科技创新活动中初中生数学建模素养塑造的策略
范桂成
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范桂成,. 科技创新活动中初中生数学建模素养塑造的策略[J]. 建模与系统仿真,202411. DOI:10.12721/ccn.2024.157107.
摘要: 在新课程改革的背景下,数学建模可以更好的帮助数学的学习,有效的发展创新数学思维,因此把建模思想引入初中课堂教学中,培养学生的建模能力,提高学生把数学知识实践于实际问题的能力,激发学生对数学的学习兴趣,提高学生的学科素养,促进学生的全面发展。基于此,本文对科技创新活动中初中生数学建模素养塑造的策略进行相关讨论。
关键词: 数学建模能力;初中数学;课堂教学;策略
DOI:10.12721/ccn.2024.157107
基金资助:

数学建模是数学核心素养的重要组成部分,是培养学生解题思维的重要方法,也是一种高效实用的数学学习方法。数学建模在初中数学课堂教学中可以促进学生的数学应用意识、发挥学生的主体地位、提升学生的数学思维能力和提高学生的解题效率。

一、数学建模素养的概述

数学建模素养是指运用数学语言、符号、公式等对实际问题进行抽象和概括,通过建立数学模型来解决问题的一种能力。数学建模过程包括从实际问题中抽象出数学模型、对数学模型进行求解、对结果进行解释和验证等步骤。具备数学建模素养的学生能够运用数学语言和工具,将实际问题转化为数学问题,建立数学模型,并通过计算、推理、数据分析等方式解决实际问题。

二、科技创新活动中初中生数学建模素养塑造优势

首先,科技创新活动为学生提供了实践数学建模的机会。通过解决实际问题,学生能够亲身体验数学建模的全过程,从问题分析、模型建立到解决方案的实施,这种实践经验能够加深学生对数学建模的理解,提高他们的建模能力。

其次,科技创新活动有助于培养学生的创新思维和解决问题的能力。在活动中,学生需要面对各种复杂的问题,这要求他们勇于挑战、创新思考,寻找解决方案。这种经历能够锻炼学生的逻辑思维和创造性思维,提高他们解决问题的能力。

最后,科技创新活动能够激发学生对数学建模的兴趣和热情。通过参与活动,学生能够深入了解数学建模在解决实际问题中的应用价值,感受到数学建模的魅力。

三、科技创新活动中初中生数学建模素养塑造的策略

(一)进行数学科普活动

初中数学科普活动对于培养学生的数学建模素养具有积极作用。通过参与科普活动,学生可以深入了解数学知识的应用背景,拓宽数学视野,提高数学建模的兴趣和能力。

教师可以举办“质数”主题科普活动。首先,质数是一个与数学建模紧密相关的主题。质数是只能被1和自身整除的正整数,它在密码学、计算机科学等领域有广泛的应用。通过这个主题,学生可以了解到数学建模在解决实际问题中的重要性。教师可以为学生讲解质数的定义、性质和它在数学、科学中的应用。通过讲解质数定理、哥德巴赫猜想等经典问题,让学生了解数学建模的基本概念和方法。学生可以分组进行实验,探究质数的规律。例如,他们可以使用编程语言编写程序来生成一定范围内的质数,或者使用数学软件来绘制质数分布的图表。这种实践活动能够帮助学生掌握数学建模的方法和技巧。在实验过程中,教师可以提供一些与质数相关的实际问题,让学生运用数学建模的方法进行分析和解决。例如,如何使用质数来加密信息,或者如何利用质数定理来估算一个数字的因子数量。这种案例分析能够培养学生的问题解决能力和创新思维。学生可以发挥想象力,创作与质数相关的作品,如数学短剧、质数主题的画作或雕塑等。这种创作活动能够培养学生的创新能力和艺术素养,同时也能增强他们对数学建模的兴趣和热情。通过“质数”主题科普活动,学生不仅能够深入了解质数的相关知识,还能够掌握数学建模的基本方法,提高解决实际问题的能力。

(二)进行数学探究活动

数学探究活动是培养学生数学建模素养的有效途径之一。通过探究活动,学生可以在教师的引导下,主动探究数学问题,发现数学规律,运用数学知识解决实际问题,从而培养数学建模素养。

在探究“三角形内角和”的问题时,教师应明确告诉学生探究的目标是发现三角形内角和的规律。这有助于学生有目的地开展探究活动,提高探究效果。教师可以创设一个与三角形内角和相关的问题情境,激发学生的探究兴趣。例如,可以提出“为什么三角形的一个内角相邻的外角等于另外两个内角的和?”这样的问题,引导学生进行思考和探究。在探究过程中,教师应鼓励学生进行猜想和假设。学生可以根据自己的直觉或经验,提出关于三角形内角和的假设,然后通过实验进行验证。教师可以引导学生通过动手操作,使用量角器测量三角形的内角,观察并记录实验数据,以验证三角形内角和的规律。在探究过程中,教师应鼓励学生进行交流与合作。学生可以分组进行探究活动,共同讨论、分享实验结果和想法,通过合作的方式提高探究效果。在实验的基础上,教师应引导学生进行推理和分析。学生可以通过对实验数据的分析,逐步推导出三角形内角和的定理。这有助于培养学生的逻辑思维和数学分析能力。在探究活动结束后,教师可以进一步拓展相关知识,将其应用到实际问题中。例如,学生可以尝试使用三角形内角和定理解决一些实际问题,如计算角度、解决几何问题等。通过以上策略,教师可以更好地组织“三角形内角和”的探究活动,提高学生的建模素养。同时,教师还应不断反思自己的教学策略和方法,以更好地适应学生的学习需求和发展。

(三)引领学生自主探析

在数学建模过程中,学生会实现角色的转变,从原本的旁观变为亲身的参与,可以使学生亲自感知生活,从而推动学生思维的不断强化。

在这样一个问题中,想要摆成第一个小屋子需要运用5块小石子,摆成第二个,需要11块,第三个需要17块。若是按照这样的规律,到第30个小屋子时,需要多少块?第n个呢?在本问题的探究中,教师要为学生提供自主探析的机会,引领学生猜测、假设等,自行达成数学模型的构建,进而发现其中蕴含的规律。并且,也可以组织学生合作学习,共同开展数学模型的构建,轻松实现问题的解决,知道第30个小屋子需要179块小石子,第n个为6n-1。在对学生建模思想的培养中,由于初中学生已经具有一定的知识基础与思维能力,教师要尽可能多的为学生提供自主学习的机会,让学生亲自参与到建模的全过程,使学生亲自感知建模的简便,也更深入的理解数学知识,推动学生数学思维的发展。

四、结语

综上所述,数学建模能力是学生学好数学的一个重要能力,可以培养学生的创新性思维,引起学生对数学学习的兴趣,提升学生的解题效率。教师在初中课堂教学中,应重视数学建模问题,引导学生把数学知识与生活实际相结合,创设合理的问题情境,循序渐进,培养学生的数学建模意识,提高数学建模能力和学习效果,为以后学生的数学发展打下坚实的基础。

参考文献:

[1]温海英.论初中数学教学中培养学生建模能力的措施[J].教育界,2021, 440(16):61-62.

[2]陈爱美.数学教学情境创设与学生数学建模[J].福建基础教育研究,2013,51(03):95-96.

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