数学建模教学:先别算,让问题在教室里多飞一会儿

上周去听了一节五年级数学课。老师没讲例题,先放了张照片:食堂门口的泔水桶,半桶米饭。教室里一下活了。有人说太浪费,有人说我们班也这样。老师问:能不能用数学说说,到底浪费了多少?

然后她停住。补了一句:先别算。

这三个字,我记到现在。数学建模教学最缺的,常常不是计算,而是这句“先别算”。

小学数学建模课堂食堂剩饭称重记录场景
小学数学建模课堂食堂剩饭称重记录场景

很多老师一提数学建模,脑子里先冒出竞赛、论文、MATLAB。太远了。中小学的建模,没那么玄。它更像一种课堂习惯:遇到真问题,先猜一猜,再找量,再搭关系,最后回头看。算得粗一点没关系,想得清楚才要紧。

那道“剩饭题”,难在哪

那道“剩饭题”,难在哪
那道“剩饭题”,难在哪

按应用题的路子,题目会写:食堂每天浪费米饭12千克,一个月按22天算,浪费多少千克?孩子列式,乘。完事。

但真问题不这样。真问题只给一个泔水桶,或者一张照片。孩子得自己决定:什么叫浪费?剩饭算,剩菜算不算?汤呢?称重还是估体积?一天的数据够不够?周末呢?

你看,麻烦全在前面。建模的难,不在乘除,在把一团生活揉成几个能算的量。这步没人替得了。

有的老师怕乱,赶紧帮孩子定变量:米饭重量为x,天数为y。心是好的。可这一下,最值钱的思考被拿走了。孩子只负责后半段计算,那还是应用题,不是建模。

我不主张完全放养。脚手架要给。比如先问:如果要说服校长,你需要哪些数据?孩子会说:每天剩多少、有多少人吃、哪道菜剩得多。行,这些就是变量雏形。老师不用急着写公式,先让词冒出来。

建模教学,先教“问”,再教“算”

有回在初中听“操场排队”的建模课。学校只有一个出入口,早高峰堵。老师让孩子想办法。一个小组说,测人流速度。另一个小组说,数每分钟通过多少人。还有小组提出,下雨天会变慢。

多好。这些孩子没写一个方程,但已经在做建模:识别变量、提出假设、考虑边界条件。后来老师才引入流量=密度×速度,孩子们眼睛亮了。为什么?因为公式来得晚,问题已经长在心里。

我见过反过来的课堂。老师先给公式,再给数据,最后让套。学生做得飞快。下课一问:这个模型能干嘛?摇头。这就像给了一把钥匙,却没给门。

初中生数学建模校园操场排队测量数据照片
初中生数学建模校园操场排队测量数据照片

中小学建模,规模可以很小。十五分钟微建模就够。比如:

· 书包有多重?全校书包总重相当于几头大象?
· 教室灯光全开一天,电费大概多少?
· 图书角哪类书最该补货?

问题最好从孩子嘴里来。他们抱怨过的事,就是最好的题库。老师要做的,是把抱怨翻译成数学能碰的问题。

家长别急着问“答案是多少”

家长别急着问“答案是多少”
家长别急着问“答案是多少”

说实话,家长关心结果,太正常了。谁不想看孩子算对。可数学建模教学里,结果常常不是唯一。一个模型说剩饭每天8千克,另一个说10千克,可能都有道理,因为假设不同。

这时候家长一句“到底哪个对”,容易把孩子问懵。更好的问法是:你这个数是怎么来的?如果假设变了,结果会怎样?

我认识一位妈妈,孩子做“家庭用水”建模。孩子假设每人每天洗澡10分钟,她没纠正,只问:你洗澡真10分钟?孩子愣住,跑去计时。后来改成8分钟,又发现弟弟洗得更久。模型改了三版。妈妈说,那几天家里像开了个小研究所。

这就对了。建模不是找标准答案,是练习为自己的答案负责。家长能帮的,是提供真实数据、当个追问者,别当判卷人。

评价一张草稿纸,比评价一张卷子更重要

如果考试只给结果分,建模教学一定走不远。老师嘴上说过程重要,手里红笔却只画对错,孩子精得很,下次就只奔答案。

我看过一份很“丑”的建模作业。纸上画着歪歪扭扭的表格,箭头乱飞,算式只占一角。但旁边有一行小字:“我们假设每个人饭量一样,这个假设可能不对。” 就冲这句话,我给高分。

评价可以看四件事:问题说清楚没有?变量找全没有?假设写明白没有?结果回头检验没有?算错一处,不致命。假设胡来,才要命。

当然,老师也累。一个班四十份,份份不一样。那就少而精。一学期认真做两次,比每周刷十道“建模题”强。真的。

数学建模教学学生便利贴假设墙课堂照片
数学建模教学学生便利贴假设墙课堂照片

还有个提醒:别把建模变成新的表演。公开课上热热闹闹,学生分组、海报、汇报,最后老师总结一个漂亮模型。可孩子回家,还是不会用数学看身边事。

判断真假建模,有个土办法:看问题是不是从学生那儿长出来的,看过程有没有反复修改。 如果一次成型,多半是排练过的。

数学建模教学,说到底是在教孩子一种态度:世界很乱,但可以试着理一理。理得不完美,也值得。先别算,让问题多飞一会儿。飞着飞着,数学就落下来了。

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