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刍议“建模思想”在初中数学教学中的应用
王玉鹏

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王玉鹏,. 刍议“建模思想”在初中数学教学中的应用[J]. 建模与系统仿真,2022.8. DOI:10.12721/ccn.2022.157079.
摘要:
数学建模是数学核心素养中的重要构成。其主要是对某个特定研究对象进行简化假设,然后通过数学语言进行表述的数学结构。本文从联系生活设计问题、深入剖析问题情境、运用数学思想方法、迁移运用数学模型这几个方面就初中数学教学中培养学生数学建模思想的策略进行论述。
关键词: 数学建模;初中数学;教学策略
DOI:10.12721/ccn.2022.157079
基金资助:

从本质来说,数学模型是数学应用与数学知识之间的桥梁。数学建模就是抽象化处理实际问题,将其转变为数学模型,然后运用数学知识和技能最终解决问题的一个过程。这不仅可以激发学生学习数学的兴趣,还能提升学生应用数学知识的能力,充分体现了“用数学,做数学”的理念。

一、初中数学教学渗透与应用建模思想的意义

数学课程标准明确指出,要注重发展学生的建模思想。建模思想的作用十分显著,可为学生解决问题提供条件与基础,帮助学生树立数学与生活紧密相关的意识,不断增强学生的数学实践应用能力。同时,在教师传授建模思想的过程中,还能激发学生学习数学的兴趣和好奇心,提高学生学习的自信心。在初中数学教学中渗透与应用建模思想很有意义。

二、初中数学建模的一般步骤

教师指导学生建模时,可按照如下步骤进行:

(1)认真审题,分析题意为建模做准备。

(2)从问题中简化情境,假设数学模型。

(3)选择合适工具建立数学模型。

(4)解决模型中的数学问题并找出所有答案。

(5)根据实际意义对答案进行取舍,选择正确答案。

三、初中数学常见模型

1.方程模型

在现实生活中有许多量与量相等关系的问题,可采用建立方程组的方法解决。

[例1]某社区为响应“绿色生活,美丽家园”的号召,计划种植A、?两类植物来美化小区环境,若种植A类植物3m2,B类植物2m2,共需420元;种植A类植物1m2,B类植物3m2,共需350元,求:该社区种植A类植物1m2和种植B类植物1m2各需多少钱?

解析:按照上述建模方法,分析题意,可设种植A类植物1m2需x元,种植B类植物1m2需y元。再由题目中的两个等量关系列方程组即可解决问题。

2.函数模型

现实生活中还会涉及不同变量之间制约性关系的问题,使用函数可以解决此类问题。

[例2]为迎接六一儿童节,某商场购进若干件单价为20元的童装,若规定销售单价不低于每件20元,不高于每件50元,销售一段时间后发现:当销售单价为40元时,平均每月销售量为70件;当销售单价每降低1元时,平均每月能多售出2件。设销售单价为?元,平均月销售量为?件。

(1)求?与?的函数解析式,并写出自变量?的取值范围;

(2)求月销售利润?与售价?之间的函数解析式;

(3)当销售单价为多少元时,销售这种童装每月

获得利润最大?最大利润是多少?

解析:分析题意可得到销售模型,利用“月销售量=原销售量+降价后增加的销售量”即可列出对应的函数关系式;利用“月销售利润=(单件售价-单件进价)×销售数量”列出关系式;把每月利润最大问题转化为求二次函数的最值问题来解决。本题的数学模型是二次函y=ax2+bx+c与一次函数y=kx+b的函数模型。

3.几何模型

几何在日常生活中的应用十分广泛,如道路桥梁设计、建筑、航海等方面经常涉及一些图形的性质,需要用数学知识建立几何模型,再分析计算解决实际问题。

四、建模思想在初中数学教学的渗透与应用

1.应用于概念教学

数学概念具有一定的抽象性,学生在理解数学概念时存在一定的难度。对此,教师可在概念教学中渗透建模思想,以促进学生更好地理解数学概念。例如,在教学反比例函数概念时,教师可结合生活实例渗透建模思想为学生创设良好的理解情境。如小王在篮球场打完篮球准备回家,如果小王的家与篮球场距离2000米,那么小王回家花费的时间?与平均速度?之间的关系表达是怎样的?将学生分为若干小组,引导学生应用数学建模思想小组合作研究相关的关系式,进而理解反比例函数的概念。

2.应用于函数教学

在初中数学中,函数知识占据着较大的比重,它还是中考数学必考的知识点,最重要的是它与现实生活存在着紧密联系。发挥函数知识的作用来解决实际问题,是函数教学的重难点。函数与方程的应用非常相似。初中生在掌握函数具体问题所涉及的数量关系方面,缺乏建模意识,这对于他们有效解决函数相关问题具有不良影响。对此,教师要重视对学生建模思想的培育,在解决函数问题的过程中帮助学生明确建立函数模型的方式,引导学生利用数学模型有效解决现实生活中的相关问题,提高学生解决实际问题的能力。

例如,在教学二次函数应用的相关知识时,教师应告知学生函数模型与方程模型的一致性,及两者存在的显著差别是函数模型表示的是两个变量的关系,然后与学生共同探讨旅社客房的问题。如:有120间客房的旅社,一间客房的租金是160元,几乎天天满房。在进行市场调查之后发现,如果将每间客房的租金提升10元,那么客房的出租数量也会随之减少6间。在不过多思考其他因素的前提下,将客房租金提升到多少客房的日租金可以实现最大化?要解决这一问题,建立函数模型是非常必要的。但并不是所有学生都具备建模的能力,这时需要教师发挥引导作用,引导学生对题目中的数量关系进行分析,建立正确的函数模型,进而解决问题。通过以上几个例子可以发现,建立函数模型可有效解决函数实际问题,对于学生来说,只有具备了一定水平的建模能力,才能自主地解决与函数相关的问题。因此,教师需要发挥自身的引导作用,帮助学生逐渐形成建模思想与意识。

结语

初中数学教学中培养学生数学建模思想,能够提升学生学习质量、解题效率,还能充分调动学生的能动性,促使学生数学综合能力的提升。教师应深入研究数学建模,在授课过程中联系实际生活设计问题,并带领学生剖析问题情境并运用数学思想方法去分析和解决,提升学生数学核心素养。

参考文献

[1]罗鸿斌.强化建模思路,培养应用思维——浅谈初中数学建模教学策略[J].中学数学,2020(04):75-76.

[2]吕宝库.核心素养下初中数学建模能力的培养[J].数学学习与研究,2019(21):96.

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