浅析模型思维在数学课堂教学中的培养路径

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   摘 要:模型思维属于数学思维中的高阶思维。以苏科版初中数学七年级下册“一元一次不等式”为例,从“重视概念学习,强化‘概念模型思维’构建”;“注重应用练习,加强‘题型模型’思维训练”“突破数形界限,引领‘数形模型’思维培养”三个方面,探索了模型思想在课堂教学中的培养路径。
   关键词:模型思想;初中数学;培养;路径
   数学教学活动要重视数学结果形成的过程和其中蕴藏的数学思维。模型思想是数学学科高阶思维,是学生深入领悟数学知识,从具体情境中抽离数学问题,以数学符号表示其中数量关系的能力。笔者以苏科版初中数学七年级“一元一次不等式”为例,探讨培养学生数学模型思维的课堂教学策略。
   一、重视概念学习,强化“概念模型”思维构建
   很多学生对数学概念理解领悟不深,既有学生课堂听讲习惯的原因,也与教师课堂教学时对数学概念传授方式方法有关。虽说模型思维是数学的高阶思维,但这种思维的培养,离不开数学基础支撑,有赖于学生对数学基本概念深刻理解。只有重视数学概念学习,依据数学概念进行模型思考,才能建立起良好的模型思维。
   如“一元一次不等式”中提到了不等式的概念,很多学生没有搞懂概念,因而影响到对知识点的理解和应用。教材指出:所谓不等式就是用不等号表示不等关系的式子。可见,满足“不等式”这一概念,至少需要两个条件:(1)式子中含有不等号;(2)式子是不等关系。对于上述概念是否理解,我们可以通过如下题目进行判断:第(1)题:1>1;第(2)题:1≥1;第(3)题:1=1。请问,以上哪些题目是不等式?很显然,第(1)题、第(2)题是。可有的学生说了,1怎么可能大于1呢?没错,1不能大于1,但1>1这个式子满足了“不等式”概念的两个条件,只能说,1>1是个错误的不等式而已。当我们在课堂教学中对数学概念进行详尽、通透的讲解,引导学生抓住概念核心,深刻领悟数学概念之后,自然会熟练应用概念解决相关数学问题。那么,“概念模型”数学思维也就顺势悄然构建起来。
   二、注重应用练习,加强“题型模型”思维训练
   模型思维源于应用。应用题型源于生活或虚拟具体场景,体现了学生透过情景的干扰,从题目中抽离出数学知识,并运用数学知识公式进行解题的数学能力,这中间就体现了学生的数学“模型思维”。因此,充分利用应用型数学题目,认真进行数学课堂教学设计,积极引导学生从应用题型中探寻数学本质,构建“模型思维”,理应成为数学课堂教学实践的重要环节。
   “一元一次不等式”有一题为:世界篮球赛场上,德国队和法国队进行篮球比赛。赛事规定:每赢一场比赛得3分,打平一场得1分,输掉一场得0分,双方交战10场,德国队没有输过,得分超过22分。请问:德国队至少赢了多少场比赛?解这个题目时,首先要明确求解任务,即“德国队的赢球场次”,设为未知变量x,通过题目已知条件“从未输过”推导出“德国队10场比赛不是平,就是赢”的数学关系,也就找到了平球的场次(10-x),利用“得分超过22分”,列出一元一次不等式:3x (10-x)>22,化简得出:x>6,得出正解:x取最小正整数6,即为德国队最少赢球的次数。此类题型在一元一次不等式中广泛存在,上述的解题过程其实是跳出题目情境限制,对题干关键信息进行剥取,进而与所学知识进行链接,找到解题的思维过程。加强应用题型在课堂教学中的使用,引导学生跳出题海,形成良好“题型模型”解题思维。
   三、突破数形界限,引领“数形模型”思维培养
   数学知识涵盖符号、数字、代数、几何、空间、分析、运算、推理等多方面。初中生面临如何将复杂多元数学知识体系灵活运用的学习难题,初中数学的课堂教学形式,要由原先单一的知识传授向多种知识整合教学转变。突破数字和图形的数学应用界限,开展“数形结合”教学实践,引导学生构建“数形结合”模型思维,是当务之急。
   “一元一次不等式”引入“数轴”这一图形解题思维,可以看作是抽象代数向鲜活图形的教学方式演化,体现了教材编著者对“数形模型思维”精巧设计。如,在表示不等式组(1)x>5,(2)x≤12的取值范围时,我们可以在数轴上找到5和12两点,其中5对应的数轴点为空心点,12对应的数轴点为实心点,大于的不等式取值向右,小于的不等式取值向左,用数轴勾画出不等式组的取值范围,让人一目了然。除此之外,在一元一次不等式的求解过程中,我们可根据班级学生的数学基础和学习情况,提前介入函數概念,利用一次函数的图形规律,将一元一次不等式与一次函数的图形进行结合,按图索骥,帮助学生简化求解过程,拓展和培养“数形模型思维”。
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