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數(shù)學(xué)建模通過(guò)“從實(shí)際情境中抽象出數(shù)學(xué)問(wèn)題,求解數(shù)學(xué)模型,回到現(xiàn)實(shí)中進(jìn)行檢驗(yàn),必要時(shí)修改模型使之更切合實(shí)際”這一過(guò)程,促使學(xué)生圍繞實(shí)際問(wèn)題查閱資料、收集信息、整理加工、獲取新知識(shí),從而拓寬了學(xué)生的知識(shí)面和能力。數(shù)學(xué)建模將各種知識(shí)綜合應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題中,是培養(yǎng)和提高學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力的必備手段之一,是改善學(xué)生學(xué)習(xí)方式的突破口。因此有計(jì)劃地開(kāi)展數(shù)學(xué)建模活動(dòng),將有效地培養(yǎng)學(xué)生的能力,提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。《普通高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn))》明確規(guī)定將數(shù)學(xué)建模納入高中數(shù)學(xué)課程,強(qiáng)調(diào)應(yīng)該在高中階段安排至少一次的數(shù)學(xué)建?;顒?dòng),要求通過(guò)數(shù)學(xué)建模活動(dòng),提高學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新精神等。在此,筆者對(duì)高中數(shù)學(xué)建模教學(xué)作了一定探索。
一、增強(qiáng)學(xué)生的數(shù)學(xué)建模意識(shí)
學(xué)生的應(yīng)用意識(shí)體現(xiàn)在面對(duì)實(shí)際問(wèn)題,能主動(dòng)嘗試從數(shù)學(xué)的角度運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和方法尋求解決問(wèn)題的策略,學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)的過(guò)程中能夠認(rèn)識(shí)到數(shù)學(xué)是有用的。認(rèn)識(shí)到現(xiàn)實(shí)生活中蘊(yùn)含著大量的數(shù)學(xué)信息,數(shù)學(xué)在現(xiàn)實(shí)世界中有著廣泛的應(yīng)用。在數(shù)學(xué)教學(xué)和對(duì)學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的指導(dǎo)中,介紹知識(shí)的來(lái)龍去脈時(shí)多與實(shí)際生活相聯(lián)系,以培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用意識(shí)。例如,日常生活中存在著“不同形式的等量關(guān)系和不等量關(guān)系”以及“變量間的函數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系”、“變相間的非確切的相關(guān)關(guān)系”、“事物發(fā)生的可預(yù)測(cè)性,可能性大小”等,這些正是數(shù)學(xué)中引入“方程”、“不等式”、“函數(shù)”“變量間的線性相關(guān)”、“概率”的實(shí)際背景。數(shù)學(xué)是一種“世界通用語(yǔ)言”它能夠準(zhǔn)確、清楚、間接地刻畫(huà)和描述日常生活中的許多現(xiàn)象,應(yīng)讓學(xué)生養(yǎng)成運(yùn)用數(shù)學(xué)語(yǔ)言進(jìn)行交流的習(xí)慣。
例如,當(dāng)學(xué)生乘坐出租車(chē)時(shí),他應(yīng)能意識(shí)到付費(fèi)與行駛時(shí)間或路程之間具有一定的函數(shù)關(guān)系。鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)建模解決實(shí)際問(wèn)題。首先通過(guò)觀察分析、提煉出實(shí)際問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型,然后再把數(shù)學(xué)模型納入某知識(shí)系統(tǒng)去處理,當(dāng)然這不但要求學(xué)生有一定的抽象能力,而且要有相當(dāng)?shù)挠^察、分析、綜合、類(lèi)比能力。學(xué)生的這種能力的獲得不是一朝一夕的事情,需要把數(shù)學(xué)建模意識(shí)貫穿在教學(xué)的始終,也就是要不斷的引導(dǎo)學(xué)生用數(shù)學(xué)思維的觀點(diǎn)去觀察、分析和表示各種事物關(guān)系、空間關(guān)系和數(shù)學(xué)信息,從紛繁復(fù)雜的具體問(wèn)題中抽象出我們熟悉的數(shù)學(xué)模型,進(jìn)而達(dá)到用數(shù)學(xué)模型來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題,使數(shù)學(xué)建模意識(shí)成為學(xué)生思考問(wèn)題的方法和習(xí)慣。通過(guò)教師的潛移默化,經(jīng)常滲透數(shù)學(xué)建模意識(shí),學(xué)生可以從各類(lèi)大量的建模問(wèn)題中逐步領(lǐng)悟到數(shù)學(xué)建模的廣泛應(yīng)用,從而激發(fā)學(xué)生去研究數(shù)學(xué)建模的興趣,提高他們運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行建模的能力。
二、突出學(xué)生在數(shù)學(xué)建模中的主體地位
高中數(shù)學(xué)模型構(gòu)建的過(guò)程就是將抽象和復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)化成數(shù)學(xué)模型,通過(guò)數(shù)學(xué)模型建立一個(gè)合理的解決問(wèn)題的方法,并對(duì)這種方法進(jìn)行檢驗(yàn)。高中數(shù)學(xué)建模課程中將學(xué)生作為教學(xué)的主體,教師引導(dǎo)學(xué)生和鼓勵(lì)學(xué)生嘗試著將實(shí)際問(wèn)題納入數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建中,在數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建中,要多閱讀、多思考、多練習(xí)和多請(qǐng)教,讓學(xué)生始終處于主動(dòng)參與、主動(dòng)探索的積極狀態(tài)。
三、掌握初步的數(shù)學(xué)建模知識(shí)
中學(xué)數(shù)學(xué)建模的目的旨在培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用意識(shí),掌握數(shù)學(xué)建模的方法,為將來(lái)的學(xué)習(xí)、工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在教學(xué)時(shí)將數(shù)學(xué)建模中最基本的過(guò)程教給學(xué)生:利用現(xiàn)行的數(shù)學(xué)教材,向?qū)W生介紹一些常用的、典型的數(shù)學(xué)模型。如函數(shù)模型、不等式模型、數(shù)列模型、幾何模型、三角模型、方程模型等。教師應(yīng)研究在各個(gè)教學(xué)章節(jié)中可引入哪些數(shù)學(xué)基本模型問(wèn)題,如儲(chǔ)蓄問(wèn)題、信用貸款問(wèn)題可結(jié)合在數(shù)列教學(xué)中。教師可以通過(guò)教材中一些不大復(fù)雜的應(yīng)用問(wèn)題,帶著學(xué)生一起來(lái)完成數(shù)學(xué)化的過(guò)程,給學(xué)生一些數(shù)學(xué)應(yīng)用和數(shù)學(xué)建模的初步體驗(yàn)。
四、注意聯(lián)系相關(guān)學(xué)科構(gòu)建數(shù)學(xué)模型
在數(shù)學(xué)建模教學(xué)中應(yīng)該重視選用數(shù)學(xué)與物理、化學(xué)、生物、美學(xué)等知識(shí)相結(jié)合的跨學(xué)科問(wèn)題和大量與日常生活相聯(lián)系(如投資買(mǎi)賣(mài)、銀行儲(chǔ)蓄、測(cè)量、乘車(chē)、運(yùn)動(dòng)等方面)的數(shù)學(xué)問(wèn)題,從其它學(xué)科中選擇應(yīng)用題,通過(guò)構(gòu)建模型,培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)工具解決該學(xué)科難題的能力。例如,高中生物學(xué)科以描述性的語(yǔ)言為主,有的學(xué)生往往以為學(xué)好生物學(xué)是與數(shù)學(xué)沒(méi)有關(guān)系的。他們尚未樹(shù)立理科意識(shí),缺乏理科思維。比如:他們不會(huì)用數(shù)學(xué)上的排列與組合來(lái)分析減數(shù)分裂過(guò)程配子的基因組成;也不會(huì)用數(shù)學(xué)上的概率的相加、相乘原理來(lái)解決一些遺傳病機(jī)率的計(jì)算等等。這些需要教師在平時(shí)相應(yīng)的課堂內(nèi)容教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。因此我們?cè)诮虒W(xué)中應(yīng)注意與其它學(xué)科的呼應(yīng),這不但可以幫助學(xué)生加深對(duì)其它學(xué)科的理解,也是培養(yǎng)學(xué)生建模意識(shí)的一個(gè)不可忽視的途徑。又例如教了正弦函數(shù)后,可引導(dǎo)學(xué)生用模型函數(shù)寫(xiě)出物理中振動(dòng)圖象或交流圖象的數(shù)學(xué)表達(dá)式。
五、重點(diǎn)思考和分析
建模的數(shù)學(xué)思維過(guò)程學(xué)生在參與數(shù)學(xué)建?;顒?dòng)的過(guò)程中,要應(yīng)用數(shù)學(xué)思維分析建模的過(guò)程。高中數(shù)學(xué)建模教學(xué)的過(guò)程就是利用多種方式解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程,在建模過(guò)程中要滲透各種數(shù)學(xué)的思維方法。通過(guò)數(shù)學(xué)建模的活動(dòng),挖掘一些有價(jià)值的數(shù)學(xué)思維模式,提煉出有助于數(shù)學(xué)建模的數(shù)學(xué)思想和方法,培養(yǎng)學(xué)生多方面的數(shù)學(xué)思維能力和創(chuàng)新能力,使每個(gè)學(xué)生能夠各盡其智,各有所得,獲得成功。
作者:徐文祥 單位:江西省南豐縣第一中學(xué)
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