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核心素养导向下的高中数学建模课程实施路径分析

发表时间：2020/7/20 来源：《教学与研究》2020第6期作者：胡成玉

[导读] 随着新课程标准的提出，高中数学课程的“教”与“学”都在不断地发生变化，学生“学科核心素养”的培养逐渐成为当前课堂教学的主题。

广东梅州中学胡成玉 514011

摘要：随着新课程标准的提出，高中数学课程的“教”与“学”都在不断地发生变化，学生“学科核心素养”的培养逐渐成为当前课堂教学的主题。而数学建模进入高中课堂是提升学生数学核心素养的重要途径，针对高中阶段数学建模教学的现状，本文对高中数学建模课程的实施进行了分析，以使高中学生的建模能力得到有效提高，跟上新课改的步伐。
关键字：核心素养数学建模课程
        随着新课程标准的提出，高中数学课程的“教”与“学”都在不断地发生变化，学生“学科核心素养”的培养逐渐成为当前课堂教学的主题。而数学建模进入高中课堂是提升学生数学核心素养的重要途径，针对高中阶段数学建模教学的现状，本文对高中数学建模课程的实施进行了分析，以使高中学生的建模能力得到有效提高，跟上新课改的步伐。
        一、开展数学建模活动的意义
        对于数学学科，《课标（2017）》提出“数学学科核心素养包括：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。”数学建模作为数学学科核心素养的重要方面，大家对其都有了初步的了解。数学建模是运用数学的语言和方法，通过抽象，简化建立模型近似刻画并解决实际问题的一种手段。它是一种新的数学学习模式，不仅可让学生体会到数学的应用价值，提高学生的实践能力和创新意识，还可以培养学生团结协作，处理人际关系等多方面能力，一举多得。
        二、数学建模课程实施现状
        在核心素养的指引下，数学课程的教授和学习发生着翻天覆地的变化，高中数学建模活动也在不断地发展。在新版的高中数学教材中已随处可见数学建模活动的影子,尤其是国家出台的《普通高中数学课程标准（实验）》中强调：高中的数学课程需要提供数学基本内容的现实背景以及应用价值，适当开展高中数学建模活动。而且国家已将研究性学习作为高考的考查内容，让学生积极参加研究性课题的研究，感受所学知识在生活中的应用，突显各学科知识实践的重要性，逐步渗透，由量变到质变，为数学建模奠定基础，从而实现课改的初衷。
然而，据调查，目前数学建模课程的实施现状不容乐观。首先,高中数学课堂的教学大纲中还没有引入数学建模模块，具体的课时安排更是无从谈起。这主要是迫于高考的压力，高中阶段能抽出时间来进行数学建模的时间有限。其次，目前关于高中阶段数学建模的研究才刚刚起步，教师对数学建模的重视程度不一，部分教师对建模方法还不甚了解，离能较好地实施课堂教学有一定差距。对此，我们不可操之过急，需要制定与学情相符的教学目标和具体的实施计划及切实可行的评价标准，才可将其付诸实践。

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        三、数学建模课程实施路径
        1.充分利用数学建模知识来解决生活中的实际问题，以此来激发学生学习热情.在学生是主体的数学建模教学中，让学生对建模产生浓厚的兴趣是数学建模课程成功实施的前提。因而我们如何将生活中的问题通过建模更加形象地呈现出来是重中之重。首先，我们可提出跟我们生活紧密相连的问题，比如：同种商品按包装大小如何定价，停车场设计，生物种群的变化、铺砖问题等等。接着，教师需要将这些实际问题所蕴含的数学模型进行详细地讲解，直到同学们有种顿悟的感觉，感受数学的美妙。然后，我们要选出感兴趣且学有余力的同学，以点带面，引导全班同学独立思考，这个过程很关键，独立思考是同学们锻炼思维，发现问题的重要途径，只有如此，才有创新。具体操作如下：第一步，让不同特长的同学自由组队，每组人数大约3到5人,并要求每组同学在规定的时间内给出解决问题的最佳方案。第二步，将各组答案公之于众，由大家投票选出最优方案。同时，在每组的方案后，提供一块区域作为留言板，让全校师生对该方案畅所欲言。第三步，请各组同学集大家所言整理成文，由专业教师评选。在整个过程中让学生既动脑又动手，不仅让同学们体会到了数学建模的广泛应用，还开拓了同学们在数学方面的视野，激发了学生学习热情。
        2.提高教师的建模能力。俗话说：“给人一杯水，自己要有一桶水。”数学建模是一项专门的能力，与掌握纯粹的数学知识联系密切而又要求更高。因此，想要达到理想的课堂教学效果，教师本身必须具备建模的基本能力。首先，要了解数学建模的历史及最新发展动态，并注重提高自身意识，发现生活中建模的例子，为课堂教学服务；其次，要寻找一本好的中学数学建模教材,系统学习数学建模的基本理论和方法；再次,要掌握一种数学软件（如Matlab）进行数学模型的求解。这样，教师才能做到有的放矢，应用自如，从而更好地提升教学质量。
        3.把建模思想渗入日常教学中，为数学建模课程的实施奠定基础.建模素质和能力的培养不是一时就可以实现的，因此，在日常的课程教学中，教师应注意启发学生用建模的思想来解决实际问题。比如，在学习立体几何时，将桌腿着地问题引入课堂；在学习椭圆方程时，将彗星的轨道引入课堂；还有函数最值问题中的容器设计；解三角形问题中的测高与测距；一次函数问题中的校车设站等等。唯有通过这样全面、反复的训练，才能真正提高学生的建模意识和能力。同时，学校可以建立数学实验室，给学生提供一个自主学习和交流思想的环境，完成教学中心由教师到学生的转变，培养学生自主建模的意识。
        4.通过举办数学建模知识竞赛等辅助形式，形成浓厚的数学建模氛围。现代教育的核心是培养学生的创新能力，开展数学建模知识竞赛有助于激发学生的原创性冲动，鼓励同学们进行创造性工作。竞赛要求学生从错综复杂的实际问题中，抓住问题的本质，找出解决问题的最佳方案和途径，这一过程能充分挖掘同学们的创新潜能，为数学建模课程教学的开展打下了良好的基础。对于数学建模相关活动，我们应借助网络传媒，扩大其影响范围，使更多的人了解数学建模并参与进来，实现全民化。
        总之，在核心素养的导向下，将数学建模引入高中课堂，弥补传统教学模式的不足，符合新课改的目标，也是响应国家培养创新型人才总体要求的重要举措。