【摘要】數(shù)學(xué)建模是根據(jù)實(shí)際問題來建立數(shù)學(xué)模型，對(duì)數(shù)學(xué)模型來進(jìn)行求解，然后根據(jù)結(jié)果去解決實(shí)際問題。在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中，很多“課題學(xué)習(xí)”探究活動(dòng)都涉及建立數(shù)學(xué)模型來解決實(shí)際問題。

　　【關(guān)鍵詞】數(shù)學(xué)建模 初中數(shù)學(xué)

　　一、提出啟發(fā)性問題

　　通過創(chuàng)設(shè)情景，引出問題，讓學(xué)生體會(huì)到現(xiàn)實(shí)生活中數(shù)學(xué)建模問題的普遍存在;引導(dǎo)學(xué)生理解問題，明確目標(biāo)，讓學(xué)生知道如何把實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型。

　　1.創(chuàng)設(shè)情景，引出問題

　　做一件事，有時(shí)有不同的選擇方案。比較這些方案，從中選擇最佳方案作為行動(dòng)計(jì)劃，是非常必要的。當(dāng)我們面對(duì)不同的方案，怎樣運(yùn)用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行比較并作出合理的選擇?請(qǐng)看下面問題：

　　問題：怎樣租車?

　　某學(xué)校計(jì)劃在總費(fèi)用2300元的限額內(nèi)，租用汽車送234名學(xué)生和6名教師集體外出活動(dòng)，每輛汽車上至少有1名教師。

　　現(xiàn)有甲、乙兩種大客車，它們的載客量和租金如表所示：

　　(1)共需租多少輛汽車?

　　(2)給出最節(jié)省費(fèi)用的租車方案。

　　設(shè)計(jì)意圖：在這一環(huán)節(jié)，讓學(xué)生體會(huì)到現(xiàn)實(shí)中選擇問題，對(duì)各種方案運(yùn)用數(shù)學(xué)方法作出分析，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行理性選擇，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。為此提出一個(gè)問題以供研究。

　　2.理解問題，明確目標(biāo)

　　(1)面對(duì)這樣的問題，詢問學(xué)生從哪里入手?

　　(2)這個(gè)問題學(xué)生要做什么?

　　(3)學(xué)生選擇租車方案的依據(jù)是什么?

　　設(shè)計(jì)意圖：感知問題首先要感知問題的起點(diǎn)和目標(biāo)，即知道在什么條件下做什么事。在解決問題的過程中，問題的目標(biāo)必須始終在大腦中，設(shè)計(jì)這幾個(gè)問題是讓學(xué)生明白起點(diǎn)和目標(biāo)。

　　二、建立數(shù)學(xué)模型過程

　　首先引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)分析問題，規(guī)劃思路，讓學(xué)生感知問題的整體結(jié)構(gòu)和數(shù)量關(guān)系，從粗略到精細(xì)，從定性到定量的過程;然后，確定模型、解決模型問題，讓學(xué)生體會(huì)把實(shí)際生活問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題，感受數(shù)學(xué)的魅力。

　　1.分析問題，規(guī)劃思路

　　分析：第(1)問

　　老師：?jiǎn)栴}1.租車的方式有哪幾種?

　　學(xué)生甲：共三種：?jiǎn)为?dú)租甲種車、單獨(dú)租乙種車、甲種車和乙種車都租。

　　老師：?jiǎn)栴}2.如果單獨(dú)租甲種車需要多少輛?乙種車呢?

　　學(xué)生乙：由240÷45=5 ，240÷30=8 ;單獨(dú)租甲種車要6輛，單獨(dú)租乙種車要8輛。

　　問題3.如果甲、乙都租，你能確定合租車輛的范圍嗎?

　　學(xué)生丙：汽車總數(shù)不能小于6輛，不能超過8輛。

　　問題4.要使6名教師至少在每輛車上有一名，你能確定租車的輛數(shù)嗎?

　　學(xué)生丁：說明了車輛總數(shù)不會(huì)超過6輛，可以排除方案單獨(dú)租乙種車;所以租車的輛數(shù)只能為6輛。

　　分析：第(2)問

　　問題5.在“問題3”中，合租甲、乙兩種車的時(shí)候，又有很多種情況，面對(duì)這樣的問題，我們?cè)鯓犹幚砟?

　　同學(xué)戊：用分類討論思想——分5種情況討論(甲車分別為1—5輛);

　　同學(xué)己：老師，分5種情況討論太麻煩了，我們還可以設(shè)租甲種車x輛，確定x的范圍。

　　老師：很好，同學(xué)己思考的很到位，那我們?nèi)绾未_定x的范圍呢?來同學(xué)們看下面的問題

　　問題6.設(shè)租用 x 輛甲種客車。

　　(1)為使240名師生有車坐，可以確定x的范圍嗎?

　　學(xué)生庚：可以，由45x+30(6-x)≥240→x≥4

　　(2)為使租車費(fèi)用不超過2300元，對(duì)x的范圍有影響嗎?

　　學(xué)生辛：可以，

　　由400x+280(6-x)≤2300→x≤5

　　老師：很好那我們就知道了x的取值范圍為：

　　4≤x≤5 (x為整數(shù)，故x取值為4或5)

　　設(shè)計(jì)意圖：感知問題的整體結(jié)構(gòu)和數(shù)量關(guān)系，從粗略到精細(xì)，從定性到定量的過程。要感知租車費(fèi)用隨著不同的租車方案變化而變化，怎么從一個(gè)不確定的租車總數(shù)到確定的租車總數(shù)，并不是自動(dòng)生成的，需要經(jīng)過人數(shù)分析，總費(fèi)用限制以及各要素可變性分析、變量的確定、變量之間關(guān)系的確定及數(shù)量表示等過程。

　　2.建立模型、解決問題

　　問題7.結(jié)合問題的實(shí)際意義， 設(shè)租車費(fèi)用為y(單位：元)，試寫出y與x的函數(shù)關(guān)系式，并分析x取何值時(shí)，租車費(fèi)用y最小?

　　學(xué)生壬：y=400x+280(6-x)=120x+1680(x=4、5)

　　有以下兩種方案：

　　方案一：當(dāng)x=4時(shí)，即租4輛甲種汽車，2輛乙種汽車y=120×4+1680=2160;

　　方案二：當(dāng)x=5時(shí)，即租5輛甲種汽車，1輛乙種汽車y=120×5+1680=2280。

　　所以選擇方案一租車費(fèi)用最少，為2160元。

　　設(shè)計(jì)意圖：上述函數(shù)問題需要在確定自變量的范圍、了解一次函數(shù)的增減性的基礎(chǔ)上，進(jìn)行分類討論或利用函數(shù)性質(zhì)得出結(jié)論。

　　整個(gè)建立數(shù)學(xué)模型的過程貫穿了數(shù)學(xué)中常用的分類討論、轉(zhuǎn)化的數(shù)學(xué)思想，引導(dǎo)學(xué)生找出解決每類或者每一步問題的關(guān)鍵。

　　本文通過租車問題，說明數(shù)學(xué)建模在解決實(shí)際問題中的應(yīng)用。在這過程中鞏固一次函數(shù)知識(shí)，靈活運(yùn)用變量關(guān)系解決相關(guān)實(shí)際問題.把各種數(shù)學(xué)模型通過函數(shù)統(tǒng)一起來使用，提高解決實(shí)際問題的能力.讓學(xué)生認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)在現(xiàn)實(shí)生活中的意義，發(fā)展學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。

　　數(shù)學(xué)建模對(duì)初中的學(xué)生來說認(rèn)知要求比較高，屬于問題解決層次。問題解決過程需要感知和確定問題、表征和定義問題、形成解決問題策略、組織信息、資源分配、監(jiān)控評(píng)估等認(rèn)知活動(dòng)。與學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)概念、數(shù)學(xué)事實(shí)原理相比較，學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)問題解決的經(jīng)驗(yàn)相對(duì)缺乏，因此，在學(xué)習(xí)解決問題時(shí)會(huì)遇到較大困難。學(xué)生習(xí)慣于接受老師的解題分析，一旦自己獨(dú)立面對(duì)陌生問題，就無從下手。在這種情況下，教師因適當(dāng)引導(dǎo)，發(fā)展學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題和解決問題的能力。

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