强化建模思路,培养数学思维

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  摘 要:数学是一门比较抽象的科学,但在另一方面,它也是一门应用性很强的科学,与人们的现实生活有千丝万缕的联系。现代科学技术的发展以及教育本身对高中数学教学提出的要求促进高中数学教学向应用化方向发展,因此,建模教学的应用势在必行。
  关键词:高中;数学;教学
  教育的目的是培养学生生存和生活的能力,高中数学教学应注重培养学生发散性思维和解决实际生活问题的能力,这样的教学才是成功的教学.而高中数学建模教学方式可以实现这一目的。
  一、精拟建模问题
  问题是数学建模教与学的基本载体,所选拟问题的优劣在很大程度上影响数学建模教学目标能否实现,并影响学生对数学建模学习的态度、兴趣和信念。因此,精心选拟数学建模问题是数学建模教学的基本策略。鉴于高中学生的心理特点和认知规律,结合建模课程的目标和要求,选拟的建模问题应贴近学生经验、源自有趣题材、力求难易适度。
  1.贴近学生经验
  所选拟的问题应当是源于学生周围环境、贴近学生生活经验的现实问题。此类问题的现实情境为学生所熟悉,易于为学生所理解,并易于激发学生兴奋点。因而,有助于消除学生对数学建模的神秘感与疏离感,增进对数学建模的亲近感;有助于激发学生的探索热情,感悟数学建模的价值与魅力。
  2.源自有趣题材
  所选拟的问题应当源自富有趣味的题材。此类问题易于激起学生的好奇心,有助于维护和增强学生对数学建模课程的学习兴趣与探索动机。为此,教师应关注学生感兴趣的热点话题,并从独到的视角挖掘和提炼其中所蕴含的数学建模问题,选取学生习以为常而又未曾深思但结论却又出乎意料的问题。
  3.力求难易适度
  所选拟的问题应力求难易适度,应能使学生运用其已具备的知识与方法即可解决。如此,有助于消除学生对数学建模的畏惧心理,平抑学生源于数学建模的学习压力,增强学生对数学建模的学习信心,优化学生对数学建模的学习态度,维护学生对数学建模的学习兴趣。为此,教师在选拟问题时,应考虑多数学生的知识基础、生活背景及理解水平。所选拟的问题要尽量避免出现不为学生所熟悉的专业术语,避免问题过度专业化,要为学生理解问题提供必要的背景材料、信息与知识。
  二、聚焦建模方法,探寻解决过程
  新课改理念非常重视因材施教、以人为本,也就是在教学过程中需要重点突出学生的自主学习过程与探究过程,让学生在问题分析与解决过程中获得能力与方法。数学建模是一种较好的思路与方法,构建建模教学策略,需要明确以下原则:①明确建模步骤,包括问题简化、思路分析、模型假设与构建、问题求解以及模型检验和修正、模型解释与应用等。教师运用建模案例引导学生掌握必要的技巧与手段。②突出普适性方法,如关系分析、类比分析、平衡原理、数据分析以及图形(图表)分析方法等,都是适用范围较广的方法。③加强方法关联,重视多种方法的灵活转换与综合运用。
  三、注重案例式教学
  注重案例式教学是值得教师学习的提高教学效果最有效的方法.通过分析典型的数学案例理解建模的优势,提高数学建模的教学效率.例如,甲、乙2人相约到某地相遇,该地距离出发点为20km,他们约定一个人跑步,而另外一个人步行,当跑步者到达某个地方后改为步行,接着步行的人换成跑步,再步行,如此反复转换,已知跑步的速度是10km·h-1,步行的速度是5km·h-1,问至少花多少时间2人都可以到达目的地。这种相遇问题在数学教学中应该经常见到,这是一种典型的案例题,通过典型案例的数学建模教学,不仅可以让学生对问题更加印象深刻,而且可以使得学生更容易接受数学建模教学的方式,从而提高数学建模教学的效果。
  四、加强数学开放题教学
  高中数学教师可以通过加强数学开放题的教学提高数学建模教学效果.因为数学开放题可以锻炼学生开放性思维和创造性思维.开放题可以接近生活中的现实问题,例如,随着科技的发展和能源的消耗过剩,现今市场上出现3种汽车类型,一是传统的以汽油为原料的汽车,二是以蓄电池为动力的车,三是用天然气作为原料的汽车.通过对这3种类型的车使用原料成本进行分析比较,并建立数学模型,分析汽油价格的变化对这3种车所占市场份额的影响.这种开放性的试题,没有具体的答案,只要学生所建的数学模型能够将问题说得通,都算是成功的数学建模。
  五、活化教学方式,引导实践探究
  数学建模具有实践性、综合性与活动性特点,需要结合实际问题展开建模过程,深化理论分析,激励学生反思对比、自主探究、优化选择:
  (1)鼓励自主探究,强化学生建模思路,创新思想,促进学生提升独立自主的能力与构建完善的思维模式。
  (2)激励学生创新建模思路与方案,发散思维。
  (3)寻求优化选择,引导学生反思与优化建模方案,深度互动交流,优化选择。
  通过以上教学策略,可以强化学生数学建模思路与方法,这几个教学策略存在紧密联系.通过精选建模问题构建建模教学策略的载体;通过聚焦建模方法开拓学生思维,鼓励学生思维创新是建模教学的核心;强化建模策略是实施高中数学建模教学策略的灵魂,针对特定的问题选择科学的思路,落实针对性的建模策略;活化教学方式是实施建模教学的保障,能提升教学效率,促进学生探寻解决问题的方法.通过将以上建模教学策略有机结合、综合运用,能够促进高中数学建模教学顺利展开,提升学生数学科学素养,实现三维课程教学目标。
  六、結束语
  建模教学的实施在促进高中数学教学高效进行、提高学生科学文化水平的同时还能够帮助学生提高实践能力和创造能力,推动素质教育的发展。建模教学的推进是一个漫长的过程,需要社会各界的共同努力。希望本文提出的关于高中数学建模教学的改进策略对于当代高中数学教学有所帮助,推进国家高中数学素质教育进程。
  参考文献
  [1]陈金邓.高中数学建模对学生发展促进作用的调查研究[D].首都师范大学,2013
  [2]官婷婷.新课程下高中数学建模教学设计研究[D].东北师范大学,2013
  [3]王乐龙.关于高中数学建模教学的研究与实践[D].湖南师范大学,2012
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