在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)過程中,模型意識貫穿各個環(huán)節(jié),只有具備充足的模型意識,才能運用模型的構(gòu)建解決數(shù)學(xué)問題。教師要引領(lǐng)學(xué)生完成一系列模型意識課程,先初步啟發(fā)其對模型的認(rèn)知,再學(xué)會構(gòu)建數(shù)學(xué)模型,最后將數(shù)學(xué)模型加以應(yīng)用,逐步幫助學(xué)生形成完善的數(shù)學(xué)模型意識。
一、創(chuàng)設(shè)問題情境,建立模型基本認(rèn)知
小學(xué)生的認(rèn)知水平有限,更傾向于形象思維,這導(dǎo)致其在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的過程中伴有認(rèn)知困難,無法順利解決數(shù)學(xué)問題。教師要創(chuàng)設(shè)具體的問題情境,選擇學(xué)生所熟知或理解范圍內(nèi)的問題,鼓勵學(xué)生進(jìn)行思考,讓學(xué)生愿意與模型思維進(jìn)行初步接觸,對問題情境展開解讀,建立學(xué)生的模型基本認(rèn)知,推進(jìn)數(shù)學(xué)思維模型化過程的發(fā)展。
以“簡易方程”的教學(xué)為例,教師出示天平,在天平一端放上 200g 砝碼,在另一端放上 50g 砝碼與一個 150g 左右的蘋果,天平呈現(xiàn)平衡狀態(tài)。教師隨機(jī)邀請幾位學(xué)生,讓他們根據(jù)天平的狀態(tài)說出等式,學(xué)生回答: 50+150=200 。教師繼續(xù)調(diào)整天平砝碼狀態(tài),改變其平衡狀態(tài),在黑板板書幾個等式。教師詢問學(xué)生這些是不是等式?大部分學(xué)生都回答是等式,教師讓學(xué)生再深入思考,可以將等式進(jìn)行分類,查看不同類型之間的區(qū)別。學(xué)生在臺下討論,認(rèn)為直接按照符號劃分,可以分為等于號和非等于號兩類,所以有等號的就是等式。同時有學(xué)生提出困惑:式子里面有X未知數(shù),應(yīng)該不算等式吧?此時教師揭示等式和方程的概念,強(qiáng)調(diào)等式是相等的,而含有未知數(shù)的也是等式,屬于方程等式,等式包含方程,但等式不一定是方程。學(xué)生初步了解方程后,教師調(diào)整天平,讓學(xué)生在紙上列下方程,完成教材中的練習(xí)題,學(xué)生基本能在時間限制內(nèi)完成所有練習(xí),取得超出預(yù)期的教學(xué)效果。
為滿足學(xué)生形象思維的需要,教師直接選擇了實際存在的物體一一天平作為示例,為學(xué)生提出引導(dǎo)性問題,給予學(xué)生思考機(jī)會,讓學(xué)生直觀地根據(jù)天平狀態(tài)列出等式,引導(dǎo)學(xué)生的思維,當(dāng)學(xué)生思考有誤時,教師則給予一些側(cè)面提示,使學(xué)生逐漸掌握等式與方程的概念,能夠獨自列出方程式,并將此思路作為建立模型的基礎(chǔ),產(chǎn)生一定的模型基本認(rèn)知。
二、分析數(shù)學(xué)關(guān)系,啟發(fā)模型構(gòu)建思路
在小學(xué)階段的數(shù)學(xué)知識點中充斥多種關(guān)系模型,包括數(shù)量關(guān)系、位置關(guān)系等,對這些關(guān)系模型進(jìn)行分析屬于基本思路,教師應(yīng)讓學(xué)生明確數(shù)學(xué)概念之間的關(guān)系,使學(xué)生找到問題突破口,為全面構(gòu)建數(shù)學(xué)模型奠定基礎(chǔ)。
教學(xué)“分?jǐn)?shù)的意義和性質(zhì)”時,教師詢問學(xué)生,將8塊餅干平均分給4個同學(xué),每位同學(xué)得幾塊?該問題是一個簡單的除法題,學(xué)生很快完成回答。教師又進(jìn)一步提問,問1塊餅又怎么平均分給4個同學(xué)?學(xué)生回答,將餅切成四塊,1人分1片。教師由此列出式子 1÷4=1/4 塊。教師繼續(xù)提升題目難度,讓學(xué)生將3塊餅平均分給4個同學(xué),學(xué)生仿照教師的式子,列出: 3÷4=3/4 塊。教師讓學(xué)生觀察兩個式子,判斷分?jǐn)?shù)與除法之間的關(guān)系,學(xué)生很快發(fā)現(xiàn),a÷b=a/b ,即被除數(shù) ÷ 除數(shù) Σ=Σ 被除數(shù)/除數(shù)。而在“折線統(tǒng)計圖”的教學(xué)中也涉及數(shù)學(xué)關(guān)系,教師用課件展示XX商場2023年各月的空調(diào)銷售情況,讓學(xué)生觀察銷售情況的折線圖,判斷哪個月銷售量最高、增長速度最快。學(xué)生在圖中找到橫軸與縱軸交叉位置的數(shù)字,記錄在表格里,對數(shù)字進(jìn)行加減運算。教師提示:既然有統(tǒng)計圖,為什么還要用數(shù)字列式子?直接從折線就能看出來。學(xué)生放下筆,觀察圖片中的內(nèi)容,發(fā)現(xiàn)7月的交叉點最高,所以7月銷售量最高,而5-6月之間的折線很陡,所以6月增長速度最快。通過這兩個教學(xué)案例,可見數(shù)學(xué)關(guān)系的教學(xué),是學(xué)生理解知識點的關(guān)鍵,使其產(chǎn)生“一點就通”的思路。
在對數(shù)學(xué)關(guān)系的教學(xué)中,教師對學(xué)生進(jìn)行層層引導(dǎo),使學(xué)生以教師的提問、提示作為契機(jī),對教學(xué)中涉及的理論有更深地了解,鞏固了基礎(chǔ)知識點,幫助學(xué)生逐步掌握數(shù)學(xué)關(guān)系,深刻感知數(shù)學(xué)中的關(guān)系模型,產(chǎn)生構(gòu)建模型基本思路。
三、指導(dǎo)解題過程,掌握模型構(gòu)建方法
模型意識的培養(yǎng)過程本質(zhì)是模型構(gòu)建的過程,結(jié)果不是唯一。很多學(xué)生只關(guān)注解題結(jié)果的正確與否,而忽視自身的解題過程。解題過程是一個關(guān)鍵點,數(shù)學(xué)必須解決問題,在數(shù)學(xué)問題難度逐漸加深的情況下,如果解題過程失序,學(xué)生將紕漏百出,無法成功構(gòu)建數(shù)學(xué)解題模型。
在“圓”一課的課堂練習(xí)中,教師布置練習(xí)題:XX小學(xué)有一個圓形的花壇,其周長是25.12米,求此花壇的面積。學(xué)生初次接觸與圓相關(guān)的復(fù)雜題目,一時找不到方法,與其他學(xué)生討論:用周長要怎么求出面積呢?有些學(xué)生說,直接套公式算面積就可以了。教師將圓的面積公式 S=πΔr2 列在黑板上,讓學(xué)生回答怎么計算,學(xué)生發(fā)現(xiàn)公式中的r(半徑)是未知數(shù),目前需要求得圓的半徑。眾學(xué)生開始嘗試求圓形花壇的半徑,不知如何下手。此時,教師將圓的周長公式圓 πd=2πr 進(jìn)行板書,學(xué)生看到這個公式才意識到,d是直徑,只要用周長求出直徑或者半徑就可以繼續(xù)求圓的面積。部分學(xué)生求出直徑,再除以2獲得半徑,也有部分學(xué)生直接 c÷π÷2 得出半徑長度,再進(jìn)行面積的計算。以這個解題思路,教師繼續(xù)布置相似的練習(xí)題,都需要通過公式進(jìn)行倒推,確定某些達(dá)到公式計算條件的未知項數(shù)字,就能計算出結(jié)果。經(jīng)過反復(fù)練習(xí),學(xué)生的思維陷入定式,看到題目就第一時間確定是否能倒推公式,導(dǎo)致面對新類型的練習(xí)題反而找不到思路。比如:一個圓環(huán)形鐵片,外圓半徑10厘米,內(nèi)圓半徑6厘米,求鐵片的面積。此題很簡單,根據(jù)半徑求得外圓與內(nèi)圓面積之差即可,但學(xué)生卻陷入了過于復(fù)雜的思考。教師提示學(xué)生,解題思路不是固定的,要觀察題目提供的條件,不是只有公式可以解題。學(xué)生此時才察覺解法,通過重復(fù)多次的解題,取得解題經(jīng)驗,構(gòu)建了基本的數(shù)學(xué)思維模型。
教師為學(xué)生提供相對復(fù)雜的練習(xí)題,指導(dǎo)學(xué)生解題過程,讓學(xué)生產(chǎn)生新的解題思路,透過題自條件看到本質(zhì),探索解決問題的適應(yīng)性思維模型,但由此產(chǎn)生了一定思維定式,教師又特意布置“陷阱題”,避免學(xué)生在思維定式中陷入過深,使學(xué)生的模型思維更具靈活性,進(jìn)一步發(fā)展了學(xué)生的模型構(gòu)建意識。
四、解決實際問題,增強(qiáng)模型應(yīng)用價值
數(shù)學(xué)與現(xiàn)實生活存在緊密聯(lián)系,數(shù)學(xué)來源于生活,也為生活帶來眾多助益。模型的構(gòu)建很大程度用于解決實際問題,是一項實用性工具,從而實現(xiàn)學(xué)生從形象化思維到抽象化思維的過渡,讓學(xué)生體會到模型的應(yīng)用價值,重視對自身模型意識的鍛煉。具備較強(qiáng)的數(shù)學(xué)模型意識不僅能解決一類問題,更能解決所有類型的數(shù)學(xué)問題,只要從問題中提取數(shù)學(xué)模型,就能找到解題思路。
進(jìn)行“解決問題的策略”教學(xué)時,教師以問題作為課堂導(dǎo)入:在美術(shù)課上,小明和小紅學(xué)習(xí)剪紙,他們倆卻發(fā)生了爭執(zhí),原因是小明覺得自己剪紙的面積比小紅更大,能否幫他們看一下誰的剪紙面積更大?教師出示兩幅剪紙作品方格圖,供學(xué)生參考。學(xué)生認(rèn)為,直接數(shù)方格的數(shù)量就能確定面積了,但是剪紙在某些方格上才占一小部分,這樣沒法判斷。教師讓學(xué)生仔細(xì)觀察剪紙的形狀,學(xué)生發(fā)現(xiàn)剪紙的某些部分呈現(xiàn)凸出的半圓形,可以將半圓形部分拼湊到凹陷的矩形部分,這樣就能形成規(guī)則圖形。教師讓學(xué)生回顧解決問題的過程,學(xué)生發(fā)現(xiàn)這本質(zhì)還是幾何題,要將學(xué)習(xí)過的所有知識點都運用到自己的解題策略中。
教師帶領(lǐng)學(xué)生運用所學(xué)知識解決實際問題,將現(xiàn)實中會發(fā)生的事情編作為問題條件,讓問題與現(xiàn)實相聯(lián)系,再引導(dǎo)學(xué)生采取多種方式進(jìn)行實踐,以此學(xué)會新的解題策略,使學(xué)生體會到數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用價值,掌握建構(gòu)數(shù)學(xué)模型解決問題的手段,有效培養(yǎng)學(xué)生的模型意識。
小學(xué)數(shù)學(xué)離不開模型意識,這是學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的關(guān)鍵手段,具有顯著的學(xué)科教育價值。數(shù)學(xué)教師作為模型意識的引領(lǐng)者,要在數(shù)學(xué)教學(xué)過程中不斷滲透模型意識,優(yōu)化模型意識培養(yǎng)路徑,引導(dǎo)學(xué)生逐步養(yǎng)成模型意識,學(xué)會構(gòu)建數(shù)學(xué)模型,運用模型意識解決生活中的實際問題,為學(xué)生未來的數(shù)學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展夯實根基。
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