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建模能力培养下的初中数学课堂教学思考

叶志华

漳州第一中学,363000

摘要: 数学建模是将数学理论和方法应用于实际问题的过程,也是现代科学中不可少的一部分。然而,当前初中数学课程对于学生的数学建模能力培养还有待提高。本文旨在探讨如何在初中数学课程中培养学生的数学建模能力。首先,介绍了数学建模的概念和特点,然后分析了当前初中数学课程对数学建模的要求和现状,最后引导学生进行实际问题的探究与研究、开展课外建模竞赛等,以期能够有效提高学生的数学建模能力。
关键词: 数学建模;初中数学;教学方法;课外科技竞赛;数学建模能力
DOI:10.12721/ccn.2023.157040
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数学建模是将数学理论和方法应用于实际问题的过程,是现代科学中不可或缺的一部分,对于提高学生的科学素养和创新能力具有重要的意义。然而,当前数学课程对于学生的数学建模能力培养还有待提高。经过调查和分析,发现学生们对于数学建模的概念和应用掌握不足,缺乏自主、创新的数学思维方式,这与传统教学模式有一定的关系。本文将探讨如何在数学课程中培养学生的数学建模能力,以期更好的适应未来社会的发展需要。

一、初中数学建模的概念及其特点

建模教学是一种以实际问题为导向的探究式学习。学生需要通过探究实际问题的解决方法,来理解并运用相关数学知识和技能。建模教学注重培养学生的数学思维能力。通过让学生自主思考、探究和解决实际问题,激发学生的数学思维能力,培养他们的创新精神和解决问题的能力。同时,建模教学是一种注重实践的学习方式。学生需要在实践中不断探索和尝试,通过实践来加深对知识的理解和记忆。由此可见,初中数学课堂建模教学是一种高效、实践性强的教学方法,有助于提高学生的数学素养和跨学科学习能力。

二、当前初中数学建模教学的现状

当前初中数学建模教学已经得到了广泛的认可和应用。越来越多的教师和学校已经将建模教学方法融入到数学课堂中。一些地方还专门开设了建模教学的专题课程和研讨会,以促进建模教学的发展。然而,也存在一些挑战和问题。首先,由于教师自身的知识和能力限制,建模教学的实施存在一定难度。其次,与传统的教学方法相比,建模教学需要更多的教师和学生自主探究和尝试,可能需要更多的时间和资源。因此,当前的挑战是如何进一步推广和完善建模教学方法。

三、初中数学开展建模教学的策略

(一)引入情境问题,建构数学模型

初中数学开展建模教学的策略之一是引入情境问题,并通过情境问题激发学生的数学兴趣和动手能力。教师可以通过选择与学生生活密切相关的问题,引导学生建立数学模型,运用数学知识和技能解决实际问题。在建立数学模型的过程中,学生可以根据不同问题的要求来选择使用不同的数学方法和工具。在这个过程中,学生不仅可以加深对数学内容的理解,还可以提高解决实际问题的能力。

例如,在进行教学“一次函数”的时候,教师可以选择一个与学生生活密切相关的问题,例如,假设学生在校内打篮球比赛,他们需要准备足够的篮球,但是学校只有有限数量的篮球。教师可以引导学生建立数学模型,通过一次函数来分析比赛的时间和篮球的用量之间的关系,从而确定所需的篮球数量。首先在建模过程学生在校内打篮球比赛,需要准备足够的篮球,但是学校只有有限数量的篮球。然后,列出变量。比赛时间(分钟)为自变量x,篮球使用量(个)为因变量y。接着,假设每分钟使用的篮球数量为k个,则篮球使用量与比赛时间之间的关系可以表示为一次函数:y=kx+b其中,b表示比赛开始前已经准备好的篮球数量。当比赛时间为0时,篮球使用量为b个。最后,教师可以给出比赛时间和篮球使用量的部分数据,让学生通过数学模型来计算出每分钟使用的篮球数量k的值,并由此来预测比赛需要准备多少个篮球。例如,给出比赛时间为40分钟,篮球使用量为80个,比赛开始前已经准备好的篮球数量为10个,则可以将这些数据代入数学模型中80=k×40+10解出k的值:k=(80-10)/40=1.5因此,每分钟使用的篮球数量为1.5个。以上就是一个简单的使用一次函数来建立数学模型的例子,通过这个例子可以让学生在实际问题中应用数学知识和技能,提高他们的数学素养和应用能力。

(二)根据教学内容,开展建模竞赛

初中数学开展建模教学的策略之二是根据教学内容,开展建模竞赛。竞赛可以激发学生的学习热情,提高他们的解决实际问题的能力。教师可以根据不同教学阶段的学习内容和难度,设置不同级别的建模竞赛,让学生在竞赛中得到锻炼和提高。同时,竞赛也可以促进学生之间的交流和合作,提高他们的团队合作和竞争意识。【1】

例如,在进行教学“二次函数”的时候。教师可以结合教学内容和实际生活情境,设计一个关于二次函数的建模竞赛。具体流程可以确定竞赛主题为:二次函数与物体运动。接着提出问题,小明从10米高的楼顶上扔下一个球,求球的运动轨迹方程。首先,学生需要在平面直角坐标系内,已知一条抛物线y=ax²+bx+c,它的图像过点(-1,4),顶点坐标为(1,2),求该二次函数的解析式。根据问题的难度和要求,设计相应的评分标准。球的轨迹方程是否正确;是否正确计算出二次函数的参数a,b,c;是否准确使用二次函数模型解决问题。在此之后,要确定比赛形式,教师可以将学生可以分为个人赛和团队赛等不同形式,根据学生的实际情况和竞赛要求选择适当的比赛形式。根据比赛情况和学生表现,设计相应的奖励措施,例如奖励获胜者或者优秀选手,以及鼓励和表扬其他参赛者等等。通过这样的竞赛形式,学生可以基于所学的二次函数知识,运用到实际问题中,提高他们的数学思维和解决问题的能力。

(三)代入实际生活,整理建模流程

初中数学开展建模教学的策略之三是代入实际生活,整理建模流程。建模流程是指将实际问题转换为数学问题的思维过程,学生需要在教师的指导下进行建模流程的整理。整理建模流程的过程是对实际问题进行分析和抽象的过程,学生需要结合实际问题的特点和数学知识的要求,确定建模的目的和方法。通过整理建模流程,学生可以更加清晰地认识建模思路和方法,提高解决实际问题的能力。【2】

例如,在进行教学“二元一次方程组”的时候。教师可以引入生活当中的事物,作为建模的例子。比如说,小明和小红一起完成了100道数学题,小明比小红多做了20道题,两人平均每小时可以做30道题,问小明和小红每小时各能做多少题?首先确定实际问题:设小明和小红每小时能分别做的题数为x,y,则有以下方程组x+y=60(两人一小时能完成60道题)x=y+20(小明比小红多做了20道题)2(x+y)=100(两人一共完成了100道题)将最后一个方程改写为x+y=50,代表小明和小红在完成100道题之后还有一小时未完成的题目,这样就得到了一个二元一次方程组,最后求解得到的答案。通过这样一个问题,将生活问题转化为数学问题,并在解决方程组的过程中求得了小明和小红每小时能做多少题。同时,整理建模流程也可以帮助学生了解建模思路和方法,提高学生的建模能力和解决实际问题的能力。

综上所述,初中数学建模教学是一种培养学生实际问题解决能力的有效途径。它以实际问题为切入点,引导学生积极思考、分析和解决实际问题,提高学生的数学素养和创新能力。初中数学建模教学的核心是培养学生的数学思维和实践能力,鼓励他们勇于探索、大胆实践,在实际问题中不断积累经验和知识。同时,初中数学建模教学也需要教师的精心设计和引导,教师需要以学生为中心,提高学生的综合素质和竞争力,为学生未来的发展打下坚实的基础。

参考文献:

【1】孙维.浅谈初中数学建模的教学及应用[J].数学学习与研究(教研版),2007(02):13-14.

【2】孙广民,王慧.初中数学建模教学浅探[J].考试(教研版),2008(10):91+93.