《普通高中數(shù)學(xué)教學(xué)大綱》指出:要切實(shí)培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力,要求增強(qiáng)應(yīng)用數(shù)學(xué)的意識(shí),能初步運(yùn)用數(shù)學(xué)模型解決實(shí)際問(wèn)題。數(shù)學(xué)建模把各種知識(shí)綜合應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題中,是培養(yǎng)和提高學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力的途徑之一。所以,開(kāi)展數(shù)學(xué)建?;顒?dòng),才能有效地培養(yǎng)學(xué)生的解決問(wèn)題能力,提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。
一、建立教學(xué)模型的教學(xué)方式
數(shù)學(xué)建模應(yīng)結(jié)合常用的數(shù)學(xué)內(nèi)容進(jìn)行切入,以教材為載體,以改革教學(xué)方法為突破口,通過(guò)對(duì)數(shù)學(xué)內(nèi)容的科學(xué)加工處理,達(dá)到“在學(xué)中用,在用中學(xué)”的目的,從而進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用意識(shí)及分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。例如:已知a,b,m∈R■,且a
二、建立數(shù)學(xué)模型的教學(xué)步驟
數(shù)學(xué)建模課程指導(dǎo)思想是:以學(xué)生為中心、以問(wèn)題為主線、以培養(yǎng)能力為目標(biāo)來(lái)組織教學(xué)工作。通過(guò)教學(xué)使學(xué)生了解利用數(shù)學(xué)理論和方法去分析和解決問(wèn)題的全過(guò)程,提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,提高學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣和應(yīng)用數(shù)學(xué)的意識(shí)與能力。數(shù)學(xué)建模以學(xué)生為主,教師利用一些事先設(shè)計(jì)好的問(wèn)題,引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)查閱文獻(xiàn)資料和學(xué)習(xí)新知識(shí),鼓勵(lì)學(xué)生積極開(kāi)展討論和辯論,主動(dòng)探索解決之法。高中數(shù)學(xué)建模的目的旨在培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用意識(shí),掌握數(shù)學(xué)建模的方法,為今后的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在教學(xué)時(shí)把數(shù)學(xué)建模中最基本的過(guò)程教給學(xué)生:利用現(xiàn)行的數(shù)學(xué)課本,給學(xué)生介紹我們常用的、常見(jiàn)的數(shù)學(xué)模型。如函數(shù)模型、不等式模型、數(shù)列模型、幾何模型、三角模型、方程模型等。教師應(yīng)研究在各個(gè)教學(xué)章節(jié)中可引入哪些數(shù)學(xué)基本模型問(wèn)題,如儲(chǔ)蓄問(wèn)題、信用貸款問(wèn)題可結(jié)合在數(shù)列教學(xué)中。還可以通過(guò)教材中出現(xiàn)的一些不太復(fù)雜的應(yīng)用問(wèn)題,與學(xué)生一起來(lái)完成數(shù)學(xué)建模,讓學(xué)生初步體驗(yàn)數(shù)學(xué)建模的過(guò)程。
三、培養(yǎng)學(xué)生的建模意識(shí)與方法
教師應(yīng)該利用教材這個(gè)有利資源,培養(yǎng)學(xué)生的建模解題的思路。教師要有意識(shí)地在教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行建模的滲透,努力尋找知識(shí)點(diǎn)與數(shù)學(xué)模型之間的聯(lián)系,培養(yǎng)學(xué)生用發(fā)散思維思考問(wèn)題的習(xí)慣。如在學(xué)習(xí)數(shù)列的相關(guān)問(wèn)題時(shí),把彩票和信用貸款聯(lián)系起來(lái),讓學(xué)生了解相關(guān)的問(wèn)題在解答時(shí)要參考數(shù)列中的數(shù)學(xué)公式,把數(shù)列變成這類問(wèn)題解答的一個(gè)模型。又如學(xué)習(xí)立體幾何的過(guò)程中,可以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)于圓柱體和長(zhǎng)方體的模型意識(shí),正方體就是長(zhǎng)方體的特殊變形。所以,正方體問(wèn)題的解答也要在長(zhǎng)方體模型的范圍之中。引導(dǎo)學(xué)生在遇到問(wèn)題時(shí)首先想到的就是關(guān)于這些解題模型的相關(guān)概念,在解題過(guò)程中滲透這種模型意識(shí),在應(yīng)用中領(lǐng)悟這些模型的具體內(nèi)涵,激發(fā)學(xué)生的建模興趣。其次,培養(yǎng)學(xué)生建模能力,教師應(yīng)該結(jié)合一些專題化的復(fù)習(xí)模式來(lái)進(jìn)行。在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的學(xué)習(xí)后,不妨開(kāi)設(shè)以某一問(wèn)題為討論對(duì)象的探討課,引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出這類問(wèn)題的“模型”。如可以開(kāi)設(shè)“圖像解題法”,通過(guò)對(duì)于一些有著典型性問(wèn)題的解決,來(lái)引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)一個(gè)圖像式解題模型,并且找到可以用這個(gè)模型來(lái)解答的具體問(wèn)題類型。
四、在實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生建模能力
實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。教學(xué)中教師要“以人為本”,切實(shí)為學(xué)生提供“學(xué)數(shù)學(xué)、做數(shù)學(xué)、用數(shù)學(xué)”的環(huán)境,多創(chuàng)造動(dòng)腦思考、動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)。注意對(duì)原始問(wèn)題進(jìn)行分析、假設(shè)、抽象等加工過(guò)程,模型的求解、驗(yàn)證、再分析、修改假設(shè)、再求解的循環(huán)過(guò)程。教師應(yīng)自己動(dòng)手,在自己的視野范圍內(nèi)因地制宜地收集、編制、改造適合自身學(xué)生使用,貼近學(xué)生生活實(shí)際的數(shù)學(xué)建模問(wèn)題,同時(shí)注意問(wèn)題的開(kāi)放性與可擴(kuò)展性,盡可能地創(chuàng)設(shè)一些合理、新穎、有趣的問(wèn)題情境來(lái)激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲,使學(xué)生積極參與到數(shù)學(xué)建模的實(shí)踐活動(dòng)中。通過(guò)開(kāi)展數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng),培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用意識(shí)與建模應(yīng)用能力,利用課外活動(dòng)時(shí)間開(kāi)展數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng),這是建模教學(xué)不可缺少的部分。如:盡可能選擇較多的方法學(xué)會(huì)測(cè)量建筑物的高度。測(cè)量高度較高建筑物的高度屬于開(kāi)放型的建模題,看起來(lái)難度不大,但實(shí)際操作很難,通過(guò)分析、思考,學(xué)生會(huì)想出很多方法,教師應(yīng)該總結(jié)這些方法,與學(xué)生一起評(píng)價(jià)他們建立的模型是否切實(shí)可行,這樣就能提高學(xué)生數(shù)學(xué)建模興趣,從而提高他們的建模水平。
五、建模要聯(lián)系相關(guān)學(xué)科加以運(yùn)用
在數(shù)學(xué)建模教學(xué)中應(yīng)該重視選用數(shù)學(xué)與物理、化學(xué)、生物、美學(xué)等知識(shí)相結(jié)合的跨學(xué)科問(wèn)題和大量與日常生活相聯(lián)系,如投資買賣、銀行儲(chǔ)蓄、測(cè)量、乘車、運(yùn)動(dòng)等方面的數(shù)學(xué)問(wèn)題,從其他學(xué)科中選擇應(yīng)用題,通過(guò)構(gòu)建模型,培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)工具解決該學(xué)科難題的能力。如高中生物學(xué)科以描述性的語(yǔ)言為主,尤其是一些概念問(wèn)題。有的學(xué)生認(rèn)為學(xué)好生物學(xué)與數(shù)學(xué)沒(méi)有直接的聯(lián)系,原因是他們尚未樹(shù)立理科意識(shí),缺乏理科思維的原因。如:他們不會(huì)用數(shù)學(xué)上的排列與組合來(lái)分析減數(shù)分裂過(guò)程配子的基因組成;也不會(huì)用數(shù)學(xué)上的概率的相加、相乘原理來(lái)解決一些遺傳病概率的計(jì)算,等等。這些需要教師在平時(shí)相應(yīng)內(nèi)容的課堂教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。所以,教師在教學(xué)中應(yīng)注意與其他學(xué)科的呼應(yīng),這不但可以幫助學(xué)生加深對(duì)其他學(xué)科的理解,而且是培養(yǎng)學(xué)生建模意識(shí)的一個(gè)不可忽視的問(wèn)題。又如:學(xué)習(xí)了正弦函數(shù)后,可引導(dǎo)學(xué)生用模型函數(shù)寫(xiě)出物理中振動(dòng)圖像或交流圖像的數(shù)學(xué)表達(dá)式。
總之,在培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)建模過(guò)程中,教師要慎重選擇建模的問(wèn)題,重視建模在數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用。在教學(xué)實(shí)踐中,教師最好能夠有意識(shí)地給學(xué)生滲透建模的意識(shí),正確地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)建模,努力提高學(xué)生的數(shù)學(xué)建模能力。