高二学生数学建模素养的调查研究
高远红
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高远红,. 高二学生数学建模素养的调查研究[J]. 建模与系统仿真,2022.1. DOI:10.12721/ccn.2022.157003.
摘要: 数学建模可以培养学生的创造性思维,也是培养创新人才的一种方式,不仅可以促进学生其他学科的发展,而且还可以培养学生解决问题的能力。随着我国数学改革的推进,数学建模逐渐成为我国教育界越来越重视的研究课题。然而,大量调查研究表明,我国高中生的整体数学建模素养水平并不理想。
关键词: 高二数学;建模素养;教学策略
DOI:10.12721/ccn.2022.157003
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前言

近年来,随着我国高中数学建模的快速发展,学生在多项国际高中数学建模比赛中均取得优异成绩。然而,一项实际调查显示,中国学生对数学的热爱远低于其他国家,甚至有的学生产生出学习数学没用的想法。为此,教育部明确将数学建模列为高中数学的六大核心素养之一,规定数学建模与实践必须在课时6小时内完成,而以往并没有明确规定。当前国内外数学课程改革都将学生数学建模素养的形成和数学建模技能的培养作为数学教育的重要目标之一。由于这种教学形式,迫切需要高中教师改革高中数学教学方式,进而培养学生的建模素养。

1.影响学生数学建模素养的因素分析

1.1教师因素

教师在数学建模领域没有足够的知识。根据实际调查可以发现大部分教师对数学建模的理解只停留在表层字面含义。课程标准(2017)中对数学建模的要求不明确,在实际课堂教学过程中教师缺乏适当的课前准备,老师只关心如何以高考的内容形式来讲授数学建模课程。有的教师虽然认识到数学建模对学生数学素养和未来成长发展的重要性,但由于教学时间不够,没有办法采取具体行动,导致学生的建模素养没有显著提升。

1.2学生因素

根据问卷调查的结果发现,学生对数学建模知识的了解相对较少。一方面是课堂上老师教授的有关建模内容较少,学生难以理解建模思想。另一方面,教师和学生更关注学习数学建模能否提高数学成绩,导致学生没有真正学会使用数学建模。教师可以通过设定明确的建模目标来提高学生的学业成绩,让学生将对建模学习充满信心。

1.3其他因素

除了师生因素外,在教学过程中还存在理论与实践不一致的问题。虽然有专家提供系统的建模理论建议,但高中教师往往不采取实际行动。学习对数学建模教育也不够重视,老师得不到良好的数学建模培训和没有相关建模教材的学习,导致数学建模教学在具体实施中存在一定困难。

2.提升学生建模素养的数学课堂教学策略

2.1注重男女数学建模学习的差异

调查显示在学习数学建模时,女生更倾向于用已知的模型来解决问题,而男生则更倾向于将问题结合起来,创建模型。在实际建模学习中发现男生应对问题一的能力很强,他们可以观察两组生活数据,关联所学知识的序列,构建序列模型来解决问题。而女孩们能够解决第一个问题中的问题,虽然结果不如男生,但女生对第三个问题的回答更好,可以结合实际情况看到模型得到的结果。因此,教师在示范教学时,要注意这种男女生的差异,而在分组示范时,要注意男女的分组,使学生通过合作和小组交流进行互相学习。例如,在教学时教师可以将学生引入生活语境中,通过理解这个过程帮助学生学习在现实世界中探索数学问题。数学题取自现实生活,贴近现实生活,即使在平时教师提供给学生的习题中,学生也应该体验数学建模的过程,这有助于让学生的学习更贴近生活实际。要想培养女孩的建模抽象技能,教师可以在课堂上教授数学时通过提问来引导她们,教学问题应该精心设计,要让学生从直觉思维转变到抽象思维。例如,在研究“三角函数”时,测量河流的宽度和测量桅杆的高度等实际问题可以与测量生活问题背景下的桅杆高度相结合来激发学生的好奇心,提升学生的学习动力。

2.2注重培养学生对数学的喜爱

研究表明,学生对数学的热爱会影响建模素养水平的分布。所以,在正常的课堂教学中,教师要注重培养学生对数学的热爱,用口头表扬来鼓励学习者,给他们学习的信心,克服学习数学的习得性无助感,培养学习者的学习兴趣,使学习者有意识地学习数学;此外,要加强学生学习数学的目的感,让学生明白学习数学不仅仅是为了面对高考,也不是为了攀登学术阶梯,有必要让学生充分了解应用数学在我们生活中的重要性。最后,激发学生的内在学习动机,让学生长期保持学习数学建模的兴趣,以提高学生建模能力的内在动力。

2.3课堂教学采用渗透数学实际应用的教学模式

教师的教学方法对学生的建模素养水平有比较大的影响。如果数学教师在课堂上注重数学知识与现实生活的结合,学生的实践能力就会相应提高。教师非常重视数学知识在现实生活中的应用,学生的学习能力就会变得更加灵活。为促进建模流畅度的发展,教师应转变教学方式,探索培养学生数学建模流畅度的有益途径。例如,在高二进行等比数列教学的过程中,教师可以介绍哈雷彗星时间回归定律、涨水定律等,引入自己对数列的理解,让学生通过研究数字序列,了解更多关于哈雷彗星的信息,并通过等比数列学习进行预测下一次返水时间、下一次水位上升等,这种教学方法不仅可以增加数学计算的应用价值,更能培养学生对数学学习的兴趣。

2.4深化教师数学建模素养的培养意识

根据调查发现大部分教师对数学建模理论了解不够深入,他们对建模理论只有一个大概的了解,有的老师甚至对步骤、具体教学方法都没有一个清晰的思路,这种情况不利于学生的发展。因此,教师要深入了解数学教学理论的最新科学成果,意识到提高自身建模素养的重要性和必要性,自觉将数学建模素养文化引入数学课堂教学的各个环节并实施建设。学校可以邀请专家学者为在校教师提供数学建模理论相关培训,拓展教师专业知识,接收建模理论发展的最新信息,让教师对数学建模的重要性有一定的认识。

2.5组建数学建模小组

调查发现,高中生希望通过传统讲座、师生合作、小组研究等形式进行数学建模,大部分学生赞成小组合作进行数学建模学习。根据之前的分析,男生和女生在建模方面表现出不同的素养水平。小组合作可以采取男女合作的形式,也可以与文科生组成数学小组建模学习。在练习开始时,老师的教学目标应主要侧重于清晰的数据和变量之间的关系。由于建模小组的不断发展和成熟,教师在教学过程中应退居到次要位置,鼓励学生在数学建模方面更加独立学习。在交流过程中,教师要正确引导学生进行建模学习和鼓励学生勇敢发言。

3.结语

由于数学建模需要在比赛中得到更好的体现,因此数学建模包含协作和交流的部分。教师要想衡量学生对数学建模的掌握程度,就不应只要求学生的学习成绩的提高,而是带领学生摒弃“成绩论”的思想,让学生真正探索和解决生活中的问题,让学生了解数学在实际生活的用处。教师可以通过数学建模让学生将所学数学知识与生活实际联系起来,让学生爱上数学建模活动,有效提升高二学生的建模素养。

参考文献

[1]赵加营,陈柱,王贵杰.高二学生数学建模素养的调查研究[J].中学数学月刊,2021(09):43-46+51.

[2]刘小丽.高二学生数学建模素养现状调查研究[D].河南大学,2020.

[3]王晓宇.高二学生数学建模素养水平的调查与分析[D].华中师范大学,2018.

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