数学模型的出现与应用,既拓展了数学研究的范畴,让数学有了更为广阔的应用空间;又拓展了数学教学的舞台,让教学以一种全新的思维再现“学数学”和“用数学”的内在逻辑。它一方面给教师一种全新的教学逻辑的思考,另一方面又呈现出用数学的眼光去解决问题的迫切感。
一、在潜移默化里,形成方程雏形
对于抽象思维还不健全的学生来说,数学模型是一个难以理解的内容,也是一个让学生有“抵触”的内容。如何让学生在“自然状态”下无声无息地感知“数学模型”呢?这就需要教师创造“润物细无声”的课堂教学情境,让学生在潜移默化里形成方程的雏形。
例如,教学人教版数学五年级上册《方程的意义》时,笔者在学生理解“用字母表示数”后,引导学生进一步探讨“已知数”与“未知数”之间的等量关系,从而引出方程。那么如何让学生在脑海里链接“已知数”与“未知数”呢?笔者在教学时,分三步进行:(一)通过猜数字、猜年龄、猜存折里的钱等活动,帮助学生理解这些不能知晓的数,即未知数的认知。(二)通过“未知数”与“已知数”关系的分析,帮助学生理清“未知数”与“已知数”的关联。为了让学生较好地理清“未知数”与“已知数”的关联,笔者进行了三种情况的比较:第一种情况是先出现一个已知数,如“学生的年龄是12岁”,然后基于学生的年龄(已知数),提出一个未知数——老师的年龄减去18岁,还要比学生大,最后试问学生能否确定老师的年龄。通过这一活动,让学生明白“未知数”在大于“已知数”的情况下是不能确定的。第二种情况是基于学生的年龄,提出一个未知数——老师的年龄减去25岁,就比学生小,此时学生也无法知晓这个未知数。第三种情况是基于学生的年龄,提出一个未知数——老师的年龄减去20岁,正好等于学生的年龄,此时学生不约而同地说出老师的年龄。(三)通过三种情况的比较进行追问:同样都出现了“学生的年龄”和“老师的年龄”之间的关系,为什么前两回都不能知晓老师的年龄,而第三回则可以呢?从而帮助学生深刻理解形成方程的雏形认知:未知数只有在与已知数建立一种等量关系后,才能得以有效解决。
二、在有序呈现中,建构方程模型
方程的本质是等量关系,它的核心在于模的建立。诚然,从生活源头引入方程,可以帮助学生较好地理解,但这只是其“形”,还未触及其“核”,为此,方程的教学必须帮助学生建构方程的模型,而在这个过程中,有序呈现是最理想的手段。
为了让学生理解方程之模,笔者在教学时,也分三步进行:第一步,从实物着手,即首先出示四个含有“已知水果重量”与“未知水果重量”的天平图,要求学生在观察的基础上进行判断,从而形成方程的表象。第二步,从数学的算式着手,帮助学生形成初步的关于方程的理性判断。即有机呈现6个数学算式,这6个算式既有等式,又有不等式,让学生进行观察、思考、争论、判断,从而帮助学生形成方程的第一个认知——等式。第三步,从模型的角度,帮助学生进行提炼。显然,通过观察、思考实物和算式,学生已在脑海中形成方程的有效认知,接着就要将其升华到更高层次,即有机呈现“有遮挡”的式子,如“■+23=40”,让学生进行判断,当学生之间产生争议时,再引导学生进行总结:如果遮挡的数是未知数,它就是方程,反之,则不是方程。从而帮助学生紧紧扣住了方程的另一本质特征——有没有含有未知数。
三、在无限拓展下,彰显方程的价值
数学模型的出现是为了更好地解决问题,当教师带领学生经历种种数学活动、形成有关数学模型后,还要帮助学生将这种模型运用到实际生活中,从而让数学模型发挥应有的作用。
为了让学生有效运用方程之模,笔者在教学时,也分三个层次进行:第一步,要求学生根据图形列出不同的方程,如x+30=40,30+x=40,40-x=30,40-30=x。第二步,有机呈现三个问题:①每天做了x个包子,3天做了180个。②每个书包x元,3个书包一共180元。③每本书x页,3本书一共180页。要求学生根据题目列出方程。当学生分别列出3x=180的方程后,笔者再引导学生思考“为什么三个不同的题目,竟然是同一个方程?”第三步,当学生明白其中的道理后,笔者再追问:“生活中还有这样的问题,还能用这样的方程解决吗?”进而将学生的思维拓展到更广阔——每天看x页书,3天看了180页;每个玩具x元,3个玩具一共180元;每个本子x元,3个本子一共180元……
总之,教师以建模的视角进行方程的教学,不仅能帮助学生理解方程的来龙去脉,更能让学生在更高的层次上感受方程学习的价值和魅力