江蘇省高郵市甘垛鎮(zhèn)澄陽初級中學 姚 軍
進入21世紀,各國與各發(fā)達地區(qū)共同啟動的初中數(shù)學課程制度改革,都將促進學生數(shù)學建模教育思想的初步形成以及學生數(shù)學實踐能力的不斷發(fā)展,這也是初中數(shù)學建模教學的重要目標之一。模型設計思想一直是學生數(shù)學核心素養(yǎng)的一個核心構成詞匯,包括數(shù)感、符號數(shù)學意識、空間數(shù)學觀念、幾何數(shù)學直觀、運算分析能力、推理分析能力、模型設計思想、應用與技術創(chuàng)新能力等。
培養(yǎng)初中學生的建模能力,主要是能讓初中學生具備通過數(shù)學思維將抽象的數(shù)學知識進行轉化,成為具體數(shù)學模型的一種能力。而對于初中生來說,初中數(shù)學知識往往具有一定的抽象性,學生在開始學習時,經(jīng)常不太容易正確理解初中數(shù)學知識,不能夠很好地學習和掌握初中數(shù)學知識。在日常課堂教學中,提高初中學生建模能力,有利于幫助學生明確認識掌握建模解題的方法以及思路,從而有效地運用數(shù)學知識,將日常生活中的復雜問題綜合處理,化難為易。
數(shù)學與生活緊密聯(lián)系,真正的數(shù)學課堂應該建立在生活的基礎上,而要做到這一點,就要切實滲透數(shù)學模型思想。隨著新課改的進一步實施,模型思想這一概念逐漸得到重視,《義務教育數(shù)學課程標準(2011年版)》和初中教材都從不同的角度對滲透模型思想提出了要求。滲透模型思想的目的是要讓學生感受到數(shù)學不是憑空產(chǎn)生的,而是與實際生活緊密聯(lián)系的。數(shù)學公式、運算法則的出現(xiàn)都是人類在實際生產(chǎn)生活中逐漸總結積累下來的生活經(jīng)驗,并抽象為數(shù)學語言。因此在日常的數(shù)學課堂教學中,教師應結合數(shù)學課本知識,將現(xiàn)實問題帶到課堂上,使學生能運用數(shù)學思維方法把實際問題中的非數(shù)學信息轉換成抽象的數(shù)學信息,建立相應的數(shù)學模型,通過數(shù)學模型的建立和求解來解決實際問題。
例如,已知一根長度為y(cm)的彈簧在一定的彈性限度內(nèi)是所能夠掛物質重量x(kg)的一次函數(shù)?,F(xiàn)在已經(jīng)記錄所掛重物為4 kg時,彈簧的長度是72 cm;所掛重物為5 kg時,彈簧的長度為75 cm,求所掛重物質量為6 kg時的彈簧長度。這類問題中,題干直接已經(jīng)明確給出了y與x之間具備的是一次函數(shù)關系,從數(shù)學建模的角度來說,本題中的模型已經(jīng)明確給出,我們只需要根據(jù)模型代入計算即可。因為是一次函數(shù)關系,所以設模型為y=kx+b(k≠0),將已經(jīng)給出的兩個條件,也就是x和y的兩個值分別代入這個模型關系式中,即72=4k+b,75=5k+b,計算得到k=3,b=60,由此得到數(shù)學模型y=3x+60,代入x=6,得到y(tǒng)=78。也就是當所掛物體重量為6 kg時,相應的彈簧長度為78 cm。這種方法叫作待定系數(shù)法,常常會出現(xiàn)在初中課堂中,這也是一種比較適合學生理解的實例。但是如果從核心素養(yǎng)的培養(yǎng)來看,這種實例不適用于學生數(shù)學思維和解決數(shù)學能力的提升,更不利于學生的建模能力的培養(yǎng)。如果將本例y與x之間具備的函數(shù)關系以圖像形式給出,讓學生通過圖像上點的特征,猜想得出y與x之間具備一次函數(shù)關系,這樣學生對一次函數(shù)這個數(shù)學模型的認知便會更加深刻。
總之,培養(yǎng)學生數(shù)學建模能力是核心素養(yǎng)下對初中數(shù)學教學的要求,教師要結合數(shù)學教材和生活實際來設計教學內(nèi)容,激發(fā)學生的學習動機,培養(yǎng)學生的建模意識,同時還要向學生展示建模過程,加深學生對數(shù)學建模的印象,并將數(shù)學建模在實際生活中加以應用,以此來提高學生的數(shù)學建模能力。