按利率計算不同存儲期限內的利息收入;學習了距離問題,可以估算一下如何在三個或四個點之間建水庫、發電廠等等。這些問題都需要學生將數學理論與實際生活結合起來,這樣不僅可以激發學生的興趣,同時也就進一步提高了學生的思維能力。
3.積極參加社會實踐,提升建模能力
數學建模教學不能僅僅局限在課堂教學中,還應該積極參與到課外實踐活動中,讓學生在課外提升建模能力。比如可以成立興趣活動小組,進行不同主題的研究、探討;比如讓學生親自測量從家到學校的距離,測量建筑物的高度;計算一定量的汽油可以行使的里程數以及一定里程數消耗的油量。教師可以帶領學生觀察高峰時路段車流量的變化,可以帶學生到農場進行摘水果,測算男女生摘水果的平均速度等。教師要鼓勵學生自己完成,當學生遇到難題時,教師要給予引導,幫助學生解決,那么,學生在以后面臨同樣的問題時可以更加輕松,才能更好地培養數學意識,適應用建模解決問題,提升建模能力。
4.綜合運用各種素材,培養學生綜合素質
數學與其他課程,比如人文、物理、化學、生物、地理都是緊密相關的,隨著科學技術的進一步發展與融合,在初中數學建模教學中,教師要拓寬教育的知識面,要能夠幫助學生從不同的課程中提取素材,選取不同學科素材建立應用題型,再通過建立數學模型,運用數學思維解決其他科目中的問題,促進數學與其他學科的融合。比如與化學有關的濃度問題,與經濟有關的增長率問題等等。初中階段的數學建模教育意義重大,教師要根據學生的年齡特點和知識經驗開展教學,讓學生在建模學習中增強問題解決能力,拓展思維,提升綜合素質。
作者:蔣美珍 單位:惠安吹樓學校