培养高中学生运用数学建模解决实际问题的能力之探析

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  【摘要】在课堂教学中真正落实学生的主体地位,让学生真正成为数学课堂的主人,促进学生自主地发展,是现代数学课堂的重要标志,是高中数学素质教育的核心思想。中学数学建模活动旨在培养学生的探究能力和独立解决问题的能力,学生是建模的主体,学生在进行建模活动活动过程中表现出的主体性为自主完成建模任务和在建模活动中的互相协作性。高中学生的思维已经从经验型转向理论型,出现了思维能力的独立性和批判性,表现为喜欢独立思考、寻根究底和质疑争辩。教师在课堂上应该让学生充分进行自主体验,在数学建模的实践中运用这些数学知识,感受和体验数学的应用价值,教师可作适当的点拨指导,但要重视学生的参与过程和主体意识,不能越俎代疱,目的是提高学生进行探究性学习的能力、提高学生学习数学的兴趣。
  【关键词】高中学生数学建模思想
  数学建模就是用数学语言、数学符号描述实际现象,用数学知识解决实际问题的过程。它是将纷繁复杂的实际事物进行一种数学简化,抽象为合理的数学结构用它来解释特定现象之间的数学联系。数学本身就是实际应用中产生发展的,要解决实际问题就需要建立数学模型。数学建模对于高中学生的培养,不仅仅是数学定理和公式的简单掌握,更重要的是使学生系统掌握相关的基础理论、基础知识和基本技能,受到良好的科学思维和科学方法的基本训练,在思维方法上得到提升,以联系的观点来进行知识的汲取、归纳、分类和应用。
  数学建模是学习数学知识和提高能力的最佳结合点。在用数学知识解决问题的过程中可使学生的积极性、主动性和创造性得到充分的发挥。理解实质,注意变式,要抓住模型的组成结构、性质、特征,摒除本质以外的东西,特别是要抓住几何大量的基本定理、公式模型。加强比较,注重联系,模型之间有区别,条件图形的丝毫改变,都可能涉及模型的改变。有时一个题目往往是多个模型的综合运用,一方面狠抓基础,另一方面多练综合题。归纳总结,提炼模型。模型不只是书本上的,还有是在练习中归纳总结的。对平时练习中的重要结论、规律要注意把这提炼成一个模型。建立数学模型是数学知识与应用的桥梁,学习和研究数学模型对培养学生分析和解决实际问题的能力是非常重要的,是数学教学的主要目的之一,因此,在数学教学中更重视从实际问题中引出新概念、新知识并注意培养学生敏锐的观察力,丰富的想象力,创造性的思维能力及抽象、分析、归纳、综合的能力,使学生逐渐理解和掌握数学建模的方法,以培养学生的学习兴趣、创新意识、实践能力。
  数学建模、高中数学、应用数学来源于实际生活,解决现实生活中的问题,涉及到如何把实际问题转化为数学问题。数学就是对于模型的研究。 在高中数学中,应用题与实际生活联系最为密切,是实际问题的一个缩影,解答问题主要表现在建立数学模型。如果在数学应用题教学中能够运用好数学建模这个杠杆,不仅能提高解题速度和解决问题,还培养学生的创新能力和思维能力。 数学建模并非一朝一夕的事,教师针对任何问题都要引导学生用数学思维去观察、分析,然后从繁琐的具体问题中抽象出我们熟悉的数学模型,从而解决问题。
  引导学生树立建模思想,利用建模思想解决问题与普通的课堂解题思维有明显的不同,这就需要学生能够转变思考角度,灵活地将数学知识应用到实际问题中去,而这个过程教师的引导是必不可少的。⑴创设生动的问题情境激发学生情感 :要发挥多媒体技术手段的优势,根据具体教学内容、学生的认识水平设计和应用多媒体课件创设生动的问题情境为学生提供主动发现、主动发展的机会,激励学生积极参与建模活动。⑵重视知识产生和发展过程:由于知识产生和发展过程本身就蕴含着丰富的数学建模思想,例如数学概念的建立数学公式的推导,因此老师既要重视实际问题背景的分析、参数的简化、假设的约定,还要重视分析数学模型建立的原理、过程。数学知识、方法的转化、应用,不能仅仅讲授数学建模结果而忽略数学建模的建立过程。⑶采用启发式和讨论式教学法:教学时应当采用启发式和讨论式教学法,通过多种途径、多种方式渗透数学建模方法,努力推广学生自主发展的空间,让学生独立思考、让学生动脑、动手、动口,将有效地提高学生运用数学解决实际问题的能力。建立数学模型是一个从实际到抽象、再从抽象到实际的转换过程要让学生接受这样一个复杂的过程,教师就应对建模教学有一个清晰透彻的认识。要突出学生主体地位建模的教学环节是将实际问题抽象简化成数学模型,求得数学模型的解,检验解释数学模型的解,并将其还原成实际问题的解,从而最终解决实际问题。课程特点决定每一个环节的教学都要把突出学生主体地位置于首位,教师要激励学生大胆尝试,鼓励学生不怕挫折失败,鼓励学生动口表述、动手操作、动脑思考鼓励学生要多想、多读、多议、多讲、多练、多听让学生始终处于主动参与主动探索的积极状态。
  在学习阶段,可以针对学生的不同发展水平,分层次开展多样的数学应用与建模活动。数学模型方法的操作程序为:实际问题,分析抽象,建立模型,数学问题。培养学生运用建模解决实际问题的能力关键是把实际问题抽象为数学问题,必须首先通过观察分析、提炼出实际问题的数学模型,然后再把数学模型纳入某知识系统去处理,这不但要求学生有一定的抽象能力,而且要有相当的观察、分析、综合、类比能力。通过教师长期的数学建模思想使得学生在潜移默化中养成数学建模的意识,激发学生研究数学的兴趣,提高他们数学建模的能力。 数学模型解题方法贯穿整个教学过程,从小学到大学无一例外,熟练掌握和运用数学建模,是培养学生运用数学知识分析、解决问题能力的关键。只有学生能够充分理解题意,然后才能从中洞察出题目的要点、用意,最后才可以经过简化、引进变量等把实际问题转化为数学表达式,形成数学模型思想。只有各方面的能力加强了,才能对知识举一反三、触类旁通,正所谓“授人以鱼不如授人以渔”。
  由于数学建模是实际生活中解决问题的一种形式,数学建模的技巧和方法正是数学家们用来解决他们在工作中碰到的问题的方法,建模方法既注重于求解的各种数学技巧,帮助学生了解到在广泛的应用中数学有多重要,学生建模练习中学到的策略和技术也容易转换到新的情形中去用,这样使他们更能欣赏到数学的威力,从而使学生既受到了数学应用的训练,又对数学的继续学习增添了兴趣。
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