初中数学教学中开展数学建模教育的途径
袁银妹
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袁银妹,. 初中数学教学中开展数学建模教育的途径[J]. 建模与系统仿真,2023.5. DOI:10.12721/ccn.2023.157042.
摘要: 初中数学具有很强的应用价值,它能够解决许多现实生活中的问题,同时也是初中生们在学习过程中需要学习的一门学科,为了提高教学质量,提高学生的综合素质,就需要改变传统的教学方式。教师运用适当的教学方法,可以有效地提高学生对数学的兴趣,促使他们积极地参与到教学活动中来。在初中数学教学中进行数学建模教育,有助于提高学生的各种能力,促进初中数学教育的进一步发展。
关键词: 初中数学;数学建模;实验教学;创新实践
DOI:10.12721/ccn.2023.157042
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前言:数学模型,指的是把现实中的问题,通过图表,曲线,公式等形式,加以处理的过程。在某些复杂的问题中,采用数学建模的方法能够降低问题的难度,它的应用能够使学生有更多的选择来解决实际问题,缩短了实际问题与数学的距离,使数学能够在更多的情境中得到运用。

一、初中数学教学中开展数学建模教育的意义

在传统的教学模式下,大部分教师都习惯了"灌输式"的教学方式,这与当前"以生为本"的理念是背道而驰的,尽管在教师的指导下,学生们可以掌握一些基本的知识,但是这种教学方式太过单调,而且没有任何的生机,所以,学生们对数学的学习兴趣也就越来越低。要使数学教学真正发挥出应有的功能,仅靠传统的教育是远远不够的。数学建模教育是一种科学而有效的教学方法,它让学生在课堂中占据了主体的位置,让他们可以将自己的想法和观点充分表达出来。在进行数学建模教育的过程中,对提高学生的分析问题能力、思考能力、数学知识的实际应用能力、创新能力等方面有很大的帮助。

二、初中数学教学中开展数学建模教育的途径

(一)整合数学初次建模的基本原则

教师要将数学建模的基本原理融入到学生的生活中,就必须从两个方面入手,首先是让学生适应当前教师的教学方法,并改变自己的学习习惯,教师利用一些简单的应用题为学生建模。第二个方面是训练学生的思考能力,使他们可以通过阅读题目,迅速的发现题目中的重要信息,并对抽象的数学知识进行理解,进而实现模型的目标。

比如,在学习七年级下册《解一元一次方程》的时候,老师可以给学生出一个相对简单的题目,然后让他们自己去读,从中找出关键的内容。例如:“一年级共有500名学生,男学生比女学生多20名,请问女学生有几名?”这道应用题是相对简单的,它与初始模型的原理相一致。老师让学生阅读题目,并按照“用X来建立一个方程”的要求,老师可以告诉学生,在做这种应用题目的时候,可以把问题的数目设置为“X”,这样就可以知道“女同学有 X,男同学有x+20”,再让学生从题目中找出关键的信息,写出一个方程。之后,教师让学生经过认识一元一次方程的过程,并对其进行总结,这个根据实际问题建立一个方程的过程就是建立模型。

(二)在课堂中渗透建模思想

任何事情都是从一开始就很难开始的。因此,这就要求老师们把建模的思想更多地融入到课堂中。使学生在思维上理解模型在数学中的重要作用。不只是如此,在讲授了这些知识之后,还能让学生们养成一种用数学建模的习惯。培养学生多角度的思维能力。将理论和模型有机地结合起来,对复杂的数学问题进行研究。

比如,《分式的计算》,这一节的主要目的就是让学生了解分数的意义,了解分数的计算规律。所以,老师在讲授本章时,可以在书本上用实例来说明模型的概念。用一到两个问题来让学生了解分式运算的实际意义,例如,一个水平放置的长方体容器,其容积为 v,底面的长为 a,宽为 b,当容器中的水占容器的 m/n时,水面的高度是多少?然后用这个例子来构造一个基于容器的模型,用分式法来计算需要的水位。接着老师解释,这类题目的解法。首先,我们要知道,这个容器的高度,是由下面的区域,所占的空间,也就是 V/a。在得到了高度之后,将水的 m/n与 m/n相乘,就可以得到高度。在此基础上,建立一个简易的数学模型,使同学们快速的了解和掌握知识要点。

(三)在生活中选取建模实例

初中阶段,因为经验和知识的原因,大部分的问题,都是来自于自己身边的例子。所以,老师们可以从这个角度出发,从生活中选择一些真实的模型实例,让学生把模型的思维与生活相结合。通过在周围寻找数学问题,构建数学模型,并最终得到解决。使学生对数学概念有较深的了解,进而提高其数学能力。

比如,在讲完“逆比例函数”后,先从学生的学习中获得反馈,看看他们对逆比例函数的认识,和操作规则的明晰程度。在此基础上,请同学们在生活中找出与之相对应的问题。请同学们认真地看一看,在生活中,有许多反比的情况。打个比方,一把刀用久了会磨钝,再磨一磨,就能变成一把锋利的刀。在这里,压力 y与,接触面积积x成正比。这辆车在无负载的情况下开得很快,但是在满负载的情况下,它的速度就会显著地降低。这就是,速度x和,引力 y成正比的。上面是一些有现实意义的比例关系实例。都能用倒数的方法来计算。将生活中的实际例子转变为数学模型,进而帮助学生理解,培养学生仔细观察,仔细发现的优秀品质。

(四)在情景中引出建模问题

一个好的数学模型问题的生成,离不开一个情境让学生进行思维活动。在课堂上,可以通过创设问题情境,引起学生的关注,激发他们的求知欲。同时,在课堂教学中,教师应做到“化繁为简,化简为趣”。这样,就能提高学生对数学的兴趣。培养学生愿意学的精神,创造一个好的学习环境。

例如,在学习“解直角三角形及其应用”时,在课堂引入部分,可以通过一个故事的情节来引出知识点,在此基础上,对学生进行了初步的数学建模。当我们攀爬一座山的时候,我们会怎么做?在测定坡高时,因为水平面与坡面、坡垂面成直角三角形,所以可以将坡变曲成直,逐段计算坡长。最终,通过计算每一段的仰角α,可以得到这一段山坡的高度 h,其等于坡长 l乘以坡角α的正弦值,也就是 h= l× sinα,加上总的坡高,就可以得到山的大概高度。在此基础上,提出了一种基于“情境问题”的数学模式问题,并提出了相应的解决方案。通过解题,使学生学会解题。在此基础上,提出了一种新的教学方法。

(五)增强您的数学计算能力

数学上的应用问题一般都是比较庞大、比较复杂、比较粗略的运算。有些工作思路很好,模型也很好,但如果之前的工作没有足够的运算能力,那么之前的工作就会全部失败。所以,加强对数学模型的推理能力,是修正现有模型的关键。我们不能忽视运算技巧,特别是运算技巧的训练,应该把重点放在推理上,而非计算上。

利用数学建模来解决数学应用问题,可以在多角度、多层次、多方面地思考问题,有利于培养学生的发散性思维能力,是提高学生的综合素质,开展素质教育的一条行之有效的途径。而数学模型的运用,又有利于学生在科学实践中的动手能力的提高,是素质教育不可缺少的一环,应引起教育工作者的高度关注。强化中学数学模型教学,提高学生创新能力。

总结:总而言之,在当前的数学教学中,尽管应用题的教学存在着许多问题,这些问题直接影响到了教师的课堂教学效率。但是,通过教师运用各种教学方法,初中生可以在解决数学知识时,利用建模来解决许多实际问题,从而提高他们对数学建模的兴趣。在此过程中,教师从应试教育向素质教育转变,不断提高自身的教学能力,对数学教学的改革和创新做出了重要的贡献。

参考文献:

[1]张淑红.初中数学建模教学的几种方式[J].山东教育:中学刊,(5):40-40.

[2]吴威,曾凡霖.例谈建构主义意义下的初中数学建模教学指导途径与策略[J].福建教育学院学报,2020(03):40-42.

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