初中数学教学中的几何图形建模初探
陈小兵
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陈小兵,. 初中数学教学中的几何图形建模初探[J]. 建模与系统仿真,2023.1. DOI:10.12721/ccn.2023.157001.
摘要: 众所周知,模型思想的建立是学生体会和理解数学与外部世界联系的基本途径,因而渗透模型思想必须贯穿于数学教学的始终。为了提高学生学习数学的兴趣和应用意识、帮助其初步形成模型思想,教师可采取如下步骤进行教学:先从现实生活或具体情境中抽象出数学问题,然后用数学符号建立方程、不等式、函数等表示数学问题中的数量关系和变化规律,最终求出结果并讨论其意义。下面,笔者结合个人的教学实践,以数学几何中典型的添加辅助圆的课堂教学片断设计为例,探寻如何在数学课堂中发展学生的模型思想的方法。
关键词: 初中数学;几何图形;建模策略
DOI:10.12721/ccn.2023.157001
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初中数学的教学内容有着十分显著的抽象特征和逻辑特征,这使得初中生在学习过程中会遇到各种各样的问题,进而影响他们的学习效率。另外,新课程改革和素质教育强调,初中数学教师不仅要教授基础知识与技能,还应该培养学生的学习能力与综合素养,以此促使他们全面发展。因此,数学建模能力是初中生必备的能力,它可以帮助初中生更好地将知识与生活进行联系。

一、几何图形建模概述

图形建模就是指建立几何图形模型的整个过程,这其中包括对真实原型进行提炼、抽象、简单化,以及确立、检验、解释、应用、向外拓展的过程。几何是初中数学教学的重要部分,是不能够缺少的。而它里面的内容都是在生活中寻找的各种原型,然后把这些实际物体的精髓从中剥离出来,这才有了教学内容中的各种图形。这些图形可以帮助学生充分认识知识结构,帮助他们进行新的知识体系的设计和建设,让各种知识链条不断向四周扩散、延伸,从而建立起更为丰富、成熟的知识体系,把握住数学图形建模的“形”,这是教学的关键之处。在此方面它发挥了极为重要的作用。同时,它还具有很大的科研学习功能,可以锻炼学生的空间想象能力以及在平时生活中的应用能力,这对于学生的成长具有特别重要的价值。

二、初中数学教学中的几何图形建模有效策略

(一)经历建模,归纳方法

在数学几何教学过程中,要让学生透过千变万化的题目,发现题目背后隐藏着的法则和规律,找到相似的解题思想。这样学生经历了建模的过程,发掘题目内在的规律,其数学思维能力、独立思考和解决难题的能力均能获得提高。与此同时,教师应与学生一起总结归纳出建模的基本思路和方法:①动手操作,提出问题———建立模型准备;②通过几何画板等现代化手段体验感知,探究解决问题———建立数学几何模型;③解释应用拓展,体现数学价值———应用数学几何模型。通过对方法的归纳总结,帮助学生掌握科学的解题方法,规范解题思路,让学生感知、体验几何模型思想的全过程,从而达到传授知识、培养能力的目的。

(二)注重渗透,感悟体验

几何图形变幻无穷,解题方法也千变万化,因而几何常被称为“数学界的变形金刚”。尽管题目变化万千,但终归万变不离其宗。透过表面复杂的几何题目,洞悉其内在的基本模型是需要经过不断感悟与锤炼的。这就要求数学教师在日常的课堂教学中勤下功夫,通过对现实情境不断的精心设计来引导学生有效积累经验,逐渐掌握建模的基本方法,促其生形成模型思想的意识,逐步养成用几何模型思想进行数学思维的习惯。教师可在课堂教学中,训练基础较差的学生看到图形相仿或相似的题目后能有意识地联想起曾经学过的题型、并加以运用和套用。同时,培养中等生能由关键点、关键线段或相似条件联想到所学知识点,通过推理、演绎的过程逐步获得正确的解法。而对于优等生而言,所求的最高境界莫过于心中只有少数基本模型,但它们就像种子,遇题便会萌芽,乃至开花结果。随着对题目的深入理解,学生能不断地探寻到适宜的花朵形成具体模型,而每种模型之间又借由其他条件贯穿连接,犹如枝杈相连,彼此并非孤立,若能得此理解才算是包罗万象,驾轻就熟。

(三)引导探究,合作互助

课堂中,学生是不容置疑的学习主体,教师则是引导者和助力者,一切课堂教学活动的设计和展开必须要围绕学生进行。在设计教案活动时,教师要有意识地关注问题情境的设计对学生形成发展模型思想的影响,要能设计出可以促进学生动手操作能力的提高、促使其初步感悟模型思想的活动。而在教学过程中,教师应重视给学生充分的时间和空间思考教师提出的问题,要帮助学生由被动学习变为主动学习,通过搭建学生合作互助交流平台,让每一名学生都能参与到数学几何建模的全过程中,从而逐步形成模型思想。

(四)联系实际生活,培养建模意识

数学建模并不是单纯意义上的数学知识,它与实际生活相关,涉及生活中与数学知识相关的各种内容。在传统教育理念下,大多数初中数学教师为了提高学生的学习成绩,往往过于注重对基础知识与技能的讲解,在很大程度上忽视了将数学知识与实际生活相联系,使学生只能被动地接受知识,没有形成应用数学知识的能力。对此,初中数学教师在培养学生的数学建模能力时,应该增强学生的数学建模意识,以此确保他们可以更加积极主动地应用建模知识和技能。具体地,初中数学教师应该在课堂上联系实际生活,让学生发现生活中的数学知识,感受数学知识的魅力,进而不断提升学生对数学知识的认知,并拓展他们的生活阅历。除此之外,初中数学教师还应该从学生的实际情况出发,结合教学内容,设置与生活相关联的模型构建任务,如社会中的时事热点,以此锻炼学生的数学建模意识。

三、结语

综上所述,数学建模思想的形成过程是一个综合性过程,是促进数学能力与诸多能力协同发展、共同提高的过程。因此,在课堂教学过程中,教师要渗透数学建模思想,让学生学习、实践中不断领会、感悟相关思想和方法,感觉利用建模思想解决实际应用问题的妙处,体会数学之美,进而对独具魅力的数学产生更大的学习、探究兴趣。

参考文献:

[1] 藏武存.试论初中数学教学中如何培养学生的数学建模能力[J].科学咨询(科技·管理),2018(8):121-122.

[2] 贺娇娇.数学应用题中模型构建研究综述[J].林区教学,2018(1):58-60.

[3] 孙凯.从问题类属谈初中生数学建模能力培养[J].数学通报,2020,59(12):30-33.

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