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      專題:數(shù)學建模 | 數(shù)學模型?數(shù)學建模?模型思想

       老蘇讀書 2019-05-23

      所謂數(shù)學模型,就是根據(jù)特定的研究目的,采用形式化的數(shù)學語言,去抽象地、概括地表征所研究對象的主要特征、關(guān)系所形成的一種數(shù)學結(jié)構(gòu).數(shù)學模型有廣義和狹義之分.從狹義上說,在高等數(shù)學中,我們可根據(jù)數(shù)學的不同分支來對數(shù)學模型進行分類.此時,數(shù)學模型可分為規(guī)劃模型、圖論、優(yōu)化模型、概率模型、常微分方程等.事實上,義務教育階段的數(shù)學模型很難以數(shù)學分支進行分類.從廣義上說,數(shù)、方程、空間幾何體都可以視為數(shù)學模型.但正如有關(guān)文獻指出的,我們應避免“泛模型化”的傾向,切忌將所有知識都看作數(shù)學模型.因此,在小學階段,數(shù)學模型這個概念合理的解釋是:根據(jù)已有的實際問題,用字母、數(shù)字及其他數(shù)學符號建立起來的代數(shù)式、關(guān)系式、方程、函數(shù)、不等式,以及各種圖表、圖形等都是數(shù)學模型,即我們所說的數(shù)學模型是與實際問題緊密聯(lián)系的.

             所謂數(shù)學建模,就是通過建立模型的方法來求得問題解決的數(shù)學活動過程.這一過程的步驟可用如圖1所示流程圖來體現(xiàn),其中最關(guān)鍵、最核心的步驟就是將實際問題抽象成數(shù)學模型.

             模型思想的建立是學生體會和理解數(shù)學與外部世界聯(lián)系的基本途徑.模型思想的最本質(zhì)特征是模型的建立和問題的求解是分離的.建立和求解模型的過程包括:從現(xiàn)實生活或具體情境中抽象出數(shù)學問題,用數(shù)學符號建立方程、不等式、函數(shù)等,表示數(shù)學問題中的數(shù)量關(guān)系和變化規(guī)律,找出結(jié)果,討論結(jié)果的意義.

             美國數(shù)學家哈爾莫斯(P.R.Halmos)指出:“學習數(shù)學的唯一方法是做數(shù)學.”事實上,只有讓學生親身經(jīng)歷了數(shù)學建模的全過程,才能更好地滲透模型思想.但是,在小學階段,學生很難有機會經(jīng)歷完整且嚴密的數(shù)學建模過程,這就是在小學階段滲透模型思想的困難所在.

             基于上面的分析,對于小學生建模思想的滲透,我們以最重要的步驟,即“抽象成數(shù)學模型”作為切入點,力求讓學生經(jīng)歷“簡化的數(shù)學建模全過程”.這一過程可分為以下四個環(huán)節(jié):基本假設(shè)→符號說明→模型建立→模型求解.

             對于小學生來說,基本假設(shè)是指讀懂題設(shè)給出的基本條件;符號說明是指從題設(shè)條件中抽象出一些字母或者幾何元素來代替基本假設(shè);模型建立是指把這些符號之間的關(guān)系建立起來;模型求解是指根據(jù)建立的模型去求解,求解方式包括解方程、利用幾何特征、計算、邏輯推理等等.

              詳見人大復印報刊資料《小學數(shù)學教與學》2019年第1期

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