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什么是模型？小学数学中有哪些模型？
在《义务教育数学课程标准》中还提到一个核心概念，就是模型思想。什么是模型呢？许多数学教育工作者认为，一个数学表达就是模型，比如，方程就是模型、甚至一个代数式就是模型。就广义来说，这样理解模型是可以的，但更确切地，单纯的数学表达是模式而不是模型[^17]。《义务教育数学课程标准》中所说的模型，强调模型的现实性，是用数学的语言讲述现实世界中的故事；强调在建立模型的过程中，让学生感悟如何用数学的语言和方法描述或者解决一类现实生活中的问题。在《义务教育数学课程标准》中，是这样解释模型思想的：
是学生体会和理解数学与外部世界联系的基本途径。建立和求解模型的过程包括：从现实生活或具体情境中抽象出数学问题，用数学符号建立方程、不等式、函数等表示数学问题中的数量关系和变化规律，求出结果并讨论结果的意义。
由这个解释可以看到，模型有别于一般的数学算式，模型也有别于通常的数学应用，模型是能够用来解决一类具有实际背景问题的数学方法。必须强调的是，模型的重要性往往不是取决于数学表达是否完美，而是取决于对现实世界的解释，关于这个问题的详细讨论参见附录的话题23。我想，在小学阶段的数学教学中，至少需要考虑两个模型：一个是总量模型，一个是路程模型。
总量模型。顾名思义，这种模型讨论的是总量与几个部分量之间的关系，其中部分量之间的地位是平等的，是并列关系，因此这种模型的运算要用加法[^18]。如果单纯从数学计算的角度考虑，还可以称这个模型为加法模型。这种模型可以具体表示为：
总量 = 部分量 + 部分量。 （7）
显然，可以用这个模型来解决现实中一类涉及到总量的问题，这样的问题在小学低年级的数学教学中是屡见不鲜的。比如，图书室各中类型书的总和是多少，在商店中买几样商品的总花费是多少，等等。进一步，针对现实生活中具体问题背景的不同，可以引导学生灵活地使用这种模型，比如，可以在"部分量"那里讲一些故事，就像问题14中所述说的那样；也可以在总量那里讲一些故事，把加法运算变为减法运算：部分量
= 总量 - 部分量。
路程模型。这种模型讲述的是距离、速度、时间之间的关系，如果假设速度是均匀的（或者平均速度），可以得到模型的形式：
距离 = 速度 × 时间。 （8）
虽然所说的是路程问题，但这个模型可以适用于一类现实中的问题，比如，还可以解决"总价
= 单价 × 数量"的问题，解决"总数 = 行数 ×
列数"的问题，等等[^19]。但就描述自然界的规律而言，上面（8）式所表述的距离模型是本质的，详细讨论参见附录的话题23。
因为这种模型强调的是乘法，因此单纯从数学角度考虑，还可以称这种模型为乘法模型。显然，在具体使用这类模型的时候，可以在时间那里讲一些故事，比如，甲比乙晚出发多长时间；还可以在速度那里讲一些故事，比如，甲在行程中途改变速度，等等。当然，也可以在距离那里讲一些故事，把乘法变为除法：时间
= 距离 / 速度。
针对具体问题的不同，还可以把总量模型（7）和路程模型（8）结合使用，在结合的过程中，方程就成为了有力的数学工具。通过对模型的构建和理解，我们可以逐渐认识到：数学不仅仅是对现实世界中数量关系和图形关系的抽象，数学也不仅仅是逻辑推理的典范，数学所形成的概念、方法和命题还是描述现实世界强有力的工具。
在小学阶段的数学教学中，虽然《义务教育数学课程标准》没有提出明确要求，但还有两类模型是可以考虑的，一类是植树模型，一类是工程模型。
植树模型。这类模型的问题背景是：在直线上、或者平面上有规律地挖一些洞（也可以假设有一些洞），在洞中植树。在一般情况下，植树的数量小于洞的数量，这就可以提出两类问题：一类问题是按一定规律在一部分洞中植树，问可以植树多少颗；一类问题是确定植树的颗数，探索植树的规律。可以想象，在现实生活中这类问题是层出不穷的，也是非常有趣、非常有意义的。比如，要在一条道路沿线设立若干个加油站，就可以把道路的里程看做洞。再比如，要在一个区域要设立若干个商业点，就可以把居民住宅区看做洞。特别是在现代社会，这个模型被广泛应用于资源调查或者环境调查，因为可以设想所要调查的区域有若干个洞，而调查点就是植树。
显然，在平面上设计这类问题要比在直线上困难得多，因此在小学阶段的数学教学中，问题的背景应当主要是针对直线而不是平面。
工程模型。这类模型的问题背景是：有一个工程，甲工程队和乙工程队单独完成分别需要A天和B天，考虑两个工程队合作完成这个工程所需要的时间。解决这样的问题，一个简便的方法是假设工程为1，因为有了这个假设就可以确定甲工程队和乙工程队一天分别能完成工程的：1/A和1/B。正因为如此，人们又称这样的问题为归一问题。当然，在具体使用这个模型的时候，可以假设两个工程队合作会提高效率、或者降低效率；也可以假设甲工程队先工作几天之后乙工程队再参加；还可以假设有三个、或者更多的工程队来完成这个工程。这种模型的传统问题还可以是注水问题：有几个水管向一个池子中注水，还可以考虑一边注水一边放水的情况，等等。
可以看到，使用模型的过程可以充分发挥人的想象力。这个想象力主要表现在构建现实背景，想象背景中事物之间的各种数量关系，想象数量关系的各种可能组合。因此，在这样的教学过程中，不仅要培养学生分析问题和解决问题的能力，还要培养学生发现问题的能力和提出问题的能力。事实上，数学《义务教育数学课程标准》中的例54就提供了一个很好的范例。在这个例子是针对路程模型的，给出了数量关系和一些坐标图，让学生判断与数量关系有关的坐标图。事实上，还可以反过来引发学生思考这样的问题，比如先给出坐标图，让学生根据坐标图上的数量关系构建一个关于路程模型的故事。
总之，引导学生探索模型的过程是帮助学生积累数学活动经验的有效方法，这样的教学所需要的时间可能要多一些，因此在《义务教育数学课程标准》中专门设定了"综合与实践"的教学内容，希望通过这样的教学内容能够特殊地培养学生的应用意识和创新意识。