數學建模在“三個課堂”中的實施路徑
作者:付 偉
發布時間:2022-03-25 13:01:10 來源:陜西教育報刊社
人工智能時期,數學受到了前所未有的普遍重視,數學教育也面臨著巨大的挑戰與變革。為回應當前社會、科學、技術的發展對人才培養目標的要求,尤其是新時期教育對培養具有創新能力與應用素養人才的要求,在高中數學教學中設置“綜合數學建模實踐教學活動”,可從全方位增強培養學生的數理素養,提升創新能力。
數學建?;顒釉谝郧暗臄祵W教學中常常被冠以“課外活動”“閱讀材料”“增能不提分”的名號。在傳統的數學課堂上,“數學建?!钡扔跀祵W問題的實際背景,但總是無法成為學生學習數學的“現實出口”。
“三個課堂”的提出,不僅是對傳統課堂教學的延續與豐富,更形成了師生全學段、全領域教學共同體?!叭齻€課堂”推動了學校發展螺旋式上升,真正達到課堂內外、學校內外、學習與體驗、實踐與應用的有效結合。
讓“第一課堂”成為培育數學建模意識的土壤。數學建?;顒邮菍ΜF實問題進行數學抽象,用數學語言表達問題,用數學方法構建模型解決問題的過程。數學建模活動綜合性強,過程煩瑣?!稊祵W模型與數學思想》中指出:“在基礎教育階段,一個好的數學教育,在學生掌握知識和技能的基礎上,還應當傾向于培養學生的數學思維習慣和能力。”那么,如何在“第一課堂”發揮數學建模的育人功能?我認為,數學建模在“第一課堂”的表現不應是完整實際問題的分析研究過程,而應當是基于下列五個方面的綜合性過程:抓住數學內容實質,知道學生的理解過程;創造恰當教學情景,提供合理數學問題;激發學生的獨立思考,引導學生相互溝通;掌握基本數學知識,啟迪數學思維;累積數學思維經驗,發展學生數學的核心素養。這五個環節既讓教師在“第一課堂”開展數學建模教學有了抓手,又對培養學生探尋數學本質、體驗實際問題情境、獨立思考解決問題的能力具有重要意義。
讓“第二課堂”成為發展數學建模實踐能力的平臺。中學生學習數學建模需要經過一定的過程,要求學習者在與團體的協作交流中感受數學模型的挑戰性和吸引力,從而發展應用數學解決問題的能力。而“第二課堂”為數學建模的學習提供了更多的時間和空間。
數學建模社團也可以成為“數學建模第二課堂”的基本形態,在數學建模社團中我們可從以下方面進行活動,來提高學生數學建模的能力。第一,從教材中的數學問題入手,強調學生對教材提問的改編和深化。我們往往受到學校課程和時間的約束,而無法及時解答學習者對帶有現實背景的問題深入思考后產生的困惑。因此,在數學建模社團中,老師能夠及時指導學生轉變提出實際問題的方法、轉換題設要求、互換條件結果,又或是通過拓廣類比產生出新的數學模型應用問題。對于教學中的純數學提問,可根據科學化、現實化、新奇性、有趣、切實可行等基本原則,編擬出有相當使用價值的模型提問。第二,從日常生活的現實提問入手,如家中每日耗電量的測算、日常生活中的商品打折問題等,都可使用高中數學知識建立初等數學模型加以解決。第三,從經濟社會熱點問題入手,引入了數理模型研究的方法。日常生活中的很多熱門課題,如新冠肺炎病毒疫情感染人口的增長問題,以及市場經濟中有關成本、收益、儲蓄等問題都是研究數理模型問題的豐富素材,通過合理地選擇問題并納入數學教學之中,可以讓學生更好地掌握相關問題的模型方法,讓學生更科學理性地看待問題,形成良好的商品經濟認知觀點。第四,從其他學科中選擇應用性問題,例如生物學中的遺傳問題、物理學中的力學問題等,這不僅可以促進學科融合,同時也培養了學生應用數學解決其他學科難題的能力。
讓“第三課堂”成為提升數學創新精神的支撐。數學建模的實質是用數學知識處理實際問題,那么實際問題來自哪里?真正的數學建模怎樣完成和開展?這些問題必須借助“第三課堂”來探尋,學生在校門外的“第三課堂”中考察、思索與發現,學習用數學的眼光看世界,用數學的思維思考世界,用數學的語言表達世界。
“三個課堂”以大教育理念為主導,突破了學科思維。數學建模正是從數學的視角去除了學科的藩籬,打破了課堂的結界,拓寬了數學建模在“三個課堂”中的實施路徑。
作者單位:陜西省銅川市耀州中學



