如何培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用能力

彭靜

摘 要 高中數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)目的之一，就是培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，要求學(xué)生會(huì)提出、分析和解決帶有實(shí)際意義或相關(guān)學(xué)科生產(chǎn)、生活中的數(shù)學(xué)問題，使用數(shù)學(xué)語言表達(dá)問題，進(jìn)行交流，形成應(yīng)用數(shù)學(xué)的意識(shí)和能力。

關(guān)鍵詞 高中數(shù)學(xué) 數(shù)學(xué)應(yīng)用 意識(shí) 能力 培養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G718.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-7661（2014）11-0019-03

一、為什么要加強(qiáng)數(shù)學(xué)應(yīng)用的意識(shí)和能力的培養(yǎng)

1.符合新編數(shù)學(xué)教學(xué)大綱的要求。新編《全日制普通高中數(shù)學(xué)教學(xué)大綱》（試驗(yàn)修訂本）對數(shù)學(xué)作了如下的解釋：“數(shù)學(xué)是研究空間形式和數(shù)量關(guān)系的科學(xué)，數(shù)學(xué)能夠處理數(shù)據(jù)、觀測資料、進(jìn)行計(jì)算，推理和證明，可提供自然現(xiàn)象和社會(huì)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。”這就決定了數(shù)學(xué)不僅是從事生產(chǎn)、生活、學(xué)習(xí)、研究的基礎(chǔ)，而且是一門解決實(shí)際問題的工具。高中數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)目的之一，就是培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，要求學(xué)生會(huì)提出、分析和解決帶有實(shí)際意義或相關(guān)學(xué)科、生產(chǎn)、生活中的數(shù)學(xué)問題，使用數(shù)學(xué)語言表達(dá)問題，進(jìn)行交流，形成應(yīng)用數(shù)學(xué)的意識(shí)和能力。

2.重視數(shù)學(xué)應(yīng)用是數(shù)學(xué)教學(xué)改革的需要。在世界范圍內(nèi)，面向21世紀(jì)的數(shù)學(xué)教育改革正在深入發(fā)展，加強(qiáng)數(shù)學(xué)的應(yīng)用是這場改革的一個(gè)明顯特點(diǎn)。數(shù)學(xué)是現(xiàn)實(shí)的數(shù)學(xué)，它屬于客觀世界，屬于社會(huì)，數(shù)學(xué)教育應(yīng)該是現(xiàn)實(shí)的數(shù)學(xué)教育，應(yīng)該源于現(xiàn)實(shí)、寓于現(xiàn)實(shí)、用于現(xiàn)實(shí)，數(shù)學(xué)教育應(yīng)該通過具體的問題來傳授抽象的數(shù)學(xué)內(nèi)容，應(yīng)該從學(xué)習(xí)者所經(jīng)歷、所接觸的客觀實(shí)際中提出問題，然后升華為數(shù)學(xué)概念、運(yùn)算法則或數(shù)學(xué)思想，因此，數(shù)學(xué)教學(xué)必須加強(qiáng)應(yīng)用意識(shí)，才能顯露數(shù)學(xué)、數(shù)學(xué)教育的本色。數(shù)學(xué)知識(shí)的應(yīng)用是近幾年數(shù)學(xué)教改的熱點(diǎn)，新編高中數(shù)學(xué)教材把培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)的意識(shí)貫穿在教材編寫的始終。本書的大部分章節(jié)的引入都是從實(shí)際中提出問題，并且在每節(jié)的例題、練習(xí)中增加了大量的聯(lián)系實(shí)際的內(nèi)容。如集合與簡易邏輯以運(yùn)動(dòng)會(huì)參賽人數(shù)的計(jì)算問題引入；數(shù)列以一個(gè)關(guān)于國際象棋的傳說故事引入；又如指數(shù)函數(shù)引入：某細(xì)胞分裂時(shí)由1個(gè)分裂成2個(gè)，2個(gè)分裂成4個(gè)……1個(gè)這樣的細(xì)胞分裂x次后，得到的細(xì)胞個(gè)數(shù)y與x的函數(shù)關(guān)系式。并且在每章后都開設(shè)有研究性課題和閱讀材料，如數(shù)列中的閱讀材料“有關(guān)儲(chǔ)蓄的計(jì)算”和研究性課題“分期付款中的有關(guān)汁算”等，就是為了數(shù)學(xué)應(yīng)用意識(shí)和能力的培養(yǎng)的需要。

3.數(shù)學(xué)應(yīng)用意識(shí)和能力的培養(yǎng)也是高考的需要。從考試角度上說，國家從1993年起在高考中正式出現(xiàn)數(shù)學(xué)應(yīng)用題，經(jīng)過多年的摸索，近年應(yīng)用題在高考試題中又出現(xiàn)加大考查力度，重在考查能力的趨勢，應(yīng)用題的教學(xué)更加成為中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的熱點(diǎn)，難點(diǎn)問題。

4.數(shù)學(xué)應(yīng)用意識(shí)和能力的培養(yǎng)也是時(shí)代的需要。過去我們的高中課程內(nèi)容陳舊，理論要求偏高，知識(shí)面窄，必學(xué)內(nèi)容中除集合思想有所滲透外，其他的基本上是17世紀(jì)以前的代數(shù)、幾何內(nèi)容，現(xiàn)在其他國家高中數(shù)學(xué)中有重要地位的概率、微積分初步，以及有廣泛應(yīng)用的向量、統(tǒng)計(jì)初步內(nèi)容，在我國也已列入新教材的內(nèi)容，因此需要加強(qiáng)學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用意識(shí)培養(yǎng)。當(dāng)今世界，隨著社會(huì)的進(jìn)步，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展帶動(dòng)了信息時(shí)代的到來。在這樣一個(gè)時(shí)代，數(shù)學(xué)出現(xiàn)了技術(shù)化的傾向，它的全方位滲透，正日益轉(zhuǎn)化為人們在生產(chǎn)和日常生活中所必須具備的技術(shù)手段和工具，社會(huì)對數(shù)學(xué)應(yīng)用的需求和數(shù)學(xué)的社會(huì)化功能，是當(dāng)今時(shí)代的一個(gè)突出的特點(diǎn)，站在新世紀(jì)的數(shù)學(xué)教育的角度討論高中的應(yīng)用題，可以更加深化我們的認(rèn)識(shí)，更自覺地指導(dǎo)我們的行動(dòng)，因此，強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)的應(yīng)用是未來社會(huì)的需要，是我們數(shù)學(xué)教育工作者義不容辭的責(zé)任。

二、引起中學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用意識(shí)和能力差的原因

1.對數(shù)學(xué)的價(jià)值認(rèn)識(shí)不足。“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”，“科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)是應(yīng)用科學(xué)，而應(yīng)用科學(xué)的基礎(chǔ)是數(shù)學(xué)”。這一論述揭示了數(shù)學(xué)在生產(chǎn)力中的巨大作用。數(shù)學(xué)作為從量的方面處理現(xiàn)實(shí)世界中各種關(guān)系的科學(xué)，當(dāng)然也要處理有關(guān)生產(chǎn)關(guān)系的問題。這就是數(shù)學(xué)的價(jià)值。但由于歷史的影響，教師們在過去的教學(xué)中過份強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)的邏輯性、嚴(yán)謹(jǐn)性、系統(tǒng)性和理論性，寧可一遍遍地去重復(fù)那些嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)概念、講授那些主要為解題服務(wù)的技巧，卻很少去講數(shù)學(xué)的精神、數(shù)學(xué)的價(jià)值、數(shù)學(xué)結(jié)論的形成與發(fā)現(xiàn)過程、數(shù)學(xué)對科學(xué)進(jìn)步所起的作用等內(nèi)容。這使學(xué)生對數(shù)學(xué)的認(rèn)識(shí)片而化、狹隘化，比如許多學(xué)生就認(rèn)為“數(shù)學(xué)不過是一些邏輯證明和計(jì)算，”甚至認(rèn)為“數(shù)學(xué)只是一個(gè)考試科目。”

2.用數(shù)學(xué)的意識(shí)差。用數(shù)學(xué)的意識(shí)，簡言之就是用數(shù)學(xué)的眼光，從數(shù)學(xué)的角度觀察事物、闡釋現(xiàn)象、分析問題。意識(shí)是一個(gè)思想認(rèn)識(shí)問題，也是一種心理傾向，其重在自覺性、自主選擇性，它需要在較長時(shí)間中通過一定量的實(shí)踐才能形成。

3.分析數(shù)學(xué)問題的能力弱（不善于建立數(shù)學(xué)模型）。數(shù)學(xué)課中要培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用意識(shí)和能力，數(shù)學(xué)的建模是關(guān)鍵。我們面對的是學(xué)生，首先；應(yīng)從學(xué)生的實(shí)際情況分析，學(xué)生的閱歷有限，對應(yīng)用問題的背景不熟，難以從中構(gòu)建出數(shù)學(xué)模型，阻礙了對實(shí)際問題的解決。如1999年高考試題第22題由于不知軋輥機(jī)是怎樣的？軋輥機(jī)又是怎樣軋鋼的？許多學(xué)生不能從眾多的文字、數(shù)據(jù)中排除試題的情境干擾，抓不住問題的關(guān)鍵，這就限制了學(xué)生的數(shù)學(xué)建模，因此也就列不出正確的數(shù)學(xué)表達(dá)式，學(xué)生因此放棄對應(yīng)用問題的研究。其次是學(xué)生抽象能力不強(qiáng)，特別是不習(xí)慣應(yīng)用問題中的字母。如1997年高考試題：甲、乙兩地相距S千米，汽車從甲地勻速行駛到乙地，速度不得超過C（千米/每小時(shí)），已知汽車每小時(shí)運(yùn)輸成本（以元為單位），由可變部分和固定部分組成，可變部分與速度V（千米/每小時(shí)）的平方成正比，比例系數(shù)為h同定部分為a元，（l）把全程運(yùn)輸成本y（元）表示成速度V（千米/每小時(shí)）的函數(shù)，并指出函數(shù)的定義域。（ 2）為了使全程的運(yùn)輸成本最小，汽車應(yīng)以多大的速度行駛？該題中沒有一個(gè)具體數(shù)字，全是字母，學(xué)生就非常的不習(xí)慣，更談不上用這些字母進(jìn)行思維和運(yùn)算了。

三、培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用意識(shí)和能力的策略

1.拓寬學(xué)生對數(shù)學(xué)的認(rèn)識(shí)，讓他們懂得數(shù)學(xué)的價(jià)值，提高對數(shù)學(xué)的興趣。教學(xué)中向?qū)W生介紹以上這些內(nèi)容，其效果應(yīng)該比介紹某一數(shù)學(xué)結(jié)論重要。我們要使學(xué)生對數(shù)學(xué)有一個(gè)較為全面、科學(xué)的認(rèn)識(shí)，不僅要認(rèn)識(shí)到數(shù)學(xué)中有計(jì)算，有邏輯，對提高人的邏輯思維、空間想象能力都有好處，而且要認(rèn)識(shí)到數(shù)學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展中有許多非邏輯因素，有美的因素；數(shù)學(xué)來源于實(shí)踐，應(yīng)用于實(shí)踐；數(shù)學(xué)與人的生活質(zhì)量和工作效率息息相關(guān)；數(shù)學(xué)為其他學(xué)科的建立和發(fā)展提供了條件和基礎(chǔ)、方法和思想；數(shù)學(xué)是人類文化的一個(gè)重要組成部份。學(xué)生能否對數(shù)學(xué)產(chǎn)生興趣，主要依賴于我們的教學(xué)實(shí)踐，與我們的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的選擇和應(yīng)用密切相關(guān)。首先，教師必須在教法和（學(xué)生的） 學(xué)法上多下功夫，狠下功夫，從數(shù)學(xué)應(yīng)用的角度處理數(shù)學(xué)、闡釋數(shù)學(xué)、呈現(xiàn)數(shù)學(xué)，以提高學(xué)生的數(shù)學(xué)理論知識(shí)和操作水平，加強(qiáng)數(shù)學(xué)的應(yīng)用實(shí)踐環(huán)節(jié)，注重用數(shù)學(xué)解決學(xué)生身邊的問題，注重用學(xué)生容易接受的方式展開數(shù)學(xué)教學(xué)，注重學(xué)生的親身實(shí)踐，重視在應(yīng)用數(shù)學(xué)中傳授數(shù)學(xué)思想和方法，把培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力作為教學(xué)內(nèi)容的主線，通過“問題情景——建立模型——解釋與應(yīng)用”的基本體系，多角度、多層次地編排數(shù)學(xué)應(yīng)用的內(nèi)容，以使自己的教學(xué)藝術(shù)達(dá)到引人人勝，至臻完善的境地，才能更有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；其次，課堂教學(xué)中應(yīng)充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用和教師的主導(dǎo)功能。教師可根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)，精心組織、科學(xué)排比，把抽象的概念、深?yuàn)W的原理，拓展為生動(dòng)、有趣的典故、發(fā)現(xiàn)史，或適當(dāng)、合理地運(yùn)用圖片、模型、多媒體教學(xué)等手段，促進(jìn)理論與實(shí)際的有機(jī)結(jié)合，使學(xué)生產(chǎn)生濃厚的興趣。只有當(dāng)學(xué)生有了學(xué)習(xí)興趣，思維達(dá)到“興奮點(diǎn)”（即“臨界點(diǎn)”），才可能帶著愉悅、激昂的情緒去面對和克服一切困難，執(zhí)著地去比較、分析、探索認(rèn)識(shí)對象的發(fā)展規(guī)律，展現(xiàn)自己的智能和才干。這無疑是讓學(xué)生體驗(yàn)成功的重要舉措，這無疑是提高學(xué)生數(shù)學(xué)興趣的有效途徑。當(dāng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)去解決了一個(gè)一個(gè)的實(shí)際問題時(shí)，他們的學(xué)習(xí)興趣必將被更進(jìn)一步地激發(fā)起來，成為進(jìn)一步學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力。endprint

2.通過“數(shù)學(xué)建模”活動(dòng)和教學(xué)，把培養(yǎng)學(xué)生用數(shù)學(xué)的能力落到實(shí)處。培養(yǎng)學(xué)生“用數(shù)學(xué)”的能力是數(shù)學(xué)教育的根本任務(wù)，當(dāng)然應(yīng)當(dāng)成為數(shù)學(xué)應(yīng)用教學(xué)目的中的“重中之重。”用數(shù)學(xué)的能力是一種綜合能力，它離不開數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)學(xué)推理、空間想象等基本的數(shù)學(xué)能力，注重雙基和四大能力的培養(yǎng)是解決學(xué)生應(yīng)用意識(shí)不可缺少的武器。在雙基和四大能力的基礎(chǔ)上培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，把應(yīng)用問題的滲透和平時(shí)教學(xué)有機(jī)的結(jié)合起來，循序漸進(jìn)。在數(shù)學(xué)應(yīng)用意識(shí)和能力的培養(yǎng)中，尤其應(yīng)重視學(xué)生探索精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，把數(shù)學(xué)應(yīng)用問題設(shè)計(jì)成探索和開放性試題，讓學(xué)生積極參與，在解題過程中充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位。要突出數(shù)學(xué)應(yīng)用，就應(yīng)站在構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的高度來認(rèn)識(shí)并實(shí)施應(yīng)用題教學(xué)，要更加強(qiáng)調(diào)如何從實(shí)際問題中發(fā)現(xiàn)并抽象出數(shù)學(xué)問題（這是數(shù)學(xué)應(yīng)用教育中最為重要的一點(diǎn)），然后試圖用已有的數(shù)學(xué)模型（如式、方程、不等式，函數(shù)、統(tǒng)計(jì)量等）來解決問題，最后用其結(jié)果來闡釋這個(gè)實(shí)際問題，這是教學(xué)中一種“實(shí)際——理論——實(shí)際”的策略。它主要側(cè)重于從實(shí)際問題中提出并表達(dá)數(shù)學(xué)問題的能力，運(yùn)用并初步構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的能力，對數(shù)學(xué)問題及模型進(jìn)行變換化歸的能力，對數(shù)學(xué)結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)和評價(jià)、闡釋和處理的能力。

3.實(shí)施“問題解決”形式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用意識(shí)和解決應(yīng)用問題的能力。（1）按“問題解決”的形式設(shè)計(jì)教學(xué)過程。在“提出問題”階段，教師的作用是創(chuàng)設(shè)問題的情境，而“問題”的設(shè)計(jì)是關(guān)鍵，它要符合學(xué)生可接受、有障礙、易產(chǎn)生探索欲望的原則，激發(fā)起學(xué)生的探索興趣，接受問題的挑戰(zhàn)。在“分析問題”階段，教師要從觀念和方法的層次上去啟發(fā)學(xué)生，鼓勵(lì)學(xué)生探求思路，克服困難，進(jìn)行獨(dú)立的探究，展開必要的討論和交流，在探索的過程中培養(yǎng)毅力和堅(jiān)忍不拔的精神。在“解決問題”的階段，教師要引導(dǎo)學(xué)生落實(shí)解答過程，把能力培養(yǎng)和基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能的學(xué)習(xí)結(jié)合起來，使學(xué)生感到成功的喜悅并樹立學(xué)習(xí)的自信心。在“理性歸納”階段，教師要引導(dǎo)學(xué)生對問題的解答過程進(jìn)行檢驗(yàn)、評價(jià)、反饋、歸納、小結(jié)，并結(jié)合問題解決的過程進(jìn)行學(xué)法指導(dǎo)，而學(xué)生要通過理性歸納形成新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，并不斷提出新的問題，培養(yǎng)進(jìn)取心和創(chuàng)造精神。這樣通過“問題解決”形式和程序來設(shè)計(jì)教學(xué)過程，必將進(jìn)一步提高教學(xué)的效益。（2）可將課本上的例題、習(xí)題改為“問題解決”的形式。我們可以改造課本上一些常規(guī)性題目，打破模式化，使學(xué)生不僅僅是簡單的模仿。比如：把條件、結(jié)論完整的題目改造成只給出條件，先猜結(jié)論，再進(jìn)行證明；或給出多個(gè)條件，首先需要收集、整理、篩選以后才能求解或證明，打破條件規(guī)范的框框；也可以給出結(jié)論，讓學(xué)生探求條件等等。

總之，知識(shí)應(yīng)用社會(huì)的教育是全面素質(zhì)教育中一個(gè)必不可少的部分，應(yīng)用型問題有著豐富的社會(huì)信息，多視角的橫向聯(lián)系，多層次的能力要求，其多功能的教育價(jià)值早已是眾所公認(rèn)的事實(shí)，它已成為學(xué)生觀察了解社會(huì)、認(rèn)識(shí)評價(jià)社會(huì)的一個(gè)窗口。endprint