學生建模思想發展數學核心素養研究

時間:2022-03-15 04:59:06

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學生建模思想發展數學核心素養研究

摘要:數學與現實的聯系十分緊密,數學建模可以很好地培養學生的數學應用意識。文章主要從三個方面來培養學生的建模思想發展數學核心素養:方程模型,梳理抽象關系;函數模型,揭示隱性規律;三角模型,簡化復雜問題。

關鍵詞:建模思想;初中數學;核心素養;應用意識

在現實生活中,許多問題都可以用數學語言來進行表述,這樣不僅能解決數學問題,而且能解決生活問題。在這個過程中,能培養學生的建模思想,發展他們的數學核心素養。

一、方程模型,梳理抽象關系

生活中的許多問題比較抽象,學生如果直接來解決的話會浪費他們的時間與精力。數學問題中有很多的數量關系,教師可以引導學生從抽象的生活問題中找出合適的方程,建立方程模型。這樣,可以使抽象的生活問題變得易于理解。例如,教師教學蘇教版初中數學七年級下冊第十章“二元一次方程組”這一內容時,就引導學生建立方程模型來進行求解。在講完本節課內容之后,教師給學生出了一道題,讓學生進行解決:七年一班為了獎勵考試進步的學生,買了圓珠筆和筆記本兩種物品,一共花了70元整,其中,筆記本6元1本,鋼筆10元1支,那么,該班有幾種購買方式,分別是哪幾種?學生用列表的方法來解會浪費時間,這時可以根據題目中的條件建立二元一次方程進行求解:設買筆記本x本,鋼筆y支,那么可以列出方程為6x+10y=70,之后再將這個式子進行變形就可以得到y=-3/5x+7。由于買的個數必須是整數,所以x是5的倍數,那么,x可以取5、10,再代入方程就可以得到y的值,最后就可以得出最終結果。方程模型主要適應于解決生活中的數量關系。它可以幫助學生轉換解決問題的角度,用數量等式來解決生活中的實際問題。這種方法對于學生來說比較簡單,因此,教師可以讓學生從數量關系的角度來建立模型,更準確地解決問題。

二、函數模型,揭示隱性規律

函數是對生活中各種關系的一種反映,它可以很好地揭示生活中的隱形規律。在生活中,函數模型的應用也十分廣泛。由于函數本身具有很多的性質,因此,教師在解決問題時可以巧妙利用其性質來解決。例如,教師教學蘇教版初中數學九年級下冊第六章“二次函數”這一內容時,就引導學生對題目建立相關的函數模型。在學完本節課的內容之后,教師給學生出了一道題:小紅想用60米圍成一個周長最大的矩形,那么該怎么圍才能使矩形的面積最大?這道題比較復雜,一些學生不知從何下手。于是教師引導學生建立函數模型來解題:設矩形的一邊為x米,面積為S平方米,另一邊則為(60/2-x)米,即為(30-x)米,那么可以得出等式:S=x(30-x),化簡為S=-x2+30x,這為一個二次函數,因為-1<0,所以可得最大值,當x=-2a/b時取得最大值,可以算出當x=15時,面積最大,為225m2。函數可以很好地表示各個變量的關系,揭示各個變量之間的規律。在現實生活中,存在著很多最優化的問題,對于這種問題,教師可以引導學生轉化為函數的最值問題,從而構建函數模型進行解決。

三、三角模型,簡化復雜問題

生活中存在的問題都比較復雜,如測量高度、距離等,由于受時間和空間的限制,很難直接測量出結果。一般對于這種問題,教師應引導學生建立三角模型,將實際問題轉化為三角形的問題,這樣可以簡化復雜的問題。例如,教師教學蘇教版初中數學九年級下冊第七章“銳角三角形”這一內容時,就引導學生根據實際問題建立三角模型來進行解題。在學習完之后,教師給學生出了一個實例讓學生來求解:學校的旗桿要更換,要求新舊旗桿一樣高,請學生用皮尺和側傾器測量旗桿的高度。顯然,學生如果直接測量是很難完成任務的。這時,教師可以引導學生將旗桿的底部作為點B,頂部作為點A,在操場上取一點作為點C,這樣就構造了一個直角三角形ABC。之后,從點C處用側傾器測出∠ACB的角度,并用皮尺量出BC的距離,那么利用公式tan∠ACB=AB/BC,就可以求出AB的高度,即旗桿的高度。生活中的許多問題由于各種條件的限制不能直接測量,教師對于這種問題不能放棄,應該引導學生將生活問題轉化為三角形的問題,利用三角形的性質來進行解題。

總之,借助生活問題引導學生建立數學模型,不僅可以加深學生對數學知識的理解與掌握,還能讓學生對自己的知識結構有一個深刻的認識。學生通過觀察、分析,建立模型,可以培養應用能力,對以后的發展也有很大的幫助。因此,教師在數學教學中應該多培養學生的建模思想,進而發展學生的思維。

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作者:陳凱 單位:江蘇省揚州市江都區郭村中學