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落实建模方法培养多元思维

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  在小学数学教材中,模型思想日益凸显着它的重要性。模型建立的过程既是教师引导学生进行观察、比较、分析、抽象和概括的活动过程,又是学生在自主探究中构建数学模型、落实建构模型方法的双向过程。鉴于此,笔者认为要重视数学模型方法的教学,让学生掌握不同的数学模型。
  一、在观察对比中建模
  观察是培养数学思维的“基石”。有了观察才能对问题进行分析比较,才会进行知识的迁移概括,很多知识的教学往往是通过旧知模型引出新知的“生长点”。例如,在引导学生用假设法解答完工程问题后,笔者设计如下对比练习。
  (1)一批货物,甲车运3次能运完;乙车运6次能运完。如果两辆车一起运,多少次能运完这批货物?
  (2)修一条公路,甲队单独修需要3天,乙队单独修需要6天,如果两队合修,多少天能修完这条公路?
  学生通过独立解答后得出:这两道题都是用1÷
  +=2这个算式解答。随后,笔者引导学生观察对比两道题,学生概括出相同地方:这两道题的工作总量都是未知,都是一起合作,要求的都是合作时间。笔者顺势提出:如果一项工程,甲单独做a小时完成,乙单独做b小时完成,两人合作几小时完成的问题,可以这样列式:1÷
  +,从而自然地构建解决工程问题的模型。学生在运货、修路等情境对比练习中,疏通了前后知识间的联系与区别,梳理出工程问题的相同之处,凸显了工程问题的本质特征,并抽象出符号化的模型。
  二、在数形结合中建模
  在进行“数与代数”的教学时,中低年级常常借助小棒、点子图、计数器或动画课件来辅助教学,而小学高年级是靠画图来突破教学中的重难点。例如,人教版六上“数与形”的教学,笔者先简单教学零散正方形的得数1+3、1+3+5、1+3+5+7,当要计算1+3+5+7+9+…+199的得数时,学生不知所措了。
  为便于解决问题,笔者引导学生采用化繁为简的方法,利用直观图,从1+3开始,通过倒“L”形层层叠加小正方形数,启发学生从不同角度思考计算得数,即1+3=(2)2,1+3+5=(3)2……在继续往外拼正方形的过程中,进一步引导学生通过数与形的对照,清楚地看到从1开始连续奇数相加的和等于奇数个数的平方,也就是“正方形数”。这样在“化数为形”与“以形解数”中来回剖析,让学生感受数与形结合的奇妙之处,感悟出数与形之间的规律模型。
  在计算教学中,画图法不仅可以帮助学生理解算理,掌握算法,而且能使运算模型的呈现更具体、清晰。例如,分数乘分数的计算方法的教学:李伯伯家有一块公顷的地,种土豆的面积占这块地的,种土豆是多少公顷?当学生列出算式×后,笔者引导学生用长方形表示1公顷,让他们通过折一折、画一画、写一写展示各自的思考过程。
  方法一:
  方法二:
  通过画图可以看出,不管是先横向平分,再竖向平分;还是先竖向平分,再横向平分,求公顷的,其实就是求1公顷的,也就是把1公顷平均分成(2×5)份,取其中的1份,即×=×1=。通过数形结合,把算理和算法密切联系起来,学生既掌握了算法,又理解了算理,自然地由分数乘整数的运算模型迁移到分数乘分数的运算模型。
  三、在实践操作中建模
  在数学教学中有些概念尤为抽象,通过语言的描述学生不易建构出相应的模型。这就要求教师在教学中善于去架设解决问题的阶梯,帮助学生解疑去惑。例如,教学“三角形三边关系”,根据三角形是由三条线段围成的图形,笔者提出问题:是不是提供三条线段就一定能围成一个三角形呢?学生有的肯定,有的否定,有的心存疑惑。此时,笔者让学生从准备的3厘米、4厘米、5厘米、8厘米的四根小棒中,任意选择三根小棒围一围,看是不是都能围成三角形。学生动手操作、观察、记录和交流比较后,发现在所有任选三根小棒中,共有4种可能:(1)3厘米、4厘米、5厘米;(2)3厘米、4厘米、8厘米;(3)3厘米、5厘米、8厘米;(4)4厘米、5厘米、8厘米。其中(1)、(4)两种能围成三角形,而(2)、(3)两种则不能。笔者趁势进行三角形三边关系的教学。学生通过刚才的实践操作,加上教师的引导教学,从而建构“三角形任意两边之和大于第三边”这一概念模型。
  四、在合作交流中建模
  合作交流是数学建模的重要环节。学生通过观察思考、动手操作、模拟演示等自主探究后,逐渐形成自己的见解和想法,初步建构出基本的数学模型;为进一步巩固模型或使模型得到扩展延伸,需要教师进一步引导学生合作探究、归纳整理,建立清晰、系统的数学模型。例如,在教学“圆锥的体积”后,学生通过实践操作已建立等底等高的圆柱体积等于圆锥体积的3倍这一公式模型。为进一步加强圆锥和圆柱体积之间的联系,笔者提出:如果圆柱和圆锥的体积相等、底面积相等,它们的高之间存在什么关系?
  学生小组合作,演算、交流后发现:等体积、等底面积的圆锥、圆柱,圆锥的高是圓柱的3倍。与此同时,一个学生迫不及待地站起来说:“我发现等体积、等高的圆锥、圆柱,圆锥的底面积是圆柱的3倍。”于是,笔者接着引导学生归纳总结出:圆柱、圆锥之间体积、底面积和高三个量中每两个量相等,第三个量必成3倍关系的规律模型。
  又如,“加法运算定律”的教学,学生在学习这节课前,已经具备较丰富的数学学习体验,已由看图写算式知道2+4=6也可写成4+2=6,再到交换两个加数的位置再算一遍的验算过程。这些学习经验的累积为学生运算定律的学习打下了坚实的基础。于是,笔者在执教这节课时,组织学生小组合作,自主探究加法交换律的模型。学生在小组合作中充分发挥各个成员的主动性,有的举例子写算式,有的验证算式的得数,还有的尝试用自己喜欢的方式来表示加法交换律的模型。通过把学习的主动权交给学生,让学生通过学习共同体的方式,让不同程度的学生在数学小组合作中得到不同程度的发展。
  (作者单位:福建省福州市长乐区漳港中心小学)
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