今天咱们来讲讲怎么把数学建模变得有趣又实用。比如教学生把“大”问题拆开,先“化大为小”,再“以小见大”,这样他们就能学会灵活应对复杂的问题。日常生活中,字母和符号不仅仅是用来做标记的,它们还能帮我们把复杂的东西转化成简单的符号和公式。比如当学生们在对比中理解归纳法和演绎法的转换时,代数思维就不知不觉地扎进了他们的脑子里。 咱们看一个例子:“相连问题”。先把一个大问题抛出来——比如有1000个连续整数,去掉1个后还剩多少?这个时候,先给学生们来个“化大为小”,从最小的2开始研究。研究相连2天、3天的规律(相连个数2,N-1;相连个数3,N-2)。接下来通过归纳法把这些规律总结成一个公式:N-(M-1)。用这个模型就可以解决“1000个连续整数”的问题,还能顺便解决去掉2个、3个……的变式题。最后把这种方法提炼出来:先切小块,再找通法。 再比如“枚举研究”,先从一个特殊的例子入手——“2、4、6、8、10这五个偶数,如果每次划掉一个数字,最后剩下几个不同数字?”通过观察发现总数不变时,不同种数会随着划掉的数字减少而减少。然后自然过渡到“有序研究—枚举验证—建立模型—解决问题”,最后得出结论:去掉一个数字,剩下N-1个不同数字。 不管是处理“大数目”还是“特殊个例”,数学建模的基本步骤都是一样的:问题引入 → 有序研究 → 建立模型 → 解决问题。只是起点不同——前者从大切入,后者从特切入;路径不同——前者侧重归纳,后者侧重演绎。但共同目标一致:让学生体验从特殊到一般、从具体到抽象的思维过程。 咱们再来看看具体怎么操作。比如“省材问题”,怎么摆放盒子最省纸?可以先算一个盒子的表面积。再比如“省时问题”,烙饼需要多久?从6张以内用“同时烙”体验时间减半开始。 最后再说说“数形转化问题”,怎么让无限变得可见?比如1/2+1/4+1/8+……这个序列可以通过把分数转化成矩形面积来理解。 总结一下四条原则:激发学生兴趣的任务必须源于生活;让学生主动有序研究的步骤要清晰;搭建台阶辅助支撑;最后让学生用自己的话归纳概括出模型。