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浅谈高中数学建模思维与能力培养的策略研究论文

发布时间:2022-07-28 10:02:17 文章来源:SCI论文网 我要评论














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  摘 要 : 高中数学教学中,教师需要重视学生建模能力的培养,建模是沟通数学知识与现实应 用最重要的一个途径,也是将数学与其他学科联系在一起的重要渠道,所以高中数学教师在开展高 中数学教学活动时,应当重视学生数学素质以及思维能力等方面的培养,引起学生对数学建模思维 以及能力的重视. 因此,本文主要从学生的建模意识、建模方式、以及建模思维三方面讨论如何有效 培养学生的数学建模思维以及能力.

  关键词 : 高中数学;建模思维;能力培养

  数学建模指的是将现实生活中的数学问题转化 为数学模型,然后代入数据进行解决. 学生建模思维 以及能力的培养是高中数学教学目标之一,因此,高 中数学教师需要重视学生建模思维和能力的培养, 通过培养学生的建模思维和能力,提升学生的数学 综合能力,促使学生全面、综合发展.
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  1 高中数学建模的现状

  1 . 1 教师数学建模意识和能力薄弱

  数学建模的引入并不算很长时间,并且刷题能 在一定程度上提高做题的得分,因此,大部分高中的 数学教师都以刷题为主,而忽略了数学建模和核心 素养的提高,并且在教师培训时基本上也都是围绕 试题刷题,然后提高数学成绩展开的,因此教师们对 于数学建模上的认知比较薄弱,还不太了解数学建 模的重要性,当然在数学建模的能力上也因此比较 欠缺,更不能将其好好内化再转变交给学生,导致数学建模在高中数学教学上急需提高.

  1 . 2 学生数学建模能力比较低

  由于高中乃至我国的教学的唯分数论,许多教 师和家长都提倡和鼓励学生多刷题,唯有题海战术 不可破的教育模式. 学生也因此而缺乏自己动手能 力和自主思考能力,只会一味的刷题. 虽然题量是做 的够多了,但是只有量而没有质,这是不符合当下高 考教育的要求的.

  2 重视培养学生的建模意识

  在当今高考题型中,建模知识的比例也在逐 年增加. 因 此,高 中 数 学 教 师 在 开 展 数 学 教 学 活 动时,应当 重 视 培 养 学 生 的 建 模 意 识,让 学 生 习 惯利用建模解决实际数学问题,构建数学课堂与 实际生活 中 的 桥 梁,逐 渐 习 惯 建 模 思 维,促 使 学 生可持续发展.

  例 1 设sn 是数列{an }的前 n 项和,如果不等式\对任何等差数列{an }以及任何正整数 n 恒成立,求 λ 的最大值.

  在这一道数学题目的解决过程中,教师需要引 导学生利用数学建模方式进行解题. 首先,学生需要 建立一个等差数列的数学模型,然后再具体分析. 当 a1 =0 时,λ 属于实数 R,当a1 ≠0 时,根据题目给出的条件\,可知 \

  由上述式子可以看出,当a1 取不同值时,答案有所不 同,所以学生一定要认真审题,具体问题具体分析.

  由于上述式子较为繁琐,学生需要继续简化. 设\= t,则原来的式子可以写成 \.将式 子\展 开,得\\所以可以得到\数列在高中数学中占据重要地位,在学习过程中,因为数列具 有较强的逻辑性和思维性,学生难以准确掌握,对数 列的理解也不够透彻,导致学生学习效率低,数学教 学课堂质量不理想. 而建模思维的引入可以有效改 善这一情况,能够有效降低学生的解题难度,发散学 生的思维,有效调动学生的学习积极性,提高学生的 学习效率,从而实现学生可持续发展.

  3 鼓励学生动手,亲身探究建模

  高中数学常常把代数、几何相结合带给学生以 较为困难的模式,以此来考验学生的数学能力. 如若 学生不亲自动手去体验和解数学题或者自己动脑思 考是很难将数学知识理解并且牢记的. 因此,老师们 应当鼓励学生动手,亲身探究建模,自己动手动脑进 行对数学知识建模,只有这样,学生学习数学时才会 印象深刻,并且成为自己的东西.

  比如,在学习椭圆的相关知识时,如果一开始就 由老师对同学们讲解椭圆的相关概念和含义,同学 们也只可能是当时记住了这个概念,但是并不理解椭圆是怎么来的,只知其然不知其所以然,这是不理 想的数学教学. 所以,此时老师们应当鼓励同学们自 己动手画一画椭圆,自己动脑想想可以通过什么图 形的辅助将椭圆画出来,亲身去探究数学建模. 学生 们会发现在画圆的时候只需要一个定点和一个固定 的半径,但是如果我们选取两个定点和一个固定的 数值,然后分别围绕两个定点画两个圆,注意要始终 保证这两个圆的半径之和等于选取的固定数值,接 着观察两个圆的轨迹发现,只要在两个圆外圈做两 条辅助线就能得到一个椭圆. 如此这样,通过一个原 本大家熟悉的知识来进行建模,从而得到一个全新 的知识,由旧知识引出新知识,更能使同学们对新知 识印象深刻,更加容易学习.

  4 注重培养学生的建模方式

  作为一名高中数学教师,应当合理地将高中数 学教材内容与互联网相关建模案例结合在一起进行 教学,引导学生掌握建模技能,提升学生的建模能 力,使学生习惯运用数学建模解决实际问题,真正提 升学生的数学综合能力.

  例 2 x,y 为自然数,如果 4 x2 +y2 +xy =1.那 2x +y 的最大值为多少?

  当学生在求解最值问题时,因为不确定性,学生 需要花费大量时间,然而庞大的计算量可能会导致 计算结果错误. 因此,高中数学教师应当正确指导学 生进行解题. 在这一题的解决过程中,教师需要先引 导学生建立最值数学模型,帮助学生理解,加深学生 对题目的认知. 求最值问题,应当构建不等式模型, 由题目所给的条件 4 x2 +y2 +xy =1.可以构建不等 式模型. 将式子 4 x2 +y2 +xy =1 转换成(2x +y)2 -3xy= 1.即\ . 又因为 2xy ≤\.构 建 不 等 式 模 型 :\\.整合、归纳可得\,开根号,可得 2x +y 的取值范围,即\\,根据上述取值范围,可知 2x +y 的最大值为\通过这种方式,能够有效锻炼学生的建模能力,提高学生的数学解题效率. 高中数学教师需要以科学的方式教导学生,降低学生的解题失误率,提高学生的准确率.
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  5 强调提升学生的建模思维

  对高中学生来说,他们不仅需要掌握基础的数 学理论知识,同时还需要具备一定的数学建模能力. 因此,高中数学教师需要采取合适的方式锻炼学生的建模能力,使学生养成建模思维.

  例 3 如果 | x -a | + 1 /x > = 1 /2 对一切 x > 0恒成立,求 a 的最大值.

  依然是典型的求最值问题,但是与前面两道不 同的是,这一道数学题型建立在函数与绝对值的基 础上,学生需要将函数、绝对值与最值问题联系在一 起进行解答. 复杂的数学问题使得学生在解决过 程中可能会存在较大的问题,所以高中数学教师 应当正确引导学生进行解答. 为进 一 步提高学生 的解题效率,教师可以让学生根据题目给出的信息作图,将题目直观化,帮助学生理解,减少学生的时间花费,降 低 计 算 量. 学生作出y1 = | x -a | 和\的图像,根据图像可以看出,当 a ≤2 时,\对 一 切 x > 0 恒成立,所以 a 的最大值为 2 .

  除此之外,教师也可以将其他学科内容与数学 建模结合在一起. 实际上,高中数学可以与生物学科 联系在一起,教师鼓励学生上网搜集有关生物学科 中的数学建模的运用案例. 可以利用数学中的排列 与组合模型对减数分裂过程,配子的基因组成进行 具体分析,也可以利用概率模型计算遗传病的概率 等等,这些都可以看出数学模型在其他学科当中的 运用十分广泛.

  6 展开小组探究,互助推动学习

  随着时代的发展,人才辈出,高中数学知识也在 不断的深入. 因此,传统的数学教学模式已经不能满 足当下的教育局势了,要想数学教学取得良好的教 学效果,教师们要转变原来的教学思维,让学生作为 课堂的主体进行教学,充分发挥其主观能动性,提升 学生们的学习能力和建模能力. 因此,教师们可以采 取小组探究的教学模式,将学生们分成若干个小组, 在课堂上乃至课外,遇到问题进行小组讨论,互帮互 助,互相推动学习. 但是,这个小组不能简单的随机 分配,也不能按照学生自己的意愿谁和谁关系好就 分到一组,如果是这样的分组的话是没有意义的,相 反还有可能会降低学生的学习效率. 所以,教师们应 当根据每个学生的学习优缺点进行分析,组合分组. 保证每个小组都得至少有一个数学知识比较全面的 同学,这样才能保证在进行小组讨论的时候问题能 够得到有效的解决. 小组的分配可以是强带弱,以小 老师的形式;也可以是互补的模式进行分组.

  综上所述,在高中数学教学中,学生建模思维和 能力的培养意义重大. 然而在实际教学中,很多高中 数学教师并没有引起重视,忽略学生建模思维和能 力的培养,过 分 关 注 学 生 的 数 学 成 绩,没 有 将 重 点放在学生建模思维以及能力的提升上,导致学 生的数学思维难以进 一 步发展. 为提高学生的学 习效率,促 使 学 生 综 合 发 展,教 师 需 要 重 视 学 生 建模思维和能力的培养,从而有效提高学生的学 习成绩,提 升 学 生 的 数 学 综 合 能 力,为 学 生 的 后 续发展奠定夯实的基础.

  参考文献 :

  [ 1 ] 班春虹. 数学建模培养高中生创造性思维能力 的理论及实验研究[ D ] . 天津 : 天津师范大学,2001 .

  [2 ] 李伏明. 谈高中数学建模意识与创造思维能力 的培养[J ]. 试题与研究 :教学论坛,2011 (1 ) :5 .
 
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