九年義務(wù)教育數(shù)學教學大綱明確規(guī)定:“要使學生受到把實際問題抽象成數(shù)學問題的訓練”“形成用數(shù)學的意識。”我們經(jīng)常看到有些學生遇到一個實際問題,無處下手束手無策時,當我們把這個問題化為數(shù)學模型,用數(shù)學語言加以表達后,他馬上就會解了。可見,建立適當數(shù)學模型,是利用數(shù)學解決實際問題的前提。解決實際問題,特別是綜合性較強的實際問題的過程,實際上就是建立數(shù)學模型的過程。在教學中解決實際問題時,要注意引導學生觀察、分析、抽象、概括為數(shù)學模型,培養(yǎng)學生的建模能力。
一、化實際問題為數(shù)學模型,要注意的問題
1.要排除語言障礙。讀題是解題的基礎(chǔ),通過讀題能識別、理解、解釋數(shù)學問題的語言表達,并能用自己的語言表述,然后準確的翻譯為數(shù)學語言?! ?br> 2.要深入分析實際問題中的空間形式和各種數(shù)量關(guān)系,善于將這些空間形式和數(shù)量關(guān)系用數(shù)學語言表示出來。
3.要掌握一些基本類型的數(shù)學應(yīng)用題。如列方程解應(yīng)用題,列函數(shù)式解應(yīng)用題,最值問題的一些應(yīng)用題,幾何問題的應(yīng)用題,三角問題的應(yīng)用題以及其他方面的典型應(yīng)用題,以增強建模能力。
二、解決實際問題中常見的數(shù)學模型
實際問題是復雜多變的,但是初中數(shù)學解決實際問題常見的模型還是有規(guī)律可以歸納總結(jié)的。初中數(shù)學常見的數(shù)學模型主要包括方程模型,函數(shù)模型,不等式模型,設(shè)計模型,幾何模型等,下面舉例說明:
1.建立幾何模型:
諸如臺風、航海、三角測量、邊角余料加工、工程定位、拱橋計算、皮帶傳動、坡比計算,作物栽培等傳統(tǒng)的應(yīng)用問題,涉及一定圓形的性質(zhì),常需要建立相應(yīng)的幾何模型,轉(zhuǎn)化為幾何或三角函數(shù)問題求解。
例:在氣象站臺的正西方向的處有一臺風中心,該臺風中心以每小時的速度沿北偏東的方向移動,在距離臺風中心內(nèi)的地方都要受到其影響。
(1)臺風中心在移動過程中,與氣象臺的最短距離是多少?
問:球出手時他跳離地面的高度是多少?
簡解:由于拋物線的頂點是,故可設(shè)其解析式為。
又由于拋物線過,于是求得。
∴拋物線的解析式為。
當時,。∴球出手時,他距地面高度是(米)。
評析:運用投球時球的運動軌跡、彈道軌跡、跳水時人體的運動軌跡,拋物線形橋孔等設(shè)計的二次函數(shù)應(yīng)用問題屢見不鮮。解這類問題一般分為以下四個步驟:
(1)建立適當?shù)闹苯亲鴺讼?若題目中給出,不用重建);
(2)根據(jù)給定的條件,找出拋物線上已知的點,并寫出坐標;
(3)利用已知點的坐標,求出拋物線的解析式。
①當已知三個點的坐標時,可用一般式求其解析式;
②當已知頂點坐標為和另外一點的坐標時,可用頂點式求其解析式;
③當已知拋物線與軸的兩個交點坐標分別為時,可用交點式求其解析式。
(4)利用拋物線解析式求出與問題相關(guān)的點的坐標,從而使問題獲解。
4.建立不等式模型:
在我們的現(xiàn)實生活中,不等關(guān)系非常普遍。因此,利用不等式(組)解決問題是常見的方法。一般來說,當問題中出現(xiàn)“不超過”、“最多”、“至少”等關(guān)鍵詞的實際應(yīng)用題時,可考慮建立不等式(組)的數(shù)學模型解之。
例:學生若干住若干宿舍,如果每間住人,則還余人;如果每間住人,則有一間宿舍不空也不滿,求有多少間宿舍和多少名學生?
分析:設(shè)有間宿舍,依題意,學生應(yīng)有人,當每間住人時,假設(shè)全住滿,則有人,但是沒有住滿;當一個宿舍完全空出來時,只能住人,肯定住不下,因此有了下列不等式:,又因為人數(shù)為整數(shù),所以可解出。
三、用數(shù)學模型解決實際問題可以達到以下目的
1.用數(shù)學模型解決實際問題便與理論聯(lián)系實際
數(shù)學教學中,往往忽視運用數(shù)學知識解決實際問題的所謂“掐頭去尾燒中斷”的教學方法,使得中學數(shù)學脫離現(xiàn)實生活。因此,解題中要注意引導學生聯(lián)系日常生活,把日常生活中的一些實際問題用數(shù)學來解決。要重視從實際問題中建立數(shù)學模型,解決數(shù)學問題,從而解決實際問題這個全過程。通過數(shù)學模型方法解題,可以把數(shù)學與實際問題溝通起來,互相滲透,互相轉(zhuǎn)化,是數(shù)學更生地扎根于實際。
2.用數(shù)學模型解決實際問題,能提高學生學習興趣。
不少學生感到數(shù)學枯燥無味,所以要數(shù)數(shù)學學習過程中充滿樂趣。數(shù)學模型是從實際提煉出來,而后又用之解決問題,可激發(fā)學生極大的興趣;學會了主動學習,學會了去索取自己所要學的知識,對數(shù)學有了新的認識,學習數(shù)學的興趣更高了,更自覺了
3.用數(shù)學模型解決實際問題,有助于培養(yǎng)學生創(chuàng)造思維。
在高分下令人憂慮的是,中學生應(yīng)用意識薄弱,動手能力差,雖善于解題,但創(chuàng)造能力差,而運用數(shù)學模型解題恰能起到改善作用。數(shù)學模型具有激趣、求異、探究的特點,使學生思維處于活躍狀態(tài),多角度、多層次的觀察、認識、思考問題,使學生充分發(fā)揮自己的想象力和主觀能動性。獨立思考,大膽探索,標新立異,積極提出自己的新觀點、新思路、新方法,從地位特點上說帶有探索性,在方法形式上富有創(chuàng)造性,有助于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造性能力。
運用數(shù)學模型解決實際問題,不僅體現(xiàn)了數(shù)學的應(yīng)用價值,而且有助于學生靈活掌握數(shù)學知識和技能,它對于實施素質(zhì)教育有著巨大的推動作用。