高中時期培養(yǎng)學生的數(shù)學建模思維
作者:陜西省渭南市合陽縣百良中學 李燕妮
發(fā)布時間:2012-09-03 14:34:24 來源:陜西教育報刊社
許多高中數(shù)學老師因為有高考的壓力和影響,他們在數(shù)學課堂中只關(guān)注對學生基本概念、定理、算法等知識的講解和技能的訓練,而不關(guān)心學生教學建模意識和數(shù)學建模能力的發(fā)展。然而,數(shù)學建模思維是聯(lián)系數(shù)學與實際問題的橋梁,是數(shù)學在各個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的媒介,是數(shù)學科學技術(shù)轉(zhuǎn)化的主要途徑。同時,為了適應(yīng)科學技術(shù)發(fā)展的需要和培養(yǎng)高質(zhì)量、高層次科技人才,數(shù)學建模已經(jīng)在大學教育中逐步開展。所以如果學生在高中時期能夠接觸數(shù)學建模,并且打下一定基礎(chǔ)的話,對后續(xù)研究發(fā)展是非常重要的。本文將探討如何從高中時期開始培養(yǎng)學生的數(shù)學建模思維。
數(shù)學模型(Mathematical Model)是一種模擬,是用數(shù)學符號式子、程序和圖形等對實際課題本質(zhì)屬性的抽象而又簡潔的刻畫,或能解釋某些客觀現(xiàn)象,或能預(yù)測未來的發(fā)展規(guī)律,或能為控制某一現(xiàn)象的發(fā)展提供某種意義下的最優(yōu)策略或較好策略。但是數(shù)學模型一般并非現(xiàn)實問題的直接翻版,其建立常常不僅需要建模者對現(xiàn)實問題深入細微的觀察和分析,而又需靈活巧妙地利用各種數(shù)學知識。數(shù)學建模簡而言之就是應(yīng)用知識從實際課題中抽象、提煉出數(shù)學模型的過程。
精心選擇數(shù)學建模教學問題使其具有較強地現(xiàn)實背景,在數(shù)學上需有一定深度,要經(jīng)過數(shù)學知識的綜合運用,通過必要的若干修改,確實符合實際情境,建模過程才算完成。那么怎么在數(shù)學課堂上有效地培養(yǎng)學生的建模思維?
1.結(jié)合教材讓學生掌握基本數(shù)學模型,引入建模思想
各種數(shù)學公式都是一些具體的數(shù)學模型,教師應(yīng)考慮在各部分知識中可引入哪些模型問題,如在代數(shù)教學中可引入各種基本函數(shù)的模型。引導學生應(yīng)用數(shù)學模型去解決問題,從而激發(fā)學生去研究數(shù)學模型的興趣,使得數(shù)學建模意識成為學生思考解決問題的方法與習慣。
2.以身示范,潛移默化地影響學生應(yīng)用數(shù)學知識解決問題的潛意識
當前許多教師對于數(shù)學建模的教學都會感到陌生和不適應(yīng),數(shù)學應(yīng)用與建模的能力是一項專門的能力,它與學習、掌握純數(shù)學的能力有密切關(guān)系,但并不等價。應(yīng)用的意識、技巧、方法、能力需要有一個培養(yǎng)、鍛煉、提高的過程,建模的教學過程需要教師不斷調(diào)整自己所扮演的角色。學習新知識時要關(guān)注其應(yīng)用背景,備課時要挖掘知識的應(yīng)用價值,時刻保持自己的好奇心,對自己身邊發(fā)生的事情要多問幾個數(shù)學上的為什么。
3.給學生提供設(shè)計“好”問題,讓學生感知數(shù)學建模的特點
教學中教師應(yīng)給學生提供充足的“好”問題,為學生自己發(fā)現(xiàn)問題并用數(shù)學來解決問題提供經(jīng)驗和范式。所謂“好”問題就是接近學生的數(shù)學現(xiàn)實,適合學生的知識和能力水平,求解中不需要補充大量的課外知識,并且有較強的生產(chǎn)、生活或理化等其他學科的實際背景和應(yīng)用價值,求解中可以充分體現(xiàn)數(shù)學建模的特點過程。比如說:⑴自己或周圍人的生產(chǎn)、生活的實際中;⑵挖掘大學里的成品建模問題將其簡化;⑶教師自身多讀國內(nèi)外的相應(yīng)教材刊物,進行整理編譯;⑷根據(jù)自己的教學實踐改編創(chuàng)作,比如在數(shù)列問題的教學之后,可以創(chuàng)作一些“人口問題”和“利率計算問題”等。
數(shù)學建模所要解決的問題,大部分是生活當中的例子,從構(gòu)造數(shù)學模型、設(shè)計求解模型的方法到回顧等整個過程由學生去發(fā)現(xiàn),去設(shè)計、創(chuàng)新和完成,而教師的作用是只為學生的創(chuàng)造性思維提供良好的環(huán)境和機會,甚至服務(wù)。值得注意的是,培養(yǎng)更多的是成功的問題的解決者,而不應(yīng)該鼓勵學生解決模仿性的問題。只要學生習慣這種近似機械的操作后,其創(chuàng)造能力、思維能力就會大大降低。所以要大力倡導主動的精神,好的想法、數(shù)學的機智及細致的作風。
總而言之,高中的學習有著其自身的特點,高考仍然是重點。但是不能因為短期的利益而忽視了學生的長遠人生發(fā)展。數(shù)學建模思想無論是對于學生高中數(shù)學的學習還是其以后的思維模式形成都非常重要。只要我們肯于學習,大處著眼,小處著手,留心觀察,善于聯(lián)想發(fā)掘,從自己熟悉的標準入手,就一定能逐步使我們數(shù)學建模的問題庫存豐富起來。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合教材特點及學生水平,設(shè)計出適合課堂教學的“好問題”,這是培養(yǎng)學生數(shù)學建模能力的關(guān)鍵。


