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如何善用數學建模思想激發學生的創新思維

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摘 要:在現代社會的影響下,數學思想的重要性日益顯著,不管是哪個方面,數學思維在各行業的影響也與日俱增。當下培養學生的數學思維是數學教學的重要任務。數學建模的應用在數學教學中也尤為重要。數學建模作為學習數學的一種重要工具,教師應該著重培養學生,引導學生學習、瞭解、掌握這一重要工具。

如何善用數學建模思想激發學生的創新思維

關鍵詞:建模思想;創新思維;加強措施

在中學教學中,數學建模是一種重要的輔助工具。可以說,在整個數學領域,建模思想是學好數學的基礎。具有建模思想,並掌握好運用好這種思想,就可以將抽象問題具體化,具體問題形象化,解決問題就會簡單化。

一、加強數學建模思想

經歷了三年國中數學的學習,學生對數學思想方法也有了認識和了解,在日常數學學習生活中,也會經常運用。但是光掌握了數學思想方法,在高中數學的學習中是不夠的。因此,教師應該著重培養學生的建模思想。

什麼是數學建模?當遇到實際抽象問題,需要從某個角度去定量分析研究的時候,我們需要對問題進行簡化,去建立一個數學模型,用數學的語言和符號把問題表述出來,並通過推導計算等過程來解決問題,並符合實際,而這個建立模型的過程叫做數學建模。數學模型是數學符號、公式、流程(也叫做程式)、圖形等的總稱,是對實際問題的抽象解釋,對問題的解決、事態的發展有指引作用。它體現了數學邏輯的嚴密性。它的應用,在數學中是極其廣泛的。

數學建模思想對學生邏輯思維的發展、創新能力的提高有極大的促進作用。可以說,一旦掌握了這種思想,學生的創新思維的主體也就建立起來了。在素質教育下,教師的主要教學目標就是培養創新型人才,為社會提供更多的高素質高階人才。因此,教師應該加強學生的數學建模思想。

二、加強數學建模思想的措施

1.從實際出發,增強學生建模思想

教師應該從生活入手,從學生熟悉的實際問題出發,讓他們將實際問題轉化成數學問題,培養學生髮現問題、分析問題、轉化問題的能力,從而進一步培養學生的建模思想。例如,"籬笆問題":一家農舍建雞舍,靠牆而建,給出了牆的長度、佔地面積,以及現有籬笆長度,問如何搭建比較合理?它考察了學生在現實生活中對數量關係的理解能力,自己去探索,去獨立解決問題,強化對實際問題的解決能力,讓學生領會建模思想和思維過程,進而強化建模思想解決問題的能力。

2.常見建模思想

常見的模型有:函式模型,數列模型,不等式模型,排列組合模型,概率模型,解析幾何模型。教師可以根據模型的不同,分類講解,舉例項,讓學生根據例項,跟教師一起進行分析、探究,參與到整個思維過程中。然後教師再讓學生練習相關習題,強化建模思想。

(1)函式模型

可以根據題意分析變數關係,把握好變數之間的關係,建立目標函式,然後運用相關的數學思想方法解決函式問題得到答案。在平時的學習中,運用該類模型的實際問題有:()計算成本最低,利潤最高,用料最省等實際問題。比如,"建雞舍問題":依牆而建,籬笆長度已知,牆長度已知,求怎樣建雞舍才能使佔地面積最大?解決這類問題,就需要函式建模。教師應該多讓學生練習該類題,增強函式建模思想。

(2)數列模型

在生產生活中,我們會遇到例如,增長率,複利,人口增長等問題,解決這類問題就需要建立數列模型。根據題意,分析明確首項和倍率等是解決這類題的關鍵。例如,某縣位於沙漠邊緣地帶,人與自然長期進行頑強鬥爭,到1998年底全縣綠化率已達到30%.從1999年開始每年將出現這樣的局面:原有沙漠面積的16%改造為綠洲,而同時原有綠洲面積的4%又被侵蝕變為沙漠。

①寫出1999年起以後任何相鄰兩年年底該縣綠化率的關係式;

②判斷是否成等比數列?為什麼?

③至少經過多少年的努力才能使全縣的綠化率超過60%?

本題中的綠地面積的'多少涉及兩個方面:政府加大了植樹造林,綠地面積不斷增加;由於不斷受到侵蝕,原綠地面積已不斷變成了沙漠,每一年這兩個方面的綠地面積之和就是該年全縣的綠地面積。由於每年沙漠綠地與綠地沙漠都是建立在前一年的基礎上,且為百分比,因此可以考慮兩年的綠地面積與全縣面積的百分比之間的關係,是一道數列問題,由此我們可以通過遞推數列來解決。

(3)不等式模型

數學學習中,會遇到最值問題,對於此類題,通常需要建立函式關係,列出關係表示式,再根據題意需求解決問題。此類模型相對簡單易懂,多加練習就會掌握。

(4)排列組合模型

這類模型一般運用在與計數有關的問題上,在實際問題中,例如,課程安排,生產中的次品率等都需要排列組合模型。

例如,六人站成一排,求

①甲不在排頭,乙不在排尾的排列法;

②甲不在排頭,乙不在排尾,且甲乙不相鄰的排列法。

分析:A.先考慮排頭、排尾,但這兩個要求相互有影響,因而考慮分類。

第一類:乙在排頭,有120種站法。

第二類:乙不在排頭,當然他也不能在排尾,有384種站法。

B.第一類:甲在排尾,乙在排頭,有24種方法。

第二類:甲在排尾,乙不在排頭,有72種方法。

第三類:乙在排頭,甲不在排頭,有96種方法。

第四類:甲不在排尾,乙不在排頭,有282種方法。

共474種方法。

掌握了數列模型,對學生的邏輯思維能力具有促進作用。

(5)概率模型

遇到概率問題時,一定要分清哪些問題是古典概率,哪些問題是條件概率,具體問題具體分析。分清主要的概率型別和公式,這類題就會很容易攻克。

(6)解析幾何模型

解析幾何模型一般用於與曲線相關的問題上,如,物體運動的軌跡,拋物線的問題等,又如,求異面直線所成的角,二面角的平面角,線線垂直,線面垂直,面面垂直及平行等問題。解決這類問題就需要建立解析幾何模型,此類模型抽象,不易懂,需要將類比等思想加入其中。在平時,學生應加強練習,不僅要與教師一起經歷整個思維過程,還要自己鍛鍊思考,才能夠掌握該種模型。

對於邊遠地區的數學教學,不應該受到環境的影響。教師應該努力提高自身素質,提高自身水平,將數學學習的主要思想和方法傳授給學生。只要有肯學習的心,環境不是問題。

教師可以通過建模思想,提高學生的創新意識,開拓學生的創新思維能力。加強學生的獨立思考能力及解決實際問題的能力,讓學生的思維得到發散。只有掌握正確的思想和方法,才能夠成為創新型人才,才能為社會增添一份力量。

參考文獻:

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