黃新
著名數(shù)學家懷特海曾說:“數(shù)學就是對于模式的研究”。所謂數(shù)學模型,是指對于現(xiàn)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(shè),運用適當?shù)臄?shù)學工具,并通過數(shù)學語言表述出來的一個數(shù)學結(jié)構(gòu),數(shù)學中的各種基本概念,都以各自相應(yīng)的現(xiàn)實原型作為背景而抽象出來的數(shù)學概念。數(shù)學模型可以有效地描述自然現(xiàn)象和社會現(xiàn)象,數(shù)學課程應(yīng)體現(xiàn)“問題情境——建立數(shù)學模型——理解、應(yīng)用與拓展”,讓學生親身經(jīng)歷將實際問題抽象成數(shù)學模型并進行解釋與應(yīng)用的過程,進而使學生獲得對數(shù)學理解的同時,在思維能力、情感、態(tài)度與價值觀等多方面得到進步和發(fā)展.模型思想的滲透看起來很復(fù)雜,實質(zhì)上我們針對教學內(nèi)容,結(jié)合每個知識點都可以滲透。下面粗略的談?wù)勅绾卧诔踔袛?shù)學課中合理設(shè)置探究點,以滲透數(shù)學建模思想。
一、在開放性問題中設(shè)置合作探究點。
數(shù)學開放題內(nèi)容具有新穎性、多樣性、生動性,有的追溯多種條件,有的追溯多種條件,有的探求多種結(jié)論,有的尋找多種解法,有的由變求變,體現(xiàn)現(xiàn)代數(shù)學氣息,不像封閉性題型形式單一的呈現(xiàn)和呆板的敘述。具有開放性的問題可以降低對學生思維的限制,不同的學生可以根據(jù)自身情況對開放性習題的條件、依據(jù)、結(jié)論、解決問題的方式方法做出不同的選擇。
例如在九年級上冊第三章《中點四邊形》一節(jié)的教學中,可設(shè)置兩個探究點:(一)、當原四邊形為四邊形、平行四邊形、矩形、菱形、正方形時,判斷它們的中點四邊形的形狀。(二)、要使一個四邊形的中點四邊形為平行四邊形、矩形、菱形、正方形,探究它們的原四邊形必須滿足什么條件。解題后回過頭來對解題活動加以反思、探討、分析與研究是非常重要的環(huán)節(jié)。因為對解題過程的回顧和審視會對題目有更全面、更深刻的理解,既可以檢驗題結(jié)果是否正確、全面,推理過程是否無誤、簡捷,還可以揭示數(shù)學題目之間規(guī)律性的聯(lián)系,發(fā)揮例題的 “遷移”功能,收到“解一題會一類”的效果。有時甚至還會得到更完美的解答方案。
在九年級上冊《一元二次方程》的練習課中,我設(shè)置了這樣一個探究點:用恰當?shù)姆椒ń庀铝蟹匠?,與同學比較方法的異同,并說明自己選擇該方法的理由。① ② ③ ④ 。解題時可運用多種方法解答,在交流中優(yōu)化解題方法,提升解題能力。學生在 自主探索、親身實踐、合作交流的氛圍中,解決困惑,清楚自己的思想,并有機會分享同學的想法,傾聽、質(zhì)疑、說服、推廣而直至感到豁然開朗。
二、在層次性問題中設(shè)置探究點。
練習課中,針對不同層次的學生,設(shè)置不同難度的問題,讓不同
層次的學生通過探究都能得到應(yīng)有的發(fā)展,體驗到學習成功的快樂。例:“體積的問題”,一塊長30cm、寬25cm的長方形鐵皮,從四個角各切掉一個邊長是5cm的正方形,然后做成盒子。這個盒子用了多少鐵皮,它的容積是多少?”這個問題就只是一道簡單的計算題,但是如果將原題中的規(guī)定“切掉邊長是5cm的正方形”改為猜想并驗證“切掉邊長是多少厘米的正方形時,鐵盒的容積最大”問題就由靜止變得動態(tài)起來。借助這樣運動、變化的過程,對學生進行函數(shù)思想的初步滲透。
三、在易錯易混問題中設(shè)置探究點。
有許多題目,其求解思路不難,但在解題時,很容易出現(xiàn)這樣或那樣的錯誤,這主要是由于學生對所學知識理解不深刻,對問題考慮不周全,憑經(jīng)驗想當然導致思維障礙,在考試中丟失了許多不該丟失的分數(shù)。在這里設(shè)置合作探究點,有利于剖析錯誤原因,查缺補漏、防微杜漸。例:請判斷下列方程的解法是否正確,并說明理由。
①
解:
∴原方程的解為
通過易錯點的設(shè)置,讓學生在辨析中了解方法,掌握這一類題的解法。課堂教學關(guān)注以下結(jié)合點:a.新知識可以看作是由某一個舊知識發(fā)展而來的,要突出“演變點”;b.新知識可以看作是由兩個或兩個以上舊知識組合而成的,要突出“連接點”; c.新知識可以看作與某一些舊知識屬同類或相似,要突出“共同點”。這一過程更有利于學生主動去發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決問題,培養(yǎng)創(chuàng)新意識。比如,關(guān)于方程的教學,過去我們是從概念到概念,強調(diào)的是方程定義、類型解法、同解性討論等比較“純粹”的知識、技能,而現(xiàn)在,我們可以讓學生從豐富的現(xiàn)實具體問題中,抽象出“方程”這個模型,從而求解具體問題。
四、在生成性問題中設(shè)置探究點。
在練習課中,以學生已有的數(shù)學知識為基礎(chǔ),隨著思維的深入,生成的新問題可作為合作探究點。例:在《二次函數(shù)》這一章的練習專題----最大面積是多少中,教師提出問題:如圖,在一個直角三角形的內(nèi)部作一個矩形ABCD,其中AB和AD分別在兩直角邊上.
(1).設(shè)矩形的一邊AB=xcm,那么AD邊的長度如何表示?
(2).設(shè)矩形的面積為ym , y與x有何關(guān)系?當x取何值時,y有最大值?最大值是多少?
生成問題一:如果設(shè)矩形的一邊AD=xcm呢?
生成問題二:其中點A和點D分別在兩直角邊上,BC在斜邊上.
(1).設(shè)矩形的一邊BC=xcm,那么AB邊的長度如何表示?
(2).設(shè)矩形的面積為ym2,當x取何值時,y的最大值是多少?
生成問題三:如果原三角形為等腰三角形呢?
在教學過程中,教師要注重預(yù)設(shè)與生成的有機結(jié)合,有效地促進學生的知識向縱深發(fā)展,要求教師有較高的課堂駕馭能力。在課堂中,依據(jù)學生的實際情況,合理選材、精心設(shè)計合作探究點,有效滲透模型思想,幫助學生形成主動探究知識的
習慣和創(chuàng)新、應(yīng)用能力,使學生學到有用的教學。
學生對模型思想的感悟需要經(jīng)歷一個長期的過程,在這一過程中,學生總是從相對簡單到相對復(fù)雜,從相對具體到相對抽象,逐步積累經(jīng)驗,掌握建模方法,逐步形成運用模型去進行數(shù)學思維的習慣。除了關(guān)注問題探究點設(shè)置外,我們也可以在學習方式上做一些創(chuàng)新,如下一些學習方式可以在數(shù)學建模中加以嘗試:
(1)小課題學習方式
讓學生自主確定課題,設(shè)定課題研究計劃,完成以后提交課題研究報告。引導學生根據(jù)自已的生活經(jīng)驗和對現(xiàn)實情境的觀察,提出研究課題。
(2)協(xié)作式學習方式
在數(shù)學建模中可以小組為單位在組內(nèi)進行合理分工,協(xié)同作戰(zhàn),培養(yǎng)學生的合作交流能力。
(3)開放式學習方式
在這里的開放是多種意義的,如打破課內(nèi)課外界限,走入社會,進行數(shù)學調(diào)查;充分利用網(wǎng)絡(luò)資源,收集建模有用信息,鼓勵對同一問題的不同建模方式。
總之,數(shù)學建模過程蘊涵著知識的生長過程,是一個系統(tǒng)的綜合過程,因此建模滲透要有梯度和層次性,要考慮學生的實際,逐步培養(yǎng)建模能力。所以,我們應(yīng)當培養(yǎng)學生肯于鉆研,善于思考,勤于動手和仔細認真的良好學風,逐步提高學生用數(shù)學思想方法解決實際問題的能力,從而培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神,達到提高學生素質(zhì)的目的。