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刊名: 教学与研究
        Teaching and Research
主办:  中国人民大学
周期:  月刊
出版地:北京市
语种:  中文;
开本:  大16开
ISSN: 0257-2826
CN:   11-1454/G4
邮发代号: 2-256

历史沿革:
现用刊名:教学与研究
创刊时间:1953

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数学建模思想融入中职数学教学的要点及策略探究

【作者】 孙龙飞

【机构】 (河北省赵县职业中专学校)


【正文】摘 要:培养学生分析解决实际问题的能力已成为当今数学教育的主流,应用数学去解决各类实际问题,建立数学模型是关键的一步。本文将探讨数学建模思想融入中职数学教学的要点及策略,以提高中职数学教学质效和学生的数学应用能力。
  关键词:数学建模;中职教育;教学策略
  著名数学家怀特海曾说:“数学就是对模式的研究”。数学建模是对现实问题进行数学抽象,用数学语言表达,用数学知识与方法构建模型,通过模型的求解和分析,解决实际问题的过程。将数学建模思想融入中职数学教学,有助于提升学生数学核心素养,积累实践经验,增强学生的创新意识,培养学生的团队合作精神和勇于探索、批判质疑、实事求是的品质。
  一、数学建模思想的概念定义
  数学建模思想内涵涉及现实问题数学抽象、模型构建、模型求解和模型验证。数学建模的出发点是现实世界中的实际问题,这些问题可以是自然现象、社会现象,也可以是工程技术问题等。数学建模的思路就是将现实问题中的关键要素提取出来,用数学语言进行描述,形成数学模型,根据问题的特点,选择合适的数学工具和方法,构建数学模型。利用数学方法对模型进行求解、验证,最终得到问题的解决方案,并将求解结果应用于实际问题,验证模型的正确性和有效性[1]。
  二、数学建模思想融入中职数学教学的要点
  1.教学观念更新
  数学建模思想作为一种实践性和创新性极强的思维方式,对于培养学生的实践能力和创新意识具有重要意义。因此,教师应充分认识到它的重要性,并积极将其融入教学过程中。教师需要从传统的教学观念中转变过来,不再仅仅把数学看作是一门抽象的理论学科,而是要将其视为一种解决实际问题的工具[2]。在课堂上,教师可以通过引入身边实际问题,引导学生运用所学的数学知识进行分析,从实际问题中提炼出数学模型,运用数学方法进行求解。这个过程需要学生能够从问题中找到关键点,进行合理的假设和推演,能很好培养学生的思维逻辑能力和提升学生实践能力。所以在课堂上,教师要要采取多种教学方法,多组织学生进行小组讨论,鼓励他们相互交流、合作,注重引导学生运用数学知识解决实际问题。
  2.教学内容整合
  教学内容整合是数学建模思想融入中职数学教学的关键要点之一。这种整合不仅能够提高学生对数学知识的理解和应用能力,还能够培养学生解决实际问题的能力,提升他们的创新意识和实践能力。数学建模的过程一般包括问题的提出、建立模型、选择合适的数学方法进行求解、验证模型和结果等步骤[3]。因此,教师要通过对教材进行深入研究,挖掘出其中可以用于建模的实际问题。如在电子专业中,可以引入关于电路分析、信号处理等方面的问题;在财经专业中,可以引入关于经济模型、数据分析等方面的问题。通过对这些问题的研究,学生可以更好地理解数学知识在实际中的应用,提高他们的学习兴趣和动力。
  3.实践环节加强
  中职学生作为我国技术技能人才的重要来源,他们在数学学习的过程中,不仅要掌握必要的数学理论知识,更要学会运用这些知识解决实际问题。因此,要增加实践环节,如课程设计、实习等,这些环节可以让学生在实际操作中运用数学建模思想,从而提高解决实际问题的能力[4]。通过课程设计,学生可以学会如何将所学的数学知识应用到实际问题中,从而培养他们的数学建模能力。通过实习,学生可以将所学的数学知识应用到实际工作中,从而提高其实际操作能力。在实践环节中,教师可以引导学生尝试用新的方法解决问题,从而培养他们的创新意识和创新能力。
  三、数学建模思想融入中职数学教学的策略
  1.教学内容的整合重构
  在融入数学建模思想时,需要对教材进行整合,对教学内容需要进行重组。将原本分散的知识点整合到一个实际问题上,使之更具有实际应用性,通过实际问题的引入,设计一些与学生生活经验、专业相关的问题,引导学生思考并运用数学建模进行解决,学生通过对实际问题的建模、实际问题的解决过程,学生对相关知识点有更深入的理解和应用。比如在代数与函数部分可以增加实际问题的应用,在几何部分可以加入实际场景的分析和解决问题的模型构建,在概率与统计部分,可以将概率知识与统计数据分析结合起来,通过实际数据的收集和分析,进行统计推断和预测。
  2.教学方法的多元化
  教师可以通过多种教学方法的有机结合,培养学生的数学建模思想。如问题导入法,教师通过提出有趣且有实际应用背景的问题,引发学生的兴趣和思考。如关于铁路物流运输的最佳时刻,可以引导学生可以思考,铁路运输在不同时间段的运输需求和运输成本变化情况,以及如何通过数学建模找到最佳的运输时刻,以提高铁路运输的效益。教师可以组织学生进行小组讨论,鼓励学生提出自己的解决方案,引导他们运用数学知识进行建模和解决问题。如探究式学习法,教师可设置一系列的问题和任务,引导学生主动探索和发现,学生通过实际观察和实验,发现数学模型的存在和作用。如在学习二次函数的时候,可设计“游乐园过山车的起始点高度为h,速度为v的模型,求过山车从起点出发后的高度与时间的关系?”等,让学生通过改变二次函数的参数来观察曲线的变化,并总结出二次函数的一些性质和规律。如项目驱动式学习法,教师可以将数学知识应用到实际项目中,组织学生进行实际项目的设计和实施过程,让学生亲身体验数学建模的过程。例如在学习投影几何的时候,教师可以组织学生设计一个房屋的建筑模型,并利用投影几何的知识计算出房屋的投影面积和体积。
  教师应根据学生的实际情况和教学目标,通过灵活运用问题导入法、探究式学习法、项目驱动式学习法等多种教学方法,可以有效地培养中职生的数学建模思想,提高教学质量和效果。
  3.全面的评价体制构建
  数学建模思想的培育需要学生掌握一定的数学基础知识,评价学生的知识掌握程度是非常重要的。评价可以通过考试、作业、小组讨论等形式进行,主要评价学生对于数学概念、原理的理解程度,以及能否灵活运用相关知识解决实际问题。比如问题解决能力评价,可以通过给学生提供一系列实际问题,评价学生分析问题、建立模型、解决问题的能力。评价标准可以包括模型的建立是否合理、问题求解的方法是否正确、计算过程是否准确等。又如思维创新评价,可以通过给学生提供开放性的问题,评价学生是否能够提出新颖的解决思路,是否能够用不同的角度来分析问题,是否能够提出改进的方案等。综合评价是对学生整体素质的评价,包括知识掌握程度、问题解决能力、团队合作能力、创新思维能力等方面。可以使用定量评价和定性评价相结合的方式,将分数和文字评价结合起来,综合评价学生的数学建模思想培育情况。
  数学建模思想核心是将现实问题转化为数学模型,并通过数学方法进行求解的思想。通过合理的教学内容融入,以及多元的教学方法实施,并配合全面性的教育评价,可以有效培养学生建模思维,提升学生的数学核心素养。
  参考文献:
  [1]王红艳.数学建模思想在中职数学教学中的应用探讨[J].新智慧,2023(31):7-9.
  [2]黄舒翔.中职数学教学中数学思想方法的渗透策略[J].亚太教育,2023(19):164-167.
  [3]任冠华.中职数学“项目引导,任务驱动”教学法的实践研究[J].数学学习与研究,2023(13):17-19.