初中数学教学中运用建模思想的有效策略

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  摘要:“通过建模来解决实际问题”,是新课改下对初中数学提出的明确要求。在初中数学教学中,借助日常的教学活动,将建模思想传递给学生,并指导学生运用建模思想解决实际问题,是教学的重要思路之一。在具体教学实践中,尝试运用建立图表、类比转化、把握最近发展区间、不同方式融合等多种形式实现建模思想与具体教学的融合。
  关键词:初中数学:建模思想;问题解决
  前言:
  建模思想是重要的数学思想之一,也是解决实际问题的实践方法之一。建构数学模型,是指通过抽象、简化、假设、引进变量等处理过程后,将实际问题用数学方式表达,建立起模型。新课标强调学生的核心素养,将指导学生掌握基本的数学学习方法等作为教学目标之一,应当引发教师的关注。尝试运用建模思想,建构数学模型,既能帮助教师理清课堂教学思路,有效教学;也能帮助学生掌握建模的数学思想。
  一、尝试借助图表建构模型
  运用数学方式解决问题,需要找到条件间的关联,掌握数学变量间的关系,而图标、表格等形式,恰到好处的满足这种需求,有效帮助学生理清思路,尽快找寻到因素[1]。在另一方面,表格、图标的形式,也能有效解除学生的阅读障碍,避免学生在阅读较长的应用问题后,逐渐忘记某个条件,造成解题时的思路缺失。以下题目为例:
  A市和B市各存机床12台和6台,现运往C市10台,D市内8台。若从A市运1台到C市、D市各需4万元和8万元,从B市运1台到C市、D市各需3万元和5万元。设B市运往C市x台,求总费用y关于的函数解析式。
  本题目从直观的观察就能看到其让人眼花缭乱的数字和条件等,望而却步。此时,不妨运用图形、箭头等,将相关联点加以关联、勾画,进而清晰地将其组织成为直观的线索网络,进而加以互动。借助线段、简单的图形、图表等去表达变量,能够在帮助学生理清思路,将具体的条件转换为抽象的概念、方式等,进而加以解决,以数学的基本原理、基本方法去解答问题,找到问题解决的路径。当图形线索基本建构起来,学生会自觉地将概念、条件、命题、规则等归入到不同环节,优化解题,也能于长期中培养学生的读题能力。
  二、通过类比转化的建模形式
  建模思想并非是刻板的概念、公式,而是一种数学精神、数学思想,是学生在面对数学问题是自觉反馈出的一种意识[2]。在教学过程中,教师可以有意识地与学生进行沟通交流,引导学生形成这样的思路,反之,很多数学问题中,蕴藏了值得挖掘的数学思路。例如:
  小王跟叔叔在400米长的环形跑道上练习跑步,小王每秒跑5米,叔叔每秒跑7.5米。叔叔对小王说:“我让你在我前面25米处起跑吧。”两人同时、同向出发,(1)经过多长时间两人首次相遇?(2)在两点到三点之间,什么时刻时针和分针重合?变式:在两点到三点之间,什么时刻时针和分针成平角,成直角?
  在这一问题中,明显是将路程问题与钟表结合在一起,可以用钟表的重合去表达模型,建构思路等。在当前的初中数学教学中,这样的问题,本质上就是一种以类比的方式,引导建模的过程。作为教师,及时捕捉到练习题目中所给的便利,将其加以运用,于潜移默化中实现对学生建模思想的建设。
  三、把握最近发展区间的建模形式
  有些时候,建构模型也可以用以培养学生的最近发展区间,并借此引导学生通过自主探究、学习,掌握建构模型的能力。所谓充分利用最近发展区间,需要教师充分了解班级学生的实际情况及分层,找到适合学生情况的知识内容等,帮助学生在适当的内容下,进行自觉的思考。有些时候,教师本身具有成熟的思路和对问题的固有判断,这本身也是一种“模型”的思维,但是这些未曾言说的内容,反而是学生的空白。课堂中适当为学生留白,可以帮助学生做以分析,指导学生进行思考,这里也以一案例具体阐释:
  :要设计一本书的封面,封面长刃27cm ,宽21 m ,正中央是一个与整个封面长宽比例相同的矩形,如果要使四周的彩色边衬所占面积是封面面积的1层,上、下边衬等宽,左、右边衬等宽,应如何设计四周边衬的宽度?
  这一例题,可以通过方程、比例等不同思路去解析,由此,除了每节课的必要教学任务,教师可以适当留白,先鼓励学生用以不同形式如解答与思考。整体而言,在组织教学中,教师与学生的积极互动,启发引导,切实为学生的学习做以指导。
  四、一题多解探究模型
  在课堂教学中,教师也要适当通过一题多解的形式,指导学生进行多维的思路探究。很多时候,课堂适当留白,为学生预留出足够的时间去讨论及思考,能够帮助学生很好地去理解与思考,毕竟,建模是一种思路、能力,而非死记硬背的答案[3]。在课堂教学中,教师尝试针对同一问题,启发学生做以思考与探究,及时指导学生做不同的思考、讨论,以思维碰撞、思路解析,进而指导学生做出铺垫。在课堂教学中,与学生交流互动,与教师思考探究,才能切实的进入到自觉思考中。在课堂教学中,一题多解、一题多思,从思维构建着手展开课堂教学,是教师的重要尝试,也应当对此作以探究,以逐渐完善教学工作,为学生的学习与成长带来更为深刻的体验,以此掌握教学思路。
  结语:
  在当前的初中数学教学中,关注建模思想,及时指导学生掌握建模思路,构建基本模型,实现基本的模型建构。建模不仅应当是学生解决问题的方法,更应当上升成为学生解决问题、数学学习的思路等,以此指导学生更为积极地参与到课堂中、数学的探究中,以此完成数学学习,掌握数学的钥匙。在整体教学中,与学生形成互动与关照,以此完成学习任务。
  参考文献
  [1]孔德峰.初中数学课堂教學中渗透模型思想的策略研究[J].中华少年,2019,18(2):87-88.
  [2]周琼,蔡天平.初中数学应用问题中渗透数学建模思想的策略研究[J].课程教学研究,2018,21(5):68-69.
  [3]蒋昊明.初中数学教学中建模思想的渗透和应用[J].数学大世界:中学版,2017,21(9):108-109.
  (山东省新泰市龙廷镇岙阴初级中学 271200)
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