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摘 要 : 随着国内教育改革的持续推进,数学的教学方法也产生了巨大的转变.借助建模思想 的融入培养学生自学能力,提高他们的数学知识水平,教师需给予格外关注.
关键词 : 高中数学,课堂教学,建模思想
建模思想是一种运用数学建模去解决实际问题 的思想方法.而数学作为技术和科学的工具与基础, 在现实生活中扮演着极为关键的角色,建模思想的 融入能实现现实问题同数学知识间的灵活转变.高 中数学教师需与学生一起围绕实际问题构建数学模 型,使其通过求解数学模型的结果来处理实际问题, 提升学生的数学知识应用能力.
1 结合理论知识,融入建模思想
1.1 借助概念教学契机,有效融入建模思想
概念教学是高中数学教学中的基础部分,学生 只有正确理解和掌握这些概念,他们才可以使用已 学知识灵活看待数学问题,使其从多个视角分析与 解答问题,这充分表明概念教学的重要性.在高中数 学教学中,教师可以借助概念教学的机会将建模思 想融入,引入一些生活中的实例,指导学生从这些实 例中抽取出蕴含的数学知识,使其概括出相应的数 学概念,让他们深入认识与理解数学概念[1].
在进行“空间点、直线、平面之间的位置关系 ” 教学时,本节课既涉及到点、直线、平面之间位置关 系的学习,还包含对平面垂直、平面平行和直线的判 定,以及直线的性质等内容,教师需坚持循序渐进的基本原则设定教学方案,让学生清楚掌握知识要点 之间的关系,结合建模思想指导他们对数学概念进 行学习,使其掌握各个概念之间的联系.具体来说, 教师先利用画图、列举实例、提出问题等方式让学生 初步理解点、直线、平面之间的位置关系,使其结合 图示在大脑中形成明了直接的结构关系,便于对概 念的理解和记忆,让他们建立直观感知.接着,教师 可为学生提供一些亲自动手画图的机会,使其在实 践操作中进一步理解所学内容,然后给出部分现实 生活中点、直线、平面位置关系的实例,指引他们抽 象出相应的数学模型,从而形成深刻理解.随后教师 设疑 : 这三者还能够产生一些其它位置关系吗? 原 因是什么? 引领学生继续思考,让他们尝试运用建 模思想展开设想,为下一步教学做好充足铺垫.
1.2 关注数学新知内化,有效融入建模思想
在高中数学教学过程中,新知讲授是一个相当 重要的环节,在整个教学体系中占据着异常关键的 地位,也是融入各种数学思想方法的主要路径,自然 也包括建模思想的渗透,这将会直接影响到整体教 学质量及效果.为更好地融入建模思想,高中数学教 师在平常的教学中应该格外关注新知识的讲授,实 施引用一些同教学内容相对应的生活实例,引导学生结合生活实例构建数学模型,使其再基于数学视 角重新分析生活实例,让他们深化理解新知识[2].
例如,在开展“基本立体图形”教学时,教师谈 话导入 : 在实际生活中往往会遇到部分比较特殊的 建筑物,大家能分享一些吗? 它们有着什么样的几 何结构特征? 指引学生回顾旧知识、分享案例与互 动探讨,对他们的表现给予简单评价,由此引出新课 内容——— 柱、锥、台、球的结构特征.接着,教师运用 多媒体技术展示一系列常见的实物图片,如 : 奶粉 罐、鞋盒、水平锥、一次性纸杯、螺母、斗笠等,要求学 生认真观察,把这些物体分成两大类,且说明分类的 标准,使其从中抽象出相应的立体图形,指引他们构 建出多面体与旋转体的模型,给出相应的定义. 之后,教师给出问题 : 大家看一看身边的事物,哪 些物体是多面体或者旋转体? 如何进一步分类? 要求学生仔细观察教室、校 园 等 附 近 场 所 的 物 体,且展开分类,使其运用数学视角判断是多面 体还是旋转体,实现对建模思想的初步运用,进一步培养他们的立体感.
2 密切联系生活,渗透建模思想
2.1 科学引入生活资源,积极融入建模思想
高中数学教学在具体的教学实践中应科学引入 一系列生活资源,联系生活实际设计问题,主动渗透 建模思想,改善学生应用建模思想的意识,增强他们 的学习兴趣,使其学习效率变得更高[3].
以“直线的方程”教学为例,教师可以给出一个 生活化问题 : 现准备在一个长方形的 ABCD 区域内 计划建设一个公园,要求公园的边缘分别落在 CB 与 CD 上面,由于在这区域的一角存在一座古建筑 保护区 AEF,不能从保护区中穿过,即为公园的一则 不能穿过 AEF 区中的 EF 一侧,其中 CD 长度是 180 米,CB 的长度为 60 米,AE 的长度是 60 米,AF 的长 度为 20 米,如何规划可以获得最大面积的公园? 这 时教师要提示学生采用建模思想,先假设模型,结合 题意知道这个公园为一个长方形,CB 与 CD 是其中的两条边缘,面积需最大,还不能穿过 AEF 区域,这表明落地点只能够在直线 EF 之上,现假设成点 P. 所以需要构建一个原点是点 A 的平面直角坐标系, 其中 AB 是 x 轴,y 轴是 AD,由此顺利构建出数学模 型,由此把实际文本转化为数学问题.接着,就是求 这个公园在什么情况下面积最大,可以使点 P 在直 线 EF 上面进行移动时,求矩形 PHCG 的最大面年 级,学生根据题干信息,发现这是一个直线 EFEF 的 方程,然后假设出点 P 的坐标,即可得出表示该公园面积的方程,最后把方程的最大值求出.
2.2 适当延伸教学范围,锻炼建模思想应用
针对高中数学教学来说,要想进一步渗透建模 思想,不仅要突破固有教材内容的限制,还要摆脱教 室这一有限的教学空间,学习时间也不仅限于课内, 而是要适当地延伸教学范围,为学生提供广阔的建 模思想应用范围,锻炼他们的建模思想应用能力,使 其能够运用个人所学解决现实问题.对此,高中数学 教师应该积极开展部分课外活动,要求学生观察一 些生活中的数学现象,使其通过建立数学模型的方式分析与解决,借此训练他们的数学应用能力.
在“随机事件与概率”教学中,教师先借助生活 案例指导学生学习本节课出现的几个新概念,利用 抛掷硬币的试验深入探究随机事件,使其能够根据 生活实例构建出随机事件的模型,让他们准确理解 随机事件的稳定性和不确定性,以及概率的概念和 意义,掌握事件发生频率与概率之间的联系与区别. 随后教师鼓励学生收集与研究部分实际生活中存在 的随机事件,构建数学模型,让学生通过亲身调查与 感受进一步理解随机事件与概率的知识,使其体会 数学知识同现实世界之间的密切联系,锻炼他们应用建模思想的能力.
3 结合实际问题,应用建模思想
3.1 精心设计例题教学,实现建模思想融入
高中生在学习数学知识时,教师需精心设计例 题教学,让他们学习建模思想的运用技巧.高中数学 教师在平常的教学中应当合理安排例题教学,以帮助学生巩固理论知识为前提训练数学建模能力,并为他们预留一定的时间自主解答例题,使其意识到 运用建模思想所存在的问题,以免在后续解题中出 现类似错误[4].
在教学“函数 的应用”过程 中,教师可设计例 题 : 一个工程队计划安装一面边长是 a 米的液晶显 示屏,先按照一定距离安装 x 根柱子,再在每相邻的 两根柱子之间都要安装一块与柱子高度相同的液晶 显示器,其中每根柱子的成本是 6 400 元,一块长 m 米的液晶屏幕成本是( 50 m + 100 m2 ) 元,假如忽视 柱子粗细与其它感染因素,设总成本是 y 元,( 1) 求 y 关于 x 的函数解析式; (2) 当 a = 56 时,如何设计 才能够保持成本最低? 教师可提示学生结合例题中 的信息建立起相应的函数模型,使其拼凑函数中的 各个项,采用不等式相关知识展开求解,让他们理解 这道例题.具体来说,教师引领学生根据题干内容构
3.2 巧妙设置课后习题,强化建模思想训练
课后习题作为课堂教学的持续与延伸,在整个 教学体系中占据着较为重要的地位,不仅可以帮助 学生巩固课内所学的理论知识,还能够训练解题技 巧,强化数学思想方法的训练,自然也会涉及到建模 思想.具体来说,高中数学教师在日常教学中,应该 结合具体教学内容巧妙设置一组课后练习题,将建 模思想融入到解题教学中,且给予学生正确引导,使 其利用建模思想找出准确的解题方向,沿着解题思 路建立数学模型,由此强化建模思想的训练[5].
例如,在实施“等比数列”教学时,当学习完课 本知识以后,教师可布置这样一道练习题 : 某地政府 为治理土地荒漠化现象,到 2021 年年底,将本地的绿化率提升到 40% ,经过分析发现,往后每年绿化 率均增加 12% ,但是原来的绿化区有 8% 会转化为 沙漠,请问多少年之后才能够让绿化率大于 50% ( 取 lg2 = 0.3) ? 学生读完题目内容发现可以构建 一个等比数列的模型,处理这道题目的关键是掌握 今、明两年绿化面积之间的关系,他们结合题意能够 建立出以下等比数列模型 : 设经过 n 年绿化面积是
综上所述,教师应当深刻意识到融入建模思想 的必要性与重要性,在日常教学中要发现与制造教 学机遇,通过理论知识讲授、实践操作、生活资源引 入和解题训练等环节全方位地渗透建模思想,引领 学生理解与掌握建模思想的内涵,使其学会运用建 模思想学习数学知识与解决实际问题,继而提高他们的数学综合素质.
参考文献 :
[1]何明志.挖掘概念本质 发展核心素养: 数学概 念教学 的几 点体会[J].中学数学教学参考, 2021 (16) : 27-29 .
[2]许松柏,李明,杨秦飞.基于数学核心素养的高中数学概念教学[J].中学数学,2021 (15) :78-79.
[3]管强.基于数学学科核心素养的高中数学建模 活动教学设计研究[J].科学咨询(教育科研) , 2021 (09) : 224-225 .
[4] 张汉宇.探索高中数学教学中建模素养培养的 教学策略[J].中学课程资源,2021.17 ( 10) : 29- 30.33 .
[5]周锦昌.培养建模思想,筑牢数学根基[J].课 堂内外( 高中版) ,2022 (31) : 57-58 .
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