摘 要:數(shù)學建模是建立數(shù)學模型的縮略表示,就是指根據(jù)具體生活難題,在假定一些可控因素下找到解決之道的數(shù)學方法,求破解問題的方案并進行驗證的過程。數(shù)學建模教育旨在拓展學生的思維空間,讓學生從實際生活中發(fā)現(xiàn)問題,嘗試尋求解決問題的多種方案的試錯過程,并從中鍛煉和提高觀察能力、數(shù)學推理能力,體驗數(shù)學的奇妙之處;這有助于培養(yǎng)學生的學以致用和創(chuàng)新精神,也是新大綱中提出的“學數(shù)學,做數(shù)學,用數(shù)學”理念的體現(xiàn)。
關鍵詞:數(shù)學建模;數(shù)學教育;素質(zhì)教育
一、 建模思想與能力
數(shù)學建模是一種解決實際問題的重要方法,是研究自然科學與社會科學的重要手段.我們面對實際問題時,就得從不同的角度去思考、運用不同的數(shù)學知識來建立模型,可能會得到不同的模型,這就體現(xiàn)了數(shù)學模型的貼近生活實用性,.因此,數(shù)學建模也是運用知識和能力解決實際問題的過程.
數(shù)學建模是一個系統(tǒng)的過程,在我看來它應該包括以下步驟:
1. 抽象分析:結(jié)合問題的相關背景資料,用數(shù)學語言加以描述;
2. 化繁為簡:抓住問題的主因,忽略次要,抓住問題的根本實質(zhì);
3. 轉(zhuǎn)化求解:通過對已有的描述問題得數(shù)學語言的分析,運用不同的數(shù)學知識、理論建立相應的數(shù)學模型,并用不同的數(shù)學方法求解;
4. 驗證修改:通過實際的檢驗,檢測其是否貼近實際,直達問題的要害,最后能否實際應用于生產(chǎn)、生活中,使我們獲益。
二、 中學教育建模思維與能力培養(yǎng)的必要性與可行性
基于充分考慮中學生的數(shù)學發(fā)展,考慮到不同學生的需求,讓學生能真正在中學時期就能從身邊客觀實際出發(fā),站在解決問題,鍛煉思維的角度上去學習數(shù)學、運用數(shù)學,并進一步得到必要的發(fā)展,無疑,數(shù)學建模確實能為此打下良好的基礎。
在當前的教育大背景下,更注重學生的數(shù)學知識與實際生活應用之結(jié)合。初中階段的數(shù)學建模由淺入深,按步驟來實施,對于培養(yǎng)學生對實際問題的信息提取能力、數(shù)學語言的描述轉(zhuǎn)換能力,數(shù)字和空間結(jié)構(gòu)的結(jié)合能力即建模能力,對于激發(fā)學生的創(chuàng)新思維都是非常有益處的。
三、 初中數(shù)學建模教學的嘗試和反思
1. 對于建模教學我進行了許多的嘗試,課堂上進行數(shù)學建模的教學和探討,課后要補以實踐進行強化訓練。課堂教學一定程度上停留在理論階段,雖然數(shù)學建模具有很大實用性,但是學生進行建模的時候只是通過教師所提供的數(shù)據(jù)信息和建模方法,這些方法實際是限制了學生的思維。盡管學生也參與了一定的討論,卻仍然無法能讓學生對用模能夠有比較直觀的感受,也會讓學生覺得枯燥乏味,因此實踐訓練成了數(shù)學建模一個不可或缺的重要環(huán)節(jié)。通過數(shù)學建模的訓練,有 65.67%的學生認為數(shù)學建模能夠激發(fā)他們的創(chuàng)造欲望。有的學生說:“平時做習題,由于受到知識的限制比較多,因此不易發(fā)揮創(chuàng)造性,而數(shù)學建模問題靈活性強,能夠開發(fā)我們的智力”;有的學生說:“數(shù)學建模往往一個問題有很多種思路,假設不同,得到的數(shù)學模型也不同,可謂‘條條大路通羅馬”。這樣的教學方式學生們?nèi)菀捉邮芎屠斫?,也有利于他們發(fā)散思維,讓學生發(fā)揮出無限的創(chuàng)造力。同時,也使得教學的課堂不再枯燥乏味,讓學生從中感受無限的學習樂趣。
2. 數(shù)學建模教學符合“體現(xiàn)學生主體地位”的新理念。
數(shù)學建模教學具有更強的問題性、實踐性、參與性和開放性,與其他的教學方式相比是更加豐富多彩的教學方式。這樣的方式為學生營造出一種類似學術研究的氛圍,讓學生自然的融入這一氛圍之中,通過學生自主地去發(fā)現(xiàn)學習中的問題,在建模中去實驗和操作,通過各種渠道和方法收集和處理所獲得的豐富信息,將最后得出的結(jié)論表達和交流出來,這個探索的過程是非常具有意義的。學生們從中不僅得到了知識、技能、情感態(tài)度的發(fā)展,同時也是對他們探索精神和創(chuàng)新能力的發(fā)展。通過不斷地探索讓學生獲得解決問題的方法,培養(yǎng)他們自主學習的良好習慣。
例:我校的食堂,聽伙計說:食堂有時準備的飯菜太少,學生去吃的數(shù)量多,就有部分學生吃得不好,有時食堂準備的飯菜太多,學生去的數(shù)量太少,食堂剩余很多飯菜,造成浪費。我讓學生利用數(shù)學統(tǒng)計的方法,到食堂做了一個月調(diào)查,把學生進餐數(shù)量和食堂準備的飯菜數(shù)量做個記錄,并把記錄的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析,然后拿出一個方案,食堂根據(jù)方案來改進調(diào)整,果然之后情況大有改善。所以,在實踐活動中學生們不僅能夠體驗生活,將生活中遇到的問題用自己學到的知識來解決處理,學生成為整個過程的主體,讓他們在收據(jù)數(shù)據(jù)的過程中學會創(chuàng)新,學會解決問題的方法,這樣更有樂趣。
總之,由于中學生對理解問題的能力還處于初級階段,所以也對咱們的教學提出了更高的要求,老師的教學不能只局限于自我的想法和觀點,而應該讓學生去嘗試解決各種問題。教師在教學時要從較為簡單的實際問題出發(fā),不能只局限于書本,讓學生自主選擇和他們自己比較相關的問題,然后以作業(yè)的形式上交給教師,教師進行逐個批復,然后就發(fā)現(xiàn)的新問題進行討論與解決。同時教師要抓好學生的基礎數(shù)學的學習,“九層之臺,起于壘塔”,所以日常的教學就顯得尤為重要,不斷加強學生的理論聯(lián)系實際的意識和能力,為學生日后的學習打下堅實的基礎。還有就是要不斷開發(fā)學生的學習興趣,要讓學生體驗數(shù)學建模的樂趣所在,體驗就是生動的教學。
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作者簡介:
杜泓淳,福建省泉州市,泉州市馬甲中學。