3、以“构造”为载体,培养学生的创新能力

“一个好的数学家与一个蹩脚的数学家之间的差别,就在于前者有许多具体的例子,而后者则只有抽象的理论。”

我们前面讲到,“建模”就是构造模型,但模型的构造并不是一件容易的事,又需要有足够强的构造能力,而学生构造能力的提高则是学生创造性思维和创造能力的基础:创造性地使用已知条件,创造性地应用数学知识。

如:在一条笔直的大街上,有n座房子,每座房子里有一个或更多的小孩,问:他们应在什么地方会面,走的路程之和才能尽可能地少?

分析:如何表示房子的位置?构造数轴,用数轴表示笔直的大街,几座房子分别位于x1、x2 、… 、xn ,不妨设x1 < x2 <… < xn ­,又设各座房子中分别有a1 、a2 、… 、an 个小孩,则问题就成为求实数x ,使f(x)=   ai|x - xi|最小。

   又如:求函数             的最小值。

分析:学生首先想到的用不等式求得最小值为2,但忽略了等号成立的条件。若把函数变换为          ,则可构造数学模型“求过定点A(0,-4)及动点B(2 sinθ,sin2θ)的直线AB斜率的最小值”而动点B(2 sinθ,sin2θ)的轨迹是抛物线段:         结合图象知f(θ)的最小值为   。

从上面两个例子可以看出,只要我们在教学中教师仔细地观察,精心的设计,可以把一些较为抽象的问题,通过现象除去非本质的因素,从中构造出最基本的数学模型,使问题回到已知的数学知识领域,并且能培养学生的创新能力。

2、构建建模意识,培养学生的转换能力

恩格斯曾说过:“由一种形式转化为另一种形式不是无聊的游戏而是数学的杠杆,如果没有它,就不能走很远。”由于数学建模就是把实际问题转换成数学问题,因此如果我们在数学教学中注重转化,用好这根有力的杠杆,对培养学生思维品质的灵活性、创造性及开发智力、培养能力、提高解题速度是十分有益的。

如在教学中,我曾给学生介绍过“洗衣问题”:

给你一桶水,洗一件衣服,如果我们直接将衣服放入水中就洗;或是将水分成相同的两份,先在其中一份中洗涤,然后在另一份中清一下,哪种洗法效果好?答案不言而喻,但如何从数学角度去解释这个问题呢?

我们借助于溶液的浓度的概念,把衣服上残留的脏物看成溶质,设那桶水的体积为x,衣服的体积为y,而衣服上脏物的体积为z,当然z应非常小与x、y比可忽略不计。

第一种洗法中,衣服上残留的脏物为    ;

按第二种洗法:第一次洗后衣服上残留的脏物为    ;第二次洗后衣服上残留的脏物为     ;显然有

这就证明了第二种洗法效果好一些。

事实上,这个问题可以更引申一步,如果把洗衣过程分为k步(k给定)则怎样分才能使洗涤效果最佳?

学生对这个问题的进一步研究,无疑会激发其学习数学的主动性,且能开拓学生创造性思维能力,养成善于发现问题,独立思考的习惯。

4、在教学中还要结合专题讨论与建模法研究。我们可以选择适当的建模专题,如“代数法建模”、“图解法建模”、“直(曲)线拟合法建模”,通过讨论、分析和研究,熟悉并理解数学建模的一些重要思想,掌握建模的基本方法。甚至可以引导学生通过对日常生活的观察,自己选择实际问题进行建模练习,从而让学生尝到数学建模成功的“甜”和难于解决的“苦”借亦拓宽视野、增长知识、积累经验。这亦符合玻利亚的“主动学习原则”,也正所谓“学问之道,问而得,不如求而得之深固也”。

   四 把构建数学建模意识与培养学生创造性思维过程统一起来。

   在诸多的思维活动中,创新思维是最高层次的思维活动,是开拓性、创造性人才所必须具备的能力。麻省理工大学创新中心提出的培养创造性思维能力,主要应培养学生灵活运用基本理论解决实际问题的能力。由此,我认为培养学生创造性思维的过程有三点基本要求。第一,对周围的事物要有积极的态度;第二,要敢于提出问题;第三,善于联想,善于理论联系实际。因此在数学教学中构建学生的建模意识实质上是培养学生的创造性思维能力,因为建模活动本身就是一项创造性的思维活动。它既具有一定的理论性又具有较大的实践性;既要求思维的数量,还要求思维的深刻性和灵活性,而且在建模活动过程中,能培养学生独立,自觉地运用所给问题的条件,寻求解决问题的最佳方法和途径,可以培养学生的想象能力,直觉思维、猜测、转换、构造等能力。而这些数学能力正是创造性思维所具有的最基本的特征。

著名数学家怀特海曾说:“数学就是对于模式的研究”。

所谓数学模型,是指对于现实世界的某一特定研究对象,为了某个特定的目的,在做了一些必要的简化假设,运用适当的数学工具,并通过数学语言表述出来的一个数学结构,数学中的各种基本概念,都以各自相应的现实原型作为背景而抽象出来的数学概念。各种数学公式、方程式、定理、理论体系等等,都是一些具体的数学模型。举个简单的例子,二次函数就是一个数学模型,很多数学问题甚至实际问题都可以转化为二次函数来解决。而通过对问题数学化,模型构建,求解检验使问题获得解决的方法称之为数学模型方法。我们的数学教学说到底实际上就是教给学生前人给我们构建的一个个数学模型和怎样构建模型的思想方法,以使学生能运用数学模型解决数学问题和实际问题。

具体的讲数学模型方法的操作程序大致上为:

   实际问题→分析抽象→建立模型→数学问题

       ↑              ↓

      检验 ← 实际解 ← 释译 ← 数学解

由此,我们可以看到,培养学生运用数学建模解决实际问题的能力关键是把实际问题抽象为数学问题,必须首先通过观察分析、提炼出实际问题的数学模型,然后再把数学模型纳入某知识系统去处理,这不但要求学生有一定的抽象能力,而且要有相当的观察、分析、综合、类比能力。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,也就是要不断的引导学生用数学思维的观点去观察、分析和表示各种事物关系、空间关系和数学信息,从纷繁复杂的具体问题中抽象出我们熟悉的数学模型,进而达到用数学模型来解决实际问题,使数学建模意识成为学生思考问题的方法和习惯。

 0  314972  314980  314986  314990  314996  314998  315002  315008  315010  315016  315022  315026  315028  315032  315038  315040  315046  315050  315052  315056  315058  315062  315064  315066  315067  315068  315070  315071  315072  315074  315076  315080  315082  315086  315088  315092  315098  315100  315106  315110  315112  315116  315122  315128  315130  315136  315140  315142  315148  315152  315158  315166  447090 

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网