PDF下载
核心素养导向下高中数学建模与培养策略探讨

杨玉杰

育才中学,154100

摘要: 在高中生的教育中,数学是一门重要的基础课程,必须重视对学生解题能力的培养。在培养学生的数学应用意识和培养他们的解题能力的过程中,数学建模是一项非常重要的教学手段。所以,在中学数学课堂教学中,老师应该在课堂教学设计、基础理论知识和应用题分析的教学过程中,将重点放在运用数学建模的方面,以此来对学生进行数学建模的意识进行培养,从而让他们对数学建模的方法有所了解,从而提升他们对数学知识的运用能力。在本文中,以中学数学教学为依据,对数学建模的教学模式进行了探讨,并给出了一些行之有效的教学方法。
关键词: 核心素养;高中数学;建模教学
DOI:10.12721/ccn.2023.157104
基金资助:
文章地址:

前言

数学建模是高中数学教育的优良传统。三十多年前,国内的基础教育界对学科建模进行了一次系统的总结和总结,其中,数学建模是一个非常重要的基础和指导。此后,无论是在课程改革进程中,还是当今培养核心素养的时代,数学建模仍占有举足轻重的位置。在已发表的六项高中数学核心素养的基础上,数学建模在数学抽象和逻辑推理的基础上,成了一个重要的因素。当前,我国高中数学教学已进入了核心素养的时代,在核心素养的框架下,如何进行高效的建模教学是一个亟待解决的问题。

一、当前高中数学建模教学中存在的问题

目前,建模教学在中学数学课堂上得到了广泛的运用,然而,与之对应的,也出现了一些问题,例如,老师和学生对数学建模教学的认识都不正确,更多的是注重升学率问题,而不将提高学生的数学思维能力当作主要的教学目的,不能充分体现数学建模教学的优势。其次,教师在数学模型教学方面的水平不高,仍以“题海战术”、“灌输”为主,对数学模型教学认识不足,不能从实际生活中发现数学模型的材料。

二、核心素养背景下高中数学建模的关键

传统的高中数学教学强调的是建模,从核心素养的角度对其进行研究,必须把握好其关键。而在这个过程中,往往就是最难的一步,如果说,培养学生的数学核心素养的困难在于培养学生的数学建模,因此,如何提高学生的学习能力,提高学生的学习成绩?对这一问题,也可用“面对面的平行性判定”加以解释。我们在教学中发现,有些同学在生成平面和平面平行的表象存在着一定的难度,经过深入的研究,作者发现,在构建平面和平面的建模时,他们都犯了一些错误:他们的思想在处理问题,有几个学生表示,他们不能用“平面与平面平行”来表达,清楚地想象平面和平面的平行。而对于那些成功构建平面和平面平行表象的学生来说,或者作者所设定的学生学习的过程,都是基于学生对平面和平面的平行认知,从生活中的事例中抽象出来的。作者所设想的最简单的情况就是,学生可以把两张纸(例如,一本书的前面和后面的两张皮)的关系,从而使平面与平面相平行。这种不可思议的情况,在他学习的时候,却是非常的多,这是一种很常见的现象。

因此,我们还可以看到,在学生构建数学建模时,一个很重要的依据就是思想的对象。尤其是在对几何知识的研究过程中,无论是点、线、面,还是立体几何中的线、面、体,都需要利用到许多的数学试验仪器来展开,尤其是在学习的时候,怎样利用实际对象来建立自己的数学认识,就显得尤为重要。可以说,这是一个非常重要的数学建模。对此,我想,同行很容易就能明白,这里就不多说了。

值得注意的是,高中数学里的很多东西,都不是现实世界里能找到的,就像是一个函数,在这种情况下,建模就必须要另辟蹊径。例如,在学习“函数的单调性”时,我们发现,很多人在这方面都有一定的难度,这个问题的根本原因是,学生们的头脑里并没有明确的关于单调性的基本模式。这是因为,数学老师们经常会觉得,函数的单调性知识是很简单的,一般情况下,函数的单元化知识都是很短的,没有太多的时间和空间去处理。为此,作者在教学中作了以下几方面的尝试:

首先,通过对学生日常生活中的一些相关信息进行分析,比如某一区域内的温度和时间的变化,然后由学生自己来绘制。请注意,本文作者没有直接给出图片,而是让同学们自行作画。绘图并不难,只需要按照数据来绘制就行了,关键是要让学生体验一下绘图的过程,感觉这个区域的温度是随着时间的推移而呈非线性的,但是却存在着“转折”(由学生们自己描述的词语)。由此得出的结论为下一步的函数单调性数学建模奠定了坚实的基础。

其次,让同学们进行小组合作和组间合作来进行他们的研究。而学生们的研究成果,也会自然而然地聚焦于“转折”的函数图像。“转变意味着什么?”“要怎么描述一天中温度的变化?”……当学生们提出了以上问题后,他们的单调性建模就差不多建立了。

第三,老师向学生提出问题,将函数图像分解,然后,在一个特定的“范围”(与“区间”相对应)中,在单调性函数建模中,表现出一种单一的变化(与“单调增”“单调减”相对应)。这么一想,也就是说,学生们已经将自己脑中的函数进行了有效的处理。在这种精炼的过程中,学生们可以用逻辑思维和直觉去思考,对函数的单调性有了一个了解,这就是一个数学建模的雏形。如果老师在这一点上,再加上几个变式问题,为了让学生们能够在脑海中迅速地形成单调递增和单调递减的现象,那么这个数学建模就会变得更加稳固。

由此可见,在数学方面,由于缺少了生活的原型,数学建模的建立,主要是靠学生的思维和想象力(以逻辑思维为主)。当然,其中也有一些是计算和数据分析的。总之,在这个过程中,数理建模将会推动着他们的核心素养。

三、核心素养背景下高中数学建模的保障

在此基础上,笔者认为,教师的个人因素会对学生的数学建模产生很大的影响。事实上,经过多年的研究,很多人都知道,在高中数学建模过程中,老师面临的问题分为两个方面:一是知识结构的层次;二是情感、态度、价值观的层次。既然是问题,那就说明老师在这两方面都是欠缺的。

所以,我们必须要记住:高中数学老师要不断地更新自己的知识,要尽早地接受和了解数学核心素养和核心素养的表达和含义,着重考虑数学建模对学生的影响。同时,要把学习的视角转移到学生身上,并考虑怎样用自己的正面情绪和价值观念,使学生的学习与自身的教学和研究进程产生共鸣,才能得到,也只能如此,在和谐的氛围中,把数学模型的全流程都做好,为培养学生的核心素质奠定了扎实的基础。

参考文献

[1]张维忠,程孝丽.数学核心素养视角下民族建模的特点与构建过程[J].当代教育与文化,2016,8(04):37-40.

[2]蒋智东.从提高学生运算能力的角度谈数学核心素养的培养——以高三复习为例[J].中学数学,2016(21):13-15.

[3]赵月灵,魏海楠.在解题教学中,运用设问渗透数学核心素养[J].科技展望,2016,26(27):177,179.

[4]杨志文.聚焦数学核心素养的教学活动设计——以“基本不等式的证明”教学活动设计为例[J].中学数学月刊,2016(08):43-45.

[5]陈玉娟.例谈高中数学核心素养的培养——从课堂教学中数学运算的维度[J].数学通报,2016,55(08):34-36,54.

[6] 赵亮.高中数学核心素养之“数学建模”能力培养案例探析[J].高中数学教学,2018(05).