高中数学课堂中培养学生数学建模思想的策略
周芳 华胜
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周芳 华胜,. 高中数学课堂中培养学生数学建模思想的策略[J]. 建模与系统仿真,2024.12. DOI:10.12721/ccn.2024.157118.
摘要: 本文旨在探讨在高中数学课堂中如何有效培养学生的数学建模思想。数学建模思想在提高学生数学素养和解决实际问题中具有重要意义。文章首先分析了数学建模思想在高中数学教育中的价值,包括提高学生学习兴趣、增强学生解题能力和帮助学生构建数学知识网络。接着,详细阐述了培养学生建模思想的六条路径:挖掘数学教材以渗透模型思想、创设生活情境以建立数学模型、组织合作探究以深入研究模型、广泛开展活动以强化建模应用、借助经典试题以积累建模经验,以及优化评价方式以培养建模能力。通过这些策略,可以系统地提升学生的数学建模能力和数学思维的深度。
关键词: 高中数学;数学建模;思想培养;教学策略
DOI:10.12721/ccn.2024.157118
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一、高中数学建模思想的培养价值

(一)提高学生学习兴趣

数学建模思想在激发学生兴趣方面起到了至关重要的作用。高中阶段的学生,正处于对知识充满好奇心的年龄阶段,他们对于能够亲自动手参与并解决问题的学习方式有着天然的兴趣。数学建模正好满足了这一需求,它允许学生将课本上抽象的数学公式和理论应用到实际问题中去,通过构建具体的数学模型来寻找答案。这一过程不仅使得数学问题变得生动且有趣,同时也让学生体验到了数学在解决实际问题中的强大作用。因此,数学建模思想的应用,无疑能够极大地提升学生对数学学科的兴趣,进一步转化为学习动力。

(二)增强学生解题能力

数学建模对于增强学生解题能力的影响也是显而易见的。在传统的数学学习中,学生往往通过大量的习题练习来提高解题能力,但这种方式容易让学生陷入机械化的思维模式。而数学建模则要求学生综合运用所学的数学知识,对实际问题进行深入的分析和理解,进而构建出合适的数学模型进行求解。这一过程不仅要求学生具备扎实的数学基础,还需要他们具备良好的逻辑思维和空间想象能力。因此,通过数学建模的训练,学生的解题能力将得到全面的提升,他们不仅能够解决书本上的问题,还能应对现实生活中复杂多变的数学挑战。

(三)构建数学知识网络

数学建模在帮助学生构建数学知识网络方面同样具有显著效果。在数学建模的过程中,学生需要将所学的各种数学知识进行有机的结合和应用,这包括代数、几何、概率统计等多个领域。通过不断地在建模实践中运用这些知识,学生不仅能够加深对各个知识点的理解和记忆,还能在潜移默化中将这些知识点连接成一个完整的知识网络。这样的知识网络不仅有助于学生更好地理解和掌握数学知识,还能提升他们的数学素养和综合能力,为未来的学习和职业发展奠定坚实的基础。

二、高中数学课堂中培养学生建模思想的路径

(一)挖掘数学教材,渗透模型思想

高中数学教材中,不仅涵盖了基础的数学概念、定理和公式,更隐藏着丰富的数学建模素材。教师应深入探索教材内容,精准把握每一个可以与数学建模相结合的教学点,从而在日常教学中巧妙地渗透建模思想。当讲解到某一数学概念时,教师可以阐释该概念产生的实际背景,以及其在现实生活中的具体应用,进而帮助学生构建起数学知识与实际问题之间的桥梁。例如,在介绍三角函数时,教师可以引入影子的长度变化来建立与太阳高度角之间的数学模型,使学生更加直观地理解三角函数的实际意义。通过深入挖掘教材中的数学建模素材,并将其与课堂教学内容紧密结合,教师可以在潜移默化中培养学生的数学建模意识,为其后续的建模实践打下坚实的基础。

(二)创设生活情境,建立数学模型

生活是学生最为熟悉的场景,也是数学知识的重要来源和应用场所。教师可以通过创设与数学知识紧密相关的生活情境,引导学生从中发现并提炼出数学问题,进而建立起相应的数学模型。在这一过程中,教师需要精心设计问题情境,确保其既贴近学生的实际生活,又能有效地引出数学建模的需求。例如,在讨论概率问题时,教师可以设定一个购物抽奖的情境,让学生通过观察和分析抽奖的过程与结果,建立起概率模型,从而更深入地理解概率的概念和应用。通过生活情境的创设,教师不仅能够帮助学生理解数学建模的实际应用价值,还能有效地提高他们的建模能力和解决问题的能力。

(三)组织合作探究,深入研究模型

小组合作探究是培养学生团队协作能力和创新精神的有效途径。在数学建模方面,教师可以通过组织学生开展小组合作探究活动,让他们围绕某个具体的数学模型进行深入的研究和探讨。在小组合作的过程中,每个学生都可以发表自己的观点和见解,通过集体的智慧和努力,共同攻克数学建模中的难题。例如,在研究线性规划问题时,教师可以让学生分组探讨如何在实际生活中应用线性规划模型进行优化决策。通过讨论和交流,学生不仅能够加深对数学模型的理解,还能在合作中互相学习、共同进步。

(四)广泛开展活动,强化建模应用

课外活动是课堂教学的有力补充,也是培养学生数学建模能力的重要平台。教师可以通过广泛开展与数学建模相关的课外活动,如数学建模竞赛、数学建模实践项目等,让学生在实践中不断锤炼建模技能。这些活动不仅能够激发学生的参与热情和创新精神,还能帮助他们在实际操作中深化对数学模型的理解和应用。例如,在参与数学建模竞赛时,学生需要针对实际问题建立数学模型,并运用所学知识进行求解和分析。这一过程不仅能够锻炼学生的建模能力,还能培养他们的创新思维和解决问题的能力。

(五)借助经典试题,积累建模经验

经典试题往往蕴含着丰富的数学建模思想和解题方法,是学生学习和积累建模经验的重要资源。教师可以通过引导学生分析和解答这些试题,帮助他们熟悉数学建模的流程和技巧,提升他们的建模能力。同时,教师还可以根据试题的特点进行有针对性的变式训练,培养学生的灵活思维能力和创新能力。例如,在解析几何问题中,教师可以通过改变题目的条件和要求,引导学生进行多角度、多层次的思考和分析,从而培养他们的数学建模能力和解决问题的能力。

(六)优化评价方式,培养建模能力

传统的数学评价方式往往侧重于对学生知识掌握情况的考查,而忽视了对学生建模能力的评价。为了全面、客观地评价学生的数学建模能力,教师应当优化评价方式,将建模能力纳入评价体系中。具体而言,教师可以设置一些开放性问题或实际问题作为评价内容,让学生运用数学建模方法进行解答。在评价过程中,教师不仅要关注学生的答案是否正确,还要关注他们的建模过程、解题思路和方法是否合理、是否具有创新性。通过这种评价方式,教师不仅能够真实反映学生的建模能力水平,还能激发他们的学习动力和创新精神。

三、结语

在高中数学课堂中培养学生的的数学建模思想具有重要意义。通过挖掘教材、创设生活情境、组织合作探究、广泛开展活动以及优化评价方式等多种策略的结合运用,可以有效地提升学生的数学建模能力和数学思维的深度。这些策略不仅有助于学生更好地理解数学知识体系和应用价值,还能够培养他们的逻辑思维能力和创新能力,为未来的学习和职业发展奠定坚实基础。因此,高中数学教师应当积极探索和实践这些策略,为学生的全面发展提供有力支持。同时,学生也应当积极参与到数学建模的学习和实践中来,通过不断的努力和探索提升自己的数学素养和综合能力。在这个过程中,教师和学生需要共同努力,形成教学相长的良好氛围,共同推动高中数学教育的发展和创新。

参考文献

[1] 高中数学建模教学的必要性与教学策略[J]. 张子平.秦智,2023(07)

[2] 核心素养导向下高中数学建模思想的培养[J]. 刘忠振.智力,2023(19)

[3] 基于数学建模的教学设计与思考[J]. 陆超颖.中学教学参考,2022(36)

[4] 关于高中数学建模教学的实践[J]. 李猛.新课程教学(电子版),2022(22)

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