数学建模思想在高中函数教学中的实践研究

发表时间:2021/5/20   来源:《中小学教育》2021年第2月第4期(下)   作者:李艳妮 陈晶
[导读] 社会在快速发展,教育也在顺应要求而不断革新
        李艳妮 陈晶
        陕西省西安市蓝田县城关中学,陕西省西安市, 710500
        摘要:社会在快速发展,教育也在顺应要求而不断革新,高中数学教学也由最早的教师讲,学生死记硬背、套公式做题的灌输式课堂变为教师引导,学生发现、探究和解决问题的启发式课堂,因此学科核心素养越来越受到重视。数学建模是数学学科核心素养之一,将数学知识应用于实际生活中的问题,培养学生对数学知识的应用能力。函数是高中数学的核心内容,贯穿高中三年,学生掌握了一次、二次、反比例、幂、指数、对数和三角函数并能进行函数变换和迁移。在此基础上,高中生所接触的数学建模主要是建立函数模型,解决实际问题。把实际问题与数学联系起来,用数学知识去解决问题。本文通过建模思想在高中函数教学中的实践研究,希望能带给一线教师和学生一些帮助。
        关键词:数学建模、高中函数、应用策略
        数学建模是运用数学的语言和工具,对部分现实世界的信息(图像、数据、规律等)加以翻译、归纳的产物[1]。数学建模就是把实际问题与数学联系起来并用数学知识去解决问题,比如银行存款如何利息最大化、防疫期间学校食堂如何错时既安全又快捷等问题,让数学更加的接近生活,而不是单纯的做题刷题,在解决问题中更理解并喜爱数学。
        一.数学建模思想在函数教学中的应用策略
        数学建模一般按照“问题分析----模型建立----模型求解----结果验证----解决问题”的思路展开,数学建模在高中教学中的应用要简单、易于学生理解和操作,要循序渐进,不断加强。
        (1)课堂引入中创设问题,引发建模思维
        难度合理又有趣的问题引入,能够让学生自发去解决问题,从而引发建模思维。那么问题的选择就十分重要,不能太难,让学生无所适从,又要能引发学生建立数学模型。首先,问题要有趣或接近学生生活,引发学生共鸣,去寻求问题的解决方法;其次,问题要容易建模,以实际生活为背景,但又要与学生学过的函数模型有关,让学生能够轻松的将实际问题与学过的函数建立联系;最后,问题要易于解决,课堂引入只是为了更好的教学,绝不能为了问题而引入,为了建模思想而引入,而是要为了引入而创设问题,在问题中引发建模思维。
        (2)选择合适例题,感受建模过程
        北师大版教材中有很多实际应用题,有些对问题进行了简化,选择例题时可以加以修饰,使例题具有实际背景和意义,易于建模,有较强的数学建模的特点,与高中生的认知相符,让学生在解决问题中,既能巩固所学知识,又能感受建模过程,培养建模思维,达到知识与能力共同提高的目的。


        (3)题组训练、一题多解,巩固建模方法
        除了实际背景的应用题可以感受建模过程,我们平时所进行的题组训练和一题多解其实也可以巩固建模方法。从题组训练中总结出同类型问题的解题步骤和技巧,建立解题模型;一题多解,在多角度分析中总结出共性和不同的解题方法,建立模型分析方法。在教学中,教师要不断引导学生进行题组训练、一题多解,总结解题模型一法多用,总结模型分析方法多解归一[2]。
        (4)开展以数学建模为主的开放性竞赛活动,提升建模能力
        常规的数学课就是教师讲、学生练,课堂气氛比较枯燥,新课改下教师常常选择PPT课件、选择情景导入、选择让学生经历知识发现的过程等方式给数学课堂加入了一些活力,但和理化生的实验课比起来,学生的动手操作能力、活动的开放性上仍然是不够的。而数学建模可以带给学生新的体验,开展开放性竞赛活动,选择简单的建模问题、规定时间、多人参赛合作完成,开展小型的数学建模竞赛,增强数学学习的趣味性,提升学生解决实际问题的建模能力。
        二.数学建模在函数教学中的应用实例《对数函数的概念》
        (1)情境导入中创设问题,引发建模思维
        播放“飞飞的百万富翁梦”小视频:一天飞飞得到了一块钱,该如何让这一块钱变多,从而实现飞飞的百万富翁呢?为了保险起见,飞飞决定把钱存在银行,日利率为10%,飞飞想先存10天,看能不能一生十、十生百......计算10天后的本息和,并思考多少天后飞飞能成为百万富翁。通过视频的情境导入,引起学生的兴趣,在观看视频中复习指数函数的概念,建立指数函数模型,解决了“计算10天后本息和”问题,并产生“飞飞多少天后能成为百万富翁”的疑问,有利于学生主动地进行学习。
        (2)完成学习后解决问题,巩固建模思维
        在学完对数函数后,回到“飞飞的百万富翁梦”问题中,建立对数函数模型,解决“多少天后飞飞能成为百万富翁”问题。
        (3)通过探究性习题,提升建模能力
        为了让引入容易计算,我们的情景导入中数据既简单也不符合银行实际利率,在课后布置探究性习题,让学生进行探究,提升建模能力。
        单纯的知识学习已经不能满足教育的要求,现代社会知识与能力同等重要,数学建模在学习知识的基础上,培养学生解决实际问题的能力,加强数学和实际生活的联系。但数学建模在高中教学中的应用不是一两节课就能完成的,我们一线教师要边教学边总结,不断培养学生的建模能力。
        参考文献:
        [1]姜启源,谢金星.数学模型[M].高等教育出版社,2003.
        [2]冯爱美.数学建模思想融入函数教学的实践研究[D]. 陕西师范大学,2017.
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