培养初中生数学建模思维的原则与策略

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  数学建模就是使用数学符号、数学公式、数学程序、数学图形等,对实际问题的本质属性进行抽象而简洁的刻画,从而解释某些客观现象、发展规律,或找出化解实际问题的最优策略。数学建模的过程分五步:第一步,明确实际问题;第二步,对实际问题进行抽象、简化,明确变量和参数;第三步,根据数学规律、常识,建立变量和参数之间的数学关系,转化为数学问题;第四步,分析、求解数学问题;第五步,解释与验证,对数学建模过程进行反思。
  数学建模就是使用数学语言描述实际现象。与其他语言不同,数学语言更具科学性和逻辑性,使用数学语言提炼出来的规律更具客观性、可推广性。所以说,数学建模思维是初中数学学习中的重要思维,它不仅能培养学生的数学建模思维,还能提高学生的逻辑思维与抽象概括能力,最终提升学生的数学素养。
  一、在初中数学教学中培养学生建模思维的原则
  1.因材施教原则
  在选取数学建模素材时,教师必须参考《新课程标准》,结合教学内容,使建模材料符合初中生的认知能力。教师还可以适当降低建模起点,尽量与学生的实际生活相联系,确保每个学生都能参与其中。
  2.趣味性原则
  初中生年龄在12岁至15岁之间,还处在贪玩、好动的年纪,好奇心强,容易对新鲜的、有趣的事物产生兴趣。因此,在培养学生的数学建模思维时,教师应注重趣味教学,积极创设学生感兴趣的生活情境,激发学生的学习兴趣。
  3.思想与方法相结合原则
  数学建模思想是数学建模方法的源泉,数学建模方法是数学建模思想的实践途径,缺乏方法的思想只是纸上谈兵,缺乏思想的方法只是机械操作,两者缺一不可。因此,教师需要注重思想与方法的结合,真正将数学建模的精髓传授给学生。
  二、在初中数学教学中培养学生建模思维的策略
  1.挖掘教材内容,联系生活实际
  在初中数学教学中培养学生的建模思维时,教师应立足教材,挖掘蕴含在教材中的建模素材。教师需要深入研究教材,明确教学的重点和难点,在建模过程中注重数学概念、数学性质、数学公式与法则的融入。如涉及“与……相同”“赶上”相关的实际问题时,教师应建立方程模型;涉及“不超过”“不少于”相关的实际问题时,教师应建立不等式模型;涉及“最优方案”相关的实际问题时,教师应建立函数模型等。
  另外,教师也要全面了解学生,加强与学生的交流沟通,把握学生的知识储备与认知能力,在建模过程中联系学生的生活实际,抓住学生的兴趣点,从而确保学生能够顺利地抓住重点,加深理解。教师还可以根据实际情况灵活应变,选取学生熟悉的场景,自主设计应用问题进行数学建模。如结合班级活动费用的收入与支出、手机话费的充值等,指导学生建立数学模型。
  2.理论联系实际,确保学以致用
  数学思维可以分为两种:第一种是再现性思维,是对旧知识的复习;第二种是发现性思维,是对旧知识的发展与创新。在数学教学中培养学生的建模思维时,教师应注重培养学生的发现性思维,确保学生能够理论联系实际,实现学以致用。教师还可以适当降低课堂权威性,突出学生在课堂的主体地位,引导学生自主思考,提出疑问。必要时,教师可以组织小组讨论,培养学生的自主探究能力。
  3.培养多向思维,拓展建模思路
  生活中的实际问题具有多样性和复杂性,在初中数学教学中培养学生数学建模思维时,除了最常见的正向思维之外,教师还应兼顾逆向思维、发散思维等多种思维,并能够实现思维模式之间的灵活切换,从而让学生摆脱思维定式,发挥创新能力。因此,在建模过程中,教师要尽量避免只通过一种方法解决问题的情况,以免禁锢学生的思维,遏制学生的创造力。
  三、结语
  数学建模就是运用数学语言将实际问题抽象、简化为数学问题,建立数学模型,从而顺利解决问题。在初中数学教学中培养学生的建模思维,教师应以认知—发现学习理论、生成性学习理论、自我效能感理论、数学再创造理论为依据,遵循因材施教原则、趣味性原则、思想与方法相结合原则,通过挖掘教材内容、理论联系实际、培养多向思维等方式,激发学生的自主意识,拓展建模思路,确保學生学以致用,从而提升学生的数学素养,保障初中数学教学效率。
  (作者单位:江西省赣州市南康区第六中学)
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