蔡鳳娟


小學數學的學習內容中,模型無處不在,數學的概念、性質、算式、圖表等都是數學模型,師生幾乎每一節數學課都在與它們打交道. 但如果學生只是接觸到數學模型,不懂得模型的內涵,充其量只能算是“見模”,而不是“建模”. 怎樣才能幫助學生有效建模?這需要我們根據學生的認知規律,不斷地優化學生的認知路線,用數學建模的思想來指導數學教學. 一、把握建模時機
“建模”的過程,實際上就是“數學化”的過程,是學生在數學學習中,獲得某種帶有“模型”意義的數學結構的過程. 建模的時機是否恰當,要看“數學化”的程度如何. 建模的時機不當,會使建模過程變成了簡單的知識和技能的傳授過程. 下面以“認識倍”為例剖析建模時機:
案例一:出示情境——3朵藍花,6朵紅花. 演示:把3朵藍花看成一份,圈一圈,6朵紅花可以圈2個圈,說明6里面有2個3,紅花就是藍花的2倍. 列式表示6 ÷ 2 = 3.
案例二:①演示后操作,每3朵一圈,6朵紅花可以圈2個圈,紅花就是藍花的2倍. 用學具分一分,操作中感悟,( )里面有幾個( ),( )就是( )的幾倍. 在腦子里想象操作過程. 三個活動,從“看”到“做”再到“想”,逐步歸納操作方法,建立“圈”的動作模型. ②數學表達. 先看圖說,“把2朵花看成一份,紅花里有3個2朵,所以紅花是藍花的3倍. ”再脫離具體物像說,“6里面有3個2,所以6是2的3倍”. 建立“××里有幾個××,××就是××的幾倍”的語言模型. ③抽象化. 逐步抽象,由實物圖到集合圖到數字信息,讓學生說倍數關系. (如圖1)④組織探尋算法.
比較兩個案例,前一個案例中,老師讓學生理解了6里面有幾個2,就迫不及待地端出了算式,算式雖由學生說出,但學生并沒產生建模的需求. 第二個案例中,老師先在學生的頭腦中建立動作模型,再通過交流建立語言表達模型,然后去掉圖例,擺脫對具象的依賴,激發學生用數學式表達兩數倍數關系的需求,并最終根據除法的意義寫出算式模型:( ) ÷ ( ). 兩個案例都在幫學生建立“倍”的數學模型,但第二個案例時機把握得更恰當. 由具體、形象的實例開始,借助操作予以內化和強化,最后通過去形象化,歸納概括出數學表達式,賦予了“( ) ÷ ( )”更多的模型意義.
二、經歷完整的建模過程
完整的建模過程分為這幾個步驟:實際問題—建構數學基本模型—解決數學模型—運用檢驗模型(模型與實際問題間的互譯與表達). 經歷完整的建模過程更有利于培養學生發現、分析、解決問題的能力.
以“求相差數的實際問題”為例:(1)提出問題:怎么讓人一眼看出哪一種花片多?多多少?激發操作欲望. 學生提出用學具操作的辦法. 追問:如果身邊沒帶學具怎么辦?有學生考慮畫圖. (2)建構模型:數量很大時畫圖方便嗎?有沒有更簡便的方法?激發列式的需求. (3)解決模型:探索算法及算理. (4)練習鞏固后拓展和深化:“小熊比小兔少跳多少下”還可以怎么說?(小兔比小熊多跳多少下?小熊再跳多少下就和小兔同樣多?小熊跳的增加多少下就和小兔同樣多?)除了用“……比……多(少)多少”來表示求相差數,你還知道哪些表示求相差數的說法?(……比……高(矮)多少?……比……長(短)多少?……比……貴(便宜)多少?)
“誰的花片更多,多多少”是一個實際問題,操作、畫圖使學生理解了這一生活問題的數學意義. 操作、畫圖的局限,讓學生嘗試尋找簡潔的數學模型來解決問題. 解決求相差數的問題用加法還是減法,為什么用減法計算,這一數學活動是探究數學模型的解法. 在應用模型時,既有不同情境中的應用,還將相似的問題類化,通過解決一個典型,帶動相關問題的解決,由一個到一類,滲透一種數學規律的思想,也就是模型思想.
三、關注模型的表達
數學模型在數學學習中無處不在,學生學習數學必然會利用一定的數學模型表達自己的數學思考. 研究學生數學模型的表達方式,既是為了正視學生的差異,也是為了檢驗建模的效果,更是為了通過數學建模改善學生的學習方式,改善老師的教學行為. 比如二年級下冊學習了“三位數加三位數”的知識,學生建立了哪些數學模型呢?從問題庫中就能看出學生對加法問題模型的不同理解.
(1)不同的學生關注的內容不同
① 豎式中的未知數 ② 筆算與估算 ③ 比較大小與計算 ④ 特殊數的計算
⑤ 相關實際問題
(2)不同的學生采取不同的表達方式
① 圖文結合式 ②符號化表達式
③ 表格式 ④ 直觀形象與文本式
同樣的三位數加三位數的加法問題,學生使用了多種形式表達自己獲得的模型,有的只能稱為模型的雛形,有的已經有了抽象化的意味,有的能多角度詮釋加法模型的外延……這些模型給教師提供了豐富的信息,進一步解構就能成為我們制定教學計劃的源泉.
建模思想的教學,融會在具體知識的教學過程中、教師的教學中,只有做好做實每一個師生的雙邊活動,學生才能由被動的“見模”變為主動的“建模”.