Методика изучения элементов математического моделирования в 5-6 классах

2. Методика изучения элементов математического моделирования в 5-6 классах

Известно, что процесс математического моделирования состоит из трех этапов:

1) перевода предложенной задачи с естественного языка на язык математических терминов, т.е. построения математической модели задачи (формализация);

2) решения задачи в рамках математической теории (решение внутри модели);

3) перевода полученного результата (математического решения) на язык, на котором была сформулирована исходная задача (интерпретация полученного решения).

Следует отметить, что в школе в основном уделяется внимание работе над вторым этапом моделирования, в то время как формализация и интерпретация остаются недостаточно раскрытыми. Необходимо организовать обучение учащихся элементам моделирования, относящимся ко всем трем этапам. Важным средством обучения элементам моделирования, относящимся к этапам формализации и интерпретации, являются сюжетные задачи. Сюжетной задачей называют задачу, описывающую реальную или приближенную к реальной ситуацию на неформально-математическом языке. С этой точки зрения любая задача, возникающая на практике, является сюжетной, однако часто она может не содержать достаточных для решения числовых данных. Такие задачи называют задачами-проблемами. Для построения их математической модели нужно найти достаточное количество числовых данных. Школьные учебники почти не содержат задач-проблем. Учащимся, как правило, сразу предъявляется словесная модель задачи, поэтому представления о характере отражения математикой явлений, описываемых в сюжетных задачах, часто оказываются весьма примитивными. Это происходит вследствие того, что этап формализации при решении школьных сюжетных задач оказывается представлен слишком узко, т.е. нет условий для содержательного раскрытия деятельности, проходящей на этом этапе математического моделирования. Поэтому надо искать пути содержательного раскрытия и конкретизации этапов формализации и интерпретации математического моделирования. В частности, эта проблема может быть реализована на пути решения так называемых прикладных задач. Для подготовки к обучению в профильных классах уже в 5-6 классах целесообразно использовать прикладные и учебно-прикладные задачи, которые позволяют учить школьников следующим действиям, характерным для этапов формализации и интерпретации:

замене исходных терминов выбранными математическими эквивалентами;

оценке полноты исходной информации и введению при необходимости недостающих числовых данных;

выбору точности числовых значений, соответствующей смыслу задачи;

оценке возможности получения числовых данных для решения задачи на практике.

Выполнение действия замены исходных терминов выбранными математическими эквивалентами основывается прежде всего на жизненном опыте учащихся, т.е. знании терминов, встречающихся в быту или при изучении других предметов, которые могут быть заменены математическими понятиями и отношениями. Из этого следует, что в системе задач школьных учебников должно быть больше задач, содержащих термины из различных научных областей, но не требующих длительного и громоздкого объяснения их сущности. Кроме этого, задачи расширяют словарный запас учащихся, знакомят с новыми интересными фактами из разных наук.

Обучение замене исходных терминов может происходить при формировании понятий. Например, при изучении понятия окружности целесообразно использовать следующие задачи:

Часто на практике используются единицы времени, не входящие в известные системы мер, - неделя, декада, квартал, век. В учебниках не хватает задач, где название единиц измерения включено в сюжет задачи и требуется замена одной единицы другой в соответствии с условием. В таких задачах математическим эквивалентом будет являться число более мелких единиц измерения.

При обучении действию оценки полноты исходной информации и введения при необходимости недостающих числовых данных необходимо учитывать компоненты, которые могут быть в условии этих задач: сюжет (объекты), величины, их характеризующие, значения этих величин. При этом можно выделить следующие типы задач, представленные в таблице.

Знак "+" обозначает наличие соответствующего компонента в условии, знак "-" - отсутствие. Знак "-" в графе "сюжет" характеризует задачи, в которых требуется подобрать объекты по заданным величинам и (или) значениям. Знак "-" в графе "величины" предполагает выделение системы необходимых исходных величин в условиях лишних или недостающих данных. Комбинации "+", "+", "+" и "-", "-", "-" не рассматриваются как не представляющие интереса.

Кроме того, задачи внутри одного типа могут отличаться и формой задания: таблица, диаграмма, чертёж, краткая запись и т.д. Приведём примеры, соответствующие выделенным типам.

Велосипедист и пешеход вышли из посёлка в одно и то же время и пошли в город по одной и той же дороге. Велосипедист движется со скоростью…км/ч, пешеход - …км/ч. Какое расстояние будет между ними через 1,5 ч?

Из годового отчёта школы известно следующее:

число учащихся в начале учебного года 642

прибыло в течение года 19

переведено в параллельные классы 4

выбыло из школы 9

осталось на повторное обучение 2

закончило школу 78

Сколько учащихся осталось по окончании учебного года?

в) Составить задачу по краткой записи:

	Количество	Цена	Стоимость
1	3	На 1 р.20 к. дороже	р.20 к.
2	1

г) Составить задачу по числовому выражению:

е) В первом вагоне трамвая ехало a человек, а во втором b человек. На остановке из второго вагона вышло c человек. Какое из выражений показывает, сколько человек осталось во втором вагоне:

б) (a + b) – c г) a + (b - c)

Говоря об обучении действию выбору точности числовых значений, соответствующих смыслу задачи, не имеется в виду формирование понятий и умений, связанных с приближёнными вычислениями. Речь идёт о привлечении внимания учащихся к тому, что любая математическая модель имеет погрешность. При решении задач в жизни редко получают круглые ответы. Поскольку, например, считать массу краски для пола с точностью до грамма неразумно, то необходимо уметь округлять числовые данные в соответствии со смыслом задачи.

Формирование данного действия должно начинаться уже в процессе знакомства учащихся с единицами измерения, что происходит ещё в начальной школе. Целесообразно при изучении всех единиц рассматривать, какие объекты на практике измеряются данной единицей.