◇莊玉萍
模型思維的建構(gòu),指的就是學生通過將遇到的數(shù)學問題與已有的數(shù)學模型相對應,發(fā)現(xiàn)問題中設計的知識點,從而快速理解問題,利用學過的方法解決問題的學習過程。如果學生在學習數(shù)學知識過程中,能夠做到根據(jù)不同的問題類型構(gòu)建相應的數(shù)學模型,解題的過程就會變得十分快捷而高效了。但是從目前階段小學數(shù)學的教學現(xiàn)狀來看,教師對于數(shù)學模型建構(gòu)的教學方式的應用并不廣泛,很多小學教師還沒有充分認識到數(shù)學模型建構(gòu)的思維對于學生學習數(shù)學的重要性,這是目前數(shù)學教學中需要研究和提出相應對策的問題。本文就是基于這種情況,不僅旨在闡釋數(shù)學模型建構(gòu)的意義和作用,更要提出在教學過程中建構(gòu)數(shù)學模型的可行性措施,為小學數(shù)學教學工作提供一定的參考和指導,并將其應用于教學實踐中,為開拓數(shù)學課堂教學的新方向做出貢獻。
《課程標準》中強調(diào),數(shù)學教學應該要做到將學生現(xiàn)有的認知發(fā)展水平和已有的知識和經(jīng)驗進行充分考量,讓學生在親身體驗的過程中感受如何將復雜抽象的數(shù)學問題轉(zhuǎn)化為已經(jīng)掌握的數(shù)學模型的過程,并在這個過程中形成建構(gòu)模型的思維,且做到充分理解和應用。與此同時,學生的數(shù)學思維、空間觀念、創(chuàng)新意識等多方面能力也得到了有效的鍛煉。小學數(shù)學模型,主要是指數(shù)學的基本概念、規(guī)律、算法和數(shù)量關(guān)系等基礎知識,在現(xiàn)實生活中,這些數(shù)學模型的背景都可以被找到。例如,幾何、分數(shù)之類的數(shù)學模型就是從實際問題中抽象出來的。通過對這些模型的建構(gòu),我們又可以做到對其他的數(shù)學問題舉一反三、融會貫通。
(一)數(shù)學模型的建構(gòu),可以使學生學習數(shù)學變得不再抽象和枯燥,主動建構(gòu)數(shù)學模型可以激發(fā)學生解決問題的主動性,增強學生學習數(shù)學的自信心。正如心理學家布魯納所提出的理論,“學習最好的刺激是對所學習材料的興趣”。建構(gòu)數(shù)學模型可以使復雜抽象的問題得到簡化和形象化,使枯燥的問題生動化。在小學數(shù)學的教學中,建構(gòu)數(shù)學模型可以給學生提供獨立探索、合作交流、發(fā)現(xiàn)并解決問題的機會。學生可以在建構(gòu)模型的過程中,培養(yǎng)熟悉思維,體驗到解決問題的成就感,進一步增強學習的興趣和熱情。
(二)數(shù)學模型的構(gòu)建可以培養(yǎng)學生的數(shù)學思維,提高學生的獨立思考能力。在構(gòu)建數(shù)學模型的過程中,學生需要進行大量的思考,并對已掌握的數(shù)學知識進行整理、處理和驗證,從而建立自己獨有的知識體系,建立相應的數(shù)學模型。在長遠的數(shù)學學習中,這樣的處理過程不僅能夠使學生全面地回顧和整理知識點,還能培養(yǎng)學生的獨立思考能力,從而提高學生的認知水平。同時,也可以使學生實現(xiàn)從具體的形象思維向抽象的邏輯思維過渡的過程,使感性思維上升到理性思維。
(三)建構(gòu)數(shù)學模型可以讓學生構(gòu)建數(shù)學與現(xiàn)實生活的聯(lián)系,感受數(shù)學的應用性。建構(gòu)數(shù)學模型,要求學生根據(jù)現(xiàn)有的認知發(fā)展水平和已有的知識經(jīng)驗,觀察現(xiàn)實生活,從中發(fā)現(xiàn)數(shù)學問題,并利用已有的數(shù)學模型解決現(xiàn)實中的數(shù)學問題,從而使學生在這個過程中,建立數(shù)學與生活的聯(lián)系,體驗到數(shù)學的實際應用性。
(一)數(shù)學模型的構(gòu)建可以形象化并簡化思維。建模過程可以簡單地反映學生的思維過程,是學生思維過程通過簡單的語言或符號具體化的結(jié)果。通過建構(gòu)模型,可以簡明扼要地呈現(xiàn)學生的思維過程,是一個對學生的思維過程進行符號化的過程。
(二)數(shù)學建模的過程,需要將學生的數(shù)學概念、開拓思維和實踐能力進行綜合的整合和應用。在這一過程中,學生對數(shù)學問題的分類、分析、抽象、簡化能力,以及學生的推理、驗證、應用能力,都得到了相應的鍛煉。這些活動過程也在很大程度上使學生的思維能力、推理能力和創(chuàng)新意識得到了培養(yǎng)和鍛煉。
(三)建構(gòu)數(shù)學模型可以使抽象的理論知識成為解決實際問題的工具。數(shù)學模型是理論知識的可視化和具象化,是架構(gòu)數(shù)學知識和數(shù)學應用的一座橋梁。建立和形成數(shù)學模型的過程,就是將理論知識應用于實際生活,并解釋生活中的現(xiàn)實問題的過程。
(一)在教學中,為學生提供豐富的現(xiàn)實生活素材。數(shù)學教學必須做到根植于現(xiàn)實生活,讓學生在體驗中學習,親身感受建構(gòu)數(shù)學模型的過程,并運用數(shù)學模型來解決學習中的數(shù)學問題。例如,在教學《植樹問題》一課的時候,可以展示現(xiàn)實生活中的植樹過程,讓學生感受真實的生活體驗,使學生主動利用數(shù)學知識解決問題,建構(gòu)屬于自己的數(shù)學模型,再應用于生活中其他的數(shù)學問題。
(二)為學生提供一個想象和假設的空間,并組織學生進行分析和交流。假設,對于探索和解決問題來說,是一種非常重要的思考方法,它要求用一種相對較高的思維方式去探索和解決問題,具有一定的自我意識。例如,解決“雞兔同籠”這類問題的時候,就可以嘗試把所有的動物都假設成有四只腳的兔子,那么動物的腳的總只數(shù)就增加了。此時就可以引導學生進行分析,如果有一只雞,就會少兩只腳,由此可知,比原來多出來的總數(shù)里面,有幾個2,就會有幾只雞。通過這樣的假設過程,就可以將復雜而抽象的問題,轉(zhuǎn)化為一種簡明的數(shù)學模型。
(三)引導學生進行充分的論證,并通過驗證得出結(jié)論。當學生在第一次得出結(jié)論的時候,教師要給學生足夠的時間和空間,來進行推理和驗證,用數(shù)學的語言或圖形來總結(jié)歸納,建構(gòu)數(shù)學模型。例如,在進行《平行四邊形面積》的教學時,就可以在教學開始時,將兩塊長方形和平行四邊形的草坪,抽象為兩個圖形,然后重點指導學生發(fā)現(xiàn)平行四邊形轉(zhuǎn)化為長方形后兩者之間的關(guān)系,讓學生感受到,兩個圖形的面積大小是沒有變化的,只是平行四邊形的底轉(zhuǎn)為長方形的長,高轉(zhuǎn)為長方形的寬,從而,通過推理得出平行四邊形的面積等于底乘以高,并將“平行四邊形的面積公式”這一數(shù)學模型歸入原有的認知結(jié)構(gòu)中,與“長方形的面積公式”聯(lián)系在一起,架構(gòu)起關(guān)于數(shù)學面積公式的知識網(wǎng)絡。
總之,數(shù)學模型的建構(gòu),是與傳統(tǒng)數(shù)學知識的教學方式不同的。它應該是來自現(xiàn)實生活,并利用數(shù)學知識對其進行分析、抽象、概括,從而建構(gòu)模型,形成獨有的思維方法,解決問題,再從問題解決的過程中歸納方法,架構(gòu)知識網(wǎng)絡,應用于解決更多的實際數(shù)學問題的一個過程。