有效运用数学建模　拓展数学教学“新时空”

在小学数学教学中恰当地运用数学模型方法，揭示数学的本质，在接替过程中引发与选择思维方向，都具有很大的启发性。所以我们应当在教学中帮助学生逐步建构模型、应用模型，就是要求教师致力于数学建模的引领，让学生体验数学建模的过程，从而取得数学活动经验。它是把“创造过程中的数学”纳入数学教育的一种可行手段。

正如弗赖登塔尔所认为的：“学生自己发明数学就会学得更好”，“让他们经历数学化的过程，这是教学的第一原则”。

一、建模的策略

1、精选问题，创设情境，激发建模的兴趣。

数学模型都是具有现实的生活背景的，这是构建模型的基础和解决实际问题的需要。如构建“平均数”模型时，可以创设这样的情境：4名男生一组，5名女生一组，进行套圈游戏比赛，哪个组的套圈水平高一些？学生提出了一些解决的方法，如比较每组的总分、比较每组中的最好成绩等，但都遭到了否决。这时 “平均数”的策略应需而生，构建“平均数”的模型成为了学生的需求，同时也揭示了模型存在的背景、适用环境、条件等。

2、充分感知，积累表象，培育建模的基础。

数学模型关注的对象是许多具有共同普遍性的一类事物，因此教师首先要给学生提供丰富的感性材料，多侧面、多维度、全方位感知这类事物的特征或数量相依关系，为数学模型的准确构建提供可能。如一年级“凑十法”模型构建的过程就是一个不断感知、积累的过程。首先通过探究学习9加几的算法，初步了解凑十法；接着采取半扶半放的方式学习“8、7加几”的算法，进一步感知凑十法更广的适用范围；最后，学习6、5、4加几，运用凑十法灵活解决相关计算问题。学生经历了观察、操作、实践、讨论，体验到了“凑十法”的内涵，为形成“凑十法”的模型奠定了坚实的基础，提供了充分的准备。

3、组织跃进，抽象本质，完成模型的构建。

实现通过生活向抽象数学模型的有效过渡，是数学教学的任务之一。具体生动的情境问题只是为学生数学模型的建构提供了可能，如果忽视从具体到抽象的跃进过程的有效组织，那就不成其为建模。如四年级上册“平行与相交”，如果只是让学生感知火车铁轨、跑道线、双杠、五线谱等具体的素材，而没有透过现象看本质的过程，当学生提取 “平行线”的模型时，呈现出来的一定是形态各异的具体事物，而不是具有一般意义的数学模型。而“平行”的数学本质是“同一平面内两条直线间距离保持不变”，教师应将学生关注的目标从具体上升为两条直线及直线间的宽度（距离）。可以让学生通过如下活动来组织跃进过程：

（1）提出问题：为什么两条直线永远不相交呢？

（2）动手实验思考：在两条平行线间作垂线。量一量这些垂线的长度，你发现了什么？你知道工人师傅是通过什么办法使两条铁轨始终保持平行的吗？

经历这样的学习过程，学生对平行的理解必定走向半具体半抽象的模型，从而构建起真正的数学认识。在这一过程的组织中，教师要引导学生通过比较、分析、综合、归纳、操作等思维活动，将本质属性抽取出来，构成研究对象本质的关键特征，使平行线完成从物理模型到直观的数学模型，再到抽象的数学模型的建构过程。

4、重视思想，提炼方法，优化建模的过程。

不管是数学概念的建立、数学规律的发现还是数学问题的解决，核心问题都在于数学思维方法的建立，它是数学模型存在的灵魂。如《圆柱的体积》教学，在建构体积公式这一模型的过程中要突出与之相伴的“数学思想方法”的建模过程。一是转化，这与以前的学习经验相一致，是将未知转化成已知；二是极限思想，这与把一个圆形转化为一个长方形类似，是在众多表面上形态各异的思维策略背后蕴藏的共同的具有更高概括意义的数学思想方法。重视数学思想方法的提炼与体验，可以催化数学模型的建构，提升建构的理性高度。 5、回归生活，变换情境，拓展模型的外延。

人的认识过程是由感性到理性再到感性循环往复、螺旋上升的过程。从具体的问题经历抽象提炼初步构建起相应的数学模型，并不是学生认识的终结，还要组织学生将数学模型还原为具体的数学直观或可感的数学现实，使已经构建的数学模型不断得以扩充和提升。如初步建立起来的“鸡兔同笼”问题模型，它是通过“鸡”、“兔”来研究问题、解决问题从而建立起来的。但建立模型的过程中不可能将所有的同类事物列举穷尽，教师要带领学生继续扩展考察的范围，分析当情境数据变化时所得模型是否稳定。可以出示如下问题让学生分析：

9张桌子共 26人，正在进行乒乓球单打、双打比赛，单打、双打的各几张桌子？”“甲、乙两个车间共 126人，如果从甲车间每 8人中选一名代表，从乙车间每 6人中选一名代表，正好选出17名代表。甲、乙两车间各有多少人？”……这样，便可使模型不断得以丰富和拓展。

二、拓宽建模的途径

开展数学建模活动，关注的是建模的过程而不仅仅是结果，更多的是培养思维能力，特别是创造能力。因此，在小学数学教学中要转变观念，革新课堂教学模式，以“建模”的视角来处理教学内容。

1、根据教学内容，开展建模活动。

教材中的一些内容已经考虑按照建模的思路编排，教师要多从建模的角度解读教材，充分挖掘教材中蕴含的建模思想，精心设计和选择列入教学内容的现实问题情境，使学生从中获得“搜集信息，将实际问题数学化，建立模型，解答问题，从而解决问题”的体验。

2、上好实践活动课，为学生模仿建模甚至独立建模提供有效指导。

重点应放在对问题背景、问题条件的考察以及模型建立过程的引导与分析上，力图使学生弄清其中所蕴涵的思维方式与方法。可以结合教材内容，适当对各种知识点进行整合，并使之融进生活背景，生产出好的“建模问题”作为实践活动课的内容。如苏教版六（上）安排了这样的问题：找10盒火柴，先在小组里拼一拼，看看把10盒火柴包装成一包有哪些不同的方法、怎样包装最节省包装纸。

3、改编教材习题，放大功能，使建模教学成为一种自觉行为。

教材上许多应用题已不是实际问题的原形，可以根据需要对一些题目进行开发，使其成为建模的有效素材。如将教材“从一点画一条已知直线的垂线”的内容改成：“从某村庄修一条到河边的小路，怎样最近？”再如教材中“正方形面积是8平方厘米，求其内接圆的面积”，如果只是一做了事，那么它的价值就不能完全体现出来。可以利用它开展建模活动：可以设圆的半径是r，探讨出圆的面积与正方形面积之间的关系：πr2/4r2=π/4，从而建立起关系模型，进而解决问题；也可以另辟蹊径，先通过“圆内接正方形面积是6平方厘米，求圆的面积”这一问题的解决，建立模型，圆的面积是正方形面积的倍。再将原问题进行转化，从而获得解决。

学生学习数学模型的方法需要经历一个长期的、不断积累经验、不断深化的过程，需要教师在教学的实践中结合数学知识的教学反复孕育，让学生亲身经历建模过程。