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数学建模融入高中数学课堂核心素养教育探究

王晓达

泰来县第一中学校

摘要: 数学建模是指用数学知识与方法建构模型解决实际问题的过程。中学数学建模构建了教学数学理论知识与实践专业应用的桥梁,是培养中学生数学应用能力的有效方法。中学数学教学中融入数学建模思想,应该根据中学生的特点因材施教,注意联系生活中的数学问题,依托平时的生活经验学习建模过程,注意对教材中的数学问题,进行适当延拓,解决学习中遇到的各种问题.
关键词: 中学数学; 核心素养; 数学建模
DOI:10.12721/ccn.2022.157095
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《高中数学课程标准》(2017年版)明确提出高中数学学科六大核心素养分别为:数学抽象、逻辑推理、数学建模、直观想象、数学运算、数据分析.毫无疑问,核心素养是当前基础教育的心脏和重要引擎,其精髓在于“在教育过程中逐步形成起来的适应个人终身发展和社会发展的人格品质和关键能力”。通过数学教育,让学生学到他终身受用的东西,这就是核心素养。把数学建模思想融入中学数学教学课堂,让中学数学教学围绕“发现问题、提出问题、分析问题和解决问题”进行教学设计,教师在课堂教学中通过数学建模思路的引导,让学生在实际情境中感受用数学问题,用之前积累的数学知识和数学方法解决问题,让学生在解决问题的过程中感受数学的魅力和力量。

一、数学建模在中学教学的基本认识和实践

一般来说,数学建模可以描述成:根据实际问题,通过概括、抽象建立数学模型,并对数学模型进行求解,验证其结果的合理性,然后运用该数学模型去解决一类实际问题的过程.模型不是一成不变的定理和公式,它会根据实际情况的改变而改变,建立数学模型的过程就是从实际问题到数学问题、从具体问题到抽象概念的过程, 这个过程以数学语言为工具,通过归纳、推理、运算、想象等数学思维把实际问题简化为可解的数学问题,模型的假设与建立还需要经过反复的检验与修正,直到为实际问题提供行之有效的方案.

中学教育的数学建模不在于追求解决多高深的专业难题,而在于通过设计一些符合中职学生基础特点,易于被中学生接受的简单数学模型,以生活常识和专业学习为突破口,以问题为导向,以培养解决问题的能力为目标,让中学生也能够享受数学应用在生产生活中的神奇魔力。在中学数学教学中融入数学建模思想,应该根据中学生的特点因材施教,不同于大学本科、研究生的数学建模的高难度教学,它注重的是用数学建模的思想渗透和教学过程.学生通过数学建模的学习,学会在教学活动中对实际问题进行具体分析,层层剖析,把实际问题转化为数学模型,培养学生运用数学思维、数学知识和数学方法解决问题的能力。

二、中学数学建模教学是培养学生数学应用能力的有效途径

数学应用渗透到现代社会的方方面面,学生在初中学习“应用题”,初步体验数学知识,方法的简单应用的基础上,通过“情景与问题、知识与技能、思维与表达、交流与反思”等数学建模活动的完整学习,数学建模教学应成为培养学生数学应用能力的重要途径。进一步体验用数学思维和知识、方法,通过建立数学建模去解决工作、生活中碰到的问题.数学应用能力的培养是数学教育的终极目标,更是中职学校数学教学的重要方面,尤其是学生要通过数学建模的学习,深刻体会数学应用之广、应用之巧、应用之魅力,从被动抗拒的学习状态转为新奇、探究、折服的积极向上的学习状态.我们不能拘泥于传统的数学教学,而应针对数学学科开发数学应用能力训练课程,以任务为导向,以情境为载体,根据问题设计数学建模活动,尽可能让学生自己提出问题和假设,自己建立数学模型,自己应用数学方法和计算工具去求解,自己给结果予以解释或赋予实际意义,判断结果是否符合实际要求,使学生在任务实施和评价反馈中完成整个学习过程,实现数学建模教学的深化和延伸。

发展学生的核心素养,就是要把学生培育成为“全面发展的人”。如何发展中职学生的数学素养,需要我们关注的是数学这门基础课程可以给中职学生的生活、学习、未来的职业等带来哪些有意义的学习能力。在数学学科的背景下,将其所学的数学知识和数学能力,通过数学建模这一桥梁,与其所学的专业相结合,学以致用,形成良好的数学思维与数学应用能力,从而建立起适应个人终身发展和社会发展需要的关键能力和必备品格,这应该就是中职学生学习数学建模的内涵和意义。

三、中学实施数学建模教学的几点意见

1.拓展中数学教师数学核心素养进修渠道。一是作为新时代的教师要努力提高自身个人的修养;二是教育主管部门,各中职学校应主动作为,积极争取教师进修经费,坚持“请进来,走出去”相结合的方式,拓展中职数学教师“核心素养”的培训渠道.三是中职数学教师要不断学习,更新教育理念,创新教学方法,提升自己教学艺术,更好为教学服务,摸索适合自己风格特点的教学模式,使学生会通过你的教学而爱上数学这门课程。

2.创建专业课教师与数学教师合作交流的平台。积极开展数学教师与专业教师的教研活动是最有效的方法,这样可以促进教师对对方所教的课程知识、教学内容和教学方法进行探讨、交流和研究,使数学教师充分认识到数学教育与专业课学习的相关性,设计出切合专业需要的题型,用数学建模的教学方法让学生真正从实际情境中享受数学知识带来的力量.

3.创造中职数学教师校际之间交流学习的机会。随着国家教育体制改革和课程改革的深入,数学教学目标、教学理念、教学方法、教学模式在不变更新变化.数学教师必需跟紧时代发展的步伐,提升自身的素养,而学校给教师创造的进修和培训的机会是教师更新知识、补充知识、树立与时俱进的教学观、提升素养的有效途径.中职学校应多创造校际间中职数学教师间交流、学习,取长补短,从而有利学校整体教学水平的发展.数学建模是一项综合应用的大工程,只有教师掌握了先进的教学方法和教学理念,才能让数学建模的教学不会流于形式,真正造福于学生.

4.增加师生互动,构建“合作课堂”.培养学生团队合作的能力是中职学校教学改革的一个重要目标,中职学校数学教师不再是单纯知识的灌输者,而是数学问题情景的设计者,通过数学建模的教学导入,组织学生采用角色扮演法、体验式学习法、小组合作教学法等先进的教学方法,切实改变满堂灌、师生互动少、实践探究活动少等不良教法,在强化数学建模意识的活动中,倡导学生自主探究、合作交流,促进学生数学素养的培养、发展。