數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)是數(shù)學(xué)課程的基本理念和總體目標(biāo)的體現(xiàn)，可以有效地指導(dǎo)數(shù)學(xué)教學(xué)實(shí)踐。《普通高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》修訂稿提出了數(shù)學(xué)學(xué)科的六種核心素養(yǎng)，即數(shù)學(xué)抽象、直觀想象、數(shù)學(xué)建模、邏輯推理、數(shù)學(xué)運(yùn)算和數(shù)據(jù)分析。其中，數(shù)學(xué)建模是六大數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)之一。提升數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)，要求數(shù)學(xué)教師在課堂教學(xué)中強(qiáng)化學(xué)生的建模意識(shí)。教師在教學(xué)中通過(guò)設(shè)置數(shù)學(xué)建模活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的建模能力。
一、數(shù)學(xué)建模的含義
數(shù)學(xué)建模是將實(shí)際問(wèn)題中的因素進(jìn)行簡(jiǎn)化，抽象變成數(shù)學(xué)中的參數(shù)和變量，運(yùn)用數(shù)學(xué)理論進(jìn)行求解和驗(yàn)證，并確定最終是否能夠用于解決問(wèn)題的多次循環(huán)。數(shù)學(xué)建模能力包括轉(zhuǎn)化能力、數(shù)學(xué)知識(shí)應(yīng)用能力、創(chuàng)造力和溝通與合作能力。
二、數(shù)學(xué)建模能力的培養(yǎng)與強(qiáng)化
1.精心設(shè)計(jì)導(dǎo)學(xué)案，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)自主探究進(jìn)行建模
在新授課前，教師設(shè)計(jì)前置性學(xué)習(xí)導(dǎo)學(xué)案，為學(xué)生掃除知識(shí)性和方向性的障礙。通過(guò)導(dǎo)學(xué)案，引導(dǎo)學(xué)生去探究問(wèn)題的關(guān)鍵，對(duì)模型的構(gòu)建先有一個(gè)初步的自主學(xué)習(xí)過(guò)程。通過(guò)自主學(xué)習(xí)探究，讓學(xué)生充分暴露問(wèn)題，提高模型教學(xué)的針對(duì)性。在前置性學(xué)習(xí)導(dǎo)學(xué)案設(shè)計(jì)的問(wèn)題的啟發(fā)與引導(dǎo)下，學(xué)生會(huì)逐步學(xué)習(xí)、研究和應(yīng)用數(shù)學(xué)模型，形成解決問(wèn)題的新方法，強(qiáng)化建模意識(shí)和參與實(shí)踐的意識(shí)。例如，教師在引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建關(guān)于測(cè)量類模型時(shí)，設(shè)計(jì)的導(dǎo)學(xué)案應(yīng)提醒學(xué)生對(duì)測(cè)量物體進(jìn)行抽象化理解，并掌握基本常識(shí)。教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生采用多種不同的測(cè)量方式，分析并優(yōu)化所得數(shù)據(jù)。通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生自主探究，讓學(xué)生探索并歸納不同條件下的模型建立的方法，培養(yǎng)學(xué)生的建模維能力。
2.在教學(xué)環(huán)節(jié)中融入數(shù)學(xué)模型教學(xué)
教師在教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)都可以融入數(shù)學(xué)模型教學(xué)。例如，教師在新課教學(xué)時(shí)，應(yīng)注意滲透數(shù)學(xué)建模思想，讓學(xué)生將新授課中的數(shù)學(xué)知識(shí)點(diǎn)與實(shí)際生活相聯(lián)系，將實(shí)際生活中與數(shù)學(xué)相關(guān)的案例引入課堂教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生將案例內(nèi)化為數(shù)學(xué)應(yīng)用模型，以此激發(fā)學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的興趣。在不同教學(xué)環(huán)節(jié)，教師通過(guò)聯(lián)系現(xiàn)實(shí)生活中熟悉的事例，將教材上的內(nèi)容生動(dòng)地展示給學(xué)生，從而強(qiáng)化學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)模型解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
教師通過(guò)描述數(shù)學(xué)問(wèn)題產(chǎn)生的背景，以問(wèn)題背景為導(dǎo)向，開(kāi)展新授課的學(xué)習(xí)。教師在復(fù)習(xí)課教學(xué)環(huán)節(jié)，注重提煉和總結(jié)解題模型，培養(yǎng)學(xué)生的轉(zhuǎn)換能力，讓學(xué)生多方位認(rèn)識(shí)和運(yùn)用數(shù)學(xué)模型。相對(duì)而言，高中階段的數(shù)學(xué)問(wèn)題更加注重知識(shí)的綜合考查，對(duì)思維的靈活性要求較高。高中階段考查的數(shù)學(xué)知識(shí)、解題方法以及數(shù)學(xué)思想基本不變，設(shè)置的題目形式相對(duì)穩(wěn)定。因此，教師應(yīng)適當(dāng)引導(dǎo)，合理啟發(fā)，對(duì)答題思路進(jìn)行分析，逐步系統(tǒng)地構(gòu)建重點(diǎn)題型的解題模型。
3.結(jié)合教學(xué)實(shí)驗(yàn)，開(kāi)展數(shù)學(xué)建?；顒?dòng)
教師在開(kāi)展數(shù)學(xué)建模活動(dòng)時(shí)，應(yīng)結(jié)合教學(xué)實(shí)驗(yàn)。開(kāi)展活動(dòng)課和實(shí)踐課，可以促使學(xué)生進(jìn)行合作學(xué)習(xí)。教師要適時(shí)進(jìn)行數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以每周布置一個(gè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)課例，讓學(xué)生主動(dòng)地從數(shù)學(xué)建模的`角度解決問(wèn)題。在教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，以小組合作的形式，讓學(xué)生寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。教師讓學(xué)生在課堂上進(jìn)行小組交流，并對(duì)各組的交流進(jìn)行總結(jié)。教學(xué)實(shí)驗(yàn)可以促使學(xué)生在探索中增強(qiáng)數(shù)學(xué)建模意識(shí)，提升數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)。
4.在數(shù)學(xué)建模教學(xué)中，注重相關(guān)學(xué)科的聯(lián)系
教師在數(shù)學(xué)建模教學(xué)中，應(yīng)注重選用數(shù)學(xué)與化學(xué)、物理、生物等科目相結(jié)合的跨學(xué)科問(wèn)題進(jìn)行教學(xué)。教師可以從這些科目中選擇相關(guān)的應(yīng)用題，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)數(shù)學(xué)建模，應(yīng)用數(shù)學(xué)工具，解決其他學(xué)科的難題。例如，有些學(xué)生以為學(xué)好生物是與數(shù)學(xué)沒(méi)有關(guān)系的，因?yàn)楦咧猩飳W(xué)科是以描述性的語(yǔ)言為主的。這些學(xué)生缺乏理科思維，尚未樹(shù)立理科意識(shí)。例如，學(xué)生可以用數(shù)學(xué)上的概率的相加和相乘原理來(lái)解決生物上的一些遺傳病概率的計(jì)算問(wèn)題，也可以用數(shù)學(xué)上的排列與組合分析生物上的減數(shù)分裂過(guò)程和配子的基因組成問(wèn)題。又如，在學(xué)習(xí)正弦函數(shù)時(shí)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用模型函數(shù)，寫(xiě)出在物理學(xué)科中學(xué)到的交流圖像的數(shù)學(xué)表達(dá)式。這就需要教師在課堂教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。因此，教師在數(shù)學(xué)建模教學(xué)中，應(yīng)注意與其他學(xué)科的聯(lián)系。通過(guò)數(shù)學(xué)建模，幫助學(xué)生理解其他學(xué)科知識(shí)，強(qiáng)化學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。注重?cái)?shù)學(xué)與其他學(xué)科的聯(lián)系，是培養(yǎng)學(xué)生建模意識(shí)的重要途徑。
總之，教師在數(shù)學(xué)教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)以學(xué)生為本，精心設(shè)計(jì)導(dǎo)學(xué)案，鼓勵(lì)學(xué)生自主探究和應(yīng)用數(shù)學(xué)模型。通過(guò)建模教學(xué)，讓學(xué)生形成數(shù)學(xué)問(wèn)題和實(shí)際問(wèn)題相互轉(zhuǎn)化的數(shù)學(xué)應(yīng)用意識(shí)和建模意識(shí)。教師通過(guò)強(qiáng)化數(shù)學(xué)建模意識(shí)，讓學(xué)生掌握數(shù)學(xué)模型應(yīng)用的方法，可以使學(xué)生奠定堅(jiān)實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，提升數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)。
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