關于初中生數學建模意識初探
趙輝利
一、數學建模與數學建模意識
所謂數學模型,是指對于現實世界的某一特定研究對象,為了某個特定的目的,在做了一些必要的簡化假設,運用適當的數學工具,并通過數學語言表述出來的一個數學結構,數學中的各種基本概念,都以各自相應的現實原型作為背景而抽象出來的數學概念。各種數學公式、方程式、定理、理論體系等等,都是一些具體的數學模型。舉個簡單的例子,二次函數就是一個數學模型,很多數學問題甚至實際問題都可以轉化為二次函數來解決。而通過對問題數學化,模型構建,求解檢驗使問題獲得解決的方法稱之為數學模型方法。我們的數學教學說到底實際上就是教給學生前人給我們構建的一個個數學模型和怎樣構建模型的思想方法,以使學生能運用數學模型解決數學問題和實際問題。
由此,我們可以看到,培養學生運用數學建模解決實際問題的能力關鍵是把實際問題抽象為數學問題,必須首先通過觀察分析、提煉出實際問題的數學模型,然后再把數學模型納入某知識系統去處理,這不但要求學生有一定的抽象能力,而且要有相當的觀察、分析、綜合、類比能力。學生的這種能力的獲得不是一朝一夕的事情,需要把數學建模意識貫穿在教學的始終,也就是要不斷的引導學生用數學思維的觀點去觀察、分析和表示各種事物關系、空間關系和數學信息,從紛繁復雜的具體問題中抽象出我們熟悉的數學模型,進而達到用數學模型來解決實際問題,使數學建模意識成為學生思考問題的方法和習慣。
二、培養數學建模意識的基本途徑。
1、必須從數學教材、教學本身結合高考導向來培養學生的數學建模意識,提高數學思維能力。雖然數學建模的目的是為了解決實際問題,但對于中學生來說,進行數學建模教學的主要目的并不是要他們去解決生產、生活中的實際問題,而是要培養他們的數學應用意識,掌握數學建模的方法,提高數學思維能力。首先我認為可以利用現行的數學教材,向學生介紹一些常用的、典型的基本數學模型,如函數模型、方程模型、不等式模型、數列模型、概率模型、幾何模型、幾何曲線模型等。可通過幾何、三角形測量問題和列方程解應用題的教學滲透數學建模的思想與思維過程。學習幾何、三角的測量問題,使學生多方面全方位地感受數學建模思想,讓學生認識更多現在數學模型,鞏固數學建模思維過程。
2、應盡可能地注意與其它相關學科的關系。現代科學技術的發展,使數學廣泛的滲透到了各個學科,促進了各學科的數學化趨勢。
在建模教學中應重視選用數學與物理、化學、生物、美學等學科知識相結合的跨學科問題和大量與日常生活相聯系(如投資買賣、銀行儲蓄、優化、測量等方面)的數學問題,從其它學科中選擇應用題,通過構建模型,培養學生應用數學工具解決該學科難題的能力。我們在教學中注意數學與其它學科的呼應,不但可以幫助學生加深對其它學科的理解,也是培養學生建模意識的重要途徑。 3 、把構建數學建模意識與培養學生創造性思維過程統一起來。培養創造性思維能力,主要應培養學生靈活運用基本理論解決實際問題的能力。因此在數學教學中培養學生的建模意識實質上是培養、發展學生的創造性思維能力,因為建模活動本身就是一項創造性的思維活動,它既具有一定的理論性又具有較大的實踐性,還要求思維的深刻性和靈活性,而且在建模活動過程中,能培養學生獨立,自覺地運用所給問題的條件,尋求解決問題的最佳方法和途徑,可以培養學生的想象能力,直覺思維、猜測、轉換、構造等能力。而這些數學能力正是創造性思維所具有的最基本的特征。
通過數學建模教學,使學生有獨到的見解和與眾不同的思考方法,如善于發現問題,溝通各類知識之間的內在聯系等是培養學生創新思維的核心。
三、 把構建數學建模意識與培養學生創造性思維過程統一起來。
在諸多的思維活動中,創新思維是最高層次的思維活動,是開拓性、創造性人才所必須具備的能力。我認為培養學生創造性思維的過程有三點基本要求。第一,對周圍的事物要有積極的態度;第二,要敢于提出問題;第三,善于聯想,善于理論聯系實際。因此在數學教學中構建學生的建模意識實質上是培養學生的創造性思維能力,因為建模活動本身就是一項創造性的思維活動。它既具有一定的理論性又具有較大的實踐性;既要求思維的數量,還要求思維的深刻性和靈活性,而且在建模活動過程中,能培養學生獨立,自覺地運用所給問題的條件,尋求解決問題的最佳方法和途徑,可以培養學生的想象能力,直覺思維、猜測、轉換、構造等能力。而這些數學能力正是創造性思維所具有的最基本的特征。
四、總結
綜上所述,在數學教學中構建學生的數學建模意識與素質教學所要求的培養學生的創造性思維能力是相輔相成,密不可分的。要真正培養學生的創新能力,光憑傳授知識是遠遠不夠的,重要的是在教學中必須堅持以學生為主體,不能脫離學生搞一些不切實際的建模教學,我們的一切教學活動必須以調動學生的主觀能動性,培養學生的創新思維為出發點,引導學生自主活動,自覺的在學習過程中構建數學建模意識,只有這樣才能使學生分析和解決問題的能力得到長足的進步,也只有這樣才能真正提高學生的創新能力,使學生學到有用的數學。我們相信,在開展“目標教學”的同時,大力滲透“建模教學”必將為中學數學課堂教學改革提供一條新路,也必將為培養更多更好的“創造型”人才提供一個全新的舞臺。