上周三在区里的教研活动上听了一节公开的数学建模课。刚上课老师就投影了校园里那棵有三十年树龄的香樟树,说今天的任务是测它的高度。底下学生瞬间炸锅,有人说找个梯子爬上去量,有人说等秋天落叶了掉在地上量树干的长度,还有人说拿无人机拍个照看比例尺。老师敲了敲讲台,说大家别瞎想,我们用学过的相似三角形来解——三分钟不到,板书写完了公式,练了两道同类型的题,整节课顺得像提前排好的剧本。
被跳过的“卡壳环节”
我坐在后排看着几个刚才还在举手要讲自己想法的学生,默默把笔转了起来。其实刚才那七嘴八舌的三分钟,才是建模最该花时间的地方。学生说爬梯子,那就要讨论“爬梯子安全吗?有没有更省力的方法?”;学生说测落叶,就要讨论“落叶掉下来会不会变形?能不能代表整棵树的高度?”。这些看起来“不严谨”的瞎想,本质上都是在把模糊的现实问题,往可落地的数学条件上靠。

老师直接跳过这些讨论,把现成的相似三角形模型抛给学生,本质上是把建模这个“从无到有搭框架”的过程,变成了“从有到用套公式”的练习。学生根本没搞懂,为什么偏偏选相似三角形,而不是别的方法。就像你教别人做菜,刚说要做番茄炒蛋,人家还在琢磨是先放番茄还是先放蛋,你直接把做好的菜端上来让他尝味道,他下次还是不会做。
建模不是套公式的“翻译游戏”
说实话,我之前也见过不少老师对数学建模的误解——觉得就是把应用题里的文字,翻译成数学式子,就算完成了建模。甚至有老师专门编了一套“建模翻译口诀”,看到“至少”就列不等式,看到“利润最大”就设二次函数,把活生生的问题,拆成了干巴巴的关键词匹配。
真正的建模起点,从来不是“找对应的公式”,而是先把现实问题里的冗余信息剥掉,把那些没法直接量化的模糊需求,一点点转成可以写在纸上的数学条件。比如刚才那个测树高的问题,学生如果真的要动手做,首先得想:树的高度是从地面到树顶的垂直距离对吧?那树顶会不会有伸出来的斜枝?阳光斜着照的时候,影长是从树的根部到影子的哪个位置?旁边的教学楼会不会挡着一部分影子?这些问题,课本上的相似三角形题根本不会提,但恰恰是这些问题,决定了你搭出来的模型靠不靠谱。

上次碰到个初二的小姑娘,课间拉着我看她的草稿本,说她想建模算一下家里猫每天要吃多少猫粮。她已经列了好几个变量:猫的体重、猫粮的热量、猫每天跑酷的时长、最近掉毛的程度。旁边的数学老师看到了,说你这个变量太多了,没有对应的课本模型,别瞎搞。我当时看着小姑娘皱着的眉头,真的有点生气——这难道不是最鲜活的建模场景?
别抱着“完美模型”的执念
很多老师上建模课,总追求最后算出来的数必须和真实值一模一样,差个十厘米都要让学生重新算。其实根本没必要。
你想啊,现实世界里哪有那么多刚好符合课本模型的问题?测树高的时候树本身有点斜,测出来的高度差个半米,只要学生能说清楚“我忽略了树的倾斜角度,这个误差是在可接受范围内的”,就已经摸到建模的门道了。我之前听一个老教研员说过,建模课的评价标准,从来不是看学生算出来的数有多准,而是看他能不能说清楚,自己在搭模型的时候,到底舍弃了哪些不那么重要的条件,为什么要舍弃这些。
错不了。
那些看起来“不完美”的模型,才是学生自己长出来的东西。你硬要给他套一个完美的、和现实严丝合缝的模型,他反而会觉得,数学就是课本上那些和自己没关系的题目。
那天听完那节公开课,我在走廊上碰到刚才那个讲要找梯子爬树的男生,他说本来还想自己想个办法测树高的,结果老师直接把方法给出来了,觉得有点没意思。
我当时没好意思说,其实我们这些当老师的,有时候真的太着急把“正确答案”递到学生手里了。