劉慧斌
(白銀市會寧縣教場小學 甘肅 會寧 730799)
與其他學科相比,數(shù)學因為其本身的抽象性,學生在學習的過程中常常會感覺到困難,同時數(shù)學計算和大量的練習給學生帶來較大的壓力,極易導致學生學習興趣降低的問題,最終影響學習效果。在課堂中運用數(shù)學建模,培養(yǎng)學生的數(shù)學思維,可以將數(shù)學知識與生活實際有效的結(jié)合起來,更符合小學階段學生的認知水平,有助于提升其解決問題的能力,強化生活實踐能力,這對于學生今后的發(fā)展來說是非常重要的。
在數(shù)學教學過程中,有些教師認為數(shù)學建模是教學過程中的一種策略,也有教師認為這是一種教學方法,還有一部分教師對數(shù)學建模到底是什么表示不清楚,只有少部分教師認識到數(shù)學建模是一種思考方法,這就反映出當前小學數(shù)學教師并沒有完全認識理解數(shù)學建模到底是什么。在數(shù)學教學課堂中,教師也不重視數(shù)學建模思想的滲透,利用建模解決數(shù)學問題時講解的不夠透徹,這些都反映出部分教師對數(shù)學建模的認識模糊。
通過調(diào)查發(fā)現(xiàn),當前小學數(shù)學教師普遍對數(shù)學建模的理論知識了解的不夠深入,沒有先進的教學經(jīng)驗可以學習模仿,不知道該如何在課堂中滲透建模思想,無法順利展開數(shù)學建模教學。這就需要學校加強數(shù)學教師對建模理論知識的學習,有效的組織培訓活動,通過專家引導、先進教師帶動等方式提高教師對理論知識的掌握程度,提高課堂實踐的效果。另外,部分教師沒有深入鉆研數(shù)學建模思想,無法把握建模教學內(nèi)容和進度,這些也影響了數(shù)學建模的有效運用[1]。
由于教師對建模理論知識掌握的不夠全面,對其認識不夠,因此導致在具體實施的過程中比較吃力,不知道該如何在課堂中有效滲透建模思想。大多數(shù)教師受應試教育影響較大,在教學過程中更關(guān)注學生對理論知識的掌握學習,只為應付考試,從而忽視了培養(yǎng)學生的綜合能力。同時數(shù)學建模教學過程相對比較復雜,需要一定的時間才能完成,部分教師為了按時完成教學任務,不愿意耗費更多時間去研究數(shù)學建模教學方法,導致現(xiàn)有的數(shù)學建模經(jīng)驗不足,可供教師參考的教學案例也不多,這些都導致小學數(shù)學課堂建模教學不能有效實施。
學好數(shù)學能夠解決生活問題,在設計數(shù)學問題時就應當貼合生活實際,加強學生對數(shù)學生活化的認識,能夠?qū)⑺鶎W的知識真正的運用到生活中。在數(shù)學建模的應用過程中,教師可以通過問題情境導入課程,讓學生在這些問題情境中經(jīng)過分析篩選,學會用數(shù)學符號和語言將問題展現(xiàn)出來,得到數(shù)學問題,因此教師在創(chuàng)設問題情境的時候應當注意以下幾點:
第一,教師設置的問題應當結(jié)合學生生活實際。學生的原有經(jīng)驗是構(gòu)建知識的基礎,學生在生活中不斷積累經(jīng)驗背景,因此在創(chuàng)設教學情境的時候,就應當聯(lián)系學生的生活實際,選擇學生熟悉的場景,引導學生從生活中尋找問題,依賴原有經(jīng)驗和新知識來解決實際問題,有效提高學生對知識的理解運用。比如在學習有關(guān)長方形的知識時,設置問題情境就可以從身邊的事物入手,比如生活中常見的門窗、教師中的黑板等都是長方形,學生都比較熟悉并且更好理解其面積公式,能夠讓學生利用新掌握的知識去求得現(xiàn)實中門窗等長方形物品的面積[2]。
第二,教師要善于制造認知沖突。如果教師設計的問題都很容易解決,那么就無法激起學生的挑戰(zhàn)欲望,情境教學效果也會大大降低。如果教師所設計的問題能夠從學生生活出發(fā),但是學生現(xiàn)有的知識又無法有效解決,適當?shù)闹圃煺J知沖突,這就會極大的激發(fā)學生的探究欲望,迫切想要尋求解決方法,就能更好的配合教師的教學活動,思維更加專注,極大的調(diào)動了學習主動性。
第三,所設置的問題情境要有可解性。通過制造認知沖突引導學生主動學習,那就要求問題設置合理具有可解性,能夠在學完新知識內(nèi)容有得到有效解決。學生主動的參與到建立數(shù)學模型的過程中,通過觀察、提出假設、驗證模型等環(huán)節(jié),將問題有效解決,收獲成就感,提高學習熱情。
例如,在學習北師大版小學四年級《運算律》中“乘法分配律”的內(nèi)容時,教師就可以結(jié)合現(xiàn)實生活問題創(chuàng)設情境:“同學們,現(xiàn)在我們要進行一項活動,學校要為大家定制夏季校服,現(xiàn)在我們知道短袖是44元一件,短褲是60元一條,我們班一共是38人,那么我們一共需要交多少錢呢?大家可以幫助老師計算一下嗎?”學生將生活情境中的內(nèi)容最終轉(zhuǎn)化為數(shù)學問題去思考:買38件44元的短袖和38條60元的短褲一共需要多少錢?或買38套44元的短袖、60元的短褲需要多少錢?這種與生活場景息息相關(guān)的問題更利于學生理解,在自主探究的過程中解決問題;并總結(jié)出對應的數(shù)學模型,使課堂知識充滿趣味性。
在學生們將已知的現(xiàn)實問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學問題后,就要開始提出假設來建立數(shù)學模型。這一環(huán)節(jié)是學生們在分析觀察、畫圖、歸納整理等活動后,對數(shù)學問題的一種猜想,是一種重要的思維方式。對于建立數(shù)學模型來說,提出假設是非常重要的環(huán)節(jié),需要學生思維活躍,在這個環(huán)節(jié)中能夠大大提升學生的數(shù)學思維水平,提高學生的創(chuàng)新能力和綜合能力。在學生提出假設后,去除一些無關(guān)內(nèi)容后用數(shù)學符號表現(xiàn)出其中的數(shù)學關(guān)系,這就是數(shù)學模型。
我們以方程部分的知識為例,要提出假設建立模型,需要教師引導學生分析數(shù)學問題,找出其中的已知條件和未知條件,再利用線段來表示這些量,最后通過線段表示形成等量關(guān)系式,運用數(shù)學符號將假設表示出來,建立數(shù)學模型[3]。
例如,在學習北師大版小學四年級《認識方程》中“解方程”這部分知識時,這個階段學生已經(jīng)掌握了路程、時間與速度的知識,教師可以設計一個生活化問題:“周末小明給小紅送書,兩人約定同時開車出發(fā)相向而行,小紅家和小明家相距150千米,小明每小時行駛45千米,兩小時后小明和小紅相遇,請問小紅每小時行駛多少千米?轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實問題為:“總路程150千米,小明每小時行駛45千米,行駛2小時后兩人相遇,小紅每小時行駛多少千米?”然后提出假設建模型,需要學生們找到題目中的已知條件和未知條件,已知條件:全程150千米,小明每小時45千米,行駛2小時,小紅行駛2小時,未知條件:小紅每小時行駛多少千米?教師引導學生通過已知條件和未知條件,畫出線段圖來表示其中的關(guān)系,并建立起等量關(guān)系式。
通過線段圖和路程公式可知:小明的路程45千米×2小時+小紅的路程x千米×2小時=總路程150千米。
在建立等量關(guān)系式后,即可以將題目中的已知量和未知量帶入到數(shù)學模型中,如上文建立的等量關(guān)系:小明的路程45千米×2小時+小紅的路程x千米×2小時=總路程156千米,代入已知條件得出模型為:45×2+2x=150。這時讓學生獨自完成求解過程,提高學生方程運算能力,45×2+2x=150可以用乘法分配律轉(zhuǎn)化為(45+x)×2=150,等式左右兩邊同時÷2,得出45+x=75,x=30,最終得出小紅每小時行駛30千米。
通過模型求出答案后,要通過驗證來保證答案的準確性,這個過程也是培養(yǎng)學生驗算的習慣。在驗算的過程中要注意,不是將最終結(jié)果代入到模型中去驗證,我們是要通過結(jié)果去驗證模型,因此需要將結(jié)果代入到前文的問題中去進行驗算,即代入到:小明的路程45千米×2小時+小紅的路程x千米×2小時=150千米中,小明的路程45×2=90,小紅的路程30×2=60,90+60=150,符合我們創(chuàng)設的問題情境,因此可以得知此方程模型是正確的,可以幫助學生解決問題。
學生在學會創(chuàng)建數(shù)學模型后,就應當應用模型,解決現(xiàn)實問題,只有在實踐操作的過程中,才能真正實現(xiàn)知識的靈活運用,將各部分知識有效的連接起來。因此在完成模型驗證后,教師設置問題,讓學生通過實踐操作,實現(xiàn)數(shù)學學習與現(xiàn)實生活呼應。
例如,在學習完五年級上《多邊形的面積》這章內(nèi)容后,教師可以讓學生通過小組合作的方式,將班級的面積測量出來,重點要關(guān)注墻體凸出的部分和門口的部分,各個小組的同學通過動手測量了班級的長和寬后,再測量了墻體凸出的部分和門口部分的長和寬,用總面積減去墻體凸出部分的面積、加上門口部分的面積,通過建立的數(shù)學模型最終得到了班級面積,并且通過驗證確保了模型的正確性。
學生在小組合作的過程中,利用了實際測量、計算數(shù)據(jù)、驗證結(jié)果的方式,通過數(shù)學模型有效解決了現(xiàn)實問題,提高了學生對于數(shù)學模型的理解和運用,并且在操作的過程中獲得快樂體驗和能力提升。雖然在數(shù)學課堂中運用數(shù)學模型取得了很好的成效,但是并不代表每一節(jié)課都適合這種方法,教師在課堂中滲透數(shù)學模型思想的同時,更應當結(jié)合更多的教學方法靈活運用,帶領學生打好堅持的數(shù)學基礎。
通過教學實踐總結(jié)我們可以發(fā)現(xiàn),數(shù)學建模的有效應用降低了學習難度,通過創(chuàng)設情境與生活緊密相連,更有助于學生的理解消化,不斷提高數(shù)學水平。培養(yǎng)學生的數(shù)學建模思想,有助于學生深刻認識到學好數(shù)學知識能夠幫助其解決生活中的問題,能夠發(fā)現(xiàn)數(shù)學知識的重要價值,提高學習興趣。在不斷的強化滲透中,學生再遇見較為難懂的知識時,會主動利用建模去輔助理解,這為今后的學習發(fā)展打下了良好的基礎。