摘 要:“立德樹人”是教育的根本任務,在此背景下,新的高中數(shù)學課程標準把突出學生主體地位及“立德樹人”放在了突出位置,要求在學科課程的學習中,通過落實學科核心素養(yǎng)的教與學來培養(yǎng)人和發(fā)展人?;诖?,筆者通過本文將數(shù)學建模運用于高中數(shù)學教學的相關內(nèi)容與同行分享。
關鍵詞:高中數(shù)學;數(shù)學建模;課程價值
數(shù)學核心素養(yǎng)是以數(shù)學課程教學為載體,基于數(shù)學學科的知識技能而形成的重要的思維品質(zhì)和關鍵能力。數(shù)學核心素養(yǎng)是具有數(shù)學基本特征的、后天形成的、可以通過數(shù)學學習過程培養(yǎng)的、適應個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的關鍵能力與思維品質(zhì),包括數(shù)學抽象、邏輯推理、數(shù)學建模、直觀想象、數(shù)學運算和數(shù)據(jù)分析。這些數(shù)學核心素養(yǎng)既有獨立性,又相互交融,形成了一個有機整體。
一、 數(shù)學建模相關概述
作為數(shù)學核心素養(yǎng)之一,數(shù)學建模是對現(xiàn)實問題進行數(shù)學抽象,用數(shù)學語言表達問題、用數(shù)學知識與方法構(gòu)建模型解決問題的過程,主要包括:在實際情境中,從數(shù)學的視角發(fā)現(xiàn)問題,提出問題,分析問題,建立模型,求解結(jié)論,驗證結(jié)果并改進模型,最終解決實際問題。
數(shù)學模型搭建了數(shù)學與外部世界的橋梁,是數(shù)學應用的重要形式。它是應用數(shù)學解決實際問題的基本手段,也是推動數(shù)學發(fā)展的動力。
高中數(shù)學課程標準指出,通過高中數(shù)學課程的學習,學生能感悟數(shù)學與現(xiàn)實之間的關聯(lián),學會用數(shù)學模型解決實際問題,積累數(shù)學實踐的經(jīng)驗;加深對數(shù)學內(nèi)容的理解;學會交流與合作;提升應用能力,增強創(chuàng)新意識和科學精神;認識數(shù)學建模在解決科學、社會、工程技術等問題中的作用。新的課程標準不僅對提升數(shù)學建模素養(yǎng)提出要求,而且進一步給出課時和學業(yè)質(zhì)量標準方面的要求。
二、 將提升學生數(shù)學建模素養(yǎng)的要求落實在日常教學中
作為一線教師,如何將提升學生數(shù)學建模素養(yǎng)的要求落實在日常教學中呢?數(shù)學建模素養(yǎng)的形成,需要過程,需要積累,需要交流和反思,也需要問題和情境。為此,在具體教學中要特別注意以下幾點。
(一)提高認識,勇于實踐
在上一輪的課程改革中,數(shù)學建模已經(jīng)被寫入高中課程標準,但由于沒有課時安排、教學資源匱乏等,并未實際進入課堂。近幾年,由于數(shù)學和數(shù)學應用的快速發(fā)展,數(shù)學建模成為大學理工科和部分文科專業(yè)的必修內(nèi)容,成為創(chuàng)新人才培養(yǎng)的有效途徑,成為改變學生學習方式、提升創(chuàng)新精神和實踐能力的有效手段,因而不斷得到重視。
通過已有的建模實踐,我們也深刻地感受到數(shù)學建模能很好地表現(xiàn)出“立德樹人”的要求。做建模的過程,是教師和學生一起成長的過程。團隊中的很多教師有這樣的感受,困難是暫時的,資源和經(jīng)驗是在參與中快速增長的,而學生的成長變化是每日可見的,是我們做建模的動力源。
(二)把握層次,及時滲透
數(shù)學建模是新課標的核心素養(yǎng),具有很強的綜合性,與其他核心素養(yǎng)聯(lián)系緊密、相互交融。數(shù)學建模素養(yǎng)的養(yǎng)成,需要一個漸進的而又有層次的過程,需要在各章節(jié)及內(nèi)容上有意滲透,逐漸提升要求。因此,從數(shù)學應用滲透到完整的數(shù)學建?;顒?,包括以下層次:(1)為了幫助學生理解、建立概念、函數(shù)、定理、公式等而有意設計的實際情境。(2)直接套用數(shù)學概念、函數(shù)、定理、公式等,給出有實際意義的結(jié)果,或者解釋、說明、得到結(jié)果的實際意義。(3)通過簡單的變換,間接套用數(shù)學概念、函數(shù)、定理、公式等,給出有實際意義的結(jié)果。 (4)教師或教材給出實際問題,引領學生完成數(shù)學化的,簡單、具體的數(shù)學應用。(5)教師或教材給出實際問題,學生自主完成數(shù)學化的,簡單、具體的數(shù)學應用。(6)教師或教材給出問題情境,學生自主提出實際問題,師生一起完成“建立模型”和“模型求解”等主要過程的數(shù)學活動。(7)全過程(選題、開題、做題、結(jié)題)、學生部分自主(在發(fā)現(xiàn)提出問題、模型的選擇和建立、求解模型、給出模型結(jié)果的解釋等環(huán)節(jié)中,教師部分參與,給予指導和支持)的數(shù)學建?;顒印#?)全過程、全自主(學生自主發(fā)現(xiàn)提出問題,自主完成數(shù)學化的建模過程,自主求解模型,自主給出模型結(jié)果的解釋,在整個過程中,可以自主尋求教師的幫助)的數(shù)學建?;顒?。
作為一線教師,應在日常教學中有意完成(1)(2)(3)(4)的內(nèi)容,可以在章節(jié)復習中出現(xiàn)(5)的要求。(6)(7)(8)是數(shù)學建模的專項要求,教材中會有體現(xiàn),教師可根據(jù)學生的情況,選擇做到一定程度,如可以只做到(6)的水平。
此外,做好數(shù)學建模滲透,也要有意識地抓住“滲透點”。例如:(1)指數(shù)函數(shù)——人口增長、指數(shù)爆炸。(2)有實際背景和意義的函數(shù)圖像。(3)數(shù)列的通項與求和―存款的本金和利息的計算。(4)分段函數(shù)―郵費或打車費用的計算。(5)三角函數(shù)的應用―有實際意義的高度、距離和角度的計算。(6)有實際意義的三角函數(shù)值、周期的計算或解釋。(7)直線和二次曲線的實際意義(拱橋曲線、入射線、反射線等)……
(三)關注過程,積累資源
高中數(shù)學課程標準對“數(shù)學建?;顒印碧岢隽诉^程的要求,主要是指建模要以課題研究的形式來開展。課題可由教師給定,也可由學生與教師協(xié)商確定。課題研究的過程,包括選題、開題、做題、結(jié)題四個環(huán)節(jié)。學生要撰寫開題報告,教師要組織開展開題交流活動。開題報告包括選題的意義、文獻綜述、解決問題思路、研究計劃、預期結(jié)果等;做題就是解決問題的過程,包括描述問題、數(shù)學表達、建立模型、求解模型、得到結(jié)論、反思完善等過程;結(jié)題包括撰寫研究報告和報告研究結(jié)果,由教師組織學生開展結(jié)題答辯。根據(jù)選題內(nèi)容,報告可以采用專題作業(yè)、測量報告、算法程序、制作實物或研究論文等多種形式,而且學生也可以采取獨立的方式或者小組合作的方式,完成課題研究。學生的開題、解題報告,都是不可多得的建模再學習的資源,值得我們分析和挖掘。
三、 結(jié)語
通過建模,我們可以得出,要善于設計和組織有效的數(shù)學建模活動,讓學生“卷入、投入、深入”其中,在活動中展示個性特長,表現(xiàn)智慧和創(chuàng)造力,激發(fā)興趣,提升素養(yǎng),更好地理解數(shù)學的作用和價值。
參考文獻:
[1]黃繼彬.哲學思想在指導中學數(shù)學教學中的作用[D].廣州:廣州大學,2011.
[2]韓茂利.建模思想引領下的中學數(shù)學教學[D].大連:遼寧師范大學,2011.
作者簡介:
向娟,青海省海西蒙古族藏族自治州,青海省海西蒙古族藏族自治州都蘭縣高級中學。