數(shù)學(xué)建模在“三個(gè)課堂”中的實(shí)施路徑
作者:付 偉
發(fā)布時(shí)間:2022-03-25 13:01:10 來源:陜西教育報(bào)刊社
人工智能時(shí)期,數(shù)學(xué)受到了前所未有的普遍重視,數(shù)學(xué)教育也面臨著巨大的挑戰(zhàn)與變革。為回應(yīng)當(dāng)前社會、科學(xué)、技術(shù)的發(fā)展對人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求,尤其是新時(shí)期教育對培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力與應(yīng)用素養(yǎng)人才的要求,在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中設(shè)置“綜合數(shù)學(xué)建模實(shí)踐教學(xué)活動”,可從全方位增強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)理素養(yǎng),提升創(chuàng)新能力。
數(shù)學(xué)建?;顒釉谝郧暗臄?shù)學(xué)教學(xué)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(tǒng)的數(shù)學(xué)課堂上,“數(shù)學(xué)建?!钡扔跀?shù)學(xué)問題的實(shí)際背景,但總是無法成為學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的“現(xiàn)實(shí)出口”。
“三個(gè)課堂”的提出,不僅是對傳統(tǒng)課堂教學(xué)的延續(xù)與豐富,更形成了師生全學(xué)段、全領(lǐng)域教學(xué)共同體。“三個(gè)課堂”推動了學(xué)校發(fā)展螺旋式上升,真正達(dá)到課堂內(nèi)外、學(xué)校內(nèi)外、學(xué)習(xí)與體驗(yàn)、實(shí)踐與應(yīng)用的有效結(jié)合。
讓“第一課堂”成為培育數(shù)學(xué)建模意識的土壤。數(shù)學(xué)建?;顒邮菍ΜF(xiàn)實(shí)問題進(jìn)行數(shù)學(xué)抽象,用數(shù)學(xué)語言表達(dá)問題,用數(shù)學(xué)方法構(gòu)建模型解決問題的過程。數(shù)學(xué)建?;顒泳C合性強(qiáng),過程煩瑣?!稊?shù)學(xué)模型與數(shù)學(xué)思想》中指出:“在基礎(chǔ)教育階段,一個(gè)好的數(shù)學(xué)教育,在學(xué)生掌握知識和技能的基礎(chǔ)上,還應(yīng)當(dāng)傾向于培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維習(xí)慣和能力。”那么,如何在“第一課堂”發(fā)揮數(shù)學(xué)建模的育人功能?我認(rèn)為,數(shù)學(xué)建模在“第一課堂”的表現(xiàn)不應(yīng)是完整實(shí)際問題的分析研究過程,而應(yīng)當(dāng)是基于下列五個(gè)方面的綜合性過程:抓住數(shù)學(xué)內(nèi)容實(shí)質(zhì),知道學(xué)生的理解過程;創(chuàng)造恰當(dāng)教學(xué)情景,提供合理數(shù)學(xué)問題;激發(fā)學(xué)生的獨(dú)立思考,引導(dǎo)學(xué)生相互溝通;掌握基本數(shù)學(xué)知識,啟迪數(shù)學(xué)思維;累積數(shù)學(xué)思維經(jīng)驗(yàn),發(fā)展學(xué)生數(shù)學(xué)的核心素養(yǎng)。這五個(gè)環(huán)節(jié)既讓教師在“第一課堂”開展數(shù)學(xué)建模教學(xué)有了抓手,又對培養(yǎng)學(xué)生探尋數(shù)學(xué)本質(zhì)、體驗(yàn)實(shí)際問題情境、獨(dú)立思考解決問題的能力具有重要意義。
讓“第二課堂”成為發(fā)展數(shù)學(xué)建模實(shí)踐能力的平臺。中學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)建模需要經(jīng)過一定的過程,要求學(xué)習(xí)者在與團(tuán)體的協(xié)作交流中感受數(shù)學(xué)模型的挑戰(zhàn)性和吸引力,從而發(fā)展應(yīng)用數(shù)學(xué)解決問題的能力。而“第二課堂”為數(shù)學(xué)建模的學(xué)習(xí)提供了更多的時(shí)間和空間。
數(shù)學(xué)建模社團(tuán)也可以成為“數(shù)學(xué)建模第二課堂”的基本形態(tài),在數(shù)學(xué)建模社團(tuán)中我們可從以下方面進(jìn)行活動,來提高學(xué)生數(shù)學(xué)建模的能力。第一,從教材中的數(shù)學(xué)問題入手,強(qiáng)調(diào)學(xué)生對教材提問的改編和深化。我們往往受到學(xué)校課程和時(shí)間的約束,而無法及時(shí)解答學(xué)習(xí)者對帶有現(xiàn)實(shí)背景的問題深入思考后產(chǎn)生的困惑。因此,在數(shù)學(xué)建模社團(tuán)中,老師能夠及時(shí)指導(dǎo)學(xué)生轉(zhuǎn)變提出實(shí)際問題的方法、轉(zhuǎn)換題設(shè)要求、互換條件結(jié)果,又或是通過拓廣類比產(chǎn)生出新的數(shù)學(xué)模型應(yīng)用問題。對于教學(xué)中的純數(shù)學(xué)提問,可根據(jù)科學(xué)化、現(xiàn)實(shí)化、新奇性、有趣、切實(shí)可行等基本原則,編擬出有相當(dāng)使用價(jià)值的模型提問。第二,從日常生活的現(xiàn)實(shí)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(shù)學(xué)知識建立初等數(shù)學(xué)模型加以解決。第三,從經(jīng)濟(jì)社會熱點(diǎn)問題入手,引入了數(shù)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(jīng)濟(jì)中有關(guān)成本、收益、儲蓄等問題都是研究數(shù)理模型問題的豐富素材,通過合理地選擇問題并納入數(shù)學(xué)教學(xué)之中,可以讓學(xué)生更好地掌握相關(guān)問題的模型方法,讓學(xué)生更科學(xué)理性地看待問題,形成良好的商品經(jīng)濟(jì)認(rèn)知觀點(diǎn)。第四,從其他學(xué)科中選擇應(yīng)用性問題,例如生物學(xué)中的遺傳問題、物理學(xué)中的力學(xué)問題等,這不僅可以促進(jìn)學(xué)科融合,同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)解決其他學(xué)科難題的能力。
讓“第三課堂”成為提升數(shù)學(xué)創(chuàng)新精神的支撐。數(shù)學(xué)建模的實(shí)質(zhì)是用數(shù)學(xué)知識處理實(shí)際問題,那么實(shí)際問題來自哪里?真正的數(shù)學(xué)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(xué)生在校門外的“第三課堂”中考察、思索與發(fā)現(xiàn),學(xué)習(xí)用數(shù)學(xué)的眼光看世界,用數(shù)學(xué)的思維思考世界,用數(shù)學(xué)的語言表達(dá)世界。
“三個(gè)課堂”以大教育理念為主導(dǎo),突破了學(xué)科思維。數(shù)學(xué)建模正是從數(shù)學(xué)的視角去除了學(xué)科的藩籬,打破了課堂的結(jié)界,拓寬了數(shù)學(xué)建模在“三個(gè)課堂”中的實(shí)施路徑。
作者單位:陜西省銅川市耀州中學(xué)



