■山東省東營市實(shí)驗小學(xué) 蓋維丹

數(shù)學(xué)模型思想在人們生產(chǎn)、生活、學(xué)習(xí)、科研等解決實(shí)際問題中多有應(yīng)用，信息化時代，用構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的方法優(yōu)化各種工作方案更是廣泛普及。因此小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生形成數(shù)學(xué)建模思想，參與建模實(shí)踐和探究活動，對強(qiáng)化小學(xué)生的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)培養(yǎng)具有積極作用。所謂的數(shù)學(xué)建模思想就是利用數(shù)學(xué)知識、數(shù)學(xué)能力解決生活、工作、學(xué)習(xí)中實(shí)際問題的一種方法理念，數(shù)學(xué)建模的方法在生物、醫(yī)學(xué)、地質(zhì)、氣象、經(jīng)濟(jì)、社會、物理、化學(xué)、天文、工程、管理等領(lǐng)域都有應(yīng)用。小學(xué)生是祖國的未來，是將來社會的建設(shè)者和事業(yè)接班人，從小養(yǎng)成數(shù)學(xué)模型思想和思考習(xí)慣，有助于在后續(xù)的學(xué)習(xí)和工作進(jìn)一步更好地應(yīng)用。

一、小學(xué)數(shù)學(xué)模型思想的認(rèn)識和重要性

（一）小學(xué)數(shù)學(xué)模型思想的認(rèn)識

小學(xué)數(shù)學(xué)模型思想就是用數(shù)字符號、運(yùn)算符號組成的關(guān)系式，概括、抽象事物發(fā)生、發(fā)展規(guī)律的思維方法和學(xué)習(xí)理念，通過一種數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，更直觀地理解掌握數(shù)量關(guān)系、空間形式及現(xiàn)實(shí)世界事物特征的表達(dá)，小學(xué)階段數(shù)字符號、運(yùn)算關(guān)系式、整數(shù)、分?jǐn)?shù)的圖像表示、面積公式、應(yīng)用題類型、代數(shù)符號、代數(shù)式等，都是數(shù)學(xué)模型具體的表達(dá)；數(shù)學(xué)模型思想的實(shí)質(zhì)就是數(shù)形合一思想的表現(xiàn)，屬于最基本的數(shù)學(xué)思想，不斷地滲透數(shù)學(xué)模型思想，才能提高小學(xué)生的抽象思維能力，培養(yǎng)小學(xué)生透過現(xiàn)象分析探究問題規(guī)律的習(xí)慣，學(xué)會用科學(xué)的方法思考、解決問題。人們在解決日常生活、工作、學(xué)習(xí)中的問題的過程中，都喜歡利用經(jīng)驗和事物發(fā)展變化的規(guī)律，探討尋找解決問題的辦法，這個利用規(guī)律模式的過程就是數(shù)學(xué)模型思想的具體運(yùn)用，數(shù)學(xué)模型思想在生活實(shí)踐中的應(yīng)用，提高了解決問題的效率，找到了解決問題的捷徑，是數(shù)學(xué)能力在改造自然過程中生產(chǎn)生活能力的轉(zhuǎn)化提高，促進(jìn)了社會的發(fā)展。如購物，一件日用品按正常的價格出售，獲利10元，如果采取打折的方法進(jìn)行促銷，購買此日用品每超過100件，則打5折，這樣每天出售的日用品的數(shù)量，就會大大增加，那么，促銷活動能不能為商家提高預(yù)期的收益呢？借助數(shù)學(xué)模型，能從理論上推算出銷量達(dá)到多少時，出售日用品獲利最高。因此，正確認(rèn)識數(shù)學(xué)模型思想，關(guān)鍵在于對數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用有足夠的了解，懂得數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用方法，讓小學(xué)生從小養(yǎng)成學(xué)用數(shù)學(xué)模型的習(xí)慣，不斷創(chuàng)新解決問題的思路、途徑和方法，發(fā)展小學(xué)生的數(shù)學(xué)思維能力。

（二）小學(xué)數(shù)學(xué)模型思想的重要性

模型方法是數(shù)學(xué)方法中的骨干架構(gòu)和關(guān)鍵內(nèi)容，廣泛應(yīng)用于信息化社會和市場經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域，數(shù)學(xué)模型思想的形成就是通過數(shù)學(xué)符號表達(dá)和抽象，把具體事物或者現(xiàn)實(shí)情境進(jìn)行數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)化，發(fā)現(xiàn)事物變化或者實(shí)際問題存在的規(guī)律性，將數(shù)學(xué)知識、數(shù)學(xué)能力進(jìn)行科學(xué)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)相關(guān)知識能力的轉(zhuǎn)化，使數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)潛移默化地滲透于邏輯思維能力、智力能力的發(fā)展的提高過程，不斷把形象思維能力優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為抽象思維能力，善于從紛繁復(fù)雜的現(xiàn)象中，歸納、概括事物變化規(guī)律和本質(zhì)的要素，利于在解決問題中，抓住核心關(guān)鍵的優(yōu)勢條件。小學(xué)數(shù)學(xué)模型思想是小學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用能力創(chuàng)新發(fā)展的具體體現(xiàn)，在新課標(biāo)的10大核心概念中，是“獨(dú)一無二”的唯一的“思想”概念。并對這一思想概念的教學(xué)，提出了具體要求，就是把小學(xué)數(shù)學(xué)模型思想的建立作為一種基本途徑，幫助、引導(dǎo)小學(xué)生體會、理解和探究數(shù)學(xué)與社會大千世界外界的內(nèi)在聯(lián)系。使小學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)的思維習(xí)慣，能在客觀事物變化的現(xiàn)象中，發(fā)現(xiàn)信息，歸納、抽象、概括成數(shù)學(xué)問題，利用數(shù)學(xué)知識、能力，解決問題，提高數(shù)形合一思想、等量交換思想、數(shù)量關(guān)系思想等解決實(shí)際問題的能力。比如，用數(shù)字符號、代數(shù)符號、計算公式等明確數(shù)學(xué)問題、實(shí)踐問題中的變化規(guī)律和數(shù)量關(guān)系，運(yùn)用計算的方法，獲得“問題”的處理“結(jié)果”，并對結(jié)果的意義，組織探究討論，加深對發(fā)現(xiàn)規(guī)律、利用規(guī)律，解決問題的方法的認(rèn)識，逐漸形成數(shù)學(xué)模型思想。

二、小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中模型思想的培養(yǎng)過程

（一）設(shè)計課堂流程

小學(xué)數(shù)學(xué)新課標(biāo)及課程改革要求，小學(xué)階段的數(shù)學(xué)教學(xué)是小學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)與代數(shù)的抽象過程，運(yùn)算與建模的過程。培養(yǎng)數(shù)學(xué)模型思想的過程中，提高小學(xué)生的發(fā)現(xiàn)問題能力、概括分析問題能力和科學(xué)地解決問題能力，能使學(xué)生理解、掌握基本的數(shù)學(xué)模型，能夠在面對紛繁雜亂的數(shù)學(xué)現(xiàn)象時，運(yùn)用自己的模型進(jìn)行梳理、求解，把握和認(rèn)識數(shù)學(xué)現(xiàn)象反映的本質(zhì)規(guī)律，排除雜亂數(shù)學(xué)信息的迷惑，把數(shù)學(xué)知識轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)能力。鑒于此，小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)過程中，培養(yǎng)數(shù)學(xué)模型思想的環(huán)節(jié)、順序、內(nèi)容等，要構(gòu)建一種體系，形成完善的結(jié)構(gòu)，有利于教學(xué)效果和作用的充分發(fā)揮。整個教學(xué)活動分三步走：第一步，問題情境；第二步，建立模型；第三步，求解驗證；這三步是一個連續(xù)的教學(xué)環(huán)節(jié)，表現(xiàn)為一個整體的課堂教學(xué)活動，小學(xué)生經(jīng)歷這個學(xué)習(xí)歷程，有利于掌握數(shù)學(xué)知識、數(shù)學(xué)技能，循序漸進(jìn)地積累數(shù)學(xué)活動經(jīng)驗，體會數(shù)學(xué)模型思想的本質(zhì)，完成新課程標(biāo)準(zhǔn)中數(shù)學(xué)模型思想教學(xué)的目標(biāo)。

（二）數(shù)學(xué)模型思想建構(gòu)的過程

數(shù)學(xué)模型思想是科學(xué)的意識，成熟的經(jīng)驗和有效的方法，與數(shù)學(xué)知識中的概念、性質(zhì)、公式、法則、定律等存在著密不可分的內(nèi)在聯(lián)系，小學(xué)生在經(jīng)歷、體驗和探索的過程中，才能逐步形成數(shù)學(xué)模型思想。如1、2、3、4、5，這幾個數(shù)字符號，小學(xué)生從幼兒園、一年級就開始認(rèn)識、書寫，并利用數(shù)字符號表示事物的多少，2可以看作2個蘋果，也可以看作2支筆、2本書、2場電影、2件事；等等。從小的事物個體，到大的事物個體，從有形的事物個體到無形的事物個體，在長時間的練習(xí)、運(yùn)用中，學(xué)生認(rèn)識了數(shù)字符號這個模型，這個模型能在生活、學(xué)習(xí)中為統(tǒng)計、計數(shù)所利用，并且方便、快捷。因此，小學(xué)數(shù)學(xué)模型思想的建立，不是一蹴而就的結(jié)果，而是從一年級到五年級的數(shù)學(xué)教學(xué)中，學(xué)生認(rèn)識、理解、運(yùn)用數(shù)學(xué)概念、性質(zhì)、公式、法則、定律的過程中，慢慢積累的“產(chǎn)物”。以除法教學(xué)為例，學(xué)生對除法的接觸、認(rèn)識、理解逐步抽象概括的過程，是在減法基礎(chǔ)上的進(jìn)步和創(chuàng)新，知識和能力的繼續(xù)和發(fā)展。如6÷2=3，第一步，教師要讓學(xué)生充分認(rèn)識6÷2=3，6÷2的“商”是表示6平均分成2份的結(jié)果，一個盤子中，平均放2個蘋果；6個蘋果，需要多少個盤子？一個鉛筆盒中平均放2支鉛筆，6個鉛筆需要多少鉛筆盒？一天平均練習(xí)寫2個大字，6個大字該練習(xí)幾天？在生活中，平均分配蘋果、鉛筆、大字等事物的問題，可能遇到很多，比起一個一個地循環(huán)分發(fā)得到結(jié)果的方法，利用這個6÷2=3模型來計算，可以說，準(zhǔn)確、快捷，發(fā)生錯誤的概率比數(shù)數(shù)要低且更直接簡單。第二步，對6÷2=3模型認(rèn)識的延伸，如果6÷2=3反過來，變成6÷3=2的意義，就是6平均分成2份，每份3個，變成6平均分成3份，每份2個。就是6個蘋果平均分到2個盤子，每個盤子分到3個蘋果；6支鉛筆平均分到2個鉛筆盒，每個鉛筆盒分到3支鉛筆；6個大字平均練習(xí)寫兩天，2天每天寫3個大字；6÷2=3和6÷3=2這兩個數(shù)學(xué)模型，數(shù)字符號相同，運(yùn)算符號相同，商和除數(shù)互不相同，表示的意義卻有很大的區(qū)別，教師要讓學(xué)生深刻地認(rèn)識到兩者之間的區(qū)別，并通過列式、運(yùn)算的過程，讓學(xué)生體驗數(shù)學(xué)模型在應(yīng)用中的變化規(guī)律，這就是數(shù)學(xué)模型思想的轉(zhuǎn)化規(guī)律。第三步，對6÷2=3模型認(rèn)識的遞進(jìn)。讓小學(xué)生在學(xué)習(xí)6÷2÷3=1的過程中，回顧6÷2=3模型認(rèn)識，進(jìn)行合作探究，增進(jìn)對數(shù)學(xué)模型思想的了解、理解，具備一定的數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用能力。在教學(xué)中，注重打破“固化式”的死記硬背傳統(tǒng)，不能讓小學(xué)生先背除法口訣再進(jìn)行口算、筆算，而是在6÷2=？從6÷1=？6÷2=？6÷3=？的計算中，悟出“口訣”內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)計算規(guī)律，挖掘數(shù)學(xué)模型思想的真諦，強(qiáng)化小學(xué)生的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)，提高小學(xué)生的數(shù)學(xué)能力。如此在學(xué)習(xí)中不斷提升學(xué)習(xí)興趣，把數(shù)學(xué)模型思想自然而然地融入數(shù)學(xué)知識、技能的應(yīng)用過程中，讓學(xué)生更好地體會數(shù)學(xué)的應(yīng)用性功能、特點(diǎn)，學(xué)習(xí)興趣不斷地提升，能夠辨析、梳理不同類數(shù)學(xué)模型間的相互關(guān)系、內(nèi)在聯(lián)系，概括其中的規(guī)律性，能靈活運(yùn)用所學(xué)知識。

（三）堅持?jǐn)?shù)學(xué)模型思想的長期連續(xù)培養(yǎng)

小學(xué)數(shù)學(xué)中的數(shù)字符號模型的應(yīng)用，公式、性質(zhì)數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用，從低年級一直到高年級，循序漸進(jìn)，小學(xué)生在各種數(shù)學(xué)模型的認(rèn)識、應(yīng)用，再認(rèn)識、再應(yīng)用的過程中，才能形成數(shù)學(xué)模型思想意識。以分步應(yīng)用題教學(xué)為例，第一步，必須建立在小學(xué)生熟悉運(yùn)算模型的基礎(chǔ)上。如300÷（30+20）=6這個四則運(yùn)算模型，就是按照“先算乘除，后算加減，有括號的先算括號”的法則順序進(jìn)行計算，在此基礎(chǔ)上，讓學(xué)生鞏固練習(xí)200÷（30+10）=？500÷（80+20）=？800÷（30+50）=？等。第二步，提出問題：要挖一條長300千米的水渠，兩個工程隊分別從水渠工程的兩端開始施工，問幾天后兩個工程隊挖通相遇？這是個典型的相遇問題模型，學(xué)生要掌握的數(shù)學(xué)核心知識要素有兩個：第一個是兩個工程隊每天挖多少千米；用數(shù)字符號模型表示，即30km、20km；然后，利用加法計算模型進(jìn)行計算，30+20=50；第二個是水渠總長多少千米，即300km；了解掌握這兩大知識點(diǎn)，運(yùn)用除法計算模型，就能得出相應(yīng)的結(jié)果，即300÷50=6。第三步：數(shù)學(xué)模型思想培養(yǎng)的拓展延伸。在原來的問題中，增加知識元素和數(shù)學(xué)模型內(nèi)容，即2020年，劉家灣要在山南修建一條長300km的東西向水渠，王四工程隊和劉二工程隊承攬施工，王四工程隊人多機(jī)械設(shè)備條件好，每天能挖30km；劉二工程隊機(jī)械設(shè)備差，人少，每天只挖20km，從2月25日開始，兩個工程隊，分別從東西兩端施工，問，幾月幾日才能挖通？在這個實(shí)際問題的解決過程中，除了利用300÷（30+20）=6數(shù)學(xué)模型外，還要引入日歷模型，即一年12個月，1、3、5、7、8、10、12為大月，每月31天。4、6、9、11為小月份，每月30天；2月份閏年為29天，平年為28天；在解決問題的過程中，必須明白2020年是平年還是閏年，然后，從計算結(jié)果的6天中，從2月25日開始計算，結(jié)合平年、閏年的日歷模型，對工程竣工時間進(jìn)行評估。這樣，從低年級的數(shù)字符號模型，中年級的四則運(yùn)算模型，到高年級的應(yīng)用題模型+日歷等生活經(jīng)驗數(shù)學(xué)知識能力模型的運(yùn)用，小學(xué)生數(shù)學(xué)模型思想逐漸形成，不但能解析應(yīng)用題，還能對生產(chǎn)、生活中工程施工、經(jīng)營利潤等通過構(gòu)建模型進(jìn)行計算預(yù)判，強(qiáng)化數(shù)學(xué)知識能力在社會發(fā)展中服務(wù)功能和作用的發(fā)揮。

三、小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中數(shù)學(xué)模型思想培養(yǎng)層次把握

（一）讓學(xué)生探究摸索數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建過程

數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建及解決問題的過程，能激發(fā)小學(xué)生的興趣，獲得克服困難、取得成功的成就感。比如，讓低年級的學(xué)生學(xué)會用數(shù)字符號模型，進(jìn)行物體多少的計數(shù)；“8”表示8只杯子；8本書；8雙襪子；8個人……小學(xué)生理解、掌握了數(shù)字符號模型，樹立了數(shù)學(xué)模型思想，在對無序的事物或問題進(jìn)行統(tǒng)計清理時，能做到思路清晰，先分類，再計數(shù)，不至于在計數(shù)過程中分不清類別、順序和計算方法。在教學(xué)中，教材中很多現(xiàn)成的數(shù)學(xué)模型都是前人長期辛勤探究的結(jié)果，像數(shù)字符號、代數(shù)式、計算法則、公式、定律等，不能讓小學(xué)生死記硬背公式、法則，要引導(dǎo)、指導(dǎo)、啟發(fā)小學(xué)生探究構(gòu)建數(shù)學(xué)模型。又如，“圓的面積”的教學(xué)，在小學(xué)生了解了面積的概念后，基于長方形面積求解的模型，教師指導(dǎo)小學(xué)生把圓形以圓心為起點(diǎn)，圓周上的任一點(diǎn)為終點(diǎn)，進(jìn)行連線，把圓形平均分成若干等分，在此過程中，可以比賽，看看誰分的份數(shù)更多，激發(fā)學(xué)生探究的興趣，然后，進(jìn)行歸類整合，讓學(xué)生去發(fā)現(xiàn)，圓形變成了長方形的過程，運(yùn)用長方形的面積公式模型，求解圓形的面積，理解圓的“半徑”與長方形的“寬”的關(guān)系，長方形的“長”與圓形的周長的關(guān)系。通過數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建過程，樹立數(shù)學(xué)模型思想。

（二）化解小學(xué)生數(shù)學(xué)模型探究的難度

小學(xué)生年齡小，生活閱歷不夠，知識面窄，在探究數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建運(yùn)用過程中存在不同的難度，教師要給予啟發(fā)、將其化難為易，激勵學(xué)生不斷進(jìn)步。如速度模型、反比例模型等抽象程度較高的數(shù)學(xué)模型。

（三）運(yùn)用熟悉的數(shù)學(xué)模型解決實(shí)際問題，舉一反三，鞏固練習(xí)

教師要根據(jù)各個年級學(xué)生的年齡特點(diǎn)和教學(xué)大綱的要求，讓學(xué)生結(jié)合生活中的購物、工程、分配、統(tǒng)計等現(xiàn)象、經(jīng)驗，運(yùn)用熟悉的數(shù)學(xué)模型解決問題，促進(jìn)數(shù)學(xué)模型思想的進(jìn)步。

四、結(jié)語

綜上所述，小學(xué)數(shù)學(xué)模型思想與小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)是個融合的教學(xué)活動過程，數(shù)學(xué)模型思想與數(shù)學(xué)模型運(yùn)用是數(shù)學(xué)教學(xué)本質(zhì)的兩個方面，必須結(jié)合學(xué)生的生活經(jīng)驗，提高學(xué)生構(gòu)建模型的能力，把實(shí)際問題簡化、具體化，概括規(guī)律，以利于解決問題。