《义务教育数学课程标准(2022年版)》指出数学课程要培养的学生核心素养主要包括三个方面,会用数学的眼光观察现实世界、会用数学的思维思考现实世界、会用数学的语言表达现实世界。模型意识就是会用数学的语言表达现实世界的一个重要表现。
新课程标准里这样描述模型意识:“模型意识主要是指对数学模型普适性的初步感悟。知道数学模型可以用来解决一类问题,是数学应用的基本途径;能够认识到现实生活中大量的问题都与数学有关,有意识地用数学的概念与方法予以解释。模型意识有助于开展跨学科主题学习,增强对数学的应用意识,是形成模型观念的经验基础。”
当然,这里面每一个字都不是多余的。
一、知道数学模型可以用来解决一类问题,是数学应用的基本途径。
我主要就本单元《认识方程》述说模型意识的培养。一方面,“天平”这一生活原型为学生建构了“方程”这一数学模型(在此不做赘述);另一方面,聚焦“行程问题”,建构行程问题的两大问题-相遇问题和追及问题为基本模型,解决生活中的大多数实际问题。下面做简要说明:
首先是行程问题的专题学习,从现场演示结合反思总结,以其两大问题相遇问题和追及问题为主,又以环形跑道这一非直线路为特殊情况,让学生初步了解行程问题的基本框架和基本方法。
《整理与练习》环节,面对大量的练习,我们善于从中找到联系,从行程问题到工程问题再到消费问题,无非两种情况,一种是合作,一种是竞争。合作即相遇问题,竞争即追及问题。至此,学生们也明白为什么要单独把行程问题拎出来说了。至于为什么有的题可以用两种方法,而有的题只有一种方法?学生们也说得很好,当有相同数字的量时有两种方法,没有相同数字的量时就只有一种方法,既和行程问题的两个不同表达的数量关系有联系,也和乘法分配律有关系。
二、能够认识到现实生活中大量的问题都与数学有关,有意识地用数学的概念与方法予以解释。
其实,模型意识的培养是渗透在我们日常的每一节课中的。我们带着学生去归类,让学生善于去总结一类题型,就是在建立模型意识。让学生理解,解决一个问题实际上是解决了一类问题,从而避免反复刷题带来的机械和乏味。所以我认为“问题解决”是建立模型意识的重要途径,“创造问题”是培养模型思想的重要方法。
怎么说呢,数学知识其实都具有双向性。我们可以解决问题,当然也可以创造问题,后者更具有价值。所以我们欲将书上的习题进行改编:
“11.甲、乙两车同时从相距186千米的两地相向开出,5小时后相遇。甲车每小时行驶18千米,乙车中途休息了1小时,问乙车每小时行驶多少千米?”
三、模型意识有助于开展跨学科主题学习,增强对数学的应用意识,是形成模型观念的经验基础。
生活处处是数学,数学处处皆学问。
想到跨学科主题学习,便想到项目性学习,回忆起项目性学习的开展,它何尝不是单元整体化设计。每一个主题概念都是独立的,但它们之间又是千丝万缕。
自知道这些主题学习,也得益于导师引领、团队合作,我们相继开展过“奔跑吧,少年!”(认识千米)、“谁的贡献大”(长方形和正方形的面积)、“配汤知多少”(升和毫升)、“确定位置”、“多边形的面积”这些主题学习。还有最近的“认识方程”也是一次单元整合。
正是模型意识,才让教师发现这些生活中的数学元素,进而整合成合适的单元主题促成新知的学习,进而加强学生应用数学的意识,为模型观念的产生打下基础,最后朝模型思想进阶。