中學數學建模教學淺談
李磊
: 近幾年來,我國中學數學建模的實踐表明,開展數學應用的教學活動符合社會需要,有利于激發學生學習數學的興趣,有利于增強學生的應用意識,有利于擴展學生的視野。
一、中學數學建模教學應遵循的幾個原則
1.要解決數學建模能力中的核心層———數學化
我們認為學生解決“應用”問題,有兩個“攔路虎”,首先就是學生不會將實際問題轉化為數學問題,即數學化過程。這里面需要解決學生怎樣通過閱讀理解將文字語言轉化為數學符號語言,這一點恰恰是教學的一個盲點,學生不能對應用問題進行有效的閱讀理解。日常教學中我們要注意指導學生在閱讀中形成閱讀想像、閱讀聯想、閱讀思維、閱讀情感等穩定的閱讀心理要素,持之以恒地訓練,使學生形成良好的閱讀理解能力。其次應加強學生的運算(特別是近似計算)能力培養,應鼓勵學生使用計算機、計算器等工具。
2.要突出學生的主體地位
學生主體地位是指學生應是教學活動的中心,教師、教材、一切的教學手段,都應為學生的學習服務,讓學生應積極參與到教學活動中去,充當教學活動的主角。教師要鼓勵學生大膽嘗試,鼓勵學生不怕挫折失敗,鼓勵學生動口表述、動手操作、動腦思考,鼓勵學生要多想、多讀、多議、多講、多練、多聽,讓學生始終處于主動參與、主動探索的積極狀態。如在“打包問題”教學中,可讓學生自己制作模型,自己測量有關數據,自己動手擺列模型,有助于學生深入思考問題的實質,教師要在講解過程中不斷滲透建模的思想,激勵學生克服困難,集思廣益最終由師生共同探討得到數學建模的結果。
3.要把握適應性原則
數學建模的設計應與課堂教學內容相配套,體現數學建模的思想方法,課外活動中,建模設計所涉及的數學知識可有所拓寬,但課堂教學中建模問題要與教學目標和課堂教學進度相適應,不可任意地拓寬和加深,以免加重學生學習負擔。選題時可以結合教學內容構造實際模型。另外,也可以聯系實際生活,引導學生建立一些簡單的數學模型。
4.要注重滲透數學思想方法
數學思想方法是數學知識的精髓,是知識、技能轉化為能力的橋梁,是數學結構中強有力的支柱。由于中學數學建模教學面對的是千變萬化的靈活的實際問題,建模過程應該是滲透數學思想方法的過程。首先是數學建模中化歸的思想方法,還可根據不同的實際問題滲透函數的思想、方程的思想、數形結合的思想、等價轉化思想、類比歸納和類比聯想思想以及探索思想,還可向學生介紹消元法、換元法、待定系數法、配方法、反證法等數學方法。只有我們在數學建模教學中注重全方位滲透數學思想方法,才有可能讓學生從本質上理解數學建模的思想,從而把數學建模知識內化為學生的心智素質。
二、中學數學建模教學中得幾個環節
1.創設問題情景,激發求知欲
根據具體的教學內容,從學生的生活經驗和已有的知識背景出發,選編合適的實際應用題,讓學生帶著問題在迫切要求下學習,為知識的形成做好情感上的準備,并提供給學生充分進行數學實踐活動和交流的機會。 2. 抽象概括,建立模型,導入學習課題
通過學生的實踐、交流,發表見解,搜集、整理、描述,抽象其本質,概括為我們需要學習的課題,滲透建模意識,介紹建模方法,學生應是這一過程的主體,教師適時啟發,介紹觀察、實驗、猜測、矯正與調控等合情推理模式,成為學生學習數學的組織者、引導者、合作者與共同研究者。
3.研究模型,形成數學知識
對所建立的模型,靈活運用啟發式、嘗試指導法等教學方法,以教師為主導,學生為主體完成課題學習,形成數學知識、思想和方法,并獲得新的數學活動經驗。
4.解決實際應用問題,享受成功喜悅
用課題學習中形成的數學知識解答開始提出的實際應用題。問題得以解決,學生能體會到數學在解決問題時的實際應用價值,體驗到所學知識的用途和益處,成功的喜悅油然而生。
三、有關開展中學數學建模教學的幾點建議
1.數學建模作業的評價以創新性、現實性、真實性、合理性、有效性等幾個方面作為標準,對建模的要求不可太高,重在參與。
2.數學建模問題難易應適中,千萬不要搞一些脫離中學生實際的建模教學,題目難度以“跳一跳可以讓學生夠得到”為度。
3.建模教學對中考、高考應用問題應當有所涉及。鑒于當前中學數學教學的實際,保持一定比例的中考、高考應用問題是必要的,這樣更有助于調動師生參與建模教學的積極性,保持建模教學的活動,促進中學數學建模教學的進一步發展。
4.建議中學教師繼續教育開設“數學建模”課程,師范類高等院校數學專業有必要把“數學建模”列為必修課程。中學教師只有通過對數學建模的系統學習和研究,才能準確地把握數學建模問題的深度和難度,更好地推動中學數學建模教學的發展。
數學以高度的抽象性、嚴密的邏輯性以及廣泛的應用性,滲透于科學技術及實際生產生活的各個領域。建模能力是解題者對各種能力的綜合應用,它涉及文字理解能力,對相關知識掌握程度,良好的心理素質,創新精神和創造能力,以及觀察、分析、綜合、比較、概括等種科學思維方法的綜合應用。中學數學建模具有廣闊的美好的發展前景,我們數學建模教學在以上適度的原則下也不應該拘泥于形式,受縛于教條,我們應密切關注生活,密切結合課本,改變原體,將知識重新分解組合、綜合拓廣,使之成為立意高、情境新、設問巧的問題,這對培養學生思維的靈活性,敏捷性,深刻性,廣闊性,創造性是大有益處的。數學建模是一種新的學習方式,順應社會發展及教育改革的需要,有助于培養學生學習的興趣及對知識的求知欲,鍛煉學生自學能力和運用計算機等工具的能力,同時也可以增強學生應用數學的意識。