深化高中数学建模教学,培养学生数学的应用能力
吴金桥
生成PDF 清样下载 引用

复制成功

导出题录

参考文献( GB/T 7714-2015 ) 复制

吴金桥,. 深化高中数学建模教学,培养学生数学的应用能力[J]. 建模与系统仿真,202410. DOI:10.12721/ccn.2024.157097.
摘要: 数学范畴的建模思想是通过对实际问题的归纳总结,并利用数学语言将生活中出现的问题简单化、将特殊的问题一般化的过程。将建模思维渗透到高中数学教学中有利于学生举一反三,提高学生学习效率。数学教师应明确自身的引导作用,鼓励学生从数学视角出发,利用数学逻辑概括实际生活中的问题,同时对问题进行模型的构建,最后通过数学知识解决问题、验证结果并完善模型。长此以往,有利于学生综合能力的培养。
关键词: 高中数学;数学建模;教学实践;策略
DOI:10.12721/ccn.2024.157097
基金资助:

就目前多数学生的学习情况和国家人才需求而言,传统教学方式已经不再适用于高中数学课堂教学。因此,高中教师应改变教学策略,逐步培养学生归纳总结、学以致用、对实际问题建模化的思想,培养学生数学的应用能力。因此,本文主要探究了深化高中数学建模教学的具体路径,旨在进一步提高学生对知识的应用能力。

一、数学建模的含义

在高中数学学习中,数学建模通常指的是基于实际问题的概括、总结,并寻找不同问题的相似点,利用数学模型以及课本中的数学知识将特殊问题归纳为普遍问题,从中提炼出具有普适性的解决问题方法,进而大幅提高解决问题的效率。这有利于对实际问题建模能够以更简单、直接的方式将抽象的数学知识呈现出来。高中数学题目往往过于复杂,大量的文字描述导致学生难以理解,且无法抓住题目的重点和解题思路。但数学建模能够将冗杂的文字描述转化成图形、函数,还能通过函数明确变量与常量的关系,简化解题过程以及节约解题时间,提高学生考试成绩。建模思想不仅有利于提升学生数学成绩,对其今后全方面发展也具有重要意义。

二、高中数学实施建模教学的具体策略

(一)尊重学生的主体地位,主动建立数学模型

在高中数学核心素养的指导下,教师仅仅是指导者,学生才是教学活动中的主角。这要求教师应明确学生对于课堂教学的主体作用,重视学生真正的学习需求,而讲解非自以为学生需要了解的知识。教学方法更应改进,以学生为指引,降低自己的课堂存在感。例如,教师可以在课前便使学生明确本节课的学习目标,提前向学生发放备课资料,为学生自主学习提供平台,鼓励学生通过课前预习发现学习问题,使学生在课前就明确自己的问题所在,带着疑问上课以实现高效课堂。此外,教师还可以鼓励学生自由结组,在组内讨论并解决问题,争取将问题进行内部消化。比如,在学习“集合”这一课时,教师应首先抛出关于集合概念的相关问题:“学校临时通知本周一上午九点,高一全体同学需要到操场上去升国旗,那么在这个通知中,通知对象是全体高一新生还是个别的新生?”针对此问题学生以组为单位进行自由讨论,在讨论时间结束后组内可以选举一名同学为代表向全部同学展示本组的讨论结果。最后教师可以对讨论结果进行总结、补充,并指出“集合”的概念,即属于常用词语,特定对象为总体,最后向学生明确教科书中的“集合”定义,引导学生更深刻地理解集合的概念。

(二)创设问题情境

数学建模的顺利开展需要借助一定的外在环境因素,因此教师在进行数学建模的过程中应该注意对问题情境的创设,培养学生对于数学问题的建模能力。教师在进行问题情境的创设时还需要综合考虑学生的年龄阶段、学习水平和接受能力,并以此为依据进行创设,并且问题情境要尽可能地和学生的真实生活接近,以保证学生能够主动参与到课堂教学中。因为对于数学的建模活动来说,至关重要的一个环节就是提出假设,如果假设设置得好,教学就会收获事半功倍的效果,反之则会“竹篮打水一场空”。因此这就更加要求教师要提高创设问题情境的能力,以此保证学生数学建模能力的提升。比如,在学习“指数函数的概念”这一课时,首先,教师可以利用多媒体来播放细胞分裂的影像,使学生预先对细胞分裂进行思考。其次,教师可以根据细胞分裂情况创设情境,并提出问题:“假设第x次分裂的细胞数是y,那么x与y是怎样的变化关系,及其具体的函数表达式是什么?”教师可先组织学生结合函数知识进行自由讨论,然后引导他们列出函数式y=2x。接着,教师组织学生动手进行“折纸”游戏,把一张纸对折1次变成2层,对折2次变成4层,接着以此类推。最后,教师可再次进行相同问题的提问:“假如第x次对折得到的纸的层数为y,那么y与对折次数x的函数关系式是什么?”并再次引导学生列出函数式y=2x。此时,教师可引导学生观察两个函数式的特征,从两个特殊问题中概括总结出相同点并进行建模,以便更好地了解指数函数。

(三)借助现代化的多媒体教学设备

多媒体教学设备利用互联网技术,早已被广泛地应用于课堂教学中,并且为教育的发展贡献出力量。将多媒体教学设备进行数学建模的演示和展示,能够将建模清晰、直观地展现在每一位学生的眼前,让学生可以直观地感受到模型建立的动态过程。比如,在《三角函数的应用》教学中,在课前引导环节,教师可以用钱塘江大潮的图片和视频来激发学生的学习兴趣,同时引导学生通过回忆课文《观潮》。看到图片或者视频之后,教师就可以直接向学生询问:如果视频选择的时间是最佳观潮时机,那最终的观潮时机如何确定和预测呢?然后由学生总结整个过程,使他们初步掌握数学建模的基本流程。在课堂讲授新课环节,由牡丹江材料的介绍,从而调动学生学习兴趣,使学生更熟悉家乡。然后通过学案进行自主预习、小组合作探究学案内容、教师引导三部分,帮助学生更好地将抽象的生活化问题利用数学知识以及数学思维化为具体、普遍的一般问题,同时培养学生解决实际问题的能力,为学生长期持续发展做铺垫。

三、结语

总而言之,在高中阶段的数学教学中培养学生的建模能力对提高学生数学能力帮助巨大。当前国家需要的是应用型的人才而非理论型的人才,因此教育更注重的是对学生能力的培养,而培养学生的建模能力也正是顺应国家教育形势的表现。数学学科的学习本就充满了抽象色彩,将建模运用其中能够帮助学生对知识进行具象化的理解,知一通百,实现知识的活学现用。

参考文献

[1]邹德文.核心素养视角下的高中数学建模教学研究[J].数理化解题研究,2020(24):23-24.

[2]陈亮.基于核心素养培养的高中数学建模教学探讨[J].广西教育(中等教育),2020(12):140-141.