九年義務(wù)教育數(shù)學(xué)教學(xué)大綱明確規(guī)定:“要使學(xué)生受到把實(shí)際問題抽象成數(shù)學(xué)問題的訓(xùn)練”“形成用數(shù)學(xué)的意識?!蔽覀兘?jīng)??吹接行W(xué)生遇到一個實(shí)際問題,無處下手束手無策時,當(dāng)我們把這個問題化為數(shù)學(xué)模型,用數(shù)學(xué)語言加以表達(dá)后,他馬上就會解了??梢?,建立適當(dāng)數(shù)學(xué)模型,是利用數(shù)學(xué)解決實(shí)際問題的前提。解決實(shí)際問題,特別是綜合性較強(qiáng)的實(shí)際問題的過程,實(shí)際上就是建立數(shù)學(xué)模型的過程。在教學(xué)中解決實(shí)際問題時,要注意引導(dǎo)學(xué)生觀察、分析、抽象、概括為數(shù)學(xué)模型,培養(yǎng)學(xué)生的建模能力。 一、化實(shí)際問題為數(shù)學(xué)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(xué)問題的語言表達(dá),并能用自己的語言表述,然后準(zhǔn)確的翻譯為數(shù)學(xué)語言。 2.要深入分析實(shí)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(xué)語言表示出來。 3.要掌握一些基本類型的數(shù)學(xué)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(qiáng)建模能力。 二、解決實(shí)際問題中常見的數(shù)學(xué)模型 實(shí)際問題是復(fù)雜多變的,但是初中數(shù)學(xué)解決實(shí)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(xué)常見的數(shù)學(xué)模型主要包括方程模型,函數(shù)模型,不等式模型,設(shè)計(jì)模型,幾何模型等,下面舉例說明: 1.建立幾何模型: 諸如臺風(fēng)、航海、三角測量、邊角余料加工、工程定位、拱橋計(jì)算、皮帶傳動、坡比計(jì)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(fēng)中心,該臺風(fēng)中心以每小時的速度沿北偏東的方向移動,在距離臺風(fēng)中心內(nèi)的地方都要受到其影響。 (1)臺風(fēng)中心在移動過程中,與氣象臺的最短距離是多少? (2)臺風(fēng)中心在移動過程中,氣象臺將受臺風(fēng)的影響,求臺風(fēng)影響氣象臺的實(shí)踐會持續(xù)多長? 解三角形應(yīng)用題的一般步驟: (1)分析:理解題意,分清已知與未知,畫出示意圖。 (2)建模:根據(jù)已知條件與求解目標(biāo),把已知量與求解量盡量集中在有關(guān)的三角形中,建立一個解三角形的數(shù)學(xué)模型。 (3)求解:利用三角函數(shù)有序地解出三角形,求得數(shù)學(xué)模型的解。 (4)檢驗(yàn):檢驗(yàn)上述所求的解是否符合實(shí)際意義,從而得出實(shí)際問題的解。 2.建立方程模型: 方程思想是從問題的數(shù)量關(guān)系出發(fā),運(yùn)用數(shù)學(xué)語言將問題中的條件轉(zhuǎn)化為方程。 例:在寬為米,長為米的的矩形地面上,修筑同樣寬的兩條路互相垂直,余下部分種草坪, 要使草坪面積平方米,道路的寬應(yīng)為多少米? 分析:如圖:作整體思考,設(shè)路的寬度為,則問題轉(zhuǎn)化為求方程的解, 解得或(不合題意舍去) 3.建立直角坐標(biāo)系與函數(shù)模型: 當(dāng)變量的變化具有近似函數(shù)關(guān)系,或物體運(yùn)動的軌跡具有某種規(guī)律時,可通過建立平面直角坐標(biāo)系, 轉(zhuǎn)化為函數(shù)圖象問題討論。 例:一位運(yùn)動員在距籃下4米處跳起投籃,球運(yùn)行的路線是拋物線,當(dāng)球運(yùn)行的水平距離為米時,達(dá)到最大高度米,然后準(zhǔn)確落入籃圈。已知籃圈中心到地面的距離為米。 (1)建立直角坐標(biāo)系,求拋物線的解析式; (2)該運(yùn)動員身高米,在這次跳投中,球在頭頂上方米處出手,
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(diǎn)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(dāng)時,?!嗲虺鍪謺r,他距地面高度是(米)。 評析:運(yùn)用投球時球的運(yùn)動軌跡、彈道軌跡、跳水時人體的運(yùn)動軌跡,拋物線形橋孔等設(shè)計(jì)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(dāng)?shù)闹苯亲鴺?biāo)系(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(diǎn),并寫出坐標(biāo); (3)利用已知點(diǎn)的坐標(biāo),求出拋物線的解析式。
①當(dāng)已知三個點(diǎn)的坐標(biāo)時,可用一般式求其解析式;
②當(dāng)已知頂點(diǎn)坐標(biāo)為和另外一點(diǎn)的坐標(biāo)時,可用頂點(diǎn)式求其解析式;
③當(dāng)已知拋物線與軸的兩個交點(diǎn)坐標(biāo)分別為時,可用交點(diǎn)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(diǎn)的坐標(biāo),從而使問題獲解。 4.建立不等式模型: 在我們的現(xiàn)實(shí)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(dāng)問題中出現(xiàn)“不超過”、“最多”、“至少”等關(guān)鍵詞的實(shí)際應(yīng)用題時,可考慮建立不等式(組)的數(shù)學(xué)模型解之。 例:學(xué)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(xué)生? 分析:設(shè)有間宿舍,依題意,學(xué)生應(yīng)有人,當(dāng)每間住人時,假設(shè)全住滿,則有人,但是沒有住滿;當(dāng)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?yàn)槿藬?shù)為整數(shù),所以可解出。 三、用數(shù)學(xué)模型解決實(shí)際問題可以達(dá)到以下目的 1.用數(shù)學(xué)模型解決實(shí)際問題便與理論聯(lián)系實(shí)際 數(shù)學(xué)教學(xué)中,往往忽視運(yùn)用數(shù)學(xué)知識解決實(shí)際問題的所謂“掐頭去尾燒中斷”的教學(xué)方法,使得中學(xué)數(shù)學(xué)脫離現(xiàn)實(shí)生活。因此,解題中要注意引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系日常生活,把日常生活中的一些實(shí)際問題用數(shù)學(xué)來解決。要重視從實(shí)際問題中建立數(shù)學(xué)模型,解決數(shù)學(xué)問題,從而解決實(shí)際問題這個全過程。通過數(shù)學(xué)模型方法解題,可以把數(shù)學(xué)與實(shí)際問題溝通起來,互相滲透,互相轉(zhuǎn)化,是數(shù)學(xué)更生地扎根于實(shí)際。 2.用數(shù)學(xué)模型解決實(shí)際問題,能提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。 不少學(xué)生感到數(shù)學(xué)枯燥無味,所以要數(shù)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)過程中充滿樂趣。數(shù)學(xué)模型是從實(shí)際提煉出來,而后又用之解決問題,可激發(fā)學(xué)生極大的興趣;學(xué)會了主動學(xué)習(xí),學(xué)會了去索取自己所要學(xué)的知識,對數(shù)學(xué)有了新的認(rèn)識,學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣更高了,更自覺了 3.用數(shù)學(xué)模型解決實(shí)際問題,有助于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造思維。 在高分下令人憂慮的是,中學(xué)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(yùn)用數(shù)學(xué)模型解題恰能起到改善作用。數(shù)學(xué)模型具有激趣、求異、探究的特點(diǎn),使學(xué)生思維處于活躍狀態(tài),多角度、多層次的觀察、認(rèn)識、思考問題,使學(xué)生充分發(fā)揮自己的想象力和主觀能動性。獨(dú)立思考,大膽探索,標(biāo)新立異,積極提出自己的新觀點(diǎn)、新思路、新方法,從地位特點(diǎn)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(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造性能力。 運(yùn)用數(shù)學(xué)模型解決實(shí)際問題,不僅體現(xiàn)了數(shù)學(xué)的應(yīng)用價值,而且有助于學(xué)生靈活掌握數(shù)學(xué)知識和技能,它對于實(shí)施素質(zhì)教育有著巨大的推動作用。
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