初中生數(shù)學建模素養(yǎng)教學策略
時間:2022-04-02 04:20:16
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在初中階段,數(shù)學建模能力是對初中生學習數(shù)學的一大要求.而在培養(yǎng)初中生核心素養(yǎng)的教育背景下,數(shù)學建模能力不但要求學生具備較熟練的數(shù)學運算、邏輯推理、直觀想象能力,還需要根據(jù)已學知識,建立完善的數(shù)學知識架構和體系,以此不斷豐富自己的學習內容,便于應用已有的知識建立數(shù)學模型,以此解決更多復雜的數(shù)學問題.
一、建模思想的引入
對于初中數(shù)學學習來講,建模就是一種能多角度解決問題的有益辦法,因此學生要先領會解決問題的多種模式及形成建模思想.建模大多是解決實際生活問題,在初中數(shù)學課堂中,教師可以以我國趣味寓言故事開展情境教學.“司馬光砸缸”就是一個典型的以解決問題為討論點的寓言故事.教學片段1:師:大家應該都聽過“司馬光砸缸”的故事吧,哪位同學敘述一下?生:司馬光在有人掉入水缸的緊急時刻,沒有浪費時間去想如何將人撈出,而是想出用石頭將水缸打破救出孩子.師:沒錯,在遇到難題時,司馬光通過砸缸將水引出,以此成功救人.這雖是一則寓言故事,但和數(shù)學相關.生活中也有許多類似的問題情境,需要轉換思維,轉換角度,以此尋求解決問題的突破口和方法.以數(shù)學的思維看待這則寓言故事,可成功得出以下結論:根據(jù)已知條件推測解決方式,以此快速、有效脫離困境.
二、初中數(shù)學教材中的模型分析
在初中數(shù)學教材中,每個問題幾乎都關系到模型,要讓學生自然而然對問題產生模型方面的思考傾向,主要在于培養(yǎng)學生的問題與模型意識.以蘇科版初中數(shù)學教材為例,八年級數(shù)學教材第六章以“一次函數(shù)”為主要教學內容,其中包括直線平移等知識點.對于直線平移,一般只考慮其上下方向的移動,未考慮左右方向的移動.對此,在教學中,教師可以向學生引入模型意識,將背下公式的學習模式轉換為模型引導.教學片段2:師:一般怎么確定一條直線呢?生:通常確定一條直線的方法是兩個點來確定一條直線的位置.師:那么經過一個點的直線有多少?生:過一點有無數(shù)條直線.師:非常好,過一點雖有無數(shù)條直線,但除了再確定一點,還有一種方法也可以確定直線的位置,那就是再確定直線的方向.以模型y=kx+b為例,其中哪個常數(shù)是確定方向的,哪個常數(shù)是確定點的?生:k為直線的方向,b可以確定過哪一點.師:很好,那么按照這個思路,想一想:直線是如何平移的?平移時什么是關鍵點?生:平移時直線方向不會變化,因此只要改變模型中b的值即可.師:就以y=3x為例,以小組形式分別寫出向上、下、左、右分別平移2個單位后的直線表達式.生:向上、下、左、右分別平移2個單位,分別經過點(0,2)、(0,-2)、(-2,0)、(2,0).將其分別代入y=3x+b,分別可以得到y(tǒng)=3x+2,y=3x-2,y=3x+6,y=3x-6.從形上、數(shù)上分析并理解平移的含義,從而明白如何相互轉換.這樣一來,無疑為數(shù)學知識的學習與思考增加了樂趣,不僅可以從根本上理解問題的本質,還能讓學生獲取多種解題方法.
三、核心素養(yǎng)下初中數(shù)學模型思想的培養(yǎng)路徑
1.讓學生主動接受建模思想為了多角度思考數(shù)學問題,分析數(shù)學問題的本質意義,提升初中生的數(shù)學解題效率,教師可為學生導入模型思想,注重利用建模的方式解決數(shù)學問題.在日常的數(shù)學課堂上,教師可以某一個問題為例,將通過建模解決問題的全過程展現(xiàn)給學生,并向學生分析其優(yōu)勢,讓學生主動接受并學習建模思想,培養(yǎng)一定的建模意識.2.為學生灌輸多種建模方法測試分析和機理分析構成了初中數(shù)學建模的兩種主要方法.前者主要通過數(shù)學運算獲得相關數(shù)據(jù)結果;后者主要根據(jù)問題背后的本質、已知條件來推出問題的結論.這兩種方法都是初中數(shù)學建模的常用方法.在實際的教學過程中,常使用的建模方法為機理分析方法.通過這種建模方法來思考和解決數(shù)學問題,主要集中于回答“題目中有什么”“問題是什么”“如何得出問題”這三個問題,對應形成了三個解題步驟.這里分步驟分析機理分析法的實際教學應用.(1)“題目中有什么”,主要是讓學生了解并掌握題目中的已知信息和條件,分析條件背后的有用信息,為建立模型提供前期準備.(2)“問題是什么”,要求學生根據(jù)自己以往學過的知識,在大腦中形成一個問題索引,分析已知條件與問題之間的關系,并通過尋找規(guī)律逐步建立數(shù)學模型.(3)“如何得出問題”,是解題的最后一步,也是最為關鍵的步驟.在此期間,學生需要根據(jù)建模的思想,強化已知條件的應用,并尋找解題模型,構建模型,以此成功解決問題,得出問題的答案.例題:現(xiàn)學校要購進一批足球,數(shù)量為100個.通過調查,該品牌足球2017年單價為200元,2019年單價為162元.(1)求2017年到2019年該品牌足球單價平均每年降低的百分率;(2)選購期間發(fā)現(xiàn)該品牌足球在兩個文體用品商場有不同的促銷方案:A商場B商場圖2去哪個商場購買足球更優(yōu)惠?例題分析:(1)設2017年到2019年該品牌足球單價平均每年降低的百分率為x,根據(jù)2017年及2019年該品牌足球的單價,即可得出關于x的一元二次方程,解之取其小于1的值即可得出結論;(2)根據(jù)兩商場的促銷方案,分別列出購買100個足球的總費用,通過比較得出結論.解:(1)設2017年到2019年該品牌足球單價平均每年降低的百分率為x,根據(jù)題意得200×(1-x)2=162,解得x=0.1=10%或x=1.9(舍去).(2)在A商場需要的費用為162×91=14742(元).在B商場需要的費用為162×100×910=14580(元).14742>14580.所以選擇B商場.3.強化學生在生活中對建模的應用數(shù)學屬于一門與生活聯(lián)系緊密的學科.如何將建模思想成功應用于生活中數(shù)學問題的解決,這需要教師在課堂上不斷強化學生問題建模應用意識的同時,提升學生對社會的認知,并善于從生活中觀察到數(shù)學建模的問題及規(guī)律,以此提升自己的建模思想和核心素養(yǎng),不斷應用建模的思想與方法,增強實際解決問題的能力,促進學生的德育智全面發(fā)展.
初中階段,建模思維的培養(yǎng)與應用成為數(shù)學教學的重要內容.教師應關注學生建模思維、建模素養(yǎng)的培養(yǎng),注重在課堂上強化學生的建模意識和建模方法應用,以此不斷建立、健全學生的數(shù)學知識架構,讓學生通過觀察、思考和分析,利用構建模型的方法,得到快速解題方法和路徑.同時,作為一門與生活聯(lián)系緊密的學科,數(shù)學的學習也離不開既定的生活環(huán)境,教師需要以提升學生解決實際問題的能力為重要目標,讓學生善于從生活中觀察和總結出數(shù)學規(guī)律,強化生活中建模思維的應用,以此不斷提升學生的數(shù)學學科核心素養(yǎng).
作者:余啟宏 單位:江蘇省儀征市第三中學
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