高中数学建模教学活动探析
吴晓英
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吴晓英,. 高中数学建模教学活动探析[J]. 建模与系统仿真,2022.6. DOI:10.12721/ccn.2022.157056.
摘要:
最新颁布的《普通高中数学课程标准》(2017年版)(以下简称《课标》(2017年版))中明确了中学阶段数学学科核心素养,包括数学抽象、逻辑推理、数学建模、直观想象、数学运算、数据分析。史宁中教授也曾多次表示数学学科核心素养可以更简单地概括为抽象、推理、模型。此次新课标的公布进一步强调了数学建模的重要性,突出了建模在数学教学中的重要地位。
关键词: 高中数学;建模;教学活动
DOI:10.12721/ccn.2022.157056
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引言

中学数学教育的主要培养目标就是数学应用素质,通过数学建模可以搭建数学与现实场景之间的联系桥梁,培养与提高学生数学知识运用能力。高中数学教师要深入挖掘数学教材,选择合适的数学知识点,顺利实现培养学生数学建模素养。通过研究数学建模内涵,有助于数学课堂上渗透建模思想,提升数学课堂教学质量与效率。

1巩固学生基础知识,为数学建模奠基

只有打好数学“地基”,学生才能合理使用建模思想,从而提升数学学习质量。对此,教师在引入建模思想的过程中,首先要注意的就是提升学生对数学基础知识的掌握程度,使他们形成完整的知识体系,并及时巩固学生的数学基础知识,使其在熟练应用的基础上,学会对知识进行迁移,能够举一反三。只有这样,学生才能打牢“地基”,熟练应用数学建模思想。从这个角度出发,教师在实际教学中,可以通过课堂互动和提问,帮助学生掌握基础知识;及时查漏补缺,了解学生的实际学习情况,让他们在掌握基础知识的基础上,进行灵活应用。例如,“三角函数”是数学教学的难点,学生如果没有深入了解和掌握基础知识,就很难跟上后续的教学进度。因此,教师可以先引导学生回顾基础知识,如果有的学生不能立刻回答出问题,或者在思考一段时间后也不能回答,教师就要在教材的相应位置上记录下来,及时为他们讲解,加深他们对知识的印象,从而为后续的学习和解题奠定基础。除此之外,巩固基础知识并不是让学生死记硬背,教师要在知识的实际来源和推导过程上下功夫,让他们知其然,更知其所以然,使学生熟练掌握三角函数的基本应用、推导和转换。任何公式的变形都离不开最基础的公式,在培养学生知识迁移能力的过程中,教师要让学生牢牢掌握sin、cos、tan,并以此为基础,构建三角函数的知识体系,为数学建模思想的引入打下良好的基础。

2创设情境,感知模型

数学,源于生活。在对学生建模思想进行培养时,要根据教材内容,用心创设适合的生活情境,用生活情境深化学生对模型的感知,唤醒他们模型探究欲望。生活情境,往往是学生们比较熟悉的场景,能促进他们自主完成模型的建立,善用模型解决相对简单的生活问题。在生活情境具体创设中,要重点突出“以学生为中心”教学理念,鼓励他们自主收集和整理情境中相关信息,再结合已有生活经验成功完成模型的建立。整个过程,学生们将感知到生活中模型的存在。其中,在《三角函数的图象与性质》一课教学时,为了深化学生对模型的感知,可为他们创设这样一个生活情境:某地有三个村庄,分别位于等腰直角三角形ABC的三个顶点,已知AB=AC=6km,现计划在BC边的高AO上一点P处建造一个变电站,若P到三个村庄的距离之和为y,∠PBO=α,那么变电站建于何处时到三个小区的距离之和最小。基于这样一个情境下,请学生用函数模型进行运算。面对这样一个生活情境,学生们将深化对函数模型的感知,先根据题目中已知条件表示出点P到A、B、C的距离之和,1.png2.png再令这个函数模型中的y=0,即3.png从而得到4.png。接着,分5.png6.png两种情况进行讨论,得到7.png时取最小值,此时8.png。期间,学生们的建模能力将得到一定程度锻炼,养成良好建模思想。上述教学活动,考虑到学生们在日常生活中经常会遇到变电站建造工程施工,紧密结合他们的实际生活经验,利用他们熟悉的村庄生活环境,创设了一个有关函数模型运算的生活情境,使他们从中感知到生活中处处有函数模型,积极用函数模型解决变电站建造中的实际问题,充分运用建模思想找到建造变电站的适合位置。

3养成反思习惯,养成模型解题思维

在高中数学教学时,除了基础内容外,为发散学生思维,培养其解题灵活性,可对学生进行一题多解训练。如在平常训练时,不但要能够解决问题,同时要关注该题目是否还有其他解法,能否采用一种更便捷的方法进行解答;此外,还可对题目信息进行联想和变换,通过对题目信息的改变和伸展,又该如何解答等等。如此,在解答完一道题,实际上是将该类型和相关类型的题目都复习了一遍。另外,对学生进行一题多解训练,还可培养学生创新思维和联想能力,拓宽思维深度和广度,对知识进行全面整合和优化。通过一题多解训练,学生在解答一道题目时,会自己自觉的进行思考和练习,列出疑问,提出假设等等,同时教师也可根据学生疑问带领学生一起思考、交流自己的心得和想法,通过提升课堂教学氛围的方法提升和培养学生创新思维。若将这种思维模式扩展到日后学习和工作中,对学生未来成长和发展都非常有意义。数学学科学习培养学生数学思维,有助于降低数学解题难度,提升数学解题质量与效率。数学题目解决时,如果一个环节出现问题,即便后序环节正确,也无法得到最终正确的结果。高中生已经具备相应思考能力,提升学生的解题效率。导数教学时教师要选择合适的方法,深入挖掘数学教材内容,保证各项教学活动的顺利开展。数学课堂教学时尊重学生的主体地位,教师可以引入探究性学习模式,如先练习、后讲解,先提问、后解答等。如果学生解题准确率较高,数学教师引导学生总结解题规律;如果错误率较高,则可以汇总错误原因,提取常见错误类型,寻找错误的根本原因;学生没有掌握的题目,则通过问题引导学生思考,分享自己的解题思路与想法,数学教师及时点拨,由学生独自完成习题解答,提高解题效率。

4组织数学实践活动,有效渗透数学建模思想

在数学教学中引入建模思想,还有一个重要的前提,就是激发学生对数学知识的学习欲望。为此,教师要注意为学生营造数学建模的环境,活跃数学教学氛围,让他们在特定氛围的渲染中,主动投身教师的教学活动中。教师可以组织学生开展数学实践活动,提升他们的课堂融入度,让学生走进数学、爱上数学并在实际生活中应用数学。例如,在讲授“直线与方程”这节内容时,首先,教师可以对学生进行分组,让他们在小组中讨论这节课的知识点,并根据知识合理设计与之相关的问题;然后将这些问题汇总,打乱顺序,让各小组抢答;最后,哪个小组答得又快又好,哪个小组就获胜。这种竞技比赛不仅能有效激发学生的求胜欲,还能在短时间内让学生掌握知识点,一举两得。学生为小组的荣誉而战,也会充分挖掘自身数学学习潜能,积极献言献策,这对提升学生的数学建模能力有很大帮助。

结语

综上所述,建模思想是高中数学教学中的重要指导思想。由于高中生的课业压力大,以及数学知识的深入性、逻辑性,教师在数学教学中引入建模思想,不仅能够加深学生对数学知识的理解,还能培养他们的数学思维和数学能力。从长远角度看,也有利于促进学生的发展。培养学生对知识的迁移能力,并有效渗透生活化教学元素,逐步激发他们对数学学习的兴趣,从而提升整体的数学教学效果。

参考文献

[1] 韩光志.高中数学教学中建模思想应用的研究[J].数学教学通讯,2020(15):63-64.

[2] 魏江.谈高中数学中如何应用建模思想[J].学周刊,2019(28):66.

[3] 王伟.数学建模在高中数学课堂的教学策略研究[J].课程教育研究,2019(32):62-63.

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