(重慶市聚奎中學校,重慶 400000)
數學建模是數學學習中的重要方法和策略,數學模式是使用現實的方法刻畫數學問題,反應數學問題的本質,將抽象的數學問題借助建模轉化為具象的模型,通過數學建模研究數學問題中通過數量、結構、變化等所反應出的內在規律,從而尋找出解決數學問題的策略。
在初中數學教學中培養學生的數學建模素養,對于初中階段學生的數學學習意義重大。一方面,數學建模素養的培養有利于促進學生對數學的理解和思考,理解是建立在認知的基礎上,加以思考形成的見解,數學建模素養的培養可以引導學生在面對數學問題時通過構建數學模型將復雜的數學問題進行拆解,以模型的形式化繁為簡,化抽象為形象,從而更好的理解和解決數學問題;另一方面,數學建模素養的培養有利于學生思維能力的提升,數學是一門抽象的學科,解決抽象的數學問題,需要學生具備一定的邏輯思維能力、空間想象能力、推理計算能力,都是數學學習中所必須掌握的數學能力,而建模素養的培養就是幫助學生在面對數學問題時形成自主解決問題的習慣和能力,利用數學模型尋找數學問題所反映的內在本質,并快速解決問題,在這個過程中逐步發展學生的思維能力,形成學科素養。
在初中數學教材當中,很多數學問題都可以用建模的方式來解決,并且很多常見的數學模型都是與學生的實際生活緊密關聯的。這也就是說,要在初中數學教學中培養學生的建模素養,要求教師應當從具體的數學問題入手,在理論知識的基礎上利用數學模型解決實際的數學問題。例如,在方程這一單元的教學當中,傳統的教學模式一般是先講授方程的定義,再去講授解方程式的方法,最后通過練習讓學生去進行方程解題。但是這樣的教學模式缺乏對學生獨立的思考能力和實踐能力的培養,學生的思路只能跟著教師的授課節奏來走,很容易讓學生的思維固化,而借助建模素養的培養,在講解方程定義之前,教師可以首先引導學生利用字母來表示未知量,通過了解量與量之間的關系,思考方程的定義。
數學是一門抽象的課程,初中數學教學中的定義、概念和解題方法等都是經過漫長的證明過程,而這個過程本質上就是數學建模的過程。因此,教師在數學課堂上講授定理、定義、概念等數學知識時,就可以利用數學建模還原數學知識的驗證過程,通過建模引導學生探索數學概念的證明過程,從而幫助學生更加深刻的了解數學概念和定義,降低學生理解的難度,為后續解決數學問題打好基礎。
例如,在全等三角形的判定問題的教學當中,傳統的教學模式一般是教師首先告訴學生如何判定全等三角形的集中方法,但這種教學方式對學生自主的思考能力的培養不足,學生的思維得不到發展,而借助建模素養的培養,教師可以在進行本課的教學時引導學生思考和探究使三角形的三個對應邊和對應角分別相等的幾個條件,通過在腦中構建模型并進行實踐驗證來探索判定全等三角形的幾種方法,從而借助數學建模培養學生的思考、推理和驗證能力,達到良好的教學效果。
初中數學教學的最終目的就是幫助學生通過數學知識的學習能夠舉一反三解決各種類型的數學問題,并逐步發展數學思維,形成數學素養。問題的解決就是學生基于自身所掌握的數學知識,對不同的數學問題進行思考、分析、求證的過程,當學生面對一個實際的數學問題時,需要首先進行審題,找到復雜的數學問題中所表達的本質問題,并利用現有的知識進行解答。而借助數學建模素養的培養,學生可以通過構建數學模型對問題進行簡化和拆分,這也就是數學建模中的模型準備和模型假設;而后分析該數學問題所反應的變量和他們之間的關系,并找到適合的數學知識進行描述,這也就是模型的建立;最后,學生需要通過自己所掌握的數學知識對該數學模型進行分析和解答,也就是模型的分析和求解。要培養學生的數學建模素養,教師應當通過多種類型的數學問題,引導學生利用建模分析其本質,對數學問題進行逐步的拆分和簡化,找到問題的本質,并尋求解決問題的方法,在這個過程中逐漸降低解題難度,理清解題思路,增強學習興趣,樹立學習信心。
初中數學教學中學生數學建模素養的培養對于學生獨立的思考、分析并解決數學問題至關重要,教師應注重通過理論聯系實際,在具體的問題當中逐步培養學生的建模能力,借助建模逐步拆分和簡化問題,在這個過程中發展學生的思維和能力,培養自主的學習意識和習慣,提高學習效果。