中學(xué)數(shù)學(xué)建模教學(xué)淺談
李磊
: 近幾年來,我國中學(xué)數(shù)學(xué)建模的實(shí)踐表明,開展數(shù)學(xué)應(yīng)用的教學(xué)活動符合社會需要,有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣,有利于增強(qiáng)學(xué)生的應(yīng)用意識,有利于擴(kuò)展學(xué)生的視野。
一、中學(xué)數(shù)學(xué)建模教學(xué)應(yīng)遵循的幾個原則
1.要解決數(shù)學(xué)建模能力中的核心層———數(shù)學(xué)化
我們認(rèn)為學(xué)生解決“應(yīng)用”問題,有兩個“攔路虎”,首先就是學(xué)生不會將實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題,即數(shù)學(xué)化過程。這里面需要解決學(xué)生怎樣通過閱讀理解將文字語言轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)符號語言,這一點(diǎn)恰恰是教學(xué)的一個盲點(diǎn),學(xué)生不能對應(yīng)用問題進(jìn)行有效的閱讀理解。日常教學(xué)中我們要注意指導(dǎo)學(xué)生在閱讀中形成閱讀想像、閱讀聯(lián)想、閱讀思維、閱讀情感等穩(wěn)定的閱讀心理要素,持之以恒地訓(xùn)練,使學(xué)生形成良好的閱讀理解能力。其次應(yīng)加強(qiáng)學(xué)生的運(yùn)算(特別是近似計(jì)算)能力培養(yǎng),應(yīng)鼓勵學(xué)生使用計(jì)算機(jī)、計(jì)算器等工具。
2.要突出學(xué)生的主體地位
學(xué)生主體地位是指學(xué)生應(yīng)是教學(xué)活動的中心,教師、教材、一切的教學(xué)手段,都應(yīng)為學(xué)生的學(xué)習(xí)服務(wù),讓學(xué)生應(yīng)積極參與到教學(xué)活動中去,充當(dāng)教學(xué)活動的主角。教師要鼓勵學(xué)生大膽嘗試,鼓勵學(xué)生不怕挫折失敗,鼓勵學(xué)生動口表述、動手操作、動腦思考,鼓勵學(xué)生要多想、多讀、多議、多講、多練、多聽,讓學(xué)生始終處于主動參與、主動探索的積極狀態(tài)。如在“打包問題”教學(xué)中,可讓學(xué)生自己制作模型,自己測量有關(guān)數(shù)據(jù),自己動手?jǐn)[列模型,有助于學(xué)生深入思考問題的實(shí)質(zhì),教師要在講解過程中不斷滲透建模的思想,激勵學(xué)生克服困難,集思廣益最終由師生共同探討得到數(shù)學(xué)建模的結(jié)果。
3.要把握適應(yīng)性原則
數(shù)學(xué)建模的設(shè)計(jì)應(yīng)與課堂教學(xué)內(nèi)容相配套,體現(xiàn)數(shù)學(xué)建模的思想方法,課外活動中,建模設(shè)計(jì)所涉及的數(shù)學(xué)知識可有所拓寬,但課堂教學(xué)中建模問題要與教學(xué)目標(biāo)和課堂教學(xué)進(jìn)度相適應(yīng),不可任意地拓寬和加深,以免加重學(xué)生學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。選題時可以結(jié)合教學(xué)內(nèi)容構(gòu)造實(shí)際模型。另外,也可以聯(lián)系實(shí)際生活,引導(dǎo)學(xué)生建立一些簡單的數(shù)學(xué)模型。
4.要注重滲透數(shù)學(xué)思想方法
數(shù)學(xué)思想方法是數(shù)學(xué)知識的精髓,是知識、技能轉(zhuǎn)化為能力的橋梁,是數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)中強(qiáng)有力的支柱。由于中學(xué)數(shù)學(xué)建模教學(xué)面對的是千變?nèi)f化的靈活的實(shí)際問題,建模過程應(yīng)該是滲透數(shù)學(xué)思想方法的過程。首先是數(shù)學(xué)建模中化歸的思想方法,還可根據(jù)不同的實(shí)際問題滲透函數(shù)的思想、方程的思想、數(shù)形結(jié)合的思想、等價(jià)轉(zhuǎn)化思想、類比歸納和類比聯(lián)想思想以及探索思想,還可向?qū)W生介紹消元法、換元法、待定系數(shù)法、配方法、反證法等數(shù)學(xué)方法。只有我們在數(shù)學(xué)建模教學(xué)中注重全方位滲透數(shù)學(xué)思想方法,才有可能讓學(xué)生從本質(zhì)上理解數(shù)學(xué)建模的思想,從而把數(shù)學(xué)建模知識內(nèi)化為學(xué)生的心智素質(zhì)。
二、中學(xué)數(shù)學(xué)建模教學(xué)中得幾個環(huán)節(jié)
1.創(chuàng)設(shè)問題情景,激發(fā)求知欲
根據(jù)具體的教學(xué)內(nèi)容,從學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)和已有的知識背景出發(fā),選編合適的實(shí)際應(yīng)用題,讓學(xué)生帶著問題在迫切要求下學(xué)習(xí),為知識的形成做好情感上的準(zhǔn)備,并提供給學(xué)生充分進(jìn)行數(shù)學(xué)實(shí)踐活動和交流的機(jī)會。 2. 抽象概括,建立模型,導(dǎo)入學(xué)習(xí)課題
通過學(xué)生的實(shí)踐、交流,發(fā)表見解,搜集、整理、描述,抽象其本質(zhì),概括為我們需要學(xué)習(xí)的課題,滲透建模意識,介紹建模方法,學(xué)生應(yīng)是這一過程的主體,教師適時啟發(fā),介紹觀察、實(shí)驗(yàn)、猜測、矯正與調(diào)控等合情推理模式,成為學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的組織者、引導(dǎo)者、合作者與共同研究者。
3.研究模型,形成數(shù)學(xué)知識
對所建立的模型,靈活運(yùn)用啟發(fā)式、嘗試指導(dǎo)法等教學(xué)方法,以教師為主導(dǎo),學(xué)生為主體完成課題學(xué)習(xí),形成數(shù)學(xué)知識、思想和方法,并獲得新的數(shù)學(xué)活動經(jīng)驗(yàn)。
4.解決實(shí)際應(yīng)用問題,享受成功喜悅
用課題學(xué)習(xí)中形成的數(shù)學(xué)知識解答開始提出的實(shí)際應(yīng)用題。問題得以解決,學(xué)生能體會到數(shù)學(xué)在解決問題時的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值,體驗(yàn)到所學(xué)知識的用途和益處,成功的喜悅油然而生。
三、有關(guān)開展中學(xué)數(shù)學(xué)建模教學(xué)的幾點(diǎn)建議
1.數(shù)學(xué)建模作業(yè)的評價(jià)以創(chuàng)新性、現(xiàn)實(shí)性、真實(shí)性、合理性、有效性等幾個方面作為標(biāo)準(zhǔn),對建模的要求不可太高,重在參與。
2.數(shù)學(xué)建模問題難易應(yīng)適中,千萬不要搞一些脫離中學(xué)生實(shí)際的建模教學(xué),題目難度以“跳一跳可以讓學(xué)生夠得到”為度。
3.建模教學(xué)對中考、高考應(yīng)用問題應(yīng)當(dāng)有所涉及。鑒于當(dāng)前中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的實(shí)際,保持一定比例的中考、高考應(yīng)用問題是必要的,這樣更有助于調(diào)動師生參與建模教學(xué)的積極性,保持建模教學(xué)的活動,促進(jìn)中學(xué)數(shù)學(xué)建模教學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展。
4.建議中學(xué)教師繼續(xù)教育開設(shè)“數(shù)學(xué)建模”課程,師范類高等院校數(shù)學(xué)專業(yè)有必要把“數(shù)學(xué)建模”列為必修課程。中學(xué)教師只有通過對數(shù)學(xué)建模的系統(tǒng)學(xué)習(xí)和研究,才能準(zhǔn)確地把握數(shù)學(xué)建模問題的深度和難度,更好地推動中學(xué)數(shù)學(xué)建模教學(xué)的發(fā)展。
數(shù)學(xué)以高度的抽象性、嚴(yán)密的邏輯性以及廣泛的應(yīng)用性,滲透于科學(xué)技術(shù)及實(shí)際生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域。建模能力是解題者對各種能力的綜合應(yīng)用,它涉及文字理解能力,對相關(guān)知識掌握程度,良好的心理素質(zhì),創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力,以及觀察、分析、綜合、比較、概括等種科學(xué)思維方法的綜合應(yīng)用。中學(xué)數(shù)學(xué)建模具有廣闊的美好的發(fā)展前景,我們數(shù)學(xué)建模教學(xué)在以上適度的原則下也不應(yīng)該拘泥于形式,受縛于教條,我們應(yīng)密切關(guān)注生活,密切結(jié)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(shè)問巧的問題,這對培養(yǎng)學(xué)生思維的靈活性,敏捷性,深刻性,廣闊性,創(chuàng)造性是大有益處的。數(shù)學(xué)建模是一種新的學(xué)習(xí)方式,順應(yīng)社會發(fā)展及教育改革的需要,有助于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣及對知識的求知欲,鍛煉學(xué)生自學(xué)能力和運(yùn)用計(jì)算機(jī)等工具的能力,同時也可以增強(qiáng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)的意識。