数学建模思想在初中数学中的应用
摘要: 建模思想是初中数学的重要思想之一,它对学生体会与理解数学与其他事物之间的联系起着重要的作用。着重探究建模思想在初中数学教学中的渗透与应用,为提升初中数学教学的质量与效率提供良好条件。

建模思想是初中数学的重要思想之一,它对学生体会与理解数学和其他事物之间的联系起着重要的作用,有助于学生解决各类数学问题。

一、培养学生数学建模思想的意义

(一)有助于提升学生知识理解能力

初中数学知识与小学阶段的数学知识不同,它脱离基础数学和基本的计算,对数学领域有更加深入的探究。通过对当前初中数学教材的分析不难发现,内容多是对量与量之间相互关系的研究,如三角函数、函数、不等式、几何问题以及动态规划、图表统计工具等,这些都是现代生活所离不开的。相较于小学数学,初中数学内容更加深入,逻辑性和抽象性更强,这也是学生在学习中感到吃力的原因。而数学建模思想的渗透,让学生在面对复杂的数学知识时建立合适的模型,从而实现复杂知识体系简单化,提高对数学知识的理解能力。

(二)有助于提升学生问题解决能力

形象思维强是初中学生最大的特点之一,但是他们逻辑推理能力较差,培养学生数学建模思想,学生能够快速找到数学应用与数学知识间的联系,即透过现象看本质,从而有效解决问题。此外,虽然初中数学涉及的知识点非常多,但是深入研究后就会发现,题目虽多,解题技巧和方法却是有规律可循的。教师要引导学生运用已经掌握的解题技巧和方法解决问题。由此可见,培养学生数学建模思想,有利于提升学生问题解决能力。

(三)有助于提升学生知识运用能力

数学建模从本质上来说就是利用数学语言和符号对复杂的问题进行处理使其模型化的过程。具体来说,指导学生建立数学模型,就是引导学生在分析生活实际问题时对其进行抽象化处理,将其变成具有数学特征的问题,然后再用数学方法解决,从而建立一个系统的数学模型。这样,学生今后在生活中遇到类似的问题情境,也能快速运用这一模型进行处理、分析,从而有效解决,这对提升学生知识运用能力有积极作用。

二、基于数学建模思想培养的初中数学教学策略

(一)联系生活设计问题,引导学生发现规律

初中数学有很强的知识性,但是缺少趣味性,特别是一些逻辑性、抽象性强的数学知识,教师若是通过口头阐述的方式进行讲解,学生难以理解、消化。所以,在教学过程中,教师可以利用生活实例构建数学模型,以此培养学生数学建模思想,使学生借助直观的、简单的生活案例有效解决抽象的、复杂的数学问题,以便扎实、有效的掌握数学知识。这种利用生活实例指导学生进行数学建模的方式,符合初中学生的认知特点和水平,也让课堂更具有趣味性和实效性。例如,在讲解“一元二次方程”这个知识点时,教师可以根据一元二次方程的内涵和特点设计这样一个问题:“某个专卖店新进一批连衣裙,已知连衣裙每件盈利40元,平均每天可以卖出20件。为了增加盈利,扩大销售,该专卖店准备适当下调价格,已知在一定范围内,该款连衣裙每降价1元,就会多卖出2件。假如该专卖店想要每日盈利达到1200元,它应该将连衣裙的价格下调到多少呢?”这个贴近生活实际的问题,能够增加学习趣味性,激发学生对于一元二次方程的学习兴趣。在这个基础上,教师再指导学生进行分析,可以让学生清晰地了解并掌握其中的数量关系,从而为学生构建数学模型打下坚实的基础。

(二)深入剖析问题情境,引导学生构建模型

在问题情境创设结束后,教师要指导学生对问题情境进行剖析,引导学生透过现象看本质,学会抽象化地处理实际问题,然后再用数学知识去分析问题,从而完成模型构建工作,这是培养学生建模思想中至关重要的一个环节,直接影响学生的学习质量和效果。以上文中的“一元二次方程”为例,教师针对连衣裙售价与利润之间关系创设问题情境后,应当指导学生对问题情境进行剖析。在这个过程中,教师可以让学生绘制表格,对各个数量之间的关系进行分析,学生通过数量关系就可以直观地看到,连衣裙的单件盈利下降后,其销售量不断上升,而且两者之间有一个特定的关系,即单件盈利每下降1元,销售量就增加2件,利润也在不断增加。在这个基础上,教师指导学生对其中的数量关系进行梳理:假如连衣裙降价x元,单件连衣裙盈利也就相应的减少x元,即盈利“40-x”,而销售量会增加2件,即“20+2x”,利润是两者之间的乘积,即“(40-x)×(20+2x)”这样一个模型构建出来之后,无论题目中提出什么样的条件,学生都能应对自如。如题目中提出每日盈利达到1200元,则可以建立模型(40-x)×(20+2x)=1200,若是问每日盈利达到1000元需要降价多少,则建立模型(40-x)×(20+2x)=1000。学生掌握了其中的本质,就能灵活地应对各种问题。

(三)迁移运用数学模型,提升学生核心素养

初中数学教学中培养学生数学建模意识,从本质上来说,是为了培养学生举一反三的能力,让学生能够通过数学模型解决一类题,而不仅仅是解决一道题。培养学生数学建模,首先要指导学生将实际问题转变为数学模型,然后再用相应的数学思想方法求解模型,有效解决数学问题,再反过来去解释或检验实际问题。所以,在学生解出数学模型后,教师应当指导学生迁移运用数学模型,既可以帮助学生进一步巩固知识,又可以提升学生数学核心素养。例如,在函数模型中,经常遇到求最值的问题,在指导学生掌握最值问题的求解方法之后,教师可以再设计一些有关于求最值的实际问题,让学生运用建立的函数模型去分析和检验,从而达到提升学生数学成绩和数学素养的目的。

总之,在初中数学教学中,建模思想的作用是无可取代的,它不仅能极大地提高学生的学习兴趣与热情,提升学生的学习效率,还能培养学生的实践应用能力。

参考文献

[1] 雷秀梅.初中数学新课教学中渗透数学思想的策略研究[D].成都:四川师范大学,2018.

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[3] 李静.初中数学教学中学生数学建模素养的培养策略[J].华夏教师,2019(17):9-10.