数学建模思路范例6篇

数学建模思路

数学建模思路范文1

关键词:高职数学、数学建模、渗透

【中图分类号】G64.32 【文献标识码】A 【文章编号】

数学建模是为改变传统高职高等数学教学中存在的内容陈旧和理论脱离实际的缺陷而产生起来的课程,它着重于学生能力和素质的培养、知识的应用和创新。在高等数学教学中引进数学模型,渗透数学建模的思想与方法,不仅能激发学生学习高等数学的兴趣,提高他们学习数学和应用数学的能力,而且能够提升教师的教学水平,丰富现有的教学方法,拓展课堂教学的内涵,有效提高高等数学的教学质量和教学效果。以下就在高职高等数学中如何渗透数学建模思想加以说明。

一、编写适合高职学生水平的教材,融入数学建模

从教材方面来看,高职数学教材基本上是本科教材的缩略,重理论轻应用。高职学生数学理论基础差,对理论不感兴趣,而对实际应用的知识能较好地掌握,且非常感兴趣,所以编写一本既适合高职培养目标又能满足学生可持续发展的高等数学教材应是数学教师首先要考虑的问题。首先,新教材要重基础,轻系统,进行整体优化。在传统内容的基础上,应编写得更加精炼,并且把现代数学的观点、思想,包括一些符号和术语,渗透到教材中,即做好数学基础内容与现代数学的有机结合,以达到整体优化的目的。其次,注重应用,扩大知识面。新教材在例题与习题配备上要做重大改革,减少死套公式定理的计算题与证明题,增加实际应用题;在每章增加一节应用,将数学建模思想融于本章教学内容,教师有意识地引导学生学会用所学知识为解决实际问题建模。最后,将数学知识内容与“数学实验”有机结合。新教材后面配有MATLAB使用入门及简单的“数学实验”,让学生通过使用计算机和有关数学软件解决实际问题的过程来学习数学。

二、改变传统教学模式,采用开放式实验教学

长期以来,在高职数学的实际教学中,教学方法比较单一,教法比较陈旧,大部分教师都采用满堂灌的教学形式,重视定理推导和证明,缺少和实际问题的联系,造成老师讲老师的内容,学生干学生的事情,起不到任何的教学效果。在高职院校采用开放式实验教学可以使学生自己作为主体,在教师的指导下,从相应的专业知识中提取实例,运用数学建模的方法来解决实际问题,并掌握相应的数学技能,同时还培养了学生的创造性;采用验证式的实验教学可以让学生看到数学理论知识的应用背景,把理论联系了实际,加深了对数学知识的理解。利用开放式的实验教学可以较好地解决直接把本科院校的数学建模的课程引入所造成的学生数学基础不足的情况,更好地把数学建模思想融入到高职院校高等数学的教学中。

三、把数学建模思想渗透到日常教学中

在日常教学中渗透建模的思想,可以使学生受到建模的熏陶,在潜移默化中提高应用数学的能力。渗透建模思想的最大特点是理论联系实际。在教学中认真挖掘,将实际问题渗透在日常理论教学中,就能有计划有步骤地培养与训练学生的数学建模能力。实际上,教材中

的许多内容都可以引入数学建模,下面就以高等数学中微元法的应用为例加以说明。

1、问题提出

从A城市到B城市有条长30km的高速公路,某天公路上距A城市 km处的汽车密度(每千米多少辆车计)为 。请计算该高速公路上的汽车总数。

2、模型假设与变量说明

(1)假设从A城市到B城市的高速路是封闭的,路上没有其他出口。

(2)设高速公路上的汽车总数为W

3、模型的分析与建立

利用微元法,在 路段上,可将汽车密度视为常数,车辆数为

所以高速公路上的汽车总数为

用MATLAB计算。

所以高速公路上的汽车总量约为9278辆。

四、改变评价手段,引入数学建模

高职高等数学现有的考核方式都是以期末卷面成绩为主结合平时成绩考核的单一模式,为了能对学生进行“知识、能力、素质”相结合的综合评价,应在高等数学考核中加入数学建模能力的考核,根据学生所学专业,设计问题,规定完成时间,制定可操作的、具体的“量化评价”指标,对学生运用知识分析、解决问题能力综合考核,这样即考查了学生对基本数学知识的掌握程度又考查了对数学知识的应用能力,有利于培养学生以所学的数学知识解决现实问题的主动性和创造性。

参考文献

[1] 颜文勇.数学建模[M].高等教育出版社,2011.

[2] 郝军 段瑞.刍议数学建模思想在高职高专高等数学教学中的渗透[J].教育与职业,2009,(9):139-141.

[3] 姜启源.数学模型[M].北京:高等教育出版社,1993,125-126.

[4] 廖为鲲.高职高等数学教学的思考和探索[J].科技视界,2012,(4):10-12.

Discussion on how to infiltrate the idea of mathematical modeling in Higher Mathematics Teaching in Higher Vocational Education

Liao weikun Ding fei

(Basic sciences dept., Taizhou polytechnic college, Taizhou Jiangsu 225300)

数学建模思路范文2

【关键词】建模思想 教学演绎 概念 计算 解决问题

《数学课程标准(2011年版)》提出,在数学教学中应当引导学生“初步形成模型思想”,并具体解释为“模型思想的建立是帮助学生体会和理解数学与外部世界的基本途径”。而“就许多小学数学内容而言,本身就是一种数学模型……我们每堂数学课都在建立数学模型”(张奠宙)。这就要求教师能自觉运用建模思想来指导课堂教学,引导学生经历自主的“意义建模”的过程,从中感悟数学的思想与方法,促进学生数学智慧的生成与积淀。但在当下小学数学教学改革的实践中,数学建模教学并未引起广大教师的重视,导致模型思想的渗透没有取得尽如人意的效果。

数学就其本质而言,就是在不断抽象、概括、模式化的过程中发展和丰富起来的。数学学习只有深入到“建模”的意义上,才真正走进了数学学习的“腹地”。基于建模视角展开数学教学,教师们首先要善于对熟悉的内容进行“陌生化”审视,用建模思想来观照数学的概念、命题、方法等,发现其中的“模型”因子。概念、计算和解决问题构成了数学教学内容的主体部分。下面,笔者结合有关课例就基于数学建模视角的课堂践行谈谈自己的探索与思考。

一、数学概念教学:前后沟联,寻找原型,达成知识建构的系统性

《常见的数量关系》(路程、时间、速度)教学片段:

师:联系二年级时认识的乘法和除法,想一想:为什么速度×时间=路程,要用乘法?

生:速度表示一份有多少,时间就是有几份,乘起来表示总共有多少,就得到路程。

师:路程÷时间=速度、路程÷速度=时间为什么用除法呢?

生:因为用除法表示总数除以份数等于每份数,也表示总数除以每份数等于有份数。

课件呈现:×= ÷= ÷=

师:熟悉吧!这“一乘两除”该怎么填空呢?

生:4乘3等于12,12除以4等于3,12除以3等于4。

师:这三个数据里面,哪个数据相当于速度?

生:是4。

师:4表示每份,那3和12又分别相当于什么呢?

生:3是时间,12是路程。

课件呈现: 墙面图

师:这面墙有多长,我们可以只看第一排,其中一块砖的长度就相当于什么?

生:一份,就好比速度。

师:那什么相当于时间呢?

生:这一排有几块。

师:这面墙的长度相当于什么?

生:路程。

师:这样一组数量关系就是我们学过的乘除法的一种情况。还有哪些数量也是“一乘两除”的关系……

教师通过精妙的设问,巧妙地将速度、时间和路程之间的关系与已学的乘除法知识勾连起来,为“数量关系”找到了更具统摄性的数学原型,即“一乘两除”,并通过组织细致的类比、抽象等思维活动,让学生真切地意识到,“数量关系”就是二年级学习的乘除法之间关系的一种具体表现,其实也是一种数学模型。至此,学生顺利完成了对于“数量关系”的“意义建模”。但教师并未就此罢手,为了让学生对此类模型的感受更深刻,教师又继续呈现生活中的现实素材和已学的习题题材,引导学生理解它们与模型之间的关系,自然而然地拓展了模型的外延,做到了前引后伸,帮助学生成功寻找到了所学知识在认知结构中的嵌入节点,实现了数学知识的块状编码与结构化。

二、计算教学:提出假设,验证猜想,体现法则生成的探究性

《分数与整数相乘》教学片段:

教师创设“一个分数与整数怎么乘才能算出正确得数”的问题情境,诱发学生对计算方法提出了三种模型假设,并组织学生进行分析与推论,从中甄选出合理的假设,即“分数与整数相乘,整数与分子相乘的积作分子,分母不变”,由此迈出了算法探究的关键一步,这其中充满了探索与创造,能有效提高学生数学建模的能力。提出合理的假设后,让学生自主选择方法进行验证,再组织全班交流、分享验证的过程和成果,体会验证方法的多样化。学生真正经历了“猜想——验证”的“类科学研究”过程。由于计算方法不是教师直白式的“告诉”,而是学生自主研究的成果,因此,计算方法的模型也就能牢牢地系在认知的锚桩上。同时,学生独立思考钻研的习惯和实事求是的科学态度也得到了培养和积淀。

三、解决问题教学:变式拓展,丰富内涵,感受策略应用的广泛性

《梯形的面积计算》活动课教学片段:

教师组织学生经过如下图所示的演示,探究出了问题“原先的一面墙共有砖多少块?”的简便列式:(3+8)×6÷2=33(块)。

师:“3”“8”“6”分别指这面墙的什么?为什么还要除以2呢?

(学生回答后,教师板书:(最上层块数+最下层块数)×层数÷2。)

师:这样列式,像哪个图形的面积计算方法?

生:梯形。

师:对!堆放的横截面近似梯形,且每两层物体个数的差都相等。这里最上层块数、最下层块数和层数其实就相当于梯形的——

生:上底、下底和高。

课件出示:一只挂钟,一点钟敲一下……十二点钟敲十二下,从一点到十二点共敲了多少下?

师:求钟摆敲的下数,看起来好像有点繁琐呢!

生:我觉得这与墙面用砖块数问题还差不多,(该生走到黑板前边画点演示边继续讲)敲一下画一块砖,敲十二下画十二块砖。

师:真不简单,善于借助图形来转化,把钟摆敲的下数问题一下子就转换成了墙面砖块问题。同学们能算出共敲了多少下吗?

(学生练习,教师巡视指导。)

师:现在看来,墙面用砖块数的问题换成求钟摆敲的下数的问题,仍然可以“套用”砖块数的列式来计算,归根到底,用砖块数的问题其实就是解答这类问题的一个模型。

在“砖块”问题研究的基础上,结合“钟面”这个不同情境的变式呈现,使学生强烈感知到“砖块”问题只是一个“模型”。虽然情境在不断变化,但问题的实质,也即数量之间的内在关系是不变的。学生在解读、研究、解决问题的过程中,逐渐形成了关于此类问题的解题方法。引导学生“建模”的过程也不是“一竿到底”的,而是遵循了“拾级而上”的原则,让学生在“逐级登攀”中运用类比、抽象、概括等思维方法,渐进地对“模型”的本质与外延有了系统认识。值得一提的是,有学生运用“数形结合”的思想,把“钟摆”问题进行提炼、转化为“砖块”问题,展现了“数学建模”的过程,于潜移默化中引导学生对“数学建模”的手段和方法也有所体悟。可以确切地说,学生以后再遇到类似问题时,一定能从认知仓库中准确清晰地提取出已经建立的数学模型,有效迅速地解决问题。

用“建模”思想指导数学教学,不仅仅是为了获得数学模型或数学结论,而是要帮助学生从系统化的角度更准确、清晰地认识、描述和把握现实世界,更为重要的是让学生有效经历自主“知识建构”的过程,同时养成自觉地“模型化”处理数学问题的思维习惯与数学观念,真正感受到数学的内在魅力,成长为富于数学智慧的人。这,应该就是数学教学的理想状态与至高境界吧!

数学建模思路范文3

一、高等数学教学中数学建模思想应用的原则

在进行数学建模的时候,一定要保证实例简明易懂,结合日常生活的实际情况,创设相应的教学情境,激发学生学习的兴趣。从易懂的实际问题出发,由浅到深的展开教学内容,通过建模思想的渗透,让学生进行认真的思考,进而掌握一些学习的方法与手段。在实际教学中,不要强求统一,针对不同的专业、院校,展开因材施教,加强与教学研究的结合,不断发现问题,并且予以改进,达到预期的教学效果。教师需要编写一些可以融入的教学单元,为相关课程教学提供有效的数学建模素材,促进教师与学生的学习与研究,培养个人的教学风格。

二、高等数学教学中融入数学建模思想的有效方法

(1)转变教学观念

在高等数学教学中应用数学建模思想,需要重视教学观念的转变,向学生传授数学模型思想,提高学生数学建模的意识。在有关概念、公式等理论教学中,教师不仅要对知识的来龙去脉进行讲解,还要让学生进行亲身体会,进而在体会中不断提高学习成绩。比如,37支球队进行淘汰赛,每轮比赛出场2支球队,胜利的一方进入下一轮,直到比赛结束。请问:在这一过程中,一共需要进行多少场比赛?一般的解题方法就是预留1支球队,其它球队进行淘汰赛,那么36/2+18/2+10/2+4/2+2/2+1=36。然而在实际教学中,教师可以转变一下教学思路,通过逆向思维的形式解答,即,每场比赛淘汰1支球队,那么就需要淘汰36支球队,进而比赛场次为36。通过这样的方式,让学生在练习过程中,加深对数学建模思想的认识,提高高等数学教学的有效性。

(2)高等数学概念教学中的应用

在高等数学概念教学中,相较于初高中数学概念,更加抽象,如导数、定积分等。在对这些概念展开学习的时候,学生一般都比较重视这些概念的来源与应用,希望可以在实际问题中找出这些概念的原型。实际上,在高等数学微积分概念中,其形成本身就具有一定的数学建模思想。为此,在导入数学概念的时候,借助数学建模思想,完成教学内容是非常可行的。每引出―个新概念,都应有―个刺激学生学习欲的实例,说明该内容的应用性。在高等数学概念教学中,通过实际问题情境的创设与导入,可以让学生了解概念形成的过程,进而运用抽象知识解决概念形成过程,引出数学概念,构建数学模型,加强对实际问题的解决。其次,分析问题。如果速度是不变的,那么路程=速度×时间。问题是这里的速度不是一个常数,为此,上述公式不能用。最后,解决问题。将时间段分成很多的小区间,在时间段分割足够小的情况下,因为速度变化为连续的,可以将各小区间的速度看成是匀速的,也就是说,将小区间内速度当成是常数,用这一小区间的时间乘以速度,就可以计算器路程,将所有小区间的路程加在一起,就是总路程,要想得到精确值,就要将时间段进行无限的细化,使每个小区间都趋于零,这样所有小区间路程之和就是所求路程。针对问题二而言,也可以将其转变成一个和式的极限。这两个问题都可以转变成和式极限,抛开实际问题,可以将和式极限值称之为函数在区间上的定积分,进而得出定积分的概念。解决问题的过程就是构建数学模型的过程,通过教学活动,将数学知识和实际问题进行联系,提高学生学习的兴趣与积极性,实现预期的教学效果。

(3)高等数学应用问题教学中的应用

对于教材中实际应用问题比较少的情况,可以在实际教学中挑选一些实际应用案例,构建数学模型予以示范。在应用问题教学中应用数学建模思想,可以将数学知识与实际问题进行结合,这样不仅可以提高数学知识的应用性,还可以提高学生的应用意识,并且在填补数学理论和应用的方面发挥了重要作用。对实际问题予以建模,可以从应用角度分析数学问题,强化数学知识的运用。

三、高等数学教学中应用数学建模思想的注意事项

(1)避免“题海战术”:教师一定要注意循序渐进。首先,在教学过程中,教师可以从教材出发,对概念、定理等进行讲解,让学生进行掌握与运用,转变教学模式,让学生牢记教材知识。其次,慎重选择例题练习,避免题海战术,培养学生的数学建模思想,逐渐提高学生的数学素质。

(2)强调学生的独立思考:在以往高等数学教学中,均是采用“填鸭式”的教学模式,不管学生是否能够接受,一味的讲解教材知识,不重视学生数学建模思想的培养。教师一定要强调学生独立思考能力的培养,通过数学模型的构建,激发学生的求知欲与兴趣,明确学习目标,培养学生的数学思维,进而全面渗透数学建模思想,提高学生的数学素质。

(3)注意恐惧心理的消除:一定要提高学生的抗打击能力,帮助学生树立学习的自信心,进而展开有效的学习。学习是一个需要不断巩固和加强的过程,在此过程中,必须加强教师的监督作用,让学生可以积极改正自身错误,并且不会在同一个问题上犯错误,提高学生总结与反思的能力,在学习过程中形成数学思想,进而不断提高自身的数学成绩。

数学建模思路范文4

[关键词]小学数学 三步走 建模思想 教学应用 模型构建

[中图分类号] G623.5 [文献标识码] A [文章编号] 1007-9068(2016)17-080

数学建模是指利用数学模型对现实世界中某一特定对象作出的假设和简化。在小学数学教学过程中,建模思想的融入需要兼顾知识交汇和循序渐进的理念,从而真正落实数学的建模教学。

一、在铺垫教学中进行“模型启发”

铺垫教学是指教师利用新旧知识点的衔接进行的过渡,避免学生在新课学习过程中的生疏感。铺垫教学是进行模型构建的首要步骤,也是自主构建模型的必要前提,教师有效的铺垫能够激发学生的探究兴趣,鼓舞他们对新知产生全新的体验。

如,在教学“异分母分数的加减法”时,教师出示例题“8.9元+9角=?”。

师:这样的题目可以直接计算吗?

生1:不可以直接计算,要先换算单位。

师:没错,当计算题中的单位不统一时,要先统一单位。我们今天将要学习的是分母不统一的加减法。(板书=?)如果要计算这道题,应该先做什么?

生2:先统一单位。

师:对,那应该怎么统一呢?

生3:在的分子分母上分别加4,变成来计算。

生4:不对,应该运用分子分母同乘(或同除以)不为零的数依然相等的规律,用分母8和12的最小公倍数做分母。

师:你们觉得谁说得对?接下来我们就一起学习如何计算异分母分数的加减法。

在上述案例中,教师先用旧知识“统一计量单位”为铺垫,为学生导入“异母分数”的计算方法。通过新旧知识共通点的衔接,学生也初次体验到了建模的原理,形成了正确的解题思路,启发了学生的建模思维。

二、在主体教学中进行“模型架构”

主体教学是指对书本原理、定律、公式等重难点和主要部分的教学。在主体教学的过程中,教师应着重于模型的架构,使学生在了解模型的基础上,习得模型的架构步骤和原理。

如,在教学“种树问题”时,教师先用两端都种树为基本,给出几个数据,由学生通过画图、计算和数树,在黑板上画出表格。

师:之前我给你们讲过的建模思路,还有印象吗?

生1:有,遇到比较难的问题时,可以先从简单的入手发现规律,再利用这个规律解决现有的问题。

师:很好,我们今天的种树问题就是利用了建模思路,通过刚才的计算和画表格,你们发现了什么规律?

生2:间隔数量=道路长度÷间隔长度。(教师板书)

生3:棵数=间隔数量+1。(教师板书)

师:没错,你们都发现了规律。现在我把道路换成一个圆形的花园,这时应该怎么算棵数呢?

生4:棵数=间隔数量。(教师板书)

师:是的,你们再想一想,如果换成很长的马路或者大花园的话,这个规律还存在么?

通过重复的假设和验证,学生从一系列的数据中可以得出相应的规律和结论,进而总结出一般规律。

三、在课后习题中进行“模型应用”

课后习题是课堂教学的延伸,学生习题练习的过程,实际上也是对模型的一种应用,好的习题训练往往能够鼓励他们举一反三。

如,在教学“工程问题”时,教师出示例题:“有一个工程,甲队单独修需要30天完成,乙队单独修需要20天完成,那么甲乙两队同时修5天可以完成多少工程?”这里的主要模型就是“每天的完成量=”。对此,教师出了一道拓展题:“师徒两人一起做一批零件,需要12天。但是由于师父家中有事,做了3天便回家了,徒弟接着做了1天,一共做了。如果这批零件由徒弟单独完成需要几天?”这个问题看似是“师父每天完成的量”和“徒弟每天完成的量”,但本质是“师徒每天完成的量”和“徒弟每天完成的量”,因此学生在计算时需要仔细读题,并举一反三地应用模型思维。

应用阶段是最难的,在这个阶段学生所面临的问题更复杂也更现实,如果学生不能够举一反三的应用模型思维,那么建模思想就只停留在了表面,而没有成为学生解决问题的思维模式。

数学建模思路范文5

关键词:高中数学;建模;思考

数学建模被认为是数学区别于其他学科的重要特征之一,对数学及其教学有点研究的人基本都知道数学建模这个概念. 在课程改革之前,数学建模就受到高中数学教学界的普遍重视,包括数学建模在内的学科建模丛书成为当时教师的热门选择. 进入课程改革之后,尽管课程标准中仍然保留着数学建模的教学要求,但由于人们更热衷于讨论教学方式的转变、教学理念的更新等,数学建模相对显得有些被冷落了. 但事实上,作为数学教学的核心内容,数学建模是数学教学中的重要基础,也是学生提升数学学习能力和数学素养的重要方式. 一言以蔽之,“凡是有数学的地方就有数学建模”.

在高中数学教学中,由于数学内容的循序渐进性,很多数学概念、定理、法则的形成都具有一些共同点,也就是说不同的数学概念的得出有时仿佛是走的同一条道路,因此“历史总是惊人地相似”这句话有时竟也非常适用于数学概念、定理或法则的形成;又由于不同数学知识之间的相互联系性,很多数学问题又都具有类似的解题思路,也就是说看起来不是同一领域的数学问题,但在分析解决的思路上却又是相同的,看似殊途,实则同归.

事实上,正是因为这些共同点的存在,才形成了高中数学教学中进行数学建模的内容基础和方法基础.同时从减轻学生的学习负担,提升学生的数学能力,提高高中数学教学效率等角度来看,数学建模也担负着相当重要的作用. 因为一个数学模型的建立,用到大量的数学知识和数学思想,它具有极强的综合性. 在教学实际中,笔者根据自身的观点,认为要想成功地建立、理解、运用数学模型,可以从以下几个方面来进行.

[?] 什么是数学建模

从字面上来看,建模就是建立模型.只是数学建模与一般意义上的建立模型不同,因为其一般不是建立实际的模型,如长方形、立方体等,而是指基于数学特质,建立一套适合于数学思考的思维模型,这种模型既然是思维的结果,自然也就以一种抽象的形态存在于数学研究者的思维当中,至于具体的实物模型一般是没有的,就算是有,也是数学研究者思维结果的物质体现.

具体地说,就是数学研究者通过思维活动,将生活中的事物进行抽象――去掉其中非关键的要素,保留其中关键的要素,最终建立起一套利用数学语言描述现实中的数量关系与空间形式的过程. 这个过程中,由于抽象思维的参与,因此与数学无关的因素都被忽略,而与数学有关的因素都被保留了下来. 而这样的抽象结果在得到了验证之后,就可以得到一个稳定的数学结构. 又因为这个数学结构在一定范围内具有较强的代表性,所以其将成为其他数学问题解决的重要载体. 我们有时候说数学具有简洁的特点,就是因为众多数学现象背后有着共同的数学模型.

数学建模作为思维的结果,其一般存在于学生的思维当中,存在形式就是思维表象,或者说是某种数学图景. 那么,这个数学图景的形成需要经历怎样的抽象过程呢?研究相关理论我们可以发现,作为一种数学学习方法,高中数学建模的过程应当包括这样几个方面:一是学生根据学习内容和建模需要,分析其中的主要数学因素与非数学因素并进行取舍,在头脑中初步构建模型,这是模型构思阶段;二是根据初步构建的数学模型,选择适当的数学工具在选择出来的数学因素之间建立起数学关系,并通过关系的梳理建构数学结构,这是模型的建立阶段;三是将模型初步应用于新的情境当中,看建立的模型能否接受新的数学问题的检验,如果有问题则需要经历前面一个循环过程,如果没有问题则说明模型建立得相对成功.这是模型的验证阶段;四是将模型正式迁移到其他数学问题当中,用于对新问题进行解释,这是模型的应用阶段.

值得注意的是,不同领域的数学知识需要建立不同的数学模型,建立模型的方法也不尽相同,但大体思路一致. 且严格来说,任何一个数学模型都有异于其他数学模型的地方,因此在数学建模当中要具有现象学的观点,因材而异. 有人说,数学模型的独立性与一致性是一个问题的两个方面,相当于一个硬币具有的正面与反面.

[?] 高中数学建模对学生数学能力发展的思考

数学建模的意义是不言而喻的,在高中数学教学中建立模型自然也是必要的. 笔者这两年对数学建模有所思考并不断地将自己的想法通过教学实施来验证,应该说带给我们的思考还是非常多的,具体说来有这样几个方面.

首先,数学建模能够有效地培养学生的应用意识. 应用意识是高中数学的一个重要目标指向,也是数学学以致用的价值体现. 具有应用意识与能力的学生,往往能够在实际问题与数学知识之间迅速地建立一种联系,有助于学生巩固所学数学知识,有助于提高学生的数学问题解决能力. 在这种意识形成过程中,数学建模能够起到非常明显的作用. 例如,大家所熟知的最短路径问题,包括两个位置之间最短距离的问题(具体的实际问题情境一般高中数学同行都是烂熟于心的,这里就不赘述了,下同;可以建立成两点之间直线最短的模型),三个位置之间的最短距离问题(可以建立成三点之间距离之和最短的模型),两个位置到一条道路或河流的距离之和最短的问题(可以建立成两点到一线的距离模型),蚂蚁爬圆柱问题(可以建立成寻找圆柱上下底面两点间的最短距离问题),淋雨多少与速度是否有关问题(可以建立成矢量三角形模型)……通过将这些实际问题或类实际问题进行抽象加工,使之成为数学模型. 通过这一个过程深化与丰富,可以有效地培养学生数学建模的能力,而在这个能力形成的过程中,当然也就培养了学生的数学应用意识和问题解决能力.

其次,数学建模能够培养学生的数学语言运用能力. 数学本身是一个符号世界,其抽象性也就体现在这个方面. 而数学建模的过程一般都是一个比较复杂的思维过程,在建模过程中往往靠个体的力量不容易成功,这个时候就需要学生之间进行合作学习,而合作学习的基础就是学生间的有效交流. 在数学建模过程中,为了将自己的思考表述出来,就需要通过语言组织将自己的数学思考与他人分享,在这个过程中学生会经历一个即时、迅速、复杂的数学思维语言化的过程. 根据我们的教学经验,学生在这个过程中往往会表现出非常复杂的思维过程,这里所说的复杂主要是指学生的表达总是从生疏走向熟练、从不准确走向准确,而这个过程又是小组内学生共同促进的结果. 同时,对于数学模型的解释、解读,以及运用过程中必然也会涉及表述等问题,因此数学语言将是围绕数学模型展开的一个重要内容,因此笔者总体感觉到这样的过程能够促进学生对数学语言掌握的熟练化.

再次,数学建模能够培养学生良好的直觉思维能力. 思维能力是数学教学的核心,我们的数学教学如果说超越知识层面来培养学生的话,那就是培养学生的思维能力. 而根据对心理学的相关知识的学习,我们可以说人的思维可以分为形象思维(小学、初中阶段的主要思维方式)、抽象思维(高中阶段的主要思维方式)和直觉思维三种阶段与形式. 其中直觉思维被认为是最高形式的思维方式,其具体表现是学生能够在即时状态下对新事物迅速做出反应――反应速度越快,说明这位学生的直觉思维能力越强. 在高中数学教学中,培养学生良好的直觉思维是必需的任务,而我们认为数学建模是能够发挥这样的作用的. 翻开数学史,我们可以看到很多经典的数学发现,如笛卡儿坐标系等,都是直觉思维的产物. 而在教学实践中,我们也发现现在的高中学生能够依托抽象思维建立出比较理想的数学模型,而经过坚持不懈的训练之后,就有可能形成良好的数学直觉.

[?] 高中数学建模的实施细节注意点

数学建模作为一项数学思维高度参与的活动,在具体的教学中要想真正做得很好是一件不容易的事情. 除了对于数学建模的四个阶段要比较熟悉之外,在具体的实施中还有一些细节需要注意.

一是要充分运用好问题驱动. 根据皮亚杰发生认识论的有关观点,只有在学生的认知平衡被打破时学生才会产生强烈的学习内驱力,而数学建模由于思维量大,因此必须以问题驱动才能保证整个过程的顺利实施. 值得注意的是,这个问题必须是符合学生需要的问题,不一定是学生自己提出来的,但一定要保证提出之后学生是感兴趣的.

二是要充分增强学生的体验感. 数学建模本质上是对实际事物或实际问题的抽象,而这就需要学生有充分的经验作为基础,经验来源于生活和体验,对于高中数学学习而言,更多的经验可以通过体验来生成. 而这就需要我们在课堂上多创设能够让学生体验的情境,以生成相应的经验供数学建模中使用.

数学建模思路范文6

关键词:对译;方程;不等式;函数建模

数学模型是数学知识与数学应用的桥梁,随着时代的不断发展和数学教学改革的深入,更加重视数学知识与现实生活的联系,发展学生的数学应用意识和应用能力,已成为数学教育发展的趋势。这在《义务教育数学课程标准》(2011年版)中也有十分明确的要求。对于初中阶段的学生而言,方程、不等式、函数等三大数学模型的建立和应用,必将对学生学好“数与代数”这一部分起到非常重要的作用,当然,这也是教学的重点和难点。本文谈谈在应用题的教学过程中,如何渗透以上三大数学建模思想和思维过程,以帮助学生步入数学模型的世界。

一、学会用字母表示数,能写出正确的代数式是建模的基础

分析:路程=速度×时间,所以,易得答案分别是40x,60x。

数量关系式是解决方程、不等式、函数问题的起点,如果没有这个起点,接下来的所有问题都无法解决。所以,作为具有“公理”意义的数量关系式,必须让学生明确其中之“理”,并牢牢记住。这一点无论如何强调都不为过。有经验的老师都会不惜时间和精力在起点上大做文章。

二、方程(组)建模:理解方程思想,体会方程建模过程

问题2:在问题1中,如果两车同时出发,相向而行,相遇时共行了1000千米,问相遇时间是多少?设两车同时出发,x小时相遇。由等式:甲行的路程+乙行的路程=总路程,易得一元一次方程:40x+60x=1000。

由此可见,理解方程思想,特别是已知条件和求解对象之间的关系,体会方程建模过程,可以通过以下程序完成:

1.选择问题中适当的未知量设为未知数(用字母表示数),

2.把与未知数相关联的未知量用所设未知数的代数式表示出来;

3.找出问题中的等量关系,把等式中数量名词与对应的代数式进行“对译”即可得到方程(组)。

举例说明:

问题3:鸡兔同笼:鸡兔40只,腿共100条,鸡、兔各几只?

分析:由题意可得两个等量关系:

鸡的只数+兔的只数=鸡兔总只数,

鸡腿条数+兔腿条数=鸡兔腿总条数。

方程思想和方程思想指导下的方程建模,用方程模型思想解题是可以体会的,也是可以捉摸的。

三、不等式(组)建模:理解不等量关系,体会不等式

问题4:一个工程队原定在10天内至少要推土100 m3,在前两天一共完成了120 m3。由于整个工程调整工期,要求提前两天完成挖土任务。问以后6天内平均至少要挖土多少m3?

解:设以后6天内平均每天要挖土x m3,则以后6天完成的工作量为6x m3。由题意可得,不等量关系式为:前两天的工作量+以后6天的工作量≥总工作量。前两天的工作量、以后6天完成的工作量、总工作量根据题意分别“译成”120,6x,600,则得一元一次不等式:120+6x≥600。

不等式组的建模和不等式的建模道理是完全一致的,此不赘说。

由此可见,方程(组)模型与不等式(组)模型的建模和应用非常相似。不同之处是,方程是找出题中的等量关系式,不等式是找出题中的不等量关系式。

四、函数建模:理解函数思想,从变量角度看字母,体会函数建模思维过程

函数是数学中重要的基本概念之一,它揭示了现实世界中数量关系之间相互依存和变化的实质,是刻画和研究现实世界变化规律的重要模型,它是解决最大(小)值问题的重要方法,也是一种重要的数学思想。有了方程和不等式建模的基础,那么函数建模(这里指函数解析法)可以说是水到渠成。下面举例说明。

问题5:用一长200 cm的铁丝正好围成一个矩形,矩形的相邻两边和面积分别用x cm、y cm与S cm2表示。问x取何值时,矩形面积最大?由矩形周长公式可得到二元一次方程:2(x+y)=100,变形得y=-x+100。从变量角度看y随x的增大而减小,是一次函数。

由上面的变化可以看出方程建模与函数建模相互关联,方程建模是函数建模的基础和关键。从变量角度看二元方程中的两个未知数,只要方程中的一个未知数(如x)的取值与另一个未知数(如y)的取值形成单值对应关系,就可把方程变成y关于自变量x函数关系式。