小學數(shù)學教學滲透模型思想教育的實踐

楊建強

【摘要】數(shù)學教學滲透模型思想教育的途徑為：知識感知，由生活到模型;知識內(nèi)化，由模型到生活;解題應(yīng)用，由問題到模型;解題創(chuàng)新，由模型到問題。

【關(guān)鍵詞】模型思想? 生活? 模型? 應(yīng)用? 創(chuàng)新

【中圖分類號】G623.5? 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2020）40-0001-02

數(shù)學模型思想，指用數(shù)學語言模式描述現(xiàn)實事物間數(shù)量關(guān)系或空間形式的方法。《數(shù)學課程標準》明確指出了模型思想教育的過程與途徑：模型思想的建立是學生體會和理解數(shù)學與外部世界聯(lián)系的基本途徑。建立和求解模型的過程包括：從現(xiàn)實生活或具體情境中抽象出數(shù)學問題，用數(shù)學符號建立方程、不等式、函數(shù)等表示數(shù)學問題中的數(shù)量關(guān)系和變化規(guī)律，求出結(jié)果、并討論結(jié)果的意義。本文就小學數(shù)學滲透模型思想教育的問題，談?wù)剛€人的認識。

小學是人生系統(tǒng)教育的關(guān)鍵時期。同時，這個時期也是學生性格形成的重要階段。學生很多優(yōu)秀品質(zhì)以及綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，都是在這一時間段建立起來的。數(shù)學是小學階段非常重要的一門學科，也是當前我國社會建設(shè)，應(yīng)用最為廣泛的一門基礎(chǔ)學科。生活中的購物買賣，學習中的數(shù)據(jù)運算、邏輯推理，工作中的會計核算，計算機編程等，全部都離不開數(shù)學的應(yīng)用，可以說人們的生活離不開數(shù)學。

一、基于模型思想的小學數(shù)學教學中存在的問題

就目前來看，很多教師對模型思想教學缺乏系統(tǒng)的認識，應(yīng)用水平較低，模型思想教學和實際的教學內(nèi)容融合度欠缺，難以發(fā)揮真正的作用，教學效果也不甚理想。以下是結(jié)合實踐和本人自身經(jīng)驗對小學的教學現(xiàn)狀進行分析總結(jié)出來的幾個主要問題，仍需相關(guān)教師進一步改進和完善，從而提升數(shù)學教學的有效性。

（一）對數(shù)學模型思想的認知過于片面

現(xiàn)階段，仍有很多教師對數(shù)學模型的認識不夠全面，依然認為只有當涉及到一些比較復(fù)雜的數(shù)學知識的教學過程中，才適合應(yīng)用數(shù)學模型這項教學手段。相對來講，小學生的思維能力較差，大部分教師認為小學生無法理解數(shù)學模型的應(yīng)用方法、無法利用數(shù)學模型的方式解決實際的數(shù)學問題。教師的這種思想本身就是一種受限的表現(xiàn)，在這種情況下，難以對學生進行正確的引導(dǎo)。就事實而言，數(shù)學模型本身的應(yīng)用是不受限制的，具有豐富的內(nèi)涵定義。弗里德曼曾經(jīng)說過，“學校數(shù)學的任何一個概念都是一個數(shù)學模型。數(shù)學模型思想是數(shù)學的基本思想之一”。

（二）對非常規(guī)數(shù)學問題接納度較低

在實際的教學過程中，學生偶爾會向教師提出一些非常規(guī)的數(shù)學問題，針對這種現(xiàn)象，教師可能會感覺到不習慣，甚至會產(chǎn)生一種排斥和抵抗的心理。非常規(guī)問題是一些現(xiàn)實意義較強的問題，通常情況下，這類非常規(guī)數(shù)學問題一般表現(xiàn)于問題的解決理由缺乏科學性、無關(guān)信息的內(nèi)容過多，甚至是一些學生自己主動制造的問題，雖然已經(jīng)做出了相應(yīng)的答案，然而答案的準確性仍需進一步驗證。針對這個問題，教師如果沒有進行正確的引導(dǎo)，學生就會喪失很多應(yīng)用數(shù)學模型解決實際問題的經(jīng)歷，學生對數(shù)學問題的理解和解題思路也會受到限制，不僅不能達到培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識和探索意識的目的，更可能會打擊學生的自信心。

（三）對應(yīng)用數(shù)學模型解決問題的自覺性較低

人們在遇到數(shù)學問題的時候，自身的思維會出現(xiàn)一個逐漸轉(zhuǎn)變的過程：首先需要明確該數(shù)學問題所想表達的真正意義，其次是經(jīng)過思考制定合理的解決辦法，有一個大致的解題思路，接下來就是進行正式的解題環(huán)節(jié)，最后進行檢查和回顧。然而在實際的教學當中，很多教師對這四個流程缺乏全面的了解，并且也沒有過多關(guān)注這方面的內(nèi)容，這樣就無法為學生樹立正確的方向，難以在教學當中為學生提供專業(yè)的指導(dǎo)，在這種情況下，不利于學生掌握數(shù)學模型方法的應(yīng)用和特點。

二、小學數(shù)學教學滲透模型思想的教學策略探析

（一）知識感知，由生活到模型

從課標描述可知，模型思想的形成主要包括模型建立和模型求解。數(shù)學知識包括概念、定理、規(guī)律、法則、性質(zhì)等，它們都可以用數(shù)量關(guān)系式即數(shù)學模型來描述。學生對數(shù)學知識的理解與構(gòu)建過程就是數(shù)學模型思想的形成過程，要較好地實現(xiàn)這個過程的學習目標，既依賴于學生對事物的表象認識，更依賴于學生抽象、概括、歸納的思維能力。

人對事物的認知是由感性到理性的過程，感性認識是認知的基礎(chǔ)，理性認識則是對信息或表象進行處理或加工后的產(chǎn)物。教學時，首先要提供形式多樣且內(nèi)涵豐富的素材讓學生充分感知，為形成理性認識夯實根基。如“比”概念的建立，教材僅給出兩個感知素材：一是楊利偉在太空中展示中國國旗和聯(lián)合國旗及其長寬數(shù)據(jù)之比，二是介紹“神州五號”繞地球一周的路程和時間數(shù)據(jù)之比。這兩個素材可以引導(dǎo)學生建立“比”的概念，但學生對“比”的認識則屬膚淺。如果再引入班級男女學生數(shù)之比、混凝土的水泥與砂石量之比等，那么學生既能認識到“比”是表征兩個事物間某方面的數(shù)量關(guān)系特點，又能領(lǐng)悟到生活中“比”事物的普遍性。其次是引導(dǎo)學生建立數(shù)學模型。如“比”的數(shù)量關(guān)系特點，可提出下列問題促進學生思考：“你可以采用怎樣的數(shù)學形式說明這種特點呢？”“它們是加減乘除的關(guān)系嗎？”“還可以怎樣表示呢？”對這些問題，學生既要做由具體生活到數(shù)學模型的辨析性思考，又要做歸納與概括的抽象性思考，這就是認知過程中的理性認識的形成過程。

應(yīng)用現(xiàn)實生活中的實例，往往可以加深學生對于知識的理解能力。在日常生活中，學生對于父母及家人都非常的了解，利用家庭的因素對學生進行系統(tǒng)的教學，可以起到意想不到的積極效果，同時還能調(diào)動學生對于數(shù)學學習的熱情。教師通過適當?shù)闹笇?dǎo)，使學生認識到數(shù)學之間的邏輯關(guān)系，進而使學生的發(fā)散思維得到更好的培養(yǎng)，綜合素質(zhì)得以具體的展現(xiàn)。

（二）知識內(nèi)化，由模型到生活

認識過程包括兩次飛躍，一是由實踐到認識，即由感性認識到理性認識，二是由認識到實踐，即把理性認識用于實踐并接受實踐的檢驗。作為數(shù)學模型思想的孕育，教學中必須促使學生完成這兩個認識飛躍，也稱感知飛躍與內(nèi)化飛躍。

在某類問題的數(shù)學模型建立后，完成認識到實踐的教學過程就是把數(shù)學模型用于具體化的生活描述，這就是模型到生活的教學過程。如分數(shù)概念模型建立后，教師就可以給出某個分數(shù)（如1/4要求學生描述。這是一種開放性的問題，通常每個學生都能描述，但就他們對分數(shù)內(nèi)涵理解來說，卻存在著思想差異。如下面事例：

①一個西瓜切成四塊，每一塊就是整個西瓜的1/4;

②早上六點到12點這段時間是一天時間的1/4;

③我家早餐費用是一天膳食費用的1/4;

不難看出，事例①中，學生對數(shù)學模型應(yīng)用僅是以具體實物為主的形象思維;事例②中的數(shù)學模型應(yīng)用，既包含著具體數(shù)據(jù)和時間段的形象思維，又包含著6/24數(shù)學演繹的邏輯思維;事例③中，既包含著膳食品種的形象思維，又包含對食品價格與數(shù)量的分析與統(tǒng)計思維及實物轉(zhuǎn)化為貨幣的抽象思維。應(yīng)該說，后者對數(shù)學模型思想的理解更深刻，蘊含著個性化的見解。所謂知識內(nèi)化，就是將看、聽、想等所形成的知識經(jīng)過內(nèi)證思維活動轉(zhuǎn)化為個性化的認知體系，這種對知識的內(nèi)化過程，也正是數(shù)學模型思想的形成與發(fā)展過程。

（三）解題應(yīng)用，由問題到模型

滲透模型思想教育的焦點在于解題中的應(yīng)用教學。解題活動是學生形成數(shù)學模型思想的必要且重要過程。解題活動是“問題→模型→結(jié)論”的數(shù)學演變，其中既蘊含著數(shù)學模型的類化辨析，又包含著數(shù)學模型的再度構(gòu)建，還伴隨著數(shù)學模型的演繹與推理，有時還涉及結(jié)論的探討。教學活動中的“問題到模型”，即以問題為起點而引導(dǎo)學生建立數(shù)學模型并解決問題的過程。滲透模型思想教育的最佳載體是數(shù)學應(yīng)用題，解題的關(guān)鍵是數(shù)學模型的構(gòu)建，因為其中蘊含著解題者對模型思想的靈活運用。如下面問題：

獵豹是世界上跑得最快的動物，速度能達到每小時110km，比大象的2倍還多30km，大象最快能達到每小時多少千米？本問題至少有如下三種解法：

1.方程模型：設(shè)大象的速度為x，即2x+30=110;

2.算式模型：（110-30）是大象速度的2倍，那么大象速度為：（110-30）÷2;

3.比例模型：設(shè)大象速度x，（110-30）是大象速度的2倍，即x：（110-30）=1：2。

上面解法中，所建立數(shù)學模型有區(qū)別，思維活動也不同。方程模型思維切入點是建立兩者速度的等量關(guān)系，算式模型思維切入點是列出大象速度的計算式，比例模型思維切入點是確定兩者速度的比例關(guān)系，在求解模型過程中，比例模型既可以轉(zhuǎn)化為方程模型，也可以轉(zhuǎn)化為算式模型。以上足以顯示了模型思想的活力思維。所謂數(shù)學模型思想的培養(yǎng)，就是要著重培養(yǎng)學生這種靈活的數(shù)學模型思維。解題應(yīng)用中還牽涉到求解模型，其實質(zhì)就是對原理、定理、法則的運用，因此，解題應(yīng)用教學的重點就是由問題到構(gòu)建數(shù)學模型思維的啟迪和引導(dǎo)。要善于鋪墊啟發(fā)，給學生足夠的獨立思考時間，切不可越俎代庖。

在小學數(shù)學教學的過程中，教師通過不斷的提問，可以更好的對學生學習數(shù)學知識，進行引領(lǐng)。從而學生的思辨能力，以及空間想象能力，得到更好的培養(yǎng)。利用問題對學生進行教學指導(dǎo)。讓問題變得更加生動形象。在對學生進行問題教學期間，要理解“問題”的設(shè)定，才是指引學生興趣的具體方法。因此，在具體教學方法的應(yīng)用上，既可注意情境的合理應(yīng)用，還要注意問題的合理鋪設(shè)。情境是為了問題而服務(wù)。

（四）解題創(chuàng)新，由模型到問題

關(guān)于實踐與認識，馬克思主義認為：實踐不僅是認識的來源，而且是認識發(fā)展的動力。學習中，學生模型思想的形成離不開生活實踐。“模型舉例”是一種實踐，解題應(yīng)用也是一種實踐，前一種實踐是孕育認識，后一種實踐則是發(fā)展認知。為促進學生對數(shù)學模型思想更好把握和靈活運用，引導(dǎo)學生依據(jù)某類數(shù)學模型來編制習題則是最佳的教學方式。編題即由模型到問題，它首先要求對數(shù)學模型內(nèi)涵有著較好的理解，其次要求具有一定的數(shù)學模型再構(gòu)建能力，其三還要求把數(shù)學模型轉(zhuǎn)化為實際問題情境的能力。由模型到問題的編題，既是一種研究性的實踐，也是一種解題創(chuàng)新。

引導(dǎo)學生圍繞數(shù)學模型來編題，首先要給出一定的要求，如包含“分數(shù)除法”的問題;其次對問題情境作適當要求，如必須是“三個事物”間的數(shù)量關(guān)系;其三是要求建立一個或多個數(shù)學模型求解。要編好這類題目，要求對“分數(shù)”內(nèi)涵有著深刻的認識、對“分數(shù)除法”模型有著很好的把握，還要求具有一定生活常識與經(jīng)驗。如學生編擬的如下問題：

綜上所述，由生活到模型是引導(dǎo)學生對模型思想的認識，由模型到生活是促使學生對模型思想的理解，由問題到模型是訓(xùn)練學生對模型思想的運用，而由模型到問題則是開發(fā)模型思想運用方面的活力思維，實踐創(chuàng)新就是從活力思維起步。

參考文獻：

[1]楊啟賢主編.《數(shù)學思想方法解讀》.河南大學出版社，2012年05月

[2]歐陽康著.《馬克思主義認識論研究》.北京師范大學出版社，2017年06月