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谈中学数学建模教学
作者: 余颂元     来源:五华华阳中学     日期:2007-06-26 17:14     点击:
   


     在1999年11月召开的“中国教育学会中学数学教学专业委员会第九届年会”上,详尽论述了素质教育在数学教学中的重要性,并明确提出“要培养学生的发展性和创造性:注重‘问题解决’方面的培养和应用意识、创造能力的培养。”如何在数学教学中实施素质教育、培养学生这几个方面的能力呢?本人结合当前的一些实际情况以及本人的教学体验,总结得出:在中学数学教学中适当开展数学建模教学,对增强学生的应用意识,培养学生的创新、创造能力有一定的影响作用。
    一、数学建模教学的认识
    1、数学建模的定义
    所谓数学建模就是指应用建立数学模型来解决各种各样实际问题的方法,也就是通过对实际问题的抽象、简化,转化为数学问题,并应用某些“规律”建立数学模型,求解该数学问题,解释验证所得到的解,从而确定能否用于解决实际问题的多次循环,不断深化的过程。整个建模过程可用如下的框图表示:


 
    由以上的建模过程可知,在中学开展数学建模教学,可以把学生所学的数学知识与我们周围的现实世界适当联系起来,使学生在了解到数学的妙用的同时,更能进一步激起他们学习数学的热情,从而更好地掌握数学的思想和方法,达到培养他们各种能力的目的。这是素质教育的需要,也是提高学生数学素质的有效途径。
     2、开展数学建模教学的意义
     1).在中学开展建模的教学,可使学生体会数学与自然及人类社会的密切联系,体会数学的应用价值。培养学生的应用意识,增加对数学的理解和应用数学的信心。
     2).在中学开展建模教学,可使学生学会用数学的思维方式去观察、分析现实社会,去解决日常生活中的数学问题。进而形成勇于探索,敢于创新的科学精神。
     3).以建模为手段,激发学生的学习积极性,学会团结协作,建立良好的人际关系,相互合作的工作能力。
     3、 数学建模教学存在的问题和困难
     数学建模教学存在的问题和困难,主要是在中学数学教学中,数学建模教学得不到应有的重视。相当一部份教师认为数学主要是培养学生运算能力和逻辑推理能力。视应用问题为“不好的数学”。至于如何从数学的角度出发,分析和处理学生周围的生活及生产实际问题更是无意顾及。学生应用意识淡薄。很多走向社会的学生认为他在中学所学的数学,在他以后的工作生活中“没有用处”。
     二、实施数学建模教学的具体做法
     用数学建模解决实际问题,首先经过观察、分析、筛选、区分获得的信息,洞察实际问题的数学结构提炼出数学模型,然后再把数学模型纳入某知识系统中去处理,这不仅要求学生有一定的抽象而且要有相当的观察分析、综合、类比、推断等能力,学生的这种能力的获得不是一朝一夕的事情,需要把数学建模意识贯穿在教学的始终,为将数学建模活动溶入到平时的教学中,根据我的体会就做好以下三点:
     1 、在课堂上适当引用应用性例题,进行数学建模示例,培养学生的应用意识。
 结合现地教材让学生掌握基本的数学模型和引入建模思想。如,在比例问题的应用教学中可引入以下一个实际问题作为例题进行教学:
    例:4月份小王与小李在银行的储蓄额是3:5,到了6月份小王的储蓄额增加了28元,而小李的储蓄额却减少了14元,结果他们两位的储蓄额正好相等,问小李4月份的储蓄额是多少?
    解:由题意,可将4月份小王和小李的储蓄额分别视为3个单位和5个单位,由此得到模型:

    2个单位→(28+14)元=42元,5个单位→42元÷2×5=105元。所以小李的储蓄额为105元。

    本题涉及储蓄方面的知识,学生对所提出的问题都很感兴趣。教师顺势引导学生掌握建立数学模型的方法,培养学生的应用意识。
 2 、适当选编应用性习题,对学生进行数学建模训练,培养学生的创新、创造能力。
 教材中实际应用方面的习题较少,教师在实际教学中,应给学生提供发现问题、用数学来解决问题的经验和范式。
 例:解不等式 。
 建立模型:此不等式是一个高次不等式,由于 具有一定的相似性,故建立函数f(t)=t3+5t,则上述不等式可变为f ( )<f(x)<f(1),,由于f(t)= t3+5t关于t是单调递增的,所以不等式可化为 <x<1,因此解为(-1,1)。
 当然,数学建模对学生来说是一个逐步的学习和适应的过程。通过逐步的建模训练,就可逐步地培养起学生的创造能力。
     3 、开设数学实验教学,让建模教学走到实践中去,为培养学生的创新、创造能力打好基础。
     数学建模教学,更强调学生积极主动地参与,要把教学过程变成学生的自觉学习与活动的过程。教师应要知道学生利用数学课外活动时间,把所学的数学知识与实际问题联系起来,并尽量运用数学建模的方法去寻求解决。例如:在学完三角函数知识后,教师可以组织学生进行一次测量活动。活动之前教师就要布置思考题:只给出测角仪,皮尺两种工具,如何测量某一山峰的高度?而在实地测量时,就要让学生自已动手来解决问题。结果学生所设计的次量法案往往有几种,而所得到的结果都一致。类似的这种课外活动可给学生一个充分准备的时间和充足的想象空间,从而可以培养他们的创新精神。
    总之,数学建模教学的目的并不仅仅是为了给学生扩充大量的数学课外知识,也不是刻意为了解决一些具体问题,而是为了通过逐步的数学建模教学,培养学生的应用意识、数学能力和数学素质。因此,搞好中学数学建模教学是数学教学本 的需要,也是二十一世纪人才的需要。

 

 

谈中学数学建模教学

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