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基于实际问题的初中数学模型构建与实践探索
摘要:随着教育改革趋势的持续推进,初中年级数学教学日渐强调培养学生解决现实问题的技能,针对初中数学教学中的难题,本文深入剖析了这些难题与数学模型的联系,并研究了针对这些具体问题的初中数学模型构建应该如何构建。基于教学实际,我们提出了构建中学数学模型的方法,并通过运用来验证这些模型的效力,最新的研究发现,以实际问题为出发点,构建起初中数学模型建构,不仅对学生增强数学素养大有裨益,同时也锻炼了他们解决实际问题的技巧。
关键词:实际问题;初中数学;模型构建;教学策略;实践探索
引言:数学模型,这座横跨数学领域与实际问题之间的桥梁,能够把实际问题转化为数学表达,用数学符号、关系和规律进行抽象表达,进而详尽阐明问题的基本特征和内在联系,在中学数学教育过程中,建立数学模型不仅是学生熟练理解数学定义、有效提升解决具体问题的能力,而且是连接理论与实践应用的重要纽带,组合数学领域的构造需要持续进行试验和改进,这个过程包含了对深入分析问题、适宜的假设、严密的逻辑构建,以及通过实际操作验证和调整模型以保证其精确性和适应力。
一、初中数学模型构建的理论基础
中学生在构建数学模型时,应当以实际问题为起点,遵循科学原则,同时注重模型的简洁性与实操性,遭遇关于物体移动的问题时,学生在理解问题时需先分析其物理背景和现有数据,随后基于此基础上构建合理的假设,比如假设空气作用不计、明确物体的初速度等参数,然后使用恰当的数学方法,比如代数、几何或三角学,建立描述物体运动的方程式或关系式。
二、初中数学模型的实践探索
在几何证明的领域中,我们同样可以采用问题解析和数学模型的运用来解决具体问题。以一个具体的几何证明为例,可以帮助我们理解这一过程。
证明圆的周长与直径的比值是一个常数,即π。
我们要证明的是圆的周长C与其直径D的比值,即C/D,对于所有圆来说都是一个常数。这个常数通常用π(pi)表示,π约等于3.14159。
首先,我们选择一个任意的圆,并假设其直径为D。接着,我们测量圆的周长C。在数学上,圆的周长C可以用公式C = 2πr来表示,其中r是圆的半径。由于直径是半径的两倍,即r = D/2,所以C = πD。
我们可以画出一个圆,并标记其直径AB。然后,我们通过圆心O画出直径AB,并标出半径OC。接下来,我们通过点C画一条直线与直径AB垂直相交,交点为E。由于OC是半径,所以∠COE是一个直角,即90度。根据直角三角形的性质,我们知道在直角三角形COE中,∠C是90度,因此∠EOC + ∠EOB = 90度。由于∠EOC和∠EOB都在圆上,所以它们分别等于π/2(弧度制)。
因此,整个圆的周长等于弧EOB的长度,即C = πD。通过以上步骤,我们不仅构建了一个几何模型来描述和理解圆的周长与直径的关系,而且我们还通过几何证明的方法,证实了这个模型是正确的。这个过程就是通过问题解析、数学模型构建和几何证明来解决几何问题的典型例子。
三、初中数学模型在教学中的应用
在初中数学教学中,采用建模教学手段,能明显提升教学成果,利用建模教学手段,我们可以把那些抽象的数学概念,转换成学生可感知的具体形态,这不仅增强数学认识,使他们对知识有更稳固的掌握。借助几何模型的应用,学生们可以清晰理解图形的属性及相互关系,进而增强他们的空间想象力,采用模型化的教学方法,可以将复杂的数学问题予以简化,辅助学生更为容易地探索解题技巧与方法[1]。以线性方程体系为例,学生可以通过构建现实情境中的线性方程组表示,清楚地把握未知数间的关系,从而快速求解问题,通过模型教学法,可以显著增强学生实践技能和团队合作能力。在建立模型的活动中,学生们需要亲自上手操作及实践,这样做不仅增强了他们的操作能力,同时也锻炼了他们的团队协作意识,利用示范性教学方法,能够有效激发学生学习积极性以及自发探索意愿。应对实践难题,使学生体验到数学作为手段的有效性与趣味性,促使他们更主动地投入学习的热潮,这样做能够激发学生探求知识的热情,促使他们更加主动地投入到学习之中;二是此方法有助于增强学生解决问题的能力,使学生能够把遇到的实际问题转换成数学模型;通过这种方式,能让学生在数学思维活动更具灵活性,有助于他们深入理解并恰当应用数学知识[2]。通过对实际问题的细致分析,建立并求解数学模型,进而验证和改进模型,学生可以更深刻地掌握数学理论,提升其数学逻辑思维,以北京某知名中学八年级学生群体为样本,对其数学学科一学期内的学习成效进行细致追踪与分析,旨在检视中学阶段数学模型教学的成效如何。本次研究涵盖了学生数学学科的表现、对学习的热忱、以及面对问题时解决能力的各个维度,一学期的数学建模课程后,学生的学业表现明显提高,跃然纸上,在期末考试中,那些进行模型教学的参赛者,平均分比没有参与模型教学的学生,增加了15个百分点。在案例研究环节,我们观察到参与模型教学的学员在解决实际问题时,能够更熟练地使用学到的数学模型,进而更准确地寻找到解决问题的途径,面对数学几何难题,他们能够熟练处理几何模型,结果是解题速度提升快了,准确率提高也上去了。
四、构建数学模型与实践
2000设x代表普通电视的数量,y代表智能电视的数量,根据成本等式1000倍的普通电视数量 + 1500倍的智能电视数量 = 六万元,求得普通电视数量和智能电视数量,即可得知商店采购了多少台普通款和智能款电视机。借助此模型,学子们能够深入理解线性方程组理论的结构与解法技能,进而将数学理论应用于实际问题,从而增强对数学的兴趣及认知水平,在这个场景里,同学们运用线性方程组合的数学模型方法,巧妙地化解了商店老板采购电视设备的难题。这一尝试不仅提高学生的解题能力,同时也让他们领略到了数学在日常事务中的实用意义,此例显现,在教育活动中,应用线性方程组理论极为重要,它帮助学生更深入理解数学定义,进而增强数学能力[3]。
结论:在中学阶段,通过对构建数学模型并探究实际问题,我们能深刻理解数学模型在重要作用,这个过程对学生教育具有重要影响,借助数学模型方法,有助于学生深入理解数学概念,从而增强学生的数学思维能力。在讲授线性方程组问题的过程中,通过搭建与实际问题相匹配的线性方程组模型构建,学生能更形象地把握线性方程组的解法及其解题方法,采用数学模型方法,有助于显著增强学习者处理实际问题的技能[4]。因此,在日常教学活动中,我们应更多地运用数学模型这种工具这一工具,引导学生在运用它来解决现实问题,以此增强他们的数学素养和应对现实挑战的能力。
参考文献:
[1]慕宝善. 合作探究式教学在初中数学教学中的有效运用[J]. 教育艺术,2024,(05):27.
[2]张鼎. 核心素养下分层教学在初中数学教学中的实施[J]. 教育艺术,2024,(05):76.
[3]孙凯. 数学建模活动:发展模型观念的重要路径[J]. 内蒙古师范大学学报(教育科学版),2024,(04):136-140+146.
[4]潘禹辰,徐文彬,刘春辉. “苏科版”“人教版”“北师版”初中“统计与概率”内容的分析与比较——基于统计活动过程的视角[J]. 内蒙古师范大学学报(教育科学版),2024,(04):147-156.