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中职数学建模教学的操作策略和实践价值

2017-06-02  |  点击:  |  栏目:论文中心

  [摘 要] 以浙江省中职教育“选择性”课程改革为背景,通过分析中职数学教学的现状,,阐述了一套可操作、有成效地培养中职学生数学建模能力的教学策略,并探讨了数学建模教学使师生共同发展的实践价值。
  [关 键 词] 数学建模教学;操作策略;实践价值
  [中图分类号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603(2017)02-0164-02
  一、问题的提出
  (一)中职数学教学的现状
  数学是中职学校必修的文化基础课,也是学习专业课程的基础。传统的数学教学向来注重“双基”,热衷于严密的逻辑论证和解题技巧,这种教学方式会使更多的中职生厌烦、冷漠数学,甚至远离数学,对数学学习失去信心。中职生学习习惯普遍较差,从而导致数学课堂教学秩序欠佳。
  (二)基于中职“选择性”课改的导向需求
  2014年浙江省全方位启动并推进中职教育课程改革,此次课改凸显“选择性”的理念,在理念和内容上近乎是颠覆性的,并且把“过程性”置于一个突出的地位。不仅在专业课程中推进“做中学、学中做”,而且也积极尝试文化基础课改革,并组织力量开发编写了新的中职《数学》教材,提出以“数学建模”为主线。笔者参与本教材编写时,触动了对数学建模教学的探索。
  二、中职数学建模教学的操作策略
  (一)收集問题,制定内容
  生活实例是数学建模教学的载体,也是重要的起始环节。根据浙江省最新制定的《2019年高等职业技术教育招生数学考试大纲》的要求,我们在具体的教学中要联系学生的实际,根据课改精神和高职考试的要求,贯彻“以应用为目的,以必需、够用为度”的教学原则,紧扣大纲、结合生活、联系专业,改革教材,增加数学模型内容和数学建模实践环节,梳理了在“选择性”课改背景下的数学建模教学内容,如下表所示。
  基于高职考试大纲的数学建模教学内容
  ■
  (二)案例驱动,开展教学
  通过生活和专业实例,开展数学建模教学,将抽象的数学概念和原理等形象具体化后置于一定的情境中,学生自然能体会到数学概念和原理在生活中的实际作用,从而激发学习兴趣,体验数学来源于生活,应用于生活,形成“案例引入—知识建构—案例求解—案例点评”的教学模式。
  【课堂实例】
  1.案例引入
  如图所示,建造一个面积为360 m2的矩形农场,要求一面利用旧墙,其他三面新建围墙,在旧墙对面的新墙上留一个宽度为2 m的进出口。旧墙维修费定为45元/m,新墙造价定为180元/m。请你建立合适的函数模型,确定修建此矩形农场围墙的最小总费用。
  2.知识建构
  现实生活中的工程、投资、销售、环境保护等热点问题往往需要构建对勾函数y=x+■(a>0)模型来表示。首先应考虑均值定理,当均值定理中等号不成立时要利用函数的单调性求最值。
  3.案例求解
  (1)模型假设;①假设利用的旧墙需维修;②假设忽略墙与墙之间的接缝;③假设旧墙长度为xm,修建总费用为y元。
  (2)模型建立与求解;由已知得,y表示为x的函数模型为y=225x+■-360(x>0)。∵x>0 ∴y=225x+■-360≥2■-360=10440。当且仅当225x=■时,等号成立。
  所以,当x=24 m时,修建围墙的总费用最小,最小总费用为10440元。
  4.案例点评
  求对勾函数的最值时,一定要先根据实际问题考虑定义域,利用均值定理求最值要配凑出均值不等式的形式,同时要注意“一正、二定、三相等”的条件。
  (三)因材施教,分层落实
  基于因材施教的原则,面对全体且层次各异的学生,培养学生将数学建模思想方法运用到实际问题的能力,形成“就业—升学—竞赛”三级分层的递进式模式推动数学建模教学。
  第一层次,以就业为导向,侧重于引导学生获得数学建模的体验,产生兴趣,发现新知,在潜移默化中提高自己的数学学习能力和数学知识水平,为进一步学习专业知识和今后就业打下良好的基础,通过数学建模教学,引入生动案例,让学生了解建模,建立简单的数学模型。
  第二层次,以升学为需求,侧重于培养学生合理运用数学建模思想与方法,分析和解决实际问题的能力,教学内容与目标对接高职考试的要求。同时对愿意学习更多数学建模知识的学生,为他们开设“数学论坛”“数学园地”等选修课,提倡求异思维,鼓励数学发现,体会数学思想,提高建模能力,这正是符合“选择性”课改的精神。
  第三层次,以竞赛为抓手,侧重于数学建模竞赛,将数学建模感兴趣,而且有一定建模能力的学生,引导他们参加建模竞赛。同时要在辅导中渗透数学实验,应用MATLAB、SPSS等数学软件,引导学生自发主动地收集数学知识,绘制图表,实地测量,提高学生处理数据的能力,体会到数学的现实意义。
  三、中职数学建模教学的实践价值
  (一)数学建模教学与学生发展
  1.有利于激发学生的学习兴趣
  传统的数学课堂,侧重于理论讲授,注重结论和解题的方法技巧,导致中职生学习数学较为吃力,丧失兴趣。开展数学建模教学,研究对象是学生熟悉的事物,通过建立数学模型,将复杂的实际问题转化为形象具体的数学问题,以引起学生的关注。利用模型载体将生活和数学联系起来,可以让学生意识到数学的实用价值,从而引起学生对数学的重视,激发学习兴趣。
  2.有利于改变学生的学习方式
  数学建模教学能使学生积极主动地投入学习中,去发现和探究数学知识,使学生的学习过程转变为发现问题、分析问题和解决问题的过程,让学生感受到数学知识的发生发展过程并升华为自身的精神需求。在数学建模过程中,学生可以选用不同的学习方式,了解不同的学习内容,从而掌握获得不同形态知识的方法,将知识获取变为能力提升。
  3.有利于激发学生的创新思维
  目前中职数学课堂注重理论灌输,学生的学习较被动,使学生的思维僵硬化、固定化。通过数学建模教学,关键是把实际问题抽象为数学问题,学生可以根据自己已有的知识随意地假设,这样不同的问题可以建立不同的模型,同一问题也可以建立不同的模型。不同的模型,应用不同的方案,给出不同的解答,从而增强学生的创新意识,培养学生的创新思维。
  (二)数学建模教学与教师发展
  1.有利于转变教师的教学观念
  数学与生活的联系日益密切,教师要改变对传统数学课堂的认识,通过数学模型的分析和引导学生自主探索活动,让学生体验数学形成的过程,体会其中蕴涵的数学思想,领会发现真理的方法,强化数学的应用意识。学生在建模过程中,不但可以学习到知识,而且可以培养学生的情感态度,促使学生树立正确的人生观和价值观,为学生的终身发展奠定基础。
  2.有利于拓宽教师的知识体系
  数学建模教学作为一种崭新的教学载体,它对中职数学教师的教学观念、教学方式、业务水平、知识储备都提出了新的要求。通过“问题情境—模型假设—模型建立与求解”的基本体系,多角度、多层次地编排数学应用内容,自然要求教师转变观念,钻研学习、拓宽深挖原有的知识体系。
  3.有利于促进教师的专业发展
  在数学建模教学中,教师起着组织者、引导者和参与者的作用,不仅可以促使教师转变教育教学观念、更新知识、拓宽知识领域,而且可以培养和发展科研能力和创新能力,使教师以一个“研究者”的身份参与教学和研究。教师的专业知识不再只是被动地接受,而是根据数学模型的需要在探索和研究中生成,真正体现了教学相长。
  基于“选择性”课程改革为背景的数学建模教学是适应中职数学教学的发展趋势,数学建模教学要引导学生主动参与,结合学生的生活经验与专业知识,激发学习兴趣,增强数学的应用能力,真正使学生学到有价值的数学,这也必将为培养更多更好的“应用型”人才提供一个行之有效的教学途径。
  参考文献:
  何建东,汤钢,纪钢.数学建模在中职数学课堂教学中的应用探析[J].高职教育,2013(7):273-275.
 

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