一、课题提出的背景
在现代社会,我们要准确分析判断不断发展变化的情况,做出恰当的决策,以便更好地适应社会环境。应用数学知识,如利用统计与概率,运筹与优化等数学工具,解决实际问题的意识与能力,是人们适应现代生活的必要素质。
数学的特点不仅在于其概念的抽象性、逻辑的严密性、结论的明确性和体系的完整性,而且还在于它应用的广泛性。自20世纪50年代以来,随着科学技术的迅速发展和计算机的日益普及,数学的应用越来越广泛和深入,培养学生应用数学的意识和能力已经成为数学教学的一个重要方面。普通高中数学课程标准中指出,数学学科核心素养是育人价值的集中体现,是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力,其包括:数学抽象、逻辑推理、数学建模、直观想象、数学运算和数据分析。其中数学建模是对现实问题进行数学抽象,用数学语言表达问题、用数学方法构建模型解决问题的素养。数学建模是联系数学与实际问题的桥梁;是数学在各个领域广泛应用的媒介;是数学科学技术转化的主要途径。通过数学建模可以使学生了解数学在生活中的广泛应用,从而培养学生应用数学知识来解决实际问题的能力与意识。
二、中学数学建模能力提高的探索
1.构建建模意识。
恩格斯曾说过:“由一种形式转化为另一种形式不是无聊的游戏而是数学的杠杆,如果没有它,就不能走很远。”数学建模就是把实际问题转换成数学问题,这要求数学教师在数学教学中要注重转化,用好这根有力的杠杆。数学是学生学习其它学科的工具,而且其它学科与数学联系十分紧密。因此数学教师在教学中要加强数学学科与其他学科的联系,这不但可以帮助学生加深对数学学科及其他学科的理解,也能增强学生数学建模的能力与意识。
培养学生的建模意识,也需要数学教师提高自身的建模意识,这就要求我们在教学思路上要联系实际的不断变化,与实际生活密切相关,并且不断学习最新的数学建模理论应用。目前大部分中学生没有意识到生活中处处存在着数学,处处存在着要用数学解决的问题,无法将实际应用与数学学科学习联系在一起。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆数学教师将学生日常生活中的事情作为背景编制教学课程,必然会提高学生运用数学解决实际问题的意识,以及学习数学的兴趣。比如在世界杯举办期间,可以有意识地安排一节与世界杯相关的数学建模专题课,内容包含门票销售、最佳射门位置、足球在地面的投影面积,足球黑白两色皮的块数等,这些具有时效性的问题能够吸引学生的注意力,提高学生的学习兴趣,从而提高应用数学的能力与意识。
学生数学建模意识的培养是一个循序渐进的过程,不能一蹴而就,它需要数学教师将日常生活与数学教学联系在一起,潜移默化,使学生具备用数学建模解决实际问题的能力。
2.开阔建模思路。
广义讲,一切数学概念、公式、方程式和算法系统等都是数学专家从现实生活中总结的数学模型。在数学形成和发展的整个过程中,始终蕴含着建模的思想。可以说,数学学科的学习也是数学建模的学习。数学建模都有需要解决的问题,而这些问题都有与其相关联的条件,这种联系是不确定的。数学建模就是将这种不确定的联系确定在一个相应的模型中,要完成这种模型,不仅需要顺向思维,也需要逆向思维,更需要多向思维的结合。数学教师可以给出一个实际问题的不同数学建模,让学生自主探究,合作交流,激发思维,从不同角度思考问题、解决问题,从而开阔建模思路。
3.培养学生的直觉思维。
“数学是研究空间形式和数量关系的科学,是刻画自然规律和社会规律的科学语言和有效工具”,这种“刻画”是数学模型应用的体现。数学建模是从实际生活提取相关信息,将实际问题转化为数学问题,由数学问题的解转化为实际问题解的过程。伊恩·斯图加特说:“直觉是真正数学家赖以生存的东西”,许多重大发现都是基于直觉思维。欧几里得基于直觉发现了欧几里得几何学五公理,从而建立起欧几里得几何学这栋辉煌大厦;哈密顿在散步路上迸发了构造四元素的火花;阿基米德在浴室里找到了辨别王冠真假的方法;凯库勒发现苯分子环状结构,都是直觉思维的成功典范。现实生活中的“最优化”问题,如成本最低、消耗最少,利润、产出最大,效益最好等问题,都可以通过数学建模去解决。通过数学建模教学,培养学生独到的见解和与众不同的思考方法,提升学生直觉敏锐性与思维活跃性。
三、中学数学建模教育的意义
在诸多思维活动中,最高层次的思维活动是创造性思维,是创新型人才的必备思维。数学教学中构建学生建模意识实质上是培养学生的创造性的思维能力。数学建模活动本身就是一项创造性的思维活动。数学建模既需要有一定理论知识储备又需要大量实践;既要求思维的广泛性和活跃性,又要求思维的深入性和敏锐性。而且数学建模过程中,能培养学生独立与合作,综合运用所给条件,寻求问题解决的最佳思路、最佳方法的能力。数学建模能够培养学生的想象力、创造力、直觉思维、猜测、转换、构造等能力,而这些数学能力正是创造性思维必须拥有的。
数学建模提供给学生一个自我学习、独立思考、认真探索的实践过程。学生在建模过程中,不仅学会学习,还能学会交流,学会合作,学会培养团队意识,并且学会了严谨的治学态度,持之以恒的探索精神以及较强的创新能力。所以说数学建模能力的培养对学生综合素质提升也有着深远的意义。
论文作者:张志华 王静静
论文发表刊物:《教育学文摘》2019年1月总第289期
论文发表时间:2019/1/9
标签:数学论文; 建模论文; 思维论文; 能力论文; 意识论文; 培养学生论文; 学科论文; 《教育学文摘》2019年1月总第289期论文;