渗透建模思想 提高应用能力

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  目前,初中教学存在着以练习促理解、以技能训练代替思维训练的现象。如何提高学生数学的应用能力,笔者以为,可以很好地利用建模思想。
  所谓数学建模,指的是将实际问题中各要素的内在联系与变化抽象成数学语言,构建适当的数学关系(如公式、函数、方程或图形),使原来的实际问题转化为易于解决的数学问题。初中学生由于掌握的数学知识非常有限,所能学到的数学模型也不多,但数学建模作为一种重要的数学思想方法,初中学生有必要去了解它的重要性,知道它的作用,以逐步形成数学建模意识,培养解决实际数学问题的能力。
  一、创设情景教学,体验数学建模
  乐清市地处东南沿海,境内多丘陵,为解决雨季洪涝灾害和旱季生产生活用水问题,在市内建立了许多水库,其中西山水库在一次雨季来临时水位在5小时内持续上涨,下表记录了这5小时的水位高度。
  ■
  据天气预报当地还会持续降雨5小时,雨量基本不变,而水库的警戒水位是34米,问在这次降雨过程中若水库不泻洪有没有危险?
  这是一个典型的利用数学建模解决实际问题的例子。首先是建模,要根据表中给出的数据在直角坐标系中描出散点图,再根据所得的散点图的形状判断两变量之间的函数关系,选择相应的函数关系式;其次是解模,求出所选函数关系式的待定系数,确定具体的函数解析式,即y=0.5x+30,把x=10代入求出y值,并与34比较作出判断。
  二、注意掌握策略,把握数学建模
  数学建模解决应用性实际问题的步骤是:审题,寻找内在数学关系→建立数学模型→求解,其中关键步骤是审题建模。所以,首先要教学生掌握审题策略:
  1.阅读材料,观察图表,找出题目中的关键字、词,如不到、超过、增加到、增加了、至多、至少、大于、小于等,结合实际意义,深入挖掘题中隐藏着的数量关系与数学意义,捕捉题中的数学模型。
  2.在某些应用题中,数量关系比较复杂,学生难以把握,这时可以根据事物类别、时间先后等列出表格或画出图形。
  例题:某工厂现有甲种原料360kg,乙种原料290kg,计划利用这两种原料生产A、B两种产品,共50件。已知生产A产品一件需用甲种原料9kg、乙种原料3kg,获利700元;生产B种产品一件需用甲种原料4kg、乙种原料10kg,获利1200。
  (1)若安排A、B两种产品的生产,共有哪几种方案?请设计。
  (2)设生产A、B两种产品获得的总利润是y元,其中一种产品的生产件数是x,试写出y与x之间的函数关系式,并利用函数的性质说明(1)中的哪种生产方案可以获得最大总利润,最大的总利润是多少?
  分析:本题中共出现了9个数据,其中涉及甲、乙两种原料的质量,生产A、B两种产品的总件数及两种产品所获得的利润。为了清楚地整理题目所涉及的各种信息,可采用列表法。
  略解:设安排生产A种产品x件,则生产B种产品是(50-x)件,根据题意建立下列表格:
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  建立数学模型:
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  通过将较复杂的数量对号入座地填入表格,将复杂的数量关系清晰化,使分散于文字中的数学信息呈现在图表中,让人感觉一目了然。
  三、通过实际应用,体会数学建模
  教学中,通过解决实际问题使学生掌握相关类型的建模方法,能为他们今后主动用数学方法、手段处理问题提供知识储备,增加数学建模的经验。中学数学中常见的数学建模类型大致有以下几种:
  1.方程或不等式。在实际生活和生产中常出现有关行程、路程、工程、统筹安排、最佳决策、最优化问题等方面的应用题,可建立方程或不等式模型求解。方程和不等式是初中数学中两个最基础的知识点,也是很重要的数学模型思想,在解决实际问题中经常可以用到。
  2.函数模型。在生产生活中普遍存在成本最低、利润最高、产出最大、效益最好、用料最省等应用问题,都可以应用函数建模来求解。
  函数作为研究现实世界中变量之间关系的一种数学工具,对于初中学生来说是抽象难懂的,所以,教师在教学中一定要注重函数基础知识的落实,注重函数与现实生活的结合,以便学生解决实际问题。
  3.几何模型。在现实生活和生产中,诸如测量、设计、材料加工等都涉及到几何图形的应用,常常需要利用图形的几何性质建立相应的几何模型,再与方程、不等式、三角函数等知识结合进行求解。
  几何是以研究图形为主的学科,在测量等方面有无可替代的作用。教学中,可以把建模思想与全等三角形知识结合解决生活实际问题,增强学生应用意识,使学生进一步巩固所学的知识,提高数学建模能力。
  总之,以实际问题的解决作为载体,并结合初中数学中常见的知识建立数学模型解决实际问题,让学生体验到解决数学应用题是有章可循的。
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