陳依
數(shù)學建模就是建立數(shù)學模型解決問題的方法。小學數(shù)學建模主要是指在小學數(shù)學學習中,用“模型思想”指導數(shù)學教學,不斷讓學生經歷從具體事例或現(xiàn)實原型出發(fā)逐步抽象、概括地建立起某種模型并解釋和運用,從而加深對數(shù)學的理解和感受,提升數(shù)學學習能力。在小學數(shù)學課堂中,如何幫助學生科學、合理、有效地建構數(shù)學模型,筆者從以下幾方面進行了探討。
在數(shù)學概念的教學過程中,要讓學生在充分直觀感知的基礎上,先將抽象的語言文字轉化成圖形,然后學會使用抽象的數(shù)學符號表達圖形,降低學生的思維難度,從而有效地幫助學生理解知識,建構模型。
學生在建立數(shù)學模型的過程中,通常要經歷三個階段,即形象——表象——抽象。數(shù)學概念教學的核心就是使人明白概念的本質屬性。例如,在“百分數(shù)的認識”一課中,可以通過出示的信息,開展教學。
1.用流水洗手30 秒以上,可清除80%的細菌。
2.我國最新的調查顯示:25%的小學生患近視。
3.第六次人口普查結果,我國男性人口約占51.27%”。從以上例子可以引導學生個性化畫圖理解80%表示的意思,如:
再通過“你是怎樣想的?整個方格表示什么?陰影部分表示什么?”“說說你又是怎樣表示的?80%是誰與誰比較的結果呢?”等問題的討論交流,使學生經歷并看到用不同的方法表示“清除的細菌是細菌總數(shù)80%”。百格圖、線段圖等表示方法外表有差別,但內在的本質卻是相同的——表示兩個數(shù)在比較,這就幫助學生建立對百分數(shù)本質屬性的充分感知。然后,再通過對“未清除的占總數(shù)的20%”,“25%的小學生患近視”的感知,使學生對百分數(shù)的表象逐步清晰起來,最后,水到渠成的抽象出“百分數(shù)表示一個數(shù)是另一個數(shù)的百分之幾”這一概念。在這一教學過程中,教師始終圍繞“百分數(shù)是兩個量相比較的結果”這一重點展開,把數(shù)與形緊密地結合起來,讓學生充分感知,建立表象,抽象概括出概念,促進學生有效地建構起百分數(shù)這一模型及其本質的屬性。
小學數(shù)學統(tǒng)計與概率的教學,必須注重兒童的日常經驗,必須從兒童的生活出發(fā),在兒童充分活動的基礎上,在一個具體情境中的活動中去體驗、認識和建構。它不要求學生用高深的數(shù)學建模知識去解決一些統(tǒng)計和概率問題,而是要通過收集、整理、分析數(shù)據(jù)等基本統(tǒng)計活動和簡單隨機現(xiàn)象可能性的探究,逐步從實踐的“操作”發(fā)展到理論的“建構”,雖然沒能使學生系統(tǒng)地掌握建模的方法,但使學生經歷了數(shù)學建模過程,潛移默化地滲透了數(shù)學建模思想。
例如:在“復式條形統(tǒng)計圖”的教學中,可以按“點擊簡單模型——建構復雜模型——完善用活模型”的基本模式展開。單式統(tǒng)計圖是復式統(tǒng)計圖的原型基礎,是學生建模的起點,在課堂一開始通過創(chuàng)設情境,喚起學生對單式統(tǒng)計圖的回憶,為建構復式統(tǒng)計圖奠定基礎。在合并單式統(tǒng)計圖的過程中,引導學生動手嘗試繪制復式條形統(tǒng)計圖,要求是想辦法讓人一眼就讀懂你做的統(tǒng)計圖的意思。再依次展示學生的作品并全班交流。
“實踐與綜合應用”中的數(shù)學模型就是將問題解決中敘述的生活語言抽象成數(shù)學語言,進而轉化成數(shù)學運算并構建數(shù)學模型(數(shù)量關系)的過程。一般包括:從現(xiàn)實生活或具體情境中抽象出數(shù)學問題,用數(shù)學符號和語言表示問題的數(shù)量關系和變化規(guī)律,求出結果并驗證結果。如何重視“實踐與綜合應用”的建模,筆者結合“搭配規(guī)律”這一課例談幾點想法。
1.生活問題數(shù)學化,數(shù)學解決問題建模的起點
讓學生經歷將“問題情境”轉化成“數(shù)學問題”的過程,這樣不僅幫助學生理解題意,還是數(shù)學建模的起點,為后面的數(shù)學建模做好鋪墊。
2.用數(shù)學語言表達數(shù)量關系,建構解決問題的模型
在“搭配規(guī)律”一課中,對于搭配問題中數(shù)量關系的分析十分重要,要根據(jù)學生思維的起點,確定思維的方向,培養(yǎng)學生用數(shù)學的語言有序地分析數(shù)量關系。教師通過引導學生在變化中尋找不變的思路,認識到用“幾個幾”的方法能夠更好地解決問題,初步抽象出搭配的規(guī)律及其背后的數(shù)量關系。
3.比較反思,驗證數(shù)學模型
學生通過對數(shù)學問題進行觀察、思考、猜測、歸納等一系列的思維活動,初步建立起解決幾種不同事物進行有序搭配問題的數(shù)學模型,學生雖然解決問題,但對解決問題的過程和方法缺乏數(shù)學層面的分析。因此,學生通過在回顧整理、反思比較中不斷地建構和調整數(shù)學模型。
總之,小學數(shù)學建模過程是一個綜合性的過程,是數(shù)學能力和其他各種能力協(xié)同發(fā)展的過程。通過建模教學,可以加深學生對數(shù)學知識和方法的理解和掌握,調整學生的知識結構,深化知識層次。同時,培養(yǎng)學生運用數(shù)學的意識和自主、合作、探索、創(chuàng)新的精神,為學生的終身學習、可持續(xù)發(fā)展奠定基礎。