劉輝

[摘 要] 模型思想作為一種數(shù)學(xué)思想，要真正使學(xué)生有所感悟，需要經(jīng)歷從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從具體到抽象的過(guò)程，讓學(xué)生積累經(jīng)驗(yàn)，掌握建模方法，逐步形成模型思想，發(fā)展數(shù)學(xué)思維。因此，我們必須認(rèn)識(shí)模型思想的內(nèi)涵和教育價(jià)值，采取有效的教學(xué)策略，讓學(xué)生充分感悟模型思想。

[關(guān)鍵詞] 小學(xué)數(shù)學(xué);模型思想;內(nèi)涵;價(jià)值;策略

課標(biāo)（2011版）在課程內(nèi)容部分明確提出了初步形成模型思想。模型思想是解決數(shù)學(xué)問(wèn)題的有效形式，讓學(xué)生經(jīng)歷數(shù)學(xué)模型和運(yùn)用模型是解決生活中的實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程，對(duì)發(fā)展學(xué)生的邏輯思維能力、抽象能力以及應(yīng)用意識(shí)都有著重要的作用。因此，教師在教學(xué)中要重視數(shù)學(xué)模型思想的滲透，幫助學(xué)生初步形成模型思想，提高數(shù)學(xué)基本素養(yǎng)。

一、模型思想的深刻內(nèi)涵

（一）數(shù)學(xué)模型含義

數(shù)學(xué)模型是采用各種各樣的數(shù)學(xué)語(yǔ)言來(lái)概括和描述現(xiàn)實(shí)世界客觀事物的特征、數(shù)量關(guān)系和空間形式的一種數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)。數(shù)學(xué)模型是數(shù)學(xué)抽象的產(chǎn)物，是從簡(jiǎn)化到抽象的結(jié)果，它不同于實(shí)際對(duì)象的本身，必須放棄實(shí)際對(duì)象質(zhì)的規(guī)定性，而從數(shù)量關(guān)系上對(duì)實(shí)際對(duì)象作形式化的描述和刻畫。由此可見(jiàn)，數(shù)學(xué)模型是概括的、近似地反映現(xiàn)實(shí)世界的客觀事物。從廣義上來(lái)說(shuō)，數(shù)學(xué)模型是一個(gè)內(nèi)涵比較豐富的概念，數(shù)學(xué)中的每一個(gè)概念、性質(zhì)、定理、定律、法則、公式、數(shù)量關(guān)系等，都是直接或間接地以各自的現(xiàn)實(shí)原型為背景抽象出來(lái)的，因此，它們都可看作數(shù)學(xué)模型。從狹義的角度來(lái)看，只有反映特定問(wèn)題或特定事物系統(tǒng)的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)關(guān)系，才叫作數(shù)學(xué)模型。例如，把物體平均分的數(shù)學(xué)模型是分?jǐn)?shù);366人的學(xué)校里一定有兩個(gè)學(xué)生是同一天的生日，數(shù)學(xué)模型就應(yīng)該是抽屜原理。

（二）數(shù)學(xué)模型思想

數(shù)學(xué)模型思想不等同于數(shù)學(xué)模型，它們是兩個(gè)不同概念。所謂數(shù)學(xué)模型思想，就是將實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)問(wèn)題，并經(jīng)過(guò)對(duì)問(wèn)題中的數(shù)量和其關(guān)系的構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，并通過(guò)各種方法求解、驗(yàn)證或拓展數(shù)學(xué)模型等活動(dòng)而實(shí)現(xiàn)問(wèn)題解決的思想?？梢钥闯?，數(shù)學(xué)模型思想不僅包括數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建，也包括使用構(gòu)建出來(lái)的數(shù)學(xué)模型解決生活中的實(shí)際問(wèn)題。模型思想的本質(zhì)是從解決一個(gè)問(wèn)題到解決一類問(wèn)題的思路或方法。

二、模型思想的教育價(jià)值

數(shù)學(xué)模型作為一種最基本的數(shù)學(xué)思想，無(wú)論是對(duì)提升學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)的理解，還是提高學(xué)生的數(shù)學(xué)能力，特別是培養(yǎng)學(xué)生的解決問(wèn)題的能力等都具有十分重要的教育意義。

學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的模型思想，能夠幫助學(xué)生感知數(shù)學(xué)內(nèi)部知識(shí)之間的關(guān)系、其他學(xué)科與數(shù)學(xué)的關(guān)系，現(xiàn)實(shí)生活與數(shù)學(xué)的聯(lián)系，體會(huì)數(shù)學(xué)應(yīng)用的價(jià)值，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)的意識(shí)和數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的興趣。例如，通過(guò)數(shù)學(xué)模型“工作總量=工作效率×工作時(shí)間”的構(gòu)建，有利于學(xué)生感受到乘法問(wèn)題與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系，激發(fā)學(xué)習(xí)乘法的興趣。

學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)模型思想的過(guò)程實(shí)際上就是讓學(xué)生體驗(yàn)、感知數(shù)學(xué)建模的過(guò)程。在這一過(guò)程中，學(xué)生不但可以感知解決問(wèn)題的過(guò)程，探索解決問(wèn)題的策略、方法，還可以解決問(wèn)題積累的經(jīng)驗(yàn)，提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力。

數(shù)學(xué)模型思想讓學(xué)生歷經(jīng)從復(fù)雜問(wèn)題情境和具體事物中放棄不是本質(zhì)因素，發(fā)現(xiàn)本質(zhì)因素和數(shù)量關(guān)系，并加以概括構(gòu)建抽象數(shù)學(xué)模型的過(guò)程，有助于提高學(xué)生的抽象概括能力和思維能力。

三、模型思想內(nèi)容的體現(xiàn)

數(shù)學(xué)模型思想在小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中大量存在并被廣泛運(yùn)用。具體來(lái)講，大致體現(xiàn)在以下六個(gè)方面。

四則運(yùn)算中，如加、減、乘、除四則運(yùn)算分別就是四種不同的數(shù)學(xué)模型，用符號(hào)表示是：a+b=c，c-a=b、c-b=a，ab=c，c÷a=b、c÷b=a（a≠0，b≠0）。

在加法交換律、加法結(jié)合律、乘法交換律、乘法結(jié)合律、乘法分配律等運(yùn)算定律中，都反映了運(yùn)算形式變化但運(yùn)算結(jié)果不變的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)。因此，分別表現(xiàn)出五種數(shù)學(xué)模型，用字母表示分別是：a+b=b+a，a+b+c=a+（b+c），ab=ba，abc=a（bc），（a+b）c=ac+bc。

根據(jù)四則運(yùn)算意義建構(gòu)的基本數(shù)量關(guān)系與一些典型的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題結(jié)合，構(gòu)建出一些典型的數(shù)學(xué)模型。如購(gòu)物中的單價(jià)、數(shù)量與總價(jià)之間的關(guān)系結(jié)構(gòu)：?jiǎn)蝺r(jià)×數(shù)量=總價(jià)（y=ax），行程問(wèn)題中速度、時(shí)間與路程之間的關(guān)系結(jié)構(gòu)：速度×?xí)r間=路程（s=vt），正比例關(guān)系=k（k一定），反比例關(guān)系xy=k（k一定）等都是四則運(yùn)算意義與具體情境相結(jié)合構(gòu)建的典型數(shù)學(xué)模型，體現(xiàn)了數(shù)學(xué)模型思想。

方程也是一種數(shù)學(xué)模型。方程表示兩個(gè)數(shù)學(xué)式（如兩個(gè)數(shù)、量、運(yùn)算等）之間的相等關(guān)系，因此，方程中不但滲透有方程思想，也蘊(yùn)含著數(shù)學(xué)模型思想。

幾何圖形的周長(zhǎng)、面積、體積計(jì)算公式，反映出圖形周長(zhǎng)、面積、體積分別與其圖形的長(zhǎng)、寬（或高、底面半徑等）的數(shù)量關(guān)系結(jié)構(gòu)，自然也是一類數(shù)學(xué)模型。

用統(tǒng)計(jì)圖、表來(lái)描述和分析各種信息是統(tǒng)計(jì)的模型，用分?jǐn)?shù)表示可能性的大小也是一種計(jì)算模型。

四、模型思想的教學(xué)策略

培養(yǎng)學(xué)生的模型思想必須從問(wèn)題背景或生活中的例子出發(fā)，讓學(xué)生通過(guò)各種各樣的分析學(xué)習(xí)方法，用數(shù)學(xué)符號(hào)或者數(shù)學(xué)語(yǔ)言表達(dá)出數(shù)學(xué)模型，再運(yùn)用數(shù)學(xué)模型解決一些生活中的實(shí)際問(wèn)題。教師要帶領(lǐng)學(xué)生歷經(jīng)建模的整個(gè)過(guò)程，幫助學(xué)生在小學(xué)階段形成一定的模型思想。

（一）典型的素材

建立模型思想的本質(zhì)就是要讓學(xué)生理解和體會(huì)數(shù)學(xué)與外面世界的關(guān)系。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，教師要為學(xué)生提供典型的素材。簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是提供的材料和要建立的數(shù)學(xué)模型保持高度相同，這樣便于學(xué)生更好地觀察現(xiàn)實(shí)情況，獲取有用的信息，抽象出數(shù)學(xué)模型。

例如，用植樹(shù)的素材講間隔計(jì)數(shù)問(wèn)題就比較恰當(dāng)，因?yàn)橹矘?shù)的素材中清晰地蘊(yùn)含著點(diǎn)和段，很好地體現(xiàn)了點(diǎn)和段之間的關(guān)系。教學(xué)中，可以讓學(xué)生模擬植樹(shù)，在操作的過(guò)程中，學(xué)生就會(huì)發(fā)現(xiàn)不同情況下棵數(shù)與段數(shù)之間的關(guān)系。這種舍去植樹(shù)問(wèn)題的一些非本質(zhì)屬性，形成純數(shù)學(xué)的間隔計(jì)數(shù)問(wèn)題的關(guān)系結(jié)構(gòu)，并用文字語(yǔ)言進(jìn)行表達(dá)（如下圖），從而滲透模型思想。

（二）熟悉的素材

弗賴登塔爾認(rèn)為，數(shù)學(xué)化的對(duì)象就是學(xué)生熟悉的現(xiàn)實(shí)，而不是成人熟悉的現(xiàn)實(shí)。因此，在教學(xué)中要盡可能選擇學(xué)生熟悉的素材，幫助學(xué)生建立數(shù)學(xué)模型。

例如，建立加法運(yùn)算這個(gè)模型時(shí)，教師可按順序展示多個(gè)生活實(shí)例。

1.學(xué)生們?cè)谧銮Ъ堹Q，李明做了5只紅色的，王紅做了3只黃色的，兩人一共做了多少只千紙鶴？

2.草地上有3只白兔，2只黑兔，一共有多少只兔？

……

這些問(wèn)題都是學(xué)生熟悉的素材，在解決這類問(wèn)題的時(shí)候，讓學(xué)生感到不管是求“一共做了多少只千紙鶴”，還是求“一共有多少只兔”……其相同的方法都是將兩部分合并起來(lái)。教師適時(shí)引導(dǎo)學(xué)生歸納：把兩個(gè)數(shù)合并成一個(gè)數(shù)都可以用加法計(jì)算。

總之，模型思想是解決問(wèn)題的脊梁。教師在教學(xué)實(shí)踐中要有滲透模型思想的意識(shí)，讓學(xué)生在建立數(shù)學(xué)模型的過(guò)程中，理解數(shù)學(xué)模型的價(jià)值與作用，能夠解釋和應(yīng)用數(shù)學(xué)模型，提高創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

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（責(zé)任編輯：朱福昌）