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數(shù)學(xué)模型融入小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)思考

時間:2022-10-17 18:02:48

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數(shù)學(xué)模型融入小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)思考

“建?!笔菍W(xué)生應(yīng)形成的獨特的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力。教師以模型思想為引領(lǐng),引導(dǎo)學(xué)生開展以建模為主的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)活動,可以促進數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)教育的健康開展,讓學(xué)生學(xué)會利用科學(xué)的數(shù)學(xué)模型思想方法來鍛煉自己的建模能力。本文從數(shù)學(xué)建模入手,闡述它的基本含義,并站在數(shù)學(xué)模型思想的角度,分析它在小學(xué)數(shù)學(xué)課堂中特有的教學(xué)價值,還給出了能提效的教學(xué)策略,旨在營造良好的核心素養(yǎng)教育氛圍,并在這一氛圍下有針對性地推進數(shù)學(xué)模型思想的教學(xué)運用,讓學(xué)生樂于通過建立模型的方式解讀數(shù)學(xué)問題中的數(shù)量關(guān)系,找準(zhǔn)解題方法。數(shù)學(xué)學(xué)科的知識具有典型的嚴(yán)謹(jǐn)性與邏輯性,“建?!笔菍W(xué)生可以采取的有效學(xué)習(xí)手段。目前不少小學(xué)生在學(xué)習(xí)建模類的數(shù)學(xué)知識時,面臨著一定的學(xué)習(xí)困難。有的小學(xué)生則缺乏建模思維意識,使其在探究相應(yīng)的數(shù)學(xué)問題時缺乏良好的解題能力。教師需樹立模型思想,讓學(xué)生理解“模型”在數(shù)學(xué)領(lǐng)域的概念及建構(gòu)方法,這不僅要利用具體的數(shù)學(xué)模型分析抽象問題,還要從數(shù)學(xué)模型中提取學(xué)生能理解的數(shù)學(xué)信息,使其自主形成解題思路、成功解決數(shù)學(xué)問題。

一、數(shù)學(xué)建模的基本概述

數(shù)學(xué)建模的主要研究對象是現(xiàn)實世界的某個問題,學(xué)生要用數(shù)學(xué)方法予以解決,則可將其轉(zhuǎn)化為能運用數(shù)學(xué)知識對其直觀解釋的數(shù)學(xué)模型。隨著“核心素養(yǎng)”這一教學(xué)概念被提出來,“數(shù)學(xué)建模”強勢地進入了教師的視野,因為它是數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的重要組成部分,這要求教師學(xué)會引導(dǎo)學(xué)生從數(shù)學(xué)的角度來發(fā)現(xiàn)問題,將該問題提出來,然后運用數(shù)學(xué)語言表達,建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,再借助數(shù)學(xué)建模思想方法分析數(shù)學(xué)問題的解決方法。以“數(shù)學(xué)建?!睘橹饕臄?shù)學(xué)思想方法開展數(shù)學(xué)教學(xué),成了數(shù)學(xué)課堂中一道獨特的教學(xué)風(fēng)景。從教材的具體編排內(nèi)容看,讓學(xué)生形成建模為主的數(shù)學(xué)思維是他們學(xué)好數(shù)學(xué)知識的一個重要前提。教師需立足小學(xué)生的實際學(xué)習(xí)需要,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會利用數(shù)學(xué)模型思想學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識。

二、小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中數(shù)學(xué)模型思想的運用現(xiàn)狀

教師培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)模型思想,這是符合核心素養(yǎng)教育要求的教學(xué)舉措。而在小學(xué)階段的數(shù)學(xué)教學(xué)中,數(shù)學(xué)模型思想的運用存在不少的問題。

(一)數(shù)學(xué)建模教學(xué)受到阻礙

很多小學(xué)生在數(shù)學(xué)建模的學(xué)習(xí)活動中碰壁,對學(xué)生而言,數(shù)學(xué)建模思想具有較強的抽象性,而教師也在數(shù)學(xué)建模教學(xué)中面臨一定的困難,這逐漸降低了數(shù)學(xué)模型思想的運用頻率。歸根結(jié)底是教師對數(shù)學(xué)模型思想的解讀不夠準(zhǔn)確,采用的教學(xué)方法缺乏直觀化,導(dǎo)致學(xué)生遇到不小的認知困難,而教師也在這樣的教學(xué)活動中難以提高教學(xué)實效。久而久之,數(shù)學(xué)模型思想的教學(xué)運用受到越來越多的阻礙。

(二)模型思想的融合點不佳

有的教師在將數(shù)學(xué)模型思想融入自身教學(xué)時,沒有找準(zhǔn)融合點,導(dǎo)致學(xué)生在數(shù)學(xué)建模學(xué)習(xí)活動中常處于一知半解的狀態(tài)。教師應(yīng)講究合適的教學(xué)時機、教學(xué)契合點,讓學(xué)生能體會數(shù)學(xué)模型思想在促進自己數(shù)學(xué)認知能力、數(shù)學(xué)思維能力等方面的作用。對此,教師應(yīng)在制定教學(xué)設(shè)計方案時,就開始思考如何將數(shù)學(xué)模型思想有機融入數(shù)學(xué)課堂。

(三)數(shù)學(xué)建模教學(xué)過于單調(diào)

有些教師在融入數(shù)學(xué)模型思想時,并不注重用多元化的教學(xué)手段輔助刺激學(xué)生的認知系統(tǒng),這導(dǎo)致教師單純圍繞數(shù)學(xué)建模理論展開教學(xué),學(xué)生的建模學(xué)習(xí)活動比較單調(diào)。一方面,這種做法不利于學(xué)生有效理解數(shù)學(xué)模型思想的妙用;另一方面,學(xué)生會在建模學(xué)習(xí)活動中感到枯燥乏味。如今“核心素養(yǎng)”成了教育界的熱詞,數(shù)學(xué)建模能力是數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)體系的有機組成部分,教師應(yīng)關(guān)注數(shù)學(xué)模型思想在數(shù)學(xué)課堂中的有機運用。

三、將數(shù)學(xué)模型思想融入小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的重要價值

(一)增強學(xué)生的數(shù)學(xué)理解能力

許多學(xué)生在學(xué)習(xí)抽象的數(shù)學(xué)知識時都感到頗為頭疼,因為學(xué)生對這些數(shù)學(xué)知識缺乏良好的理解能力,在一知半解的情況下難以對這一數(shù)學(xué)知識有效運用,也難以對相關(guān)的數(shù)學(xué)知識有效掌握。而數(shù)學(xué)模型思想的引入與運用,卻可幫助學(xué)生解決這一學(xué)習(xí)困難,使其學(xué)會將數(shù)學(xué)知識抽象成現(xiàn)實的、易理解的問題,讓學(xué)生更容易理解相關(guān)數(shù)學(xué)知識。

(二)增強學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用意識

在數(shù)學(xué)模型思想的引領(lǐng)下,學(xué)生一般會通過建立模型、求解數(shù)學(xué)模型問題的方式掌握新課的數(shù)學(xué)知識。而且數(shù)學(xué)模型具有一定的直觀性和簡潔性,能讓學(xué)生快速梳理解題思路、找出解題方法、調(diào)用相關(guān)的數(shù)學(xué)知識解決該數(shù)學(xué)模型相關(guān)的數(shù)學(xué)問題。這顯然可讓學(xué)生形成必備的數(shù)學(xué)應(yīng)用意識,使其善于利用各種相互關(guān)聯(lián)的數(shù)學(xué)知識建立解題思路,然后循著這一思路準(zhǔn)確羅列出算式,對算式進行計算與檢驗后得出最后的答案。

(三)提升學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)

“建模”很早就進入了教師的視野,但是長久以來都沒有利用它讓學(xué)生真正掌握較強的建模能力。如今它被放到數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的行列中,意味著教師需集中一定的教學(xué)注意力,讓“建?!必灤┯跀?shù)學(xué)教學(xué)中,讓學(xué)生加深對“建?!钡膶W(xué)習(xí)印象,使其在針對性地學(xué)習(xí)如何建模的過程中,不僅可掌握建模相關(guān)的學(xué)習(xí)技巧,還可形成相應(yīng)的數(shù)學(xué)素養(yǎng)。教師要促進學(xué)生多方面數(shù)學(xué)素質(zhì)能力的健康發(fā)展,就需將數(shù)學(xué)模型思想與數(shù)學(xué)教學(xué)有機融合的教學(xué)模式落到實處。

(四)可促進學(xué)生思維能力發(fā)展

在學(xué)生圍繞數(shù)學(xué)知識展開探究學(xué)習(xí)時,就已經(jīng)形成了數(shù)學(xué)建模思維的雛形。小學(xué)數(shù)學(xué)教師若是在這樣的教學(xué)環(huán)境下針對性地融入數(shù)學(xué)模型思想方法,引導(dǎo)學(xué)生利用數(shù)學(xué)模型思想方法解決數(shù)學(xué)問題,則可有效鍛煉學(xué)生的抽象思維能力,并逐漸促進學(xué)生數(shù)學(xué)建模思維與建模能力的發(fā)展。隨著學(xué)生年齡的增長,數(shù)學(xué)建模思維與建模能力會對其數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)效果產(chǎn)生越來越重要的影響,教師需對數(shù)學(xué)模型思想的教學(xué)運用給予高度重視。

四、將數(shù)學(xué)模型思想融入小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的有效策略

(一)通過實物觀察,建構(gòu)幾何圖形的數(shù)學(xué)模型

教師在幫助學(xué)生克服數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)困難時,應(yīng)注重引入直觀化的教學(xué)手段,實物觀察是最為常見的直觀化教學(xué)手段之一。實物觀察是學(xué)生學(xué)習(xí)抽象數(shù)學(xué)知識的重要途徑,學(xué)生往往可從這個過程中獲取豐富的數(shù)學(xué)信息,進而根據(jù)這些數(shù)學(xué)信息提出相關(guān)的數(shù)學(xué)問題,然后圍繞這些數(shù)學(xué)問題展開針對性的探索與研究。尤其是以幾何圖形為主的數(shù)學(xué)知識教學(xué)中,實物觀察是非?;A(chǔ)的教學(xué)輔助手段,它能讓學(xué)生將實物與抽象幾何模型有機聯(lián)系,使其對幾何圖形數(shù)學(xué)模型有直觀的認知。為了讓學(xué)生建立數(shù)學(xué)模型并圍繞數(shù)學(xué)模型解決幾何圖形相關(guān)的數(shù)學(xué)問題,教師可將“實物觀察”“數(shù)學(xué)模型思想的教學(xué)運用”這兩個內(nèi)容整合起來,讓學(xué)生嘗試建立關(guān)于幾何圖形的數(shù)學(xué)模型,這便于學(xué)生更深刻地理解幾何圖形的數(shù)學(xué)知識、解決相關(guān)數(shù)學(xué)問題。以北師大版數(shù)學(xué)六年級上冊“圓的認識”這部分內(nèi)容為例,教師可先讓學(xué)生觀察各種與圓形相關(guān)的實物,如圓鏡、圓形貼紙、圓形裝飾畫、圓盒等。在對不同實物的觀察與對比分析中,學(xué)生更容易發(fā)現(xiàn)一些原本隱藏較深的問題,并能運用數(shù)學(xué)語言描述發(fā)現(xiàn)的問題。比如學(xué)生提出的數(shù)學(xué)問題是:“具備哪些共同特征,才能將其稱之為圓呢?”于是學(xué)生可圍繞這一問題展開深入的思考,不斷羅列出各種圓可能擁有的特征。而學(xué)生在探究這一數(shù)學(xué)問題時,會接觸到圓的圓心、半徑、直徑等重要的數(shù)學(xué)概念,教師可鼓勵學(xué)生自主運用不同的方式,在白紙上畫出一個圓形。這個時候,教師可讓學(xué)生逐步形成數(shù)學(xué)建模思維:“圓心、半徑和直徑是圓形的重要組成部分,那該怎么利用這些要素準(zhǔn)確畫出一個圓呢?”當(dāng)學(xué)生能成功畫出圓,則意味著學(xué)生建立了一個直觀的圓形數(shù)學(xué)模型。

(二)依托操作活動,巧妙地融入數(shù)學(xué)模型思想

動手操作活動是非常重要的實踐性數(shù)學(xué)教學(xué)活動,也是一種具有較強直觀性的教學(xué)活動。教師將數(shù)學(xué)知識融于動手操作活動,可降低數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)內(nèi)容的學(xué)習(xí)難度。而且學(xué)生普遍比較好動,具有明顯的好奇心,在參與動手操作類的教學(xué)活動時往往會有較大的學(xué)習(xí)熱情。因此教師可依托動手操作教學(xué)活動加深學(xué)生對數(shù)學(xué)知識的理解與運用。在核心素養(yǎng)教育視域下,教師可將數(shù)學(xué)模型思想引進來,將其融入動手操作活動中,讓學(xué)生學(xué)會在動手操作中建立數(shù)學(xué)模型,然后在此基礎(chǔ)上將抽象的數(shù)學(xué)知識轉(zhuǎn)化為直觀的內(nèi)容,便于學(xué)生利用數(shù)學(xué)模型思想解決數(shù)學(xué)問題。以北師大版數(shù)學(xué)六年級上冊“圓的周長”一課為例,教師可鼓勵學(xué)生自主采用不同的方式展開動手操作,測量圓的周長,然后對這些動手操作內(nèi)容進行分析、歸納,再嘗試探尋其中的數(shù)學(xué)規(guī)律,并推導(dǎo)出圓的周長的計算公式,建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。比如學(xué)生可先準(zhǔn)備好一條細繩、一個圓形物體,然后用這條細繩包裹住這一圓形物體的外緣部分,此時細繩包裹住圓形物體的長度就是這個圓形物體的周長;有的學(xué)生將圓形物體的曲線涂上顏料,把這個圓放在白紙上滾動一圈,然后測量出它滾動的長度即為這個圓的周長;有的學(xué)生直接用卷尺來測量一個圓的周長;還有的學(xué)生將圓的曲線部分剪下來,將其平攤開測量它的長度,得出圓的周長……教師可鼓勵學(xué)生根據(jù)大家動手操作的具體內(nèi)容,探尋圓的周長與哪些因素存在緊密的聯(lián)系,然后對幾組相關(guān)數(shù)據(jù)進行分析,找出其中的規(guī)律,再推導(dǎo)出圓的周長的計算方式即C=2πr=πd。根據(jù)這一數(shù)學(xué)模型,學(xué)生在遇到求解圓的周長的數(shù)學(xué)問題時,可快速根據(jù)直觀的數(shù)學(xué)模型找出解題思路和解題方法,這有利于提高學(xué)生的建模能力與解題能力。而且學(xué)生在動手操作活動中也鍛煉了自己的動手能力與探究學(xué)習(xí)能力,切實發(fā)揮了數(shù)學(xué)模型思想在數(shù)學(xué)課堂中的教學(xué)價值。

(三)立足生活教學(xué),加強數(shù)學(xué)模型思想的運用

數(shù)學(xué)模型植根于現(xiàn)實問題,教師可以在建立數(shù)學(xué)模型時,從現(xiàn)實問題出發(fā),結(jié)合自己的生活經(jīng)驗分析問題、解決問題。因此,數(shù)學(xué)模型思想在小學(xué)數(shù)學(xué)課堂中的融入與運用,為教師開展生活化教學(xué)提供了很好的條件。為了讓學(xué)生更直觀地感受和發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)模型中蘊涵的數(shù)學(xué)問題,教師可引入生活教學(xué)法展開數(shù)學(xué)建模教學(xué),讓學(xué)生對現(xiàn)實生活中的實際數(shù)學(xué)問題進行分析與解讀,結(jié)合已有的認知經(jīng)驗解決問題。同樣在北師大版數(shù)學(xué)六年級上冊教材中,教師可圍繞“百分?jǐn)?shù)的應(yīng)用(三)”這一章節(jié)的知識內(nèi)容,給出具體的生活實例:小明在6月份參加夏令營,參加夏令營的總支出是這個月小明家庭總支出的35%,除了小明參加夏令營的支出,剩下的支出總額占這個月小明家庭總支出的65%,已知小明參加夏令營的總支出比其他支出少了2700元,請問他家6月的家庭總支出是多少元?這一例子與學(xué)生的現(xiàn)實生活存在緊密的聯(lián)系,教師可鼓勵學(xué)生結(jié)合一定的生活經(jīng)驗與認知經(jīng)驗梳理題目中蘊涵的數(shù)量關(guān)系:1.小明參加夏令營的支出+其他總支出=家庭總支出;2.小明家6月夏令營總支出+2700=小明家6月其他支出。之后,學(xué)生可根據(jù)數(shù)量關(guān)系羅列出算式,建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。此時學(xué)生可先假設(shè)小明家6月份的家庭總支出為x,然后列出相應(yīng)的算式:35%x+2700=65%x,求得x的值為9000(元)。

(四)依據(jù)建構(gòu)主義,引導(dǎo)小學(xué)生建構(gòu)數(shù)學(xué)模型

在建構(gòu)主義理論下,教師一般可將學(xué)生帶入某一宏觀情境中,讓學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)其中的問題,然后自主整理這一問題,再將其系統(tǒng)地提出,最后圍繞實際的問題展開探究學(xué)習(xí)。在這個過程中,學(xué)生可建構(gòu)一個數(shù)學(xué)知識結(jié)構(gòu),基于此建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,讓學(xué)生學(xué)會利用數(shù)學(xué)知識結(jié)構(gòu)中的具體知識,解決數(shù)學(xué)模型中的實際數(shù)學(xué)問題。在北師大版數(shù)學(xué)五年級上冊教材中,“組合圖形的面積”這節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容突顯了幾何圖形的教學(xué)特色,教師可從身邊選擇某一不規(guī)則圖形,引導(dǎo)學(xué)生在白紙上畫出相關(guān)的組合圖形,然后建立一個蘊涵組合圖形面積計算公式的數(shù)學(xué)模型,根據(jù)數(shù)學(xué)模型中的具體數(shù)量關(guān)系,給出具體的解決問題方案。比如有的學(xué)生選擇了一個“L”型的菜地,對這塊菜地的邊長進行了具體的測量。在數(shù)學(xué)模型思想與建構(gòu)主義理論下,學(xué)生進入了這一宏觀情境中,通過自主測量與獨立思考,在白紙上畫出了“L”型菜地的簡圖,發(fā)現(xiàn)這塊菜地是由長方形和正方形組合而成的,只需求解這兩個圖形的面積之和即可得到它的面積。于是學(xué)生提出了問題:“如何將這塊菜地合理分成長方形和正方形?它們的面積分別是多少?如何求解這一組合圖形的面積?”學(xué)生提出的這些問題可輔助他們建立“長方形面積+正方形面積=組合圖形面積(菜地面積)”這一數(shù)學(xué)模型,待學(xué)生獲得全部的測量數(shù)據(jù)之后,即可進入組合面積計算的學(xué)習(xí)階段,得出最終結(jié)果。

五、結(jié)語

簡而言之,教師應(yīng)立足數(shù)學(xué)模型思想,引導(dǎo)學(xué)生形成“建?!睘橹鞯臄?shù)學(xué)學(xué)習(xí)方法,讓學(xué)生不再被抽象的數(shù)學(xué)問題所困擾,善于利用建模的方法解讀抽象的數(shù)學(xué)問題,加快學(xué)生準(zhǔn)確解題的速度,確保學(xué)生在建模學(xué)習(xí)方式的運用過程中顯著提高自己的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)效果。

作者:王玉紅 單位:甘肅省民樂縣洪水小學(xué)

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