一、数学建模的概念
了解数学建模的内涵,需先定义数学模型的概念。数学模型是对于一个特定对象为了一个特定目标,根据特有的内在规律,做出一些必要的简化假设,运用适当的数学工具,得到一个数学结构。数学结构可以是公式、算法、表格、图示等,它是架起教学理论和实际问题的桥梁。
数学建模是一种数学的思考方法,是运用数学的语言和方法,通过抽象、简化建立能近似刻画并解决实际问题的一种强有力的数学手段,它是应用数学解决实际问题的重要手段和方法。
数学建模思想就是用数学模型的思路、方法去数学建模,解决实际生活当中所遇到问题的思想和方法的统称。
二、运用数学建模对学生发展的作用
1.发展学生思维的最近发展区
布鲁纳认为是直觉引导我们去发现真知,但在认定它为真知之前还要经过检验。他认为:“直觉本身可以产生一类知识的一个实验性的组织,他对我们的帮助主要在于给我们提供一种根据,使我们得以在检验现实的过程中前进。”而对于这种可以被检验的组织,布鲁纳认为是模型。所以说数学建模的过程可以扩展学生思维的最近发展区。
2.提高学生综合运用知识的能力
数学建模从生活实际出发,把实际问题转化为数学问题,然后让学生根据所学知识选择合适的模型解决问题,最后把所得结果再带到实际问题中检验。在这个过程中,学生的思维不是单一的,而是站在一个高度综合运用所学知识的过程。所以说数学建模在教学中的应用提高了学生的综合素养。
三、数学建模思想在初中数学教学中的应用举例
数学建模思想在初中数学教学中可以体现在方程与不等式,函数、概率等方面,现作一些举例。
1.化归为方程与不等式模型
例如某工厂计划生产A、B两种产品共10件,其生产成本和利润如下表。
若工厂计划投入成本不多于35万元,且获利多于14万元,问工厂有哪几种生产方案?
我们可以用建模的思想方法,化归为不等式组模型
解:设A种产品x件,则B种产品(10-x)件,由题意得:
2x+5(10-x)≤35
x+3(10-x)>14
解之得5≤x<8
因为x为整数
所以x=5,6,7。
所以,工厂有3种生产方案:
方案①:A种产品5件,则B种产品5件;
方案②:A种产品6件,则B种产品4件;
方案③:A种产品7件,则B种产品3件。
2.化归为函数模型
商场以每件30元的价格购进一种商品,试销中发现,例如这种商品每天的销售量m(件)与每件的销售价x(元)满足一次函数m=162-3x。
(1)写出商场卖这种商品的销售利润y与每件的销售价x之间的函数关系式及自变量x的取值范围;
(2)如果商场要想每天获得最大的销售利润,每件商品的定价为多少?最大销售利润是多少?
(1)y=(x-30)·m
=(x-30)·(162-3x)
=-3x2+252x-4860
(30<x<54)
(2)当x=-■=42时,y最大为432元。
这里把利润问题转化为二次函数的最大值问题。
因此,在实际课堂教学中,教师应充分利用教材,让学生投入学习的全过程,领会数学模型的全过程,增强应用意识。这样使得人人都能获得良好的数学教育,不同的人在数学上得到不同的发展。