新課標(biāo)背景下高中數(shù)學(xué)建模素養(yǎng)研究_第1頁(yè)
新課標(biāo)背景下高中數(shù)學(xué)建模素養(yǎng)研究_第2頁(yè)
新課標(biāo)背景下高中數(shù)學(xué)建模素養(yǎng)研究_第3頁(yè)
新課標(biāo)背景下高中數(shù)學(xué)建模素養(yǎng)研究_第4頁(yè)
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摘要:新課標(biāo)環(huán)境下,核心素養(yǎng)體系之內(nèi),數(shù)學(xué)建模為關(guān)鍵部分之一。數(shù)學(xué)建模是指學(xué)生能夠從數(shù)學(xué)問(wèn)題當(dāng)中抽象出數(shù)學(xué)模型,應(yīng)用數(shù)學(xué)語(yǔ)言或者方法建立模型,計(jì)算求解,最終檢驗(yàn)結(jié)果,將模型不斷改進(jìn)。下文簡(jiǎn)要論述建模素養(yǎng)培養(yǎng)價(jià)值,并從高中數(shù)學(xué)教學(xué)角度論述建模素養(yǎng)提升教學(xué)路徑,以供參考。關(guān)鍵詞:新課標(biāo);高中數(shù)學(xué);建模素養(yǎng)《普通高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》(2017年版)頒布以來(lái),為高中數(shù)學(xué)新一輪教改指明了方向。數(shù)學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)當(dāng)中,數(shù)學(xué)建模素養(yǎng)相關(guān)的闡述為“針對(duì)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題進(jìn)行抽象,選擇數(shù)學(xué)語(yǔ)言進(jìn)行表達(dá),應(yīng)用數(shù)學(xué)方法建立模型,解決問(wèn)題”。在高中數(shù)學(xué)課堂教學(xué)方面,重視學(xué)生數(shù)學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng),能夠培養(yǎng)其數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)興趣,促進(jìn)教育改革目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。一、數(shù)學(xué)建模的基本內(nèi)涵運(yùn)用數(shù)學(xué)建模方法能將現(xiàn)實(shí)問(wèn)題通過(guò)數(shù)學(xué)化的形式處理,通過(guò)數(shù)學(xué)語(yǔ)言有效表達(dá)問(wèn)題內(nèi)容,借助相關(guān)數(shù)學(xué)知識(shí)與方法建立問(wèn)題模型,以此提供正確的問(wèn)題解決辦法。簡(jiǎn)言之,數(shù)學(xué)建模能夠把數(shù)學(xué)和現(xiàn)實(shí)相結(jié)合。有關(guān)數(shù)學(xué)建模,需要經(jīng)過(guò)三個(gè)階段:一是建模階段,即從數(shù)學(xué)視角出發(fā)找出存在的實(shí)際問(wèn)題,然后利用相應(yīng)的數(shù)學(xué)思維合理剖析該問(wèn)題,以數(shù)學(xué)語(yǔ)言表達(dá)分析問(wèn)題的最終結(jié)果,建立起數(shù)學(xué)模型,將實(shí)際問(wèn)題有效轉(zhuǎn)換成數(shù)學(xué)問(wèn)題;二是求解問(wèn)題階段,運(yùn)用有關(guān)數(shù)學(xué)知識(shí)解答問(wèn)題模型,求解問(wèn)題結(jié)果;三是調(diào)試模型階段,主要指的是改進(jìn)或調(diào)試所構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型,將依托模型獲得的結(jié)論對(duì)比實(shí)際問(wèn)題結(jié)果??傊行н\(yùn)用數(shù)學(xué)建模的方法,一方面有利于增強(qiáng)學(xué)生的數(shù)學(xué)創(chuàng)新意識(shí)與應(yīng)用意識(shí),另一方面能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性及積極性,在助力課堂教學(xué)質(zhì)量提升的同時(shí),培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)建模素養(yǎng)。二、高中數(shù)學(xué)建模素養(yǎng)滲透的可行性及必要性(一)可行性高中學(xué)生已經(jīng)歷過(guò)形式運(yùn)算階段,他們具備能將現(xiàn)實(shí)問(wèn)題抽象成為數(shù)學(xué)問(wèn)題的基本能力,并且具備一定的抽象性思維,而這種抽象性思維恰好是進(jìn)行數(shù)學(xué)建模的必要技能。同樣,這一能力可以為順利進(jìn)行數(shù)學(xué)建模活動(dòng)奠定基礎(chǔ)。另外,數(shù)學(xué)建模要滿(mǎn)足必要的技術(shù)性需求,即學(xué)生在數(shù)學(xué)建模時(shí)應(yīng)以數(shù)學(xué)思想、數(shù)學(xué)知識(shí)為支撐。由初中階段進(jìn)入高中階段,學(xué)生已經(jīng)了解和掌握了有關(guān)幾何、函數(shù)、概率等知識(shí),特別是在高中階段進(jìn)一步加深對(duì)以上知識(shí)的認(rèn)知。與此同時(shí),高中學(xué)生能靈活運(yùn)用一些數(shù)學(xué)思想方法,例如類(lèi)比、轉(zhuǎn)化以及數(shù)形結(jié)合思想等。綜上所述,高中學(xué)生已具備數(shù)學(xué)建模所需的理論知識(shí)、思維方式以及數(shù)學(xué)思想,因此能為數(shù)學(xué)建模過(guò)程的順利進(jìn)行提供支持。(二)必要性第一,數(shù)學(xué)建模的滲透,能夠選擇學(xué)生感興趣的數(shù)學(xué)問(wèn)題創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境,讓學(xué)生在課堂上經(jīng)歷數(shù)學(xué)問(wèn)題抽象過(guò)程,經(jīng)過(guò)分析和解決,逐漸提高學(xué)生建模能力。第二,數(shù)學(xué)建模的應(yīng)用還能促進(jìn)教師教學(xué)理念轉(zhuǎn)變,樹(shù)立以生為本觀念,對(duì)于課堂教學(xué)模式大膽革新,探索出具有特色的教學(xué)路徑。第三,在建模教學(xué)環(huán)節(jié),教師可選擇信息技術(shù)作為輔助,分析、求解和檢驗(yàn)?zāi)P?,生?dòng)呈現(xiàn)建模信息。第四,數(shù)學(xué)建模的應(yīng)用下,教師將學(xué)生的應(yīng)用能力作為培養(yǎng)重點(diǎn),提高其將數(shù)學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化為解決問(wèn)題的能力,實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)素養(yǎng)提升目標(biāo)[1]。三、高中數(shù)學(xué)建模教學(xué)現(xiàn)狀(一)未能體現(xiàn)智能計(jì)算思維國(guó)內(nèi)很多高校已開(kāi)設(shè)數(shù)學(xué)建模及智能計(jì)算的專(zhuān)業(yè)課程,旨在依托智能技術(shù)輔助數(shù)學(xué)建模問(wèn)題的處理,從中體現(xiàn)出數(shù)學(xué)和智能科技之間的有機(jī)融合,降低了解決數(shù)學(xué)建模問(wèn)題的難度。高中階段的數(shù)學(xué)建模教學(xué)處在起步階段,很多教師沒(méi)有對(duì)智能計(jì)算思維形成一個(gè)系統(tǒng)認(rèn)識(shí),在建模教學(xué)中往往忽視和信息技術(shù)之間的融合,智能計(jì)算思維的滲透相較有限,一旦問(wèn)題過(guò)于復(fù)雜則難以進(jìn)行建模分析,導(dǎo)致建模教學(xué)僅滿(mǎn)足于簡(jiǎn)單的知識(shí)層面,這樣會(huì)影響到數(shù)學(xué)建模素養(yǎng)的提高。(二)未能做到全過(guò)程數(shù)學(xué)建模教學(xué)作為核心素養(yǎng)的數(shù)學(xué)建模已經(jīng)被歸進(jìn)課標(biāo)中,但是從實(shí)際情況來(lái)看高中數(shù)學(xué)教師與學(xué)生仍需進(jìn)一步適應(yīng),具體表現(xiàn)在數(shù)學(xué)建模教學(xué)依舊以應(yīng)用題為主,這樣的解題訓(xùn)練過(guò)于封閉,并非全過(guò)程的數(shù)學(xué)建模教學(xué)。缺少“建立模型”部分,這樣會(huì)失去學(xué)科融科、思維開(kāi)放的優(yōu)勢(shì)特征,大幅降低建模教學(xué)的現(xiàn)實(shí)價(jià)值;而缺少“檢驗(yàn)與改進(jìn)”部分,不利于發(fā)展其數(shù)學(xué)思維,培養(yǎng)其科學(xué)精神。以上存在的問(wèn)題均會(huì)淡化建模素養(yǎng)的培育功能。四、數(shù)學(xué)建模主要流程(一)找出線(xiàn)索,提出問(wèn)題有關(guān)能否發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并提出問(wèn)題,始終是數(shù)學(xué)教育領(lǐng)域關(guān)注的重中之重。在20世紀(jì)我國(guó)數(shù)學(xué)教育領(lǐng)域主要重視“三大能力”的培養(yǎng),關(guān)于“問(wèn)題解決”能力沒(méi)有予以應(yīng)有的重視。但是在新課改持續(xù)深入及素質(zhì)教育推廣普及的背景下,解決問(wèn)題的能力逐漸獲得重視。在課堂教學(xué)或是制訂課程標(biāo)準(zhǔn)中都能優(yōu)先考慮這一能力。從實(shí)際情況來(lái)看,我國(guó)學(xué)生更傾向于處理問(wèn)題但是這種問(wèn)題是封閉的,和西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比,我國(guó)學(xué)生提出問(wèn)題的能力還需進(jìn)一步增強(qiáng),作為數(shù)學(xué)教師需有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生積極思考,主動(dòng)找出并能提出問(wèn)題。而這也屬于數(shù)學(xué)建模的首要環(huán)節(jié),這里提出的“發(fā)現(xiàn)問(wèn)題”需要依附于與之相應(yīng)的情境中,學(xué)生對(duì)教學(xué)情境、現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景展開(kāi)深入思考,而“提出問(wèn)題”應(yīng)為抽象的數(shù)學(xué)問(wèn)題抑或現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。這一環(huán)節(jié)中起到關(guān)鍵作用的是提出問(wèn)題,要求其具備一定的思考價(jià)值,立足某一問(wèn)題或系列問(wèn)題,引發(fā)后續(xù)的建?;顒?dòng)。(二)剖析問(wèn)題,建立模型剖析問(wèn)題并非只拘泥在數(shù)學(xué)領(lǐng)域,學(xué)生還要調(diào)動(dòng)現(xiàn)實(shí)生活或在其他學(xué)科習(xí)得的經(jīng)驗(yàn),因此在一些情況下存在資料差異。簡(jiǎn)單來(lái)講,這個(gè)環(huán)節(jié)是“加工”提出的問(wèn)題,也就是所謂的“問(wèn)題數(shù)學(xué)化”,讓其徹底成為一個(gè)數(shù)學(xué)問(wèn)題,但是依舊存在不一樣的現(xiàn)實(shí)背景,并且內(nèi)部結(jié)構(gòu)關(guān)系體現(xiàn)在數(shù)學(xué)層面上。有關(guān)“再加工”,即通過(guò)已了解的數(shù)學(xué)概念、數(shù)學(xué)定理、數(shù)學(xué)性質(zhì)等讓數(shù)學(xué)問(wèn)題模型化。借助上述兩大環(huán)節(jié)會(huì)達(dá)到數(shù)學(xué)抽象的效果,從問(wèn)題的現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)入數(shù)學(xué)世界,利用相應(yīng)的數(shù)學(xué)方法和規(guī)律剖析問(wèn)題。(三)明確參數(shù),計(jì)算求解具體來(lái)講這一過(guò)程為解決問(wèn)題的過(guò)程,其關(guān)鍵在于確定參數(shù)。決定確定參數(shù)的是數(shù)據(jù)豐富性及數(shù)據(jù)質(zhì)量,且收集數(shù)據(jù)為關(guān)鍵的數(shù)學(xué)建模組成部分。為此,應(yīng)確保其來(lái)源的豐富性,比如封閉性問(wèn)題需要利用所給出的各類(lèi)數(shù)據(jù);而開(kāi)放性問(wèn)題,要利用網(wǎng)絡(luò)、教材等途徑獲得。有效運(yùn)用這些數(shù)據(jù)將各項(xiàng)模型參數(shù)確立,再通過(guò)具體的計(jì)算解決問(wèn)題,這樣也能看出數(shù)據(jù)分析、運(yùn)算與數(shù)學(xué)建模的關(guān)系十分密切。(四)結(jié)果證明,調(diào)試模型最后一個(gè)建模流程要求給出最終的問(wèn)題結(jié)果。但在某些情況下,能從上個(gè)流程中獲得結(jié)果抑或給出判斷。若是面對(duì)的數(shù)學(xué)問(wèn)題相較復(fù)雜,其中涉及多個(gè)方面,那么數(shù)學(xué)模型所涉及的參數(shù)類(lèi)型各有不同,計(jì)算中所采用的數(shù)據(jù)如果來(lái)源單一,很容易因?yàn)椴环犀F(xiàn)實(shí)情況而發(fā)生結(jié)果偏差,出現(xiàn)這樣的情況要結(jié)合具體情況再進(jìn)行調(diào)整。五、新課標(biāo)背景下高中數(shù)學(xué)建模素養(yǎng)提升教學(xué)策略(一)關(guān)注數(shù)學(xué)建模和課堂教學(xué)的融合在數(shù)學(xué)教材當(dāng)中,數(shù)學(xué)建模內(nèi)容有幾個(gè)課時(shí),要實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo),就需要教師關(guān)注建模內(nèi)容思想性研究,組織建?;顒?dòng)期間,既能從教材出發(fā),又能將建模思想貫穿于數(shù)學(xué)知識(shí)體系。比如:講授“數(shù)列”知識(shí)的時(shí)候,教師可以選擇信用貸款、銀行儲(chǔ)蓄等類(lèi)型問(wèn)題創(chuàng)設(shè)建模活動(dòng)情境;講授“分段函數(shù)”的時(shí)候,可以選擇“個(gè)人所得稅”的稅率表輔助建?;顒?dòng)的實(shí)施;講述“不等式”和“解析幾何”等知識(shí)的時(shí)候,教師也可對(duì)學(xué)生加以指導(dǎo),輔助其研究教材數(shù)學(xué)知識(shí)相關(guān)的問(wèn)題,從中尋找數(shù)學(xué)模型。因?yàn)榻滩闹械膬?nèi)容呈現(xiàn)的是相對(duì)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)模型,和真實(shí)建?;顒?dòng)之間存在差異,教材內(nèi)部提問(wèn)題的目標(biāo)明確、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但是數(shù)學(xué)建模問(wèn)題大多結(jié)構(gòu)無(wú)規(guī)律、條件模糊,所以,需要教師在教學(xué)期間,注意對(duì)教材問(wèn)題的拓展。如“教育儲(chǔ)蓄”問(wèn)題的講解,其本質(zhì)屬于“零存整取”定期儲(chǔ)蓄形式,當(dāng)問(wèn)題的結(jié)構(gòu)明確時(shí),已知條件大多會(huì)給出“月存款數(shù)額”“利率”“存款時(shí)間”“本金”和“利息”等條件當(dāng)中的幾個(gè),要求學(xué)生求解,此類(lèi)問(wèn)題開(kāi)放性較小,對(duì)于高中生來(lái)講難度不高,教師在組織建?;顒?dòng)的時(shí)候,可以適當(dāng)對(duì)其進(jìn)行拓展,將知識(shí)背景提供給學(xué)生,要求其利用網(wǎng)絡(luò)搜索與問(wèn)題相關(guān)信息,通過(guò)小組合作方式制訂回報(bào)率最高投資方案。在活動(dòng)過(guò)程中,引入函數(shù)模型,帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)函數(shù)概念,用生活實(shí)例作為建模背景,將函數(shù)圖表之間的關(guān)系抽象出來(lái),體會(huì)函數(shù)和變量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,對(duì)比指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)之間的異同,結(jié)合記憶函數(shù)概念,抽象出函數(shù)模型,提高學(xué)生建模能力。通過(guò)以上教學(xué)流程,將建?;顒?dòng)和日常教學(xué)相互融合,潛移默化影響學(xué)生思維,為其建模素養(yǎng)提升奠定基礎(chǔ)[2]。例如:某艘載貨油輪在沿直線(xiàn)返回某城市港口的行程中,收到地方氣象臺(tái)公布的臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)信息:“某號(hào)臺(tái)風(fēng)中心在輪船正東方向70千米處,預(yù)測(cè)本次臺(tái)風(fēng)所影響的范圍是半徑為30千米的圓形區(qū)域?!币阎劭谖挥谂_(tái)風(fēng)正南方的40千米處,這艘油輪若在航線(xiàn)不變的情況下,試問(wèn)其能否遭受臺(tái)風(fēng)影響?學(xué)生在解決這道問(wèn)題的時(shí)候,教師可以引導(dǎo)其通過(guò)建立不同的數(shù)學(xué)模型解決。模型1:首先將方程變?yōu)橐话闶讲⑶蟪鰣A心與半徑;通過(guò)點(diǎn)至直線(xiàn)的距離公式,求出直線(xiàn)到圓心距離;對(duì)比和的大小。模型2:將圓和直線(xiàn)方程聯(lián)立;利用消元法得到一元二次方程;求出判別式的值并與0比較大小。(二)組織探究互動(dòng),引領(lǐng)學(xué)生探究學(xué)習(xí)高中階段與建模有關(guān)的知識(shí)內(nèi)容包括函數(shù)、概率、幾何等,需要學(xué)生綜合運(yùn)用以往學(xué)習(xí)的函數(shù)和方程知識(shí),對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行梳理,使之形成完整體系,才能內(nèi)化吸收,建立數(shù)學(xué)模型。在生活當(dāng)中,和概率模型相關(guān)的情境相對(duì)較多,比如:有獎(jiǎng)促銷(xiāo)、成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)、詞匯量估計(jì)等內(nèi)容,都需要學(xué)生利用數(shù)學(xué)的問(wèn)題,建立概率模型才可求解;幾何空間和數(shù)量之間聯(lián)系密不可分,學(xué)生可以利用數(shù)形結(jié)合方式,分析題意、解決問(wèn)題,在建模階段,應(yīng)用代數(shù)與幾何工具,讓問(wèn)題更加清晰。在數(shù)學(xué)課堂教學(xué)環(huán)節(jié),教師可以選擇生活化問(wèn)題,組織學(xué)生研究學(xué)習(xí),發(fā)散思維、相互討論、建立模型。例如:“同種商品不同型號(hào)存在的價(jià)格差異”問(wèn)題講解,教師就可以從生活當(dāng)中的飲料、牙膏等商品價(jià)格差異角度出發(fā),創(chuàng)設(shè)情境,要求學(xué)生思考“商品重量不同價(jià)格不同生活現(xiàn)象”,隨之拋出問(wèn)題,“同學(xué)們知道商品價(jià)格如何確定?”“定價(jià)過(guò)程存在哪些規(guī)律?”“同型號(hào)商品定價(jià)該如何計(jì)算?”“日常生活怎樣挑選商品最劃算?”用生活化問(wèn)題,引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,隨后,教師用多媒體展示不同商品價(jià)格信息:商品質(zhì)量規(guī)格有三種,分別為:40克、120克、165克;定價(jià)分別為:3.70元、9.30元、12.60元。商品質(zhì)量規(guī)格有三種,分別為:200克、400克和750克;定價(jià)分別為:18.50元、32.00元、60.50元。商品質(zhì)量規(guī)格有三種,分別為:50克、90克、135克;定價(jià)分別為:3.10元、5.10元、6.80元。教師指導(dǎo)學(xué)生觀察,提出思考問(wèn)題,“同學(xué)們能否分析商品價(jià)格、質(zhì)量之間存在的關(guān)聯(lián)?”“同學(xué)們是否能夠通過(guò)建立模型解決?”培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和提出問(wèn)題的能力,為后續(xù)模型建立奠定基礎(chǔ)。為了輔助學(xué)生順利建立模型,在教學(xué)過(guò)程中,教師還可將函數(shù)擬合這一思想引入,借助函數(shù)工具擬合數(shù)據(jù),通過(guò)觀察變量數(shù)據(jù),建立分析模型。選擇商品信息,要求學(xué)生觀察,依據(jù)條件,利用坐標(biāo)描述商品信息,最終展示成果。小組合作過(guò)程當(dāng)中,學(xué)生可以順利畫(huà)出圖形,經(jīng)過(guò)觀察發(fā)現(xiàn),“商品質(zhì)量增加,價(jià)格也隨之提升”,順利聯(lián)想到一次函數(shù),假設(shè)商品質(zhì)量是,價(jià)格是,即可建立模型,取兩組數(shù)據(jù),代入關(guān)系式,將與的數(shù)值求解出來(lái),最終得到函數(shù),嘗試運(yùn)用函數(shù)模型求解165g的商品定價(jià),培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用模型解決數(shù)學(xué)問(wèn)題的能力。(三)應(yīng)用階梯式教學(xué)輔助建模過(guò)程學(xué)生的模型素養(yǎng)的形成不能一蹴而就,在教學(xué)過(guò)程中,教師應(yīng)該根據(jù)學(xué)生能力和認(rèn)知規(guī)律,設(shè)置階梯式教學(xué)模式,循序漸進(jìn)滲透建模知識(shí),提高其模型素養(yǎng)。階梯式建模流程如下:第1階段:為了讓學(xué)生體會(huì)到數(shù)學(xué)與生活之間的密切關(guān)聯(lián),教師可以展示“動(dòng)植物”分形藝術(shù)圖片,讓學(xué)生在藝術(shù)作品當(dāng)中體會(huì)斐波那契數(shù)列特點(diǎn),激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣,感受數(shù)學(xué)模型在生活當(dāng)中的應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上,還可循序漸進(jìn)滲透經(jīng)營(yíng)管理、投資、幾何模型等建模知識(shí),輔助學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)模型形成初步感知[3]。第2階段:當(dāng)學(xué)生初步掌握常見(jiàn)的數(shù)學(xué)模型后,教師可以選擇論文案例,組織學(xué)生閱讀,利用閱讀材料,讓學(xué)生感受建模思想,體會(huì)問(wèn)題向模型轉(zhuǎn)化過(guò)程,從閱讀內(nèi)容當(dāng)中提煉數(shù)學(xué)方法。閱讀過(guò)程中,學(xué)生可以動(dòng)手操作、自主查找信息,提高自學(xué)能力,形成建模思維。第3階段:教師可以選擇簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)應(yīng)用題,要求學(xué)生根據(jù)問(wèn)題,從中尋找數(shù)學(xué)工具解決,典型的包括“打包問(wèn)題”和“名額分配”問(wèn)題,將數(shù)學(xué)模型數(shù)字化,讓學(xué)生學(xué)會(huì)利用數(shù)字結(jié)果檢驗(yàn)?zāi)P?。?階段:經(jīng)過(guò)以上流程的訓(xùn)練,學(xué)生能夠關(guān)注日常生活,從中發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)問(wèn)題,在教師的指導(dǎo)下,應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決相對(duì)復(fù)雜的模型問(wèn)題,形成模型素養(yǎng)。(四)創(chuàng)設(shè)合適的教學(xué)情境從某種角度來(lái)講,理論知識(shí)的傳授是變相引導(dǎo)學(xué)生建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。處在當(dāng)前新課改的環(huán)境中,教師要認(rèn)識(shí)到“學(xué)生屬于發(fā)展中的人”,那么在具體授課環(huán)節(jié)有必要注意引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維,最好不要把解題方法向?qū)W生直接講授,而引導(dǎo)其在具體的實(shí)踐探索過(guò)程中摸索解題策略,在這一過(guò)程中學(xué)生便會(huì)完成對(duì)數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建,同時(shí)也在處理這道問(wèn)題時(shí)會(huì)利用此模型。數(shù)學(xué)教師則要為學(xué)生創(chuàng)設(shè)合適的教學(xué)情境,輔助學(xué)生進(jìn)一步體現(xiàn)數(shù)學(xué)模型的現(xiàn)實(shí)意義。例如:我市某企業(yè)打算修筑一個(gè)花壇,而且在花壇中間留出一個(gè)近似平行四邊形的草地,已知、兩點(diǎn)間距離是8米,并以、兩點(diǎn)間線(xiàn)段作為對(duì)角線(xiàn),已知草坪周長(zhǎng)是32米,需解決的問(wèn)題如下:首先,怎樣設(shè)計(jì)能使保留的草坪面積達(dá)到最大;其次,如果草坪中留出的小路經(jīng)點(diǎn),而且小路和對(duì)角線(xiàn)夾角是/3,現(xiàn)在要對(duì)這條小路重新修建,請(qǐng)你計(jì)算出需重修小路的長(zhǎng)度。引導(dǎo)學(xué)生對(duì)問(wèn)題做如下分析:假設(shè)和兩點(diǎn)所在的直線(xiàn)的坐標(biāo)系是軸,線(xiàn)段中點(diǎn)原點(diǎn),由此可得絕對(duì)值為8,直線(xiàn)和橢圓的交點(diǎn)是點(diǎn)和,題中平行四邊形周長(zhǎng)是32米,那么問(wèn)題(1)需要求出圖形面積的最大值;問(wèn)題(2)則是求解絕對(duì)值。問(wèn)題(1):由題意可得絕對(duì)值+絕對(duì)值=絕對(duì)值+絕對(duì)值=6,圖形頂點(diǎn)因?yàn)樵跈E圓上,那么為5,為4,據(jù)橢圓標(biāo)準(zhǔn)方程能得出為3,這個(gè)橢圓的方程為。點(diǎn)如何處在橢圓頂點(diǎn),那么點(diǎn)的坐標(biāo)是(0,3),即圖形面積達(dá)到最大為24。問(wèn)題(2):假設(shè)過(guò)點(diǎn)的直線(xiàn)是,因?yàn)槠渥鴺?biāo)是(-4,0),所以直線(xiàn)斜率為,由此可得直線(xiàn)方程為,然后聯(lián)立方程與,因?yàn)榈慕^對(duì)值為,依據(jù)弦長(zhǎng)公式可得約等于7.14,即重修小路的長(zhǎng)度是7.14米。在學(xué)生建模解決問(wèn)題的過(guò)程中,教師應(yīng)樹(shù)立角色轉(zhuǎn)變意識(shí),由以往的“傳授者”轉(zhuǎn)變?yōu)椤巴七M(jìn)者”,課堂教學(xué)環(huán)節(jié)靈活采用數(shù)學(xué)建模的教學(xué)方法、多媒體教學(xué)技術(shù)等,做好點(diǎn)撥和引導(dǎo)工作,輔助小組交流討論,掌握建模方法。(五)有效運(yùn)用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)以“指數(shù)函數(shù)”的相關(guān)課題為例,教師以往選擇白板、PPT、教材的形式講授知識(shí),在必要時(shí)會(huì)在白板上作圖,一旦涉及的數(shù)據(jù)較多較大,則不方便使用白板作圖進(jìn)行模型驗(yàn)證。為此,教師可以引入Excel軟件輔助構(gòu)建數(shù)學(xué)模型。例如,某地區(qū)未成年男性平均體重?cái)?shù)據(jù)如下:身高(cm)為70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170的體重(kg)順次為7.90、9.99、12.15、15.20、17.50、20.29、26.86、31.11、38.85、47.25、55.05。依據(jù)體重高出相同身高男性平均數(shù)值的1.2倍則判定為偏胖,如果小于0.8倍則判定為偏瘦的標(biāo)準(zhǔn),判斷這一組男性的體重?cái)?shù)據(jù)是否正常?首先,假設(shè)模型。通過(guò)Excel中散點(diǎn)圖,觀察到身高—體重的關(guān)系呈現(xiàn)上升趨勢(shì),將各個(gè)散點(diǎn)相連得到平滑的一條曲線(xiàn),通過(guò)觀察這些數(shù)據(jù)點(diǎn)在圖中的分布,發(fā)現(xiàn)這條曲線(xiàn)近似于函數(shù)的圖形,利用此函數(shù)模型分析體重與身高的關(guān)系。其次,構(gòu)建模型。將表格中的數(shù)據(jù)(70,7.90)和(160,47.25)代入到方程得出,,借助軟件中的計(jì)算器得出結(jié)果,。通過(guò)該結(jié)果構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型為。最后,驗(yàn)證模型。把問(wèn)題中已知的身高數(shù)據(jù)帶入到已建立的數(shù)學(xué)模型中,若是獲得體征數(shù)據(jù)和提供的表格數(shù)據(jù)近似,表明建立的是合理的模型,即能夠說(shuō)明題中身高與題中的具體情況。學(xué)生在此模型中計(jì)算男性175cm的體重:約等于60.29,因?yàn)?6/62.29約等于1.26大于1.2,所以這個(gè)未成年男性的體重偏胖。六、提高高中數(shù)學(xué)建模素養(yǎng)培養(yǎng)水平的建議(一)依托互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)打造學(xué)習(xí)社區(qū)進(jìn)入“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代,怎樣將信息技術(shù)轉(zhuǎn)換成促進(jìn)數(shù)學(xué)建模素養(yǎng)滲透的新鮮血液,是數(shù)學(xué)教師要認(rèn)真考慮的一個(gè)問(wèn)題。由

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