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数学建模在中职数学课堂教学中的应用探析

2015-03-20刘春英

长春教育学院学报 2015年9期
关键词:数学模型建模中职

刘春英

刘春英/桐乡市技师学院中学一级教师(浙江桐乡314500)。

一、中职数学课堂教学现状

在中等职业学校,数学是基础文化课,是学好专业课的基础,学好数学才能学好专业课。然而中职数学课堂差强人意,很多学生对数学缺少兴趣。数学课堂上,大部分的学生不认真听讲,不记笔记,有的甚至睡觉、玩手机,出现了上课难的现象。这一现象的出现一方面是由于学生基础差,另一方面学生在思想上也不重视数学,认为学习数学没有用,日常生活中根本用不到,找工作就更用不到了。此外,还有老师的原因,一是有些教师的教学水平低,教学缺少激情、缺少艺术性、缺少感染力,没能很好地创设教学情境、激发学生的求知欲;二是采用的教学手段传统,方法死板,课堂教学枯燥乏味,毫无生气,这就造成学生的学习兴趣不高,产生厌学心理。中职数学教学面临着极大的考验,要想改变中职数学课堂现状就必须改变传统的教学方法。数学建模教学不仅可以激发学生的学习热情,培养学习情趣,还可以提高教学质量。

二、数学建模的实质

数学建模是一种有效的学习工具和思考方法,它是联系数学与实际的桥梁,它是解决各种实际问题的一种数学的思考方法。具体地说,数学建模就是将某些实际问题加以加工提炼,使之形象化、抽象化,形成一个数学模型,在明确变量与参数之后求解该数学模型,且验证结果合理性,并用所建立的数学模型的解来解释实际问题,这一过程称为数学建模。在中职数学教学中采用数学建模教学是培养学生学习兴趣、提高学生创新能力、迁移能力的有效方法。

三、数学建模教学对中职数学教学的意义

1.有利于激发学生的学习兴趣。传统的数学教学模式,理论性比较强,知识的系统性比较严谨,再加上中职学生的自身情况,数学对他们来说比较困难,一旦学生对数学失去情趣,就会产生厌学心理。如果用数学建模的方式进行教学,把学生熟知的事物作为研究对象,通过建立数学模型,把复杂的实际问题通过模型形象化、具体化、简单化,就能够引起学生的注意。如在学习正弦型函数图像时,可以把机电专业中单相、三相交流电作为模型来讲解函数的振幅变化、周期变化、相位变化,这样不仅能让学生掌握振幅、周期、初相等概念,而且能更好地理解正弦型函数图像的变化。把数学和专业用模型的方式联系起来,让学生意识到数学是专业的基础,只有学好数学才能学好专业,从而引起学生对数学的重视,进而培养学习兴趣。

2.有利于培养学生的想象力。想象力是人们对事物进行观察、分析、认知的思维能力。正如爱因斯坦曾经说过的:知识是有限的,而想象力则是无限的,它概括了世界的所有,因此想象力比知识更重要。想象力的培养是中职数学教学的首要任务,也是重要任务。在数学建模的过程中,学生只有对客观事物进行认真的观察、分析,充分发挥想象力,才能建立起恰当的数学模型,用恰当的方法解释客观事物。因此,采用数学建模教学可以培养学生的想象力。

3.有利于激发学生的创新思维。在中等职业学校中,数学教学多数还是采用传统的教学方法,而传统的教学方法主要注重理论的灌输,中职学生数学基础比较薄弱,老师讲什么就学什么,学习比较被动,长期下去学生的学习思维会僵硬化、固定化。而在数学建模教学中,学生可以随意地想象,不同的事物可以建立不同的模型,同一事物也可以建立不同的模型。建立不同的模型、应用不同的解答,能够激发学生创新意识,打开思维僵化,摆脱思维束缚,提升学生的创新思维。

四、如何培养和提升学生的数学建模能力

1.激发学生的建模兴趣和学习动机。兴趣是最好的老师,学生一旦对学习产生了浓厚的兴趣,就会全身心地投入到学习中去。动机是学习的动力,对于一个复杂的实际问题,要使问题能够顺利地解决,就必须要建立适当的数学模型,选择恰当的解题方法,有了动机能激发学生的建模兴趣。如等比数列讲解时,让学生计算出贷款买车是一次性付款划算还是分期付款划算;讲解抛物线的时候,要求学生根据爆炸的声音测算出炮弹的位置等等,这些建模问题把学生牢牢地吸引住了,数学课堂活跃了,就会达到意想不到的效果。有了建模兴趣和学习动机,学生建模的积极性也就高了,有利于提高学生的建模能力。

2.根据教材适时适度使用数学建模。数学问题来自生活,所以在传授数学知识、数学方法的时候,应从教材的实际内容出发,尽可能地联系生活,达到理实一体化教学。

如讲授指数函数时,可从“细胞分裂”作为引例;讲授等比数列时,可从“银行贷款”引入;讲授立体几何体积的求法,可从“汽车发动机排量的计算”引入;讲授斜二测画法、投影法、三视图可从“机电专业机件的作图”引入;讲授平面向量的正交分解可从“汽车电气中力的合成”引入;讲概率的知识可从“诊断、分析汽车发生的故障”引入;讲授不等式应用可从“怎样建造一个鸡舍才能使材料最省”引入,等等。让学生知道现实生活中有很多实际问题都可用数学模型来解决,不断增强建模意识。

虽然很多实际问题都可用数学模型来解决,但并不是所有实际问题都可用数学建模来解释。实际上,在中职数学内容只有部分与实际生活有联系,如不等式、立体几何、函数、数列、概率等,也就是说中职数学内容只有部分适合开展数学建模教学。教师可以根据教学内容适当地、有目的地开展数学建模教学活动,增强课堂的实效性,提高课堂效率,同时提高学生的建模能力。

3.培养学生的抽象概括和观察能力。要利用数学模型解决实际问题,关键是把实际问题抽象为数学问题。通过观察、思考、迁移把实际问题抽象成一个模型,再把这个模型加工处理,这就要求学生必备一定的迁移能力,还要必备一定的分析能力、总结能力。当然,学生的抽象概括和观察能力的培养不是一朝一夕的事,需要不断地引导。在教学过程中,引导学生用数学思维去观察、分析各事物之间的联系,从中抽象出熟知的数学知识,进而建立起相应的数学模型,再利用建立起的数学模型解决这个实际问题。抽象概括能力能使人的认识由浅入深,由感性上升到理性,能更好地掌握事物的本质和规律。学生的抽象概括能力、观察能力越高,建模能力也就越强。

4.开展数学建模活动。开展数学建模活动是数学课堂教学的补充,是数学的第二课堂,是培养学生各种能力不可缺少的环节。建模活动的本质是为了解决实际问题,其过程是一个抽象的分析和计算过程,是一个理实一体化的教学过程。建模活动在理论和应用之间架起了一座桥梁,在活动中,学生一边整理信息,一边提炼分析,归纳总结,进而做中学、学中做。通过学习与实践,不仅可以加深对知识的理解,还可以摆脱数学课堂的了无生趣;不仅可以提升学生抽象概括能力、观察能力、分析能力,还可以培养学生的建模意识。

建模教学把抽象的数学课变得具体、生动、形象,使数学知识变得简单易懂,使数学课堂变得生气勃勃。采用数学建模教学可以改变中职数学课堂现状,引起学生的学习兴趣,激发学生的学习热情,同时提高课堂实效,打造一个高品质、高效率的数学课堂。

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