摘 要:隨著新課改的推行,數(shù)學(xué)建模方法逐漸在中職數(shù)學(xué)課堂中普及,在中職數(shù)學(xué)課堂中融入數(shù)學(xué)建模方法,能夠幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)效率,更好地解決日后工作和生活中遇到的實際問題.本文針對中職數(shù)學(xué)教師如何培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)建模思維進(jìn)行闡述,提出中職數(shù)學(xué)建模教學(xué)要根據(jù)教材進(jìn)行建模、聯(lián)系實際進(jìn)行建模、做好基礎(chǔ)知識鋪墊、培養(yǎng)學(xué)生建模思維四個對策,以達(dá)到提升中職數(shù)學(xué)教師教學(xué)水平和學(xué)生數(shù)學(xué)思維能力的效果.
關(guān)鍵詞:中職數(shù)學(xué);數(shù)學(xué)課堂;建模教學(xué);數(shù)學(xué)建模
中圖分類號:G632 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1008-0333(2023)24-0014-03
收稿日期:2023-05-25
作者簡介:丁美琴(1983.3-),女,江蘇省南通人,本科,講師,從事中職數(shù)學(xué)教學(xué)研究.
2014年,《關(guān)于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務(wù)的意見》被正式印發(fā),數(shù)學(xué)建模被列為中職數(shù)學(xué)教學(xué)的核心素養(yǎng)要求之一.數(shù)學(xué)建模方法在中職數(shù)學(xué)教學(xué)中發(fā)揮重要作用,教師利用數(shù)學(xué)建模方法進(jìn)行教學(xué),能高效率地將數(shù)學(xué)概念理清,并構(gòu)建一套完整的數(shù)學(xué)知識體系,引導(dǎo)學(xué)生探究數(shù)學(xué)規(guī)律,能夠在一定程度上調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的積極性,改變枯燥乏味的數(shù)學(xué)課堂.中職數(shù)學(xué)教師通過引導(dǎo)學(xué)生將理論與實際相結(jié)合,更好地運用數(shù)學(xué)思維解決問題.
1 教師要以教材為基礎(chǔ)進(jìn)行建模教學(xué)
老師在教學(xué)中首先得讓學(xué)生了解數(shù)學(xué)建模的類型,掌握各種類型的概念,才能很好地解決實際問題.比如函數(shù)模型中的一次函數(shù)、二次函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)、三角函數(shù)等,正確理解概念模型,有助于學(xué)生從問題中提取有效的信息,找準(zhǔn)題目適合的數(shù)學(xué)模型,從而運用相關(guān)知識進(jìn)行求解.比如《數(shù)學(xué)》(第一冊)第三章第二節(jié)的例1,其數(shù)據(jù)通過表格呈現(xiàn),給出年份和人口數(shù)量的聯(lián)系,這需要引導(dǎo)學(xué)生通過分析、畫圖、列表、歸類等方法,弄清兩個數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系.引進(jìn)數(shù)學(xué)符號,一般用x,y來表示相關(guān)量,然后根據(jù)已知條件建立關(guān)系式,即建立數(shù)學(xué)模型.在理清教材的知識點之后,再根據(jù)實際,科學(xué)改變教學(xué)內(nèi)容和形式,提高學(xué)生運用數(shù)學(xué)思維解決實際問題的能力.例如,教師可以將教材中的例題進(jìn)行改編,再利用數(shù)學(xué)建模方法對例題進(jìn)行講解.用具體題型來舉例:某學(xué)校準(zhǔn)備建造一個長方形游泳池,預(yù)計泳池容積為800 m3,深為6 m,根據(jù)市場價,池壁的建造需要b 元/平方米,池底造價需要2b 元/平方米,設(shè)泳池底部有一邊的長度為x米,泳池總造價為y米,請寫出x、y的函數(shù),并求解出函數(shù)的定義域.教師可將該題改編為:某建筑公司要建筑一個容積為8 m3,深為2 m的長方形泳池,建造池壁需要85 元/平方米,而泳池底部的造價為125 元/平方米,那么,建造泳池至少需要多少元?教師在教學(xué)過程中,首先需要引導(dǎo)學(xué)生對題目進(jìn)行分析,找出題目給出的條件,并清楚題目的問題,題目要求解出建造泳池至少需要多少元?也就是要求函數(shù)的最小值.根據(jù)題目可知長方形泳池的容積和深度,因此可以把一個底邊邊長設(shè)為x,把另一個底邊邊長設(shè)為4/x,便可以將長方體的側(cè)面積和底面積求出,再根據(jù)這些條件將x和y的函數(shù)求出,解出函數(shù)的最小值.幫助學(xué)生將解題思路理清之后,再根據(jù)條件列式,可以將泳池的最低造價設(shè)為y,再將一個底邊邊長設(shè)為x米,由此可知另一個底邊邊長為8/2x,可列出式子x*4/x=4求出底面積,2x*2+2*4/x*2=4x+8/x求出側(cè)面積,因此可求出泳池總造價為y=125*4+85*(4x+8/x)=500+340x+680/x.根據(jù)建模方法,將水池造價用函數(shù)圖像表示,引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)已知條件觀察圖像可知,x不是復(fù)數(shù),當(dāng)x=0時,640/x的值可以不計算在內(nèi),但x不可能為0,所以泳池的造價大于480元.教師在引導(dǎo)學(xué)生使用建模方法解題之前,應(yīng)先讓學(xué)生熟悉教材,再將教材當(dāng)中的例子進(jìn)行改編,做到舉一反三,逐步強(qiáng)化學(xué)生運用建模方法處理問題的思維[1].
2 教師要聯(lián)系問題實際進(jìn)行建模教學(xué)
數(shù)學(xué)建模和生活聯(lián)系密切,生活中的很多問題都需要通過數(shù)學(xué)建模思維來解決.教師在進(jìn)行建模教學(xué)時,可結(jié)合學(xué)生在以后的工作和學(xué)習(xí)中可能遇到的問題進(jìn)行舉例,比如生活中常見的貸款買房問題:小李月收入為8 000元,準(zhǔn)備通過等額本息的方式,向銀行貸款90萬購買一套新房,貸款年限為25年,利息是0.06,那么小李每個月的工資是否夠還貸款?要解決這個問題,教師在講解過程中,要一步一步引導(dǎo)學(xué)生運用數(shù)學(xué)建模解決問題.小李貸款90萬,根據(jù)貸款利息和貸款期限,可以將每個月要還的錢算出來.解題的關(guān)鍵就是將貸款利息和期限等信息提取出來,通常教師在這一過程需要對學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo),假設(shè)小李每個月需要還x元,總共貸款25年也就是300個月要還多少錢?通過這些條件,讓學(xué)生借助公式x=P×R×(1+R)N/(1+R)N-1(P為貸款額,R為貸款月利率,N為還款月數(shù))[2],計算出一個月要還多少錢.之后再乘以300,就是要還的總貸款.
3 數(shù)學(xué)建模教學(xué)要做好基礎(chǔ)知識鋪墊
在中職數(shù)學(xué)教學(xué)中,教師通過講解的方式將知識傳授給學(xué)生,使學(xué)生對數(shù)學(xué)建模知識有一定了解,有基礎(chǔ)知識作鋪墊,在后期講解數(shù)學(xué)建模方法時,學(xué)生也更容易接受.教授基礎(chǔ)知識的方法有多種,首先是自主探究學(xué)習(xí),教師通過設(shè)置教學(xué)情境,開闊學(xué)生思維,讓學(xué)生產(chǎn)生興趣和探索欲,主動學(xué)習(xí).比如在創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境時,教師可借助視頻導(dǎo)入知識,視頻內(nèi)容可以是學(xué)生生活中的情景,將知識融入學(xué)生的生活環(huán)境中,讓學(xué)生運用數(shù)學(xué)知識找到解決問題的對策.在學(xué)生探究學(xué)習(xí)的過程中,可以是個人探究,也可以是小組探究,教師要避免把答案直接告訴學(xué)生,并且可以設(shè)置陷阱,讓學(xué)生在探究的過程中積累到經(jīng)驗,加深對基礎(chǔ)知識的理解,完善知識結(jié)構(gòu).其次是通過做題讓學(xué)生加深對知識的理解.教師要對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行探究,設(shè)置出新題型,讓學(xué)生在練習(xí)的過程中,查閱相關(guān)資料找出解決辦法,加深學(xué)生對基礎(chǔ)知識的印象和運用能力.例如,教師在給學(xué)生講授一元二次不等式的知識后,通過引導(dǎo)學(xué)生對含參數(shù)的一元二次不等式模型進(jìn)行求解,題目如下:在知道一元二次不等式的二次項系數(shù)是常數(shù)的情況下,其對應(yīng)的一元二次方程是否有解還未知.解題時需要討論判別式可能出現(xiàn)的幾種情況.以下通過具體例子來分析解題思路:求不等式a2-2a+b>0的解集.解:Δ=4-4b.①當(dāng)Δ<0時,即b>1,不等式的解集為 R;②當(dāng)Δ=0時,即b=1,不等式的解集為{a|a≠1}; ③當(dāng)Δ>0時,即 b<1,不等式的解集為{a|a<a1或a>a2}.當(dāng)學(xué)生具備解決這道題的基礎(chǔ)知識,那么解題過程將比較順暢,如果學(xué)生對基礎(chǔ)知識掌握不牢固,在解題過程中翻找資料或請教同學(xué)老師,可加深對基礎(chǔ)知識的記憶.加強(qiáng)練習(xí)也是鞏固知識的一種有效手段,但是不建議采用題海戰(zhàn)術(shù),教師可通過研究教材,整理出典型題型,進(jìn)而舉一反三.例如在數(shù)學(xué)練習(xí)冊當(dāng)中有一題選擇題: A={x||x|<1},B={x|x2-x-2<0},則A∩B=().選項為A.? B.(-1,1) C.(-1,2) D.(-1,+∞).這道選擇題看似簡單,但光把正確答案解出還不夠,還需要學(xué)生探究它在單元復(fù)習(xí)中的價值.因為這道題目涉及多個知識點,包括區(qū)間、絕對值不等式、集合的運算等等,這道題還可以轉(zhuǎn)換為另一種形式:①集合A={x||x|<1},用區(qū)間如何表示?②x2-x-2<0這個不等式的解集是多少?③A=(-1,1),B=(-1,2),那么A∩B等于多少?④如果AB,那么A∩B等于多少?其實教材中有很多這樣的例子,很多學(xué)生再做課后練習(xí)時只注重將答案求出,并不會去探索題目潛藏的知識點,下次再遇到同類問題,還可能出錯.因此教師在講解課后練習(xí)的時候,應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生挖掘題目蘊含的知識點,達(dá)到鞏固知識的效果.
4 教師要培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)建模思維習(xí)慣
中職數(shù)學(xué)課堂中,教師要培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)建模思維,不僅要夯實學(xué)生的理論知識,還應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生運用數(shù)學(xué)建模思維解決實際問題.而運用數(shù)學(xué)建模實際上就是一個假設(shè)和優(yōu)化,如果僅憑個人自主學(xué)習(xí),難度比較大,因此需要小組分工合作完成,通過比較每個人的數(shù)學(xué)建模思路的優(yōu)劣,得出解決問題的最優(yōu)方法.教師在培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)建模思維時,教學(xué)方法是多樣的,但應(yīng)選擇能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的方法進(jìn)行教學(xué).比如,在學(xué)習(xí)等差數(shù)列這一知識點時,教師可以結(jié)合現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行教學(xué),假設(shè)教室有1張投影儀、2個黑板、2道門、4扇窗戶,讓學(xué)生思考:目前校內(nèi)共有n個教室,那么投影儀、黑板、門、窗戶的數(shù)量一共有多少?教師可引導(dǎo)學(xué)生通過表格的數(shù)列分別進(jìn)行橫向和縱向比較,可發(fā)現(xiàn)期間存在的規(guī)律:教室1,2,3,…,n-1,n,每個數(shù)字比前一位數(shù)大1,比后一位數(shù)小1,所以可判定為這是一個等差數(shù)列,且公差為1.黑板2,4,6,…,2n-2 ,2n,每個數(shù)字比前一位數(shù)大2,比后一位數(shù)小2,也是一個等差數(shù)列,公差為2.這樣通過生活中的現(xiàn)象入手,將數(shù)學(xué)和生活實際聯(lián)系,引導(dǎo)學(xué)生探索數(shù)學(xué)規(guī)律,更能調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,學(xué)生在課上的注意力也更集中.如果是幼師專業(yè)的學(xué)生,對于《營養(yǎng)學(xué)》這門課的學(xué)習(xí),教師可以通過設(shè)置和實際問題相關(guān)的題型,來強(qiáng)化學(xué)生的數(shù)學(xué)建模思維.某幼兒園老師為保證兒童營養(yǎng),需要給其中一個孩子補(bǔ)充維生素,目前只有甲、乙兩種食品有維生素.甲食品含有維生素A、C、D、E、Z,分別是1 mg、2 mg、4 mg、4 mg、5 mg,乙食品含有維生素A、C、D、E、Z,分別是3 mg、2 mg、1 mg、3 mg、2 mg.該兒童每天的維生素A攝入量不能超過19 mg,維生素C攝入量不能超過13 mg,維生素D攝入量不能超過24 mg,維生素E攝入量要超過12 mg,那么幼師該如何給兒童分配這兩種食品才合理,如何滿足兒童對維生素Z的攝入量?教師講解的時候,可以假設(shè)該兒童已食用x量的甲食品,已食用y量的乙,f為維生素Z的約束量.
目標(biāo)函數(shù)為:f=5x+2y
經(jīng)過分析得出結(jié)論,當(dāng)5x+2y=f,過點(5,4)時,截距最大.這樣的題型和學(xué)生以后從事的工作密切相關(guān),讓學(xué)生感覺到做題就是為以后更好地工作,學(xué)習(xí)積極性也會隨著提升.教師通過這樣分析,讓學(xué)生將課本的基礎(chǔ)知識運用到實踐中,從而將抽象的數(shù)學(xué)建模具體化,具備運用數(shù)學(xué)建模方法解決實際問題的思維.
綜上所述,中職數(shù)學(xué)建模在數(shù)學(xué)的教學(xué)中發(fā)揮著重要作用,也是教師需要長期貫徹的一項重要任務(wù).教師要更好地將數(shù)學(xué)建模融入到課堂中,需要不斷探索不同的教學(xué)模式,吃透教材,以教材為出發(fā)點,讓學(xué)生掌握好數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識,再運用數(shù)學(xué)建模思維強(qiáng)化學(xué)習(xí).打破只在課堂上教學(xué)的限制,帶領(lǐng)學(xué)生到課外進(jìn)行實踐鍛煉,引導(dǎo)學(xué)生將數(shù)學(xué)建模思維運用到實際生活中,真正做到學(xué)以致用.
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[責(zé)任編輯:李 璟]