探究核心素养背景下高中数学建模活动课的教学策略
李旭 吴丛修 朱浩 孟鑫 崔鹏辉
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李旭 吴丛修 朱浩 孟鑫 崔鹏辉,. 探究核心素养背景下高中数学建模活动课的教学策略[J]. 建模与系统仿真,2023.6. DOI:10.12721/ccn.2023.157052.
摘要: 本文主要探究核心素养背景下高中数学建模活动课的教学策略。通过分析核心素养与数学建模的关系,阐述高中数学建模活动课的重要性,并设计相应的教学策略原则。最后,具体实施基于核心素养的高中数学建模活动课教学策略,从而提高学生的数学建模素养。
关键词: 核心素养;数学建模;教学策略
DOI:10.12721/ccn.2023.157052
基金资助:

随着社会的进步和教育的发展,核心素养逐渐成为教育界的热门话题。核心素养旨在培养学生的综合能力和终身发展潜力。数学建模作为高中数学的重要内容,是培养学生核心素养的重要途径。因此,探究核心素养背景下高中数学建模活动课的教学策略具有重要意义。

一、核心素养与数学建模的关系

核心素养强调学生的综合能力,包括解决问题的能力、创新思维、团队合作等。数学建模是一种用数学方法解决实际问题的技术,要求学生具备数学基础知识、逻辑思维、创新意识和实践能力等多方面能力。因此,核心素养与数学建模有着紧密的联系,通过数学建模教学能够有效提升学生的核心素养。

二、高中数学建模活动课的重要性

高中数学建模活动课是培养学生数学建模素养的重要途径。在传统的数学教学中,学生往往只关注于数学理论和公式的学习,而忽略了数学在实际生活中的应用。数学建模活动课能够弥补这一缺陷,它通过引入实际问题,引导学生运用数学知识和方法来建立模型并解决问题。

通过数学建模活动课的学习,学生可以了解数学建模的基本概念和方法。

数学建模是一种将实际问题转化为数学问题的过程,它涉及到数据的收集、整理、分析和处理,以及模型的建立、求解、检验和优化等多个环节。学生通过参与数学建模活动,可以逐步掌握这些环节的基本操作方法。数学建模活动课还可以帮助学生掌握数学建模的思维方式和技巧。在建模过程中,学生需要具备数学基础知识,如代数、几何、概率等,还需要掌握逻辑推理和抽象思维等思维方式。通过不断的实践和积累,学生可以逐渐培养出运用数学知识和方法解决实际问题的能力和技巧。数学建模活动课还有助于培养学生的创新意识和实践能力。在建模过程中,学生需要主动思考并探索解决问题的方法,这有助于激发他们的创新意识和实践能力。而且,通过与同伴的讨论和合作,学生可以提高团队合作和沟通能力等核心素养。此外,数学建模活动课还可以培养学生的批判性思维。在建模过程中,学生需要对问题的背景和数据进行深入的分析和思考,并判断模型的可行性和正确性。这需要他们具备一定的批判性思维能力和独立思考的能力。

三、核心素养背景下高中数学建模活动课的教学策略

(一)问题提出

在建模活动课中,教师如何有效地提出实际问题,如何引导学生发现和提出问题,显得尤为重要。教师应该结合学生的实际生活和兴趣,创设问题情境,激发学生的探究欲望。例如,在教授“函数模型的选择”这一内容时,教师可以引导学生思考生活中的例子,比如购物、旅游等,从中发现问题并提出问题。

(二)模型假设

在引导学生发现问题后,教师需要帮助学生合理假设模型类型,正确描述变量之间的关系。这一阶段需要学生对问题的背景有一定的了解,并能够抽象出问题的主要因素。例如,在解决“股票价格波动”这一问题时,教师可以引导学生假设股票价格受多种因素影响,如市场供需、政策环境等,并在此基础上建立模型。

(三)模型建立

在引导学生理解实际问题中数量之间的关系,如何帮助他们建立数学模型是教学策略的关键部分。教师应注重培养学生的数学思维和数学知识应用能力,帮助学生将实际问题转化为数学问题,建立相应的数学模型。例如,在解决“最优价格”这一问题时,教师可以引导学生建立线性规划模型或非线性规划模型。

(四)模型求解

模型建立后,如何快速而有效地解出模型,如何引导学生对结果进行解释和验证是教学策略的重要环节。教师可以利用数学软件包等工具辅助学生解决问题,并对解出的结果进行解释和验证。例如,在解决“投资组合优化”这一问题时,教师可以引导学生使用Excel或专业的数值计算软件进行计算和模拟。

(五)模型检验与优化

如何帮助学生检验模型的正确性,如何引导他们分析模型的优缺点,并提出改进意见是教学策略中不可或缺的一环。教师可以组织学生进行小组讨论或全班交流,鼓励学生从多角度审视模型,并针对模型的不足之处提出改进措施。例如,在完成“城市公交线路规划”的建模活动课后,教师可以安排学生分组进行模型展示和汇报,引导学生评价不同模型的优缺点,进而提出优化建议。

(六)交流反思

如何组织有效的交流活动,如何引导学生反思自己的思考过程,并促进团队合作和交流能力的发展是教学策略的重要方面。教师可以采用多种交流形式,如小组讨论、全班汇报等,鼓励学生表达自己的观点,反思建模过程中的不足之处,并提出改进措施。例如,在“太阳灶的设计与优化”这一活动中,教师可以安排学生在完成建模后进行小组交流和汇报,引导他们在交流中反思自己的设计方案和建模过程。

(七)实践应用

如何通过实践应用加深学生对数学模型的理解决建模活动课教学策略的关键内容之一。教师可以通过案例分析和实际问题解决等方式,让学生在实践中进一步理解和掌握数学模型。例如,“利用线性规划解决资源分配问题”这一活动结束后,教师可以布置相关的实践应用题,让学生利用所学知识解决实际问题。

(八)评价与拓展

如何对建模活动课进行有效的评价是教学策略的重要环节。教师可以从学生的参与度、团队合作能力、问题解决能力等多个方面进行评价,同时可以设计多元化的评价体系,鼓励学生自评和互评。此外教师还应在评价的基础上引导学生拓展自己的知识面进一步深化对数学建模的理解和应用例如在“最优化问题”的建模活动课后教师可以通过设置综合性的问题来检验学生的掌握情况并在此基础上引导学生拓展最优化理论的相关知识为后续的学习和实践打下基础。

四、结语

总而言之,本文从问题提出模型假设模型建立模型求解模型检验与优化交流反思实践应用评价与拓展等方面探讨了核心素养背景下高中数学建模活动课的教学策略希望通过这些内容能够为高中数学建模活动的开展提供一些参考帮助学生在活动中提升核心素养为未来的发展打下坚实的基础。

参考文献:

[1]刍议数学建模在高中数学学习中的作用[J].廖上铖.高考,2021(02).

[2]浅谈高中数学建模的必要性[J].李旭.中学生数理化(学习研究),2022(01).

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