基于核心素養的高中數學建模意識培養

蓋力君

【摘 要】建模思想在高中數學教學中占有十分重要的地位，是培養高中生利用數學知識解決生活實際問題的主要手段之一。本文簡單闡述了數學學科核心素養的內涵，并進一步詳細探討了如何基于核心素養培養高中生的數學建模意識，以有效促進其創造性思維能力的發展，為學生將來的數學學習和個人成長奠定良好的基礎。

【關鍵詞】高中數學;核心素養;建模意識;創造性思維;教學策略

引言

作為數學學科的本質，核心素養對促進學生理解學科知識及教師開展科學的數學評價活動等有較為積極的意義。隨著我國基礎教育事業改革進程的不斷發展，對高中數學核心素養的培養也提出了新的要求。越來越多的高中學校開始意識到開展數學建模活動的重要性，紛紛將數學建模作為一項重要內容融入課程教學活動，而且取得了一定成效。在新時期背景下，高中數學教學應以核心素養為基礎，著力于提高高中生的數學建模意識，進而有效培養他們的創新創造性思維能力，促進其數學綜合素養的全面發展。

一、數學核心素養的內涵

所謂的數學核心素養是指學生將所學知識全部排除或忘掉后最終剩余得到的東西，即他們在平時的學習、生活中能夠從數學角度來思考問題，并且具備準確、清晰、有邏輯性和條理性地表達自我觀點的能力。一直以來，我國高中數學教學大綱中都明確要求培養學生的核心素養能力。《高中數學課程國家標準》研制組組長張奠宙教授曾明確指出：數學核心素養一共分為“真、善、美”三個維度，具體而言，“真”是指要理解數學真理中的文化價值，充分體會數學這門學科的精確性和嚴謹性;“善”是指要善于運用數學知識和數學思維來解決現實生活中的實際問題;“美”則是指要學會欣賞數學知識的智慧之美，對數學學習充滿熱愛之情。對于高中數學教師而言，在設計教學活動時要時刻遵循教學目標、教學內容、教師和學生這四個方面的要素，改變傳統教學模式下知識傳授的傾向，構建有意義的教學情境，以充分調動學生主動學習數學這門課程的積極性。

二、高中生數學建模意識的培養現狀

數學建模是指對客觀世界的某一個特定對象，根據其內在規律和特定的目的作出必要的化簡和假設，再借助恰當的工具最終得出一個數學結構，這種結構被稱為“數學模型”，而構建該模型的過程便叫做“數學建模”。從本質上來看，我們可將數學建模素養概括為：用數學思維分析問題，用數學語言描述問題和用數學工具解決問題，具體包括對數據的收集、分析、處理和抽象概括的能力。盡管《高中數學課程標準》明確指出要將培養學生的數學建模能力作為基本的課程教學目標，但就目前國內高中學校開展數學建模教學活動的現狀來看，數學建模教學任重道遠，還存在諸多較為突出的問題。

一方面，許多高中數學教師對如何設計數學建模知識課堂教學內容缺乏深入性和整體性的把握，針對各個階段制定的數學建模教學目標并不是很明確，加之教師隊伍整體綜合素質水平偏低，難以滿足數學建模教學對教師在跨技能、跨學科等方面的素質要求。另一方面，盡管近幾年來數學建模教學已在國內高中學校普遍流行，但由于受傳統教育觀念的影響，多數學校在開展數學建模實際教學活動時都存在教學形式單一、教學手段陳舊落后等問題，僅依靠課堂教學遠遠無法滿足高中數學建模教學的實際需求。此外，高中數學教師在對學生的數學建模能力進行評價時，通常習慣于事先“編好”對應的數據，學生們只需要對特定的問題進行分析即可，簡單地套用公式便可以得出正確答案，無需進行數據收集、整理、分析，模型假設、檢驗、評價和應用等環節。這種教學方式看似高效，實際是將數學建模視為數學應用題來展開教學活動，缺少學科與學科之間的相互滲透、聯系，不利于對高中生數學建模能力的長期培養，從而導致學生對問題提出的假設不夠大膽，判斷力、洞察力和創新能力較弱，無法利用數學模型解決生活中的實際問題。

三、基于數學核心素養目標，培養高中生建模意識和創造性思維能力的策略探討

（一）合理編排教材內容

就目前絕大多數高中學校使用的數學教材來看，很多內容多可以作為數學建模教學的素材，數學教師在平時的教學中應根據學生的身心發展規律和實際學習需求選擇合適的內容作為建模基礎教學的教材，并對教材中的內容進行合理編排，使其符合高中生的學習特點。例如，數學教師可采用專題授課方式，將函數、數列、概率、統計、組合等章節內容分別開設相應課題，包括數學問題和數學模型的介紹，如函數與最優化模型、數列與生物學模型、統計與分析模型、組合與規劃模型等，這些教學內容對培養高中生的數學建模意識和創新思維能力都有著頗為積極的意義。

（二）開發數學建模校本課程

現階段高中數學教材中關于數學建模的實習作業一共有五個，分別為：了解函數的形成和發展歷史;驗證牛頓冷卻模型;畫出特定物體的三視圖和直觀圖;調查本校學生計算機使用情況;結合實際問題，設計一個與測量相關的活動。高中數學教師在開展數學建模課堂教學活動時，應以教材內容作為素材，結合《高中數學課程標準》對建模教學提出要求，積極開發合適的數學建模校本課程，拓寬學生課堂知識的學習空間，以有效促進其數學建模能力水平的提升。

（三）貼近生活實際教學

在新課程改革標準下，高中數學教師應注重開展生活化的數學教學活動，一方面，要積極踐行“大數學觀”的基本教育理念，構建開放性的數學課堂教學空間;另一方面，數學教師在進行建模教學時，還應適當地組織一些課外實踐活動，鼓勵學生通過社會實踐活動主動發現數學、體驗數學和探究數學，并最終掌握數學知識，并運用數學知識來解決實際問題，從而有效培養高中生的實踐能力和創新精神，充分體現數學核心素養目標要求下對人才培養提出的要求。例如，數學教師可每學期以興趣小組為單位，開展一個活動主題固定的數學建模實踐活動，要求學生通過實地考察、上網查資料等方式收集模型建立所需的數據，并對這些數據進行處理分析，最終得出一個抽象化的數學問題模型，再通過小組分工合作的方式共同探索出正確答案，全面落實培養高中生數學核心素養的教學目標。

（四）組織多樣化的數學建模競賽活動

除課外實踐活動以外，高中數學教師還可以根據實際教學情況組織一些形式多樣的數學建模競賽活動，要求學生靈活運用計算機、數學、生物、物理等其他學科的知識建立不同的數學問題模型，充分發揮他們的創新創造性精神和發散性思維能力，如此不僅能夠有效提升學生的數學建模能力，還能促進其數學核心素養的全面發展，為其今后更高層次的數學學習和個人成長奠定良好的基礎。

四、結語

綜上所述，隨著高中數學新課程標準的全面實施，學校應高度重視對學生數學建模能力的培養，基于核心素養教學要求，積極開發合適的數學建模素養培養途徑，一方面，要精心編排教材，開發校本課程，優化高中數學建模課堂教學體系，另一方面，則應盡可能地以貼近高中生的實際生活為切點，開展教學活動，組織豐富多彩的數學實踐活動，以充分調動高中生對數學建模知識的學習熱情和積極性，使其形成良好的數學學習習慣，全面貫徹落實“立德樹人”的素質化教育改革目標，從而為其今后的終身學習奠定堅實的基礎。

【參考文獻】

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