数学建模活动在人教版高中教材中的探索

时间:2022-02-01 14:01:29 浏览量:

玄蕾蕾

摘要:随着人类的进步、科技的发展和社会的日趋数字化,数学应用领域也越来越广泛,人们身边的数学内容越来越丰富。对于高中学生而言,首先接触到数学建模思维是在人教版高中数学教材上,由生活中常见的问题入手,探究问题背后所运用的数学解题思维,即怎样利用数学构建模型从而解决生活中所产生的问题。研究数学建模活动在人教版课本的应用价值是必要的,也是必需的。

关键词:数学建模思维;人教版高中教材;数学建模活动

数学的应用价值体现在多个方面,但是数学建模是数学应用价值有力的重要体现,从人教版高中课本入手,探究数学建模活动的重要性。从学生对数学建立一定的认知开始,积极培养学生的数学思维,让学生学会用数学,变数学为工具,从而实现数学建模的重要价值。

一、“数学建模”发展背景

在新一轮的课程改革之后,人教版高中数学课本中数学建模活动内容涵盖丰富。数学建模思想也渐渐与学生已有的数学知识产生碰撞,由一开始的难以理解到渐渐体会到数学建模的实际应用价值,让数学不仅出现在课本上,更出现在实际生活中,让学生对数学有了新一步的认识。

二、“数学建模”概念

《普通高中数学课程标准》指出,数学建模是对现实问题进行数学抽象,用数学语言表达问题、用数学知识与方法构建模型解决问题的过程,主要包括:在实际情境中出发从数学的视角发现问题、提出问题,分析问题、建立模型、求解结论、验证结果并改进模型,最终解决实际问题。

也就是对于现实世界的一个特定对象,根据特定的目的和特有的内在规律,做出一些必要的化简假设,运用适当的工具,得到一个数学结构叫作“数学模型”,在建立“数学模型”的过程叫作数学建模。

三、人教版高中数学课本对“数学建模”的研究

人教版课本中数学建模出现大多以问题的形式向学生们进行抛出,激发学生兴趣,以问题为载体,呈现数学建模的基本雏形,让学生们对数学建模有了初步的认识,比如在高一函数的初步认识这一章开始,结合使用函数解决实际问题来引入,以课本学习到的理论知识运用到实际生产生活中,再加入建模的题型,步步深入,循序渐进。

(一)决定苹果的最佳出售点

数学建模连接数学和现实世界的桥梁,我们怎么从现实世界中发现问题,如何通过数学建模来求解特定的问题呢?这些都是影响我们求解数学问题的关键。

在我们实际生活中想要知道销售苹果的收益较高时,我们不仅要考虑这两方面的因素,还要考虑随着保鲜存贮的时间的增加还要考虑此过程中产生的成本也在增加。对于对多个方面的因素,我们需要对其进行数学模型的构建,从而分析得出销售苹果的最大利益点。

(二)生长规律的描述

人教版高中课本给出已有的实际问题,以数据为图表,表示儿童在不同时期的身高,以及各年龄段身高增上速度的不同。以图像走势判断这组数据的特征,由课本给出的数据走势可以看出,年龄与身高互为正相关,并且随着年龄的增长,身高并不是成正比例增长的模式,而是在我们7岁以下女童身高的增长速度越来越慢。

确定模型所得的参数,运用题目中的已知条件,列方程对函数进行求解。由得到的具体模型对该现象进行进一步分析与总结,把理论与实践相结合,得出最终的生长规律结果。在求解的最后要进一步验证结果,不断改进模型,使得所构造模型中函数的理论值与实际值之间的误差减小,尽量使得模型达到最优化的状态。

(三)周期现象的描述

随着高中学习课程的不断深入,学生对于知识的理解能力得到了进一步的提升。开篇向学生介绍了完整的数学建模过程,即完整的数学建模活动一般要经历选题、开题、做题、解题四个过程。以周期现象为例,介绍数学建模的过程中,借助计算机等软件进行作图、计算、数据整理等。

四、“数学建模”开展价值

自20世纪80年代以来,在应用数学工作者的不断努力和学生对于学习建模情绪高涨的情况下,数学建模在教育领域取得了丰硕的成果,高中以数学建模活动积极调动学生的学习兴趣,同时在理论层面方面的研究高度也越来越受高中学生所喜爱,以学生数学建模竞赛为代表的各类实践活动更是将数学建模推向了用数学解决是问题的较高點,促进了数学与实际生活中所产生的问题之间的深层次、多学科的融合,为各个领域内的许多具体问题提供了切实可行的解决方案,突出数学学习的重要性,突出数学建模的有趣性。

五、结语

数学建模进入高中数学课程具有重要意义,是现代高中数学教育的必然选择,同时在《高中数学课程标准》中明确也指出,高中数学应培养学生数学建模的素养,是学生通过高中数学的学习中,积极掌握基础知识的基础上,善于利用数学的思想运用到实际解决生活中的问题中去,使学生通过高中数学知识的学习,掌握提出、分析和解决问题的能力以及数学表达和交流的能力,发展学生独立获取数学知识的能力,从而达成培养高中学生数学建模核心素养的目标。

参考文献:

[1]中华人民共和国教育部.普通高中数学课程标准(2017年版)[S].北京:人民教育出版社,2018:5

[2]汤晓春.高中数学教学培养学生数学建模素养的实践[J].教育理论与实践,2017,37(26):62-64.

[3] 王志俊,韩苗,邵虎,周圣武.高中数学建模能力训练——案例教学中提升数学素养[J].数学通报,2019,58(09):38-42.

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