从学科的特性来看,初中数学知识具有较强的逻辑性和抽象性,其中的许多内容都以概念、公式或者定理的形式出现,理解和应用的难度相对较高,容易给教师的教学工作带来困难。现如今,初中数学教学目标已经由原本的“传授基础知识”转变为了“提升学生的核心素养”。为此,教师应当对教学的重心做出调整,着重培养学生的思维能力,使学生可以灵活使用数学知识对各类问题进行探讨与解析。建模思想是初中数学教学的重要思想,是学生学习抽象知识的基本保障。掌握建模的思想方法,可以帮助学生系统地归纳各类数学问题,显著提升学生的能力素养。
一、采取启发式教学
启发性教学是加强初中数学建模思想培养的一种有效策略。在初中数学建模思想训练中使用启发式教学,可以激发学生的兴趣和创造力,提高他们的数学建模能力。在教学实践中,教师可以采取以下启发式教学方式:(1)案例引导法:一种常见且有效的启发性教学方法。通过给予具体实际问题或案例,引导学生主动思考并解决问题。在初中数学建模教学中,可以选择一些与学生生活密切相关的案例,如环境保护、交通规划等,让学生通过分析和计算解决实际问题;(2)探究性学习法:培养学生自主思考和发现问题的重要方法。教师可以提出一个开放性问题或挑战,并引导学生进行独立或小组探索。通过自主研究、合作讨论和结果分享,激发学生的求知欲望和创造力,在解决问题的过程中培养他们的数学建模思维能力;(3)抽象化与建模技巧训练:数学建模过程中不可或缺的环节。教师可以通过提供一些具体情境,引导学生将实际问题抽象为数学符号或模型,并进行相应的计算和推理。同时,还应该注重培养学生的建模技巧,如数据收集整理、变量设定、函数拟合等。以城市交通规划为例,教师则可以结合生活经验,引入刹车距离的影响因素相应案例,并开展探究性学习。首先,教师可以向学生提供以下学习材料:
材料一:反应距离,驾驶员从开始意识危险到踩下刹车的这段时间内,机动车所行驶的距离。制动距离,驾驶员从踩下刹车开始到汽车完全停止的这段时间内,机动车所行驶的距离。
材料二:汽车急刹车的停车距y(m)为反应距离y1(m)与制动距离y2(m)之和,即y=y1+y2,而反应距离、制动距离均与汽车行驶的速度x(m/s)有关。教师可以利用电脑软件模拟出的相关实验数据。
材料三:经学习小组信息收集得知,汽车的急刹车距离还与汽车本身刹车系数k有关,且满足y=y1+k·y2,其中y、y1、y2意义同材料二,并且不同类型汽车的刹车系数k满足0.8≤k≤1.5。
接着,教师可以给学生布置学习任务:
任务一,①利用材料二判断最适合描述y1、y2分别与x的函数关系的是;
A.y1=ax、y2=bx
B.y1=ax、y2=bx2
C.y1=ax2、y2=bx2
②请你利用当x=10m/s,x=20m/s时的两组数据,计算y1、y2分别与x的函数关系式。
任务二,在某条限速为60km/h的道路上,一辆轿车为避险采取急刹车,通过交警判断该车此次急刹车过程的制动距离为34m,请你利用任务一中的函数关系式,判断该车是否超速?
任务三,某条新建道路要求所有类型的汽车在急刹车时的停车距离至少15m,试问汽车在该条道路的行驶速度应该限速多少m/s?(精确到1m/s)。
最后,教师需要引导学生结合题目中数据判断并分析建立数学模型解决问题,再进一步给出城市交流流量的实际问题,要求结合数据分析与统计,建立数学模型,解决实际问题。
二、引导学生自主活动
在传统教育模式下,过于注重知识点记忆和应试技巧训练,往往忽视了学生的思维能力和创造性思考。而引导学生自主活动是培养初中数学建模思想的有效策略。
在教学实践中,教师可以从以下方面着手:(1)设计开放性问题,教师可以设计一些开放性问题,并引导学生自由探索、分析和解决。这样可以激发学生的求知欲望和好奇心;(2)提供资源支持:教师可以为学生提供相关资料、工具或技术支持,让学生能够更好地开展自主活动;(3)引导合作学习:通过小组合作、角色扮演等方式,引导学生相互交流、分享思考和解决问题的过程,培养他们的合作精神和团队意识。以“平行线的性质”为例,教师可以提供一些简单的几何图形,要求学生通过观察和实践发现平行线的性质,并给出相关证明。在这个过程中,鼓励学生提出问题、尝试解决方法,并与同伴进行讨论和对比。通过自主探究和合作交流,激发学生对于平行线性质的深入理解,锻炼和培养学生的数学建模思想。
三、引入跨学科内容
单纯以数学知识为基础进行建模训练已经不能满足现代社会对人才的需求,引入跨学科内容成为提高数学建模思想的必然选择。通过引入跨学科内容可以使学生从多角度去理解和应用数学知识,在拓宽视野、增加知识面的同时,也能激发学生对数学建模的兴趣。因此,在初中数学教学中,教师应注重跨学科内容的引入,锻炼和培养学生的数学建模思想。在教学实践中,教师可以通过以下方法进行跨学科内容的引入:一是教师团队协作。数学教师可以与其他领域教师组成团队,在课程设计和教学过程中共同探讨如何引入跨学科内容,并相互借鉴经验、共享资源;二是融入实际案例。通过引入真实、有趣且具有一定难度的实际案例,将数学建模与现实情境相结合,增加问题求解的真实性和挑战性;三是利用信息技术手段。运用信息技术手段(如数据处理软件、网络资源等),让学生能够获取和分析更多的实际数据,提高建模过程的真实性和准确性。以环境保护为主题,引入跨学科内容。学生需要调查本地区空气质量、水污染情况等,并运用数学知识进行数据收集、分析和预测。在此过程中,可以引入化学、地理等相关知识,加强跨学科交流与合作。
四、开展课外实践
开展课外实践有助于拓宽学生的视野,提高他们的实际操作能力和问题解决能力。通过参与实际项目或活动,学生可以更好地理解数学知识在现实中的应用,并培养他们运用数学建模思想解决问题的能力。此外,课外实践还可以激发学生对数学的兴趣,增强他们对数学学习的主动性和积极性。因此,在初中数学建模思想训练中,教师应积极开展课外实践活动。首先,教师应选择与数学建模相关的项目或活动,例如调查研究、竞赛、社区服务等。这些项目应该具有一定难度和挑战性,能够激发学生的思考和创新。其次,教师应提供必要的指导和支持,引导学生分析问题、制订解决方案,并运用所学知识进行建模和计算。最后,在完成实践活动后,教师应组织学生进行总结与分享。通过分享经验和成果,可以促进交流与合作,并加深对数学建模思想的理解。
综上所述,培养学生的数学建模思想在初中数学教学中具有十分重要的意义,是促进学生高效开展知识点学习和问题求解的主要路径,并且有利于发展学生的数学核心素养。初中数学教师必须着力开展建模教学,将建模的思想方法渗透到日常教学中,并且以学生的发展为基本目标不断对其进行优化升级,从而促进教育的良性发展。
参考文献
[1]黄土金.初中数学建模思想渗透途径探析[J].新教育,2023(8):36-38.
[2]姜怡梦.数学建模思想在初中数学应用题教学中的运用分析[J].求知导刊,2023(5):29-31.