浅谈在职高数学的教学中提高学生数学建模能力
时间：2020-06-19 05:18:40 来源：千叶帆 本文已影响人
摘要：本文从数学课教学与实践中发现和提高中职生的数学建模能力的必要性和可行性出发，结合职高数学的特点，从以下几个方面探讨了如何提高中职生数学建模能力的教学实践。
关键词： 数学建模 必要性 教学实践 评价
生活中，学生自主创业活动必定涉及到各方面的知识，而创业中的现实问题的提出与解决，反映在数学中就是数学应用问题的创设和解决（数学建模），目前，数学建模是世界各国数学教育界共同关注的问题，如何培养中职生的数学建模能力为他在实际生活中真正创业时，做到条件的分析无误、设计的合情合理呢？，现阶段必须在教学中大力培养和提高中学生的数学应用意识，使学生掌握提出、分析和解决 带有实际意义的数学问题，准确而灵活地运用数学语言研究和表述问题，是职高数学教学的迫切要求，在职高数学教学过程的始终都应注重学生应用意识的培养，加大应用问题的教学力度。如果没有分析问题，抽象问题的基本功，就谈不上数学建模 ，更谈不上今后如何指导自己创业，因此，对中职生的数学建模能力进行探讨、研究是十分必要的。
一、什么是数学建模
数学模型：对于现实中的原型，为了某个特定目的，作出一些必要的简化和假设，运用适当的数学工具得到一个数学结构。也可以说，数学建模是利用数学语言（符号、式子与图象）模拟现实的模型。把现实模型抽象、简化为某种数学结构是数学模型的基本特征。它或者能解释特定现象的现实状态，或者能预测到对象的未来状况，或者能提供处理对象的最优决策或控制。
数学建模：（Mathematical Modelling）把现实世界中的实际问题加以提炼，抽象为数学模型，求出模型的解，验证模型的合理性，并用该数学模型所提供的解答来解释现实问题，我们把数学知识的这一应用过程称为数学建模。
二、数学建模的目的：
（1）体会数学的应用价值，培养数学的实际中的创业应用意识；
（2）增强数学学习兴趣，学会团结合作，提高现实生活中分析和解决问题的能力；
（3）知道数学知识的发生过程，培养数学创造能力
三、数学建模的过程：
模型准备 ：了解问题的实际背景，明确其实际意义，掌握对象的各种信息。用数学语言来描述问题。
模型假设 ：根据实际对象的特征和建模的目的，对问题进行必要的简化，并用精确的语言提出一些恰当的假设。
模型建立 ：在假设的基础上，利用适当的数学工具来刻划各变量之间的数学关系，建立相应的数学结构。（尽量用简单的数学工具）
模型求解 ：利用获取的数据资料，对模型的所有参数做出计算（估计）。
模型分析 ：对所得的结果进行数学上的分析。
模型检验 ：将模型分析结果与实际情形进行比较，以此来验证模型的准确性、合理性和适用性。如果模型与实际较吻合，则要对计算结果给出其实际含义，并进行解释。如果模型与实际吻合较差，则应该修改假设，在次重复建模过程。
模型应用 ：应用方式因问题的性质和建模的目的而异
四、提高中职生数学建模能力的教学实践
1、重视基本方法和基本解题思想的渗透与训练。
中职生数学建模能力的培养最重要的是要求教学内容的选择要有开放性和关联性。为此，我们在教学中补充和拓展教学内外的典型事件和案例，培养学生的应用意识，提高学生分析问题解决问题的能力，首先应结合具体问题，教给学生解答应用题的基本方法、步骤和建模过程，建模思想。 教学实际应用题的常规思路是：将实际问题抽象、概括、转化 --数学问题解决数学问题 回答实际问题。具体可按以下程序进行：
（1）审题：由于数学应用的广泛性及实际问题非数学情景的多样性，往往需要在陌生的情景中去理解、分析给出的问题，舍弃与数学无关的因素，抽象转化成数学问 题，分清条件和结论，理顺数量关系。为此，引导学生从粗读到细研，冷静、慎密的阅读题目，明确问题中所含的量及相关量的数学关系。对学生生疏情景、名词、 概念作必要的解释和提示，以帮助学生将实际问题数学化。
（2）建模：明白题意后，再进一步引导学生分析题目中各量的特点，哪些是已知的，哪些是未知的。是否可用字母或字母的代数式表示，它们之间存在着怎样的联系？将文字语言转化成数学语言或图形语言，找到与此相联系的数学知识，建成数学模型。
（3）求解数学问题，得出数学结论
（4）还原：将得到的结论，根据实际意义适当增删，还原为实际问题。
例：某城市现有人口总数 100 万人，如果年自然增长率为 1.2 ％，写出该城市人口总数 y（ 人 ） 与年份 x（ 年 ） 的函数关系式
这是一道人口增长率问题，教学时为帮助学生审题，，可以提出以下要求：
a找出有用量，题目中涉及到哪些关键语句，哪些有用信息？解释“年自然增长率”的词义，指出：城市现有人口、年份、增长率，城市变化后的人口数等关键量。
b理解量的关系，问题中各量哪些是已知的，那些是未知的，存在怎样的关系？
c建模，启发学生分析这道题与学过的、见过的哪些问题有联系，它们是如何解决的？对此有何帮助？
学生讨论后，从特殊的 1 年、 2 年…抽象归纳，寻找规律，探讨 x 年的城市总人口问题： y=100（1+1.2%） x .
通过这个故事让学生知道，创业过程中有大量的现实问题可以抽象到数学的应用中来，同时让学生发现大量的引人入胜的研究方向，比如这道题分析下去，其中就可以扩展到人口，存款付息，房屋按揭等方面的应用。
2、调整课堂教学模式，针对不同内容采取不同教法 ，激发学生的参与数学建模的兴趣
职高新教材的数学应用问题遍及教材的各个方面，教学时针对不同内容，有的放矢，各有侧重，就会取得较好的效果。
（1）章头序言，指导阅读，留下悬念
对图文并茂的章头序言，由教师简单提出或由学生阅读，使学生稍作碰壁，留下解题悬念，增强解决问题的欲望。
（2）重视例题的示范作用
例题是连接理论知识，与问题之间的桥梁，示范性强。因此在讲解例题时应在分析题目各个量的特点关系，建模，解决数学问题、还原为实际问题诸环节都应很好的起 示范作用，教师应重视例题的分析与讲解，积极进行启发式教学，培养学生分析问题，解决问题、寻求基本实际模型的能力，重视数学理论知识与实际应用的联系。
（3）指导练习，巩固方法
充分运用课本的练习题、习题、复习题，让学生自己动手、动脑，应用所学的知识解决实际问题。 练习题位于具体的理论知识后面，建模方向性强，教师只需稍作指导；而习题则更多利用教师批改作业的机会，主要纠正数学语言转化过程，及解题的规范过程；复 习题由于综合性强，学生解决有困难，教师要给予必要的指导、提示。
（4）课外阅读，补充提高
对于不作教学要求的阅读材料，根据教学进度提出阅读要求，布置学生进行课外阅读，培养学生的阅读能力，扩大知识面，激发学生的学习兴趣。
3、新增了“实习作业”和“研究性课题”。
为了使学生亲自体验数学知识的应用，灵活运用数学知识解决实际问题，加强学生学习的自主活动性，培养综合运用知识的能力。在教学中增加实习作业，如 “函数关系的实习作业”，让学生调查研究附近商店、工厂、学校潜在的函数问题；利用“平面向量”知识解决不能直接测量的距离、方向问题。 研究性课题是培养学生应用意识和创新能力的重要内容，新教材安排了二个研究性课题：“分期付款中的有关计算”、“向量在物理学中的应用”、让学生动手操作，选择优化方案、归纳概括，恰当建模，运用理论指导实践。
4、改革考试评价制度，激发和保护学生的数学建模兴趣
素质教育的过程就应该体现在教学过程中，在《职高数学》教学中，教师想方设法的发掘学生解决实践问题的数学思维，若能力考试仍然采用应试教育考试方法，即使培养起了中职生的数学建模基本功，也很快就被应试教育的分数所扼杀。因此为了激发和保护中职生的创业愿望，改革考试评价制度尤为重要，新评价制度应适度降低了对学生分数的评价，重视了对学生实践活动的评价，采用这种评价制度更能培养和激发学生的数学建模兴趣。
五、对职高数学实践应用问题的教学建议
1、在数学应用问题的教学和对学生学习的指导中，应重视介绍数学知识的来龙去脉。
一般情况下，数学知识的产生不外乎实际的需要和数学内部的需要，高中阶段所学的知识大都是来源于实际生活，许多的数学知识都有具体直接的应用，如高二的概率统计等。应该让学生充分实践和体验这些知识是如何使用的，在此基础上让学生感受和体验数学的应用价值。
2、学会运用数学语言描述周围世界中出现的数学现象
数学语言可以清楚、简洁、准确地描述日常生活中的许多现象，让学生养成乐意运用数学语言进行交流的习惯，既可以增强学生应用数学的意识，也可以提高学生运用 数学的能力。在教学中，需帮助学生形成一个开阔的视野，了解数学对于人类发展的应用价值。在知识实践，能力培养的基础上，教师应主动地向学生展示现实生活 中的数学信息和数学的广泛应用，向学生提供丰富的阅读材料，让学生感受到现实生活与数学知识是密切相关，处处联系的。
3、关于应用问题中的算法问题
新教材要求用科学计算器，处理、计算数值，在例题、习题中给出的数据都比较复杂，我认为高中数学应用题的重点是数学建模，所以正确建模，明白算法、算理应占 主流，一味追求“实际”，多次出现一些复杂数据，会冲淡主要问题的解决。事实上，每节中只要有一两道实际数据的题目，其他的可选择特殊数据或干脆用字母表 示，不仅可突出算理，而且会加强应用问题的分析，节省时间，体现字母代数的优越性。
参考文献：
[1] 杜梅 《加强数学实践活动教学 提高学生综合素质》《21世纪数学》1998.06.4
[2] 丁陵军《数学建模与素质教育》 《数学高中通讯》2001.11.6
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