基于建筑專業(yè)的中職數(shù)學教學的整合研究

黃鋒

摘要：本教學案例是中職數(shù)學與建筑專業(yè)進行整合的一次嘗試，是以建筑專業(yè)為基礎(chǔ)，對原教材進行適度整理，在確保知識結(jié)構(gòu)不變的前提下，精心改編了一系列與建筑專業(yè)有關(guān)聯(lián)的數(shù)學問題。本案例意圖通過創(chuàng)設問題情境，由問題作為導向，讓學生在教師的引導下，通過自己的主動參與，尋找解決問題的途徑和方法，拓展學生的思維;通過問題的解決和反思，讓學生自主歸納解決線性規(guī)劃問題的基本步驟和方法，理清基本的數(shù)學知識和解題思路，讓學生感受到學好數(shù)學的成功感。通過參與知識的呈現(xiàn)過程，真正實現(xiàn)數(shù)學學習與建筑專業(yè)的有機整合。

關(guān)鍵詞：線性規(guī)劃;圖解法;整合研究

中圖分類號：G712文獻標識碼：A文章編號：1992-7711（2019）05-031-2

一、基本情況

1.授課對象

本次授課的對象為建筑工程技術(shù)專業(yè)二年級學生，學生數(shù)學基礎(chǔ)一般，學習能力差別大。

2.教材分析

本次授課所用的教材為《數(shù)學》（江蘇省職業(yè)學校文化課教材），“線性規(guī)劃的圖解法”為第十八章第2節(jié)內(nèi)容，本節(jié)內(nèi)容分為兩課時，本次授課為第一課時。通過對原數(shù)學教材進行適度整理，精心設計了一系列與建筑專業(yè)有關(guān)聯(lián)的數(shù)學問題，通過問題引導，讓學生體會到數(shù)學與專業(yè)的有機整合，同時可以培養(yǎng)學生分析、解決實際生活問題的能力，從而提升課堂教學效果。

根據(jù)以上認識，筆者確定本次課的教學目標如下：

（1）通過問題設置來理解線性規(guī)劃問題的三要素，能把與專業(yè)相關(guān)的實際問題轉(zhuǎn)化成數(shù)學中的線性規(guī)劃問題，并能利用圖解法解決這些實際問題;

（2）通過對與建筑專業(yè)相聯(lián)系的實際問題的建模，培養(yǎng)學生觀察、分析、聯(lián)想以及作圖的能力，提高學生“建?！焙徒鉀Q實際問題的能力，通過與專業(yè)相關(guān)的例題講解，培養(yǎng)學生的專業(yè)意識;

（3）培養(yǎng)學生“想學數(shù)學”的積極性和“會用數(shù)學”的意識，提升學生解決問題的能力;鼓勵學生樹立創(chuàng)新意識，培養(yǎng)團結(jié)協(xié)作精神。

本次課的教學重點是把與建筑專業(yè)相關(guān)聯(lián)的實際問題轉(zhuǎn)化成線性規(guī)劃問題，即數(shù)學建模，然后利用圖解法給出相應解答。教學難點是數(shù)學模型的建立，即如何把實際問題轉(zhuǎn)化為線性規(guī)劃問題，再利用圖解法解決線性規(guī)劃問題。

本次課的教學，通過專業(yè)問題的引領(lǐng)，體現(xiàn)了“數(shù)學知識為輔，專業(yè)問題為主”的教學理念，以多媒體等信息化演示為基礎(chǔ)，以“問題引領(lǐng)”為主導，通過一系列問題的設置，創(chuàng)設學習環(huán)境，通過互動交流，讓學生經(jīng)歷知識的轉(zhuǎn)變、提升、歸納、升華的全過程，實現(xiàn)數(shù)學學習與建筑專業(yè)的有機整合。

二、教學過程

1.新課導入，激發(fā)興趣

在了解了線性規(guī)劃的概念的基礎(chǔ)上，今天，我們就以所學的建筑專業(yè)為背景，來研究一下線性規(guī)劃在我們建筑專業(yè)中的應用。

（教師在學習平臺上先播放一段某市城東新區(qū)建設規(guī)劃的視頻）

設計意圖：通過信息化的直觀展示吸引學生，激發(fā)學習興趣;同時要讓學生產(chǎn)生這樣的疑問，本節(jié)課與我們所學的建筑專業(yè)又會有怎樣的聯(lián)系呢？

2.舊知回顧，提出問題

問題1：線性規(guī)劃的概念，能否例舉現(xiàn)實生活（建筑專業(yè)）中的規(guī)劃問題？

設計意圖：讓學生聯(lián)系生活實際，例舉與專業(yè)相關(guān)的典型案例，激發(fā)學生學習的興趣。

問題2：線性規(guī)劃解題的基本步驟有哪些？關(guān)鍵在哪里？

設計意圖：通過回顧線性規(guī)劃的概念和解法，結(jié)合生活實際，讓學生自己歸納兩者的聯(lián)系，使學生產(chǎn)生運用數(shù)學知識解決實際生活問題的初步設想。

3.引入例題，理解新知

例1：我市某建筑公司在城東某地塊欲開發(fā)居民小區(qū)，若造一棟普通的多層住宅樓，需投入資金300萬元，并占地200平米，可獲利潤70萬元;若造一棟別墅需投入資金200萬元，并占地300平米，可獲利潤60萬元。該公司現(xiàn)有資金9000萬元，拍得土地11000平米，請問應作怎樣的投資方案，該建筑公司才能獲利最多？

解析：設建造普通住宅樓x棟，建造別墅y棟，獲利為z萬元

即300x+200y≤9000200x+300y≤11000x≥0y≥0

即3x+2y≤902x+3y≤110x≥0y≥0

經(jīng)分析，當直線70x+60y=c經(jīng)過點A時，z取最大值

∴3x+2y=902x+3y=110，即x=10y=30

此時，maxz=70×10+60×30=2500

∴建造建造普通住宅樓10棟，建造別墅30棟，獲利最多，最多為2500萬元。

評注：利用線性規(guī)劃解決實際問題的主要步驟如下：

（1）審題：仔細閱讀題目，抓住關(guān)鍵，理清題意，要分清哪些是限制條件，哪些是主要變量。由于線性規(guī)劃應用題中的量較多，為了進一步理解題目中量與量之間的關(guān)系，可以借助圖形或表格;

（2）設元：設題目中起重要作用的（或聯(lián)系較多的）量為未知量x，y，并列出相關(guān)的不等式組和目標函數(shù);

（3）作圖：作圖要準確，通過平移的方法來找點（最優(yōu)解）;

（4）求解：將求出的點代入目標函數(shù)來求出最值（最大值或最小值）;

（5）檢驗：根據(jù)結(jié)果，檢驗反饋。

設計意圖：新概念的運用或者是在新的問題環(huán)境中遇到相同的概念，其實質(zhì)就是對概念的一次形象化具體化的理解，都會讓學生加深對概念的理解。因此，要使學生對概念有更深刻地理解，最理想的方法就是運用概念解決實際問題，學生通過親身體驗，自我歸納，發(fā)現(xiàn)規(guī)律，掌握解題步驟，才能真正理解并掌握概念。通過這樣的教學模式，才能真正實現(xiàn)數(shù)學學習與建筑專業(yè)的有機整合。

例2：一工程隊要裝修某住宅小區(qū)中的一批新房，已知裝修一套別墅，木工需360小時，瓦工需240小時;如果裝修一套商品房，木工需180個工時，瓦工需300個小時。工程隊現(xiàn)有18000個木工工時和15600個瓦工工時可供使用。若裝修一套別墅利潤為4萬元，裝修一套商品房利潤為3萬元，要制定這樣的裝修計劃，能使這個工程隊得到更多的利潤？

設計意圖：通過分析題意，歸納解決此類題型的主要步驟，目的是讓學生加深對線性規(guī)劃圖解法的理解。讓學生通過反復訓練，不斷加深對概念和方法的理解，培養(yǎng)學生的思維能力。

4.任務訓練，鞏固所學

任務1：某建筑材料廠生產(chǎn)甲乙兩種新型建筑材料，已知生產(chǎn)甲種材料1t，需要消耗A種礦石10t，B種礦石5t，生產(chǎn)乙種材料1t，需要消耗A種礦石4t，B種礦石4t。每生產(chǎn)1t甲種建筑材料的利潤是1500元，每生產(chǎn)1t乙種建筑材料的利潤是1000元。該工廠在生產(chǎn)這兩種產(chǎn)品的計劃中要求消耗A種礦石不超過300t，B種礦石不超過200t。請問如何安排生產(chǎn)才能獲取最大利潤，并求出最大利潤。

三、教學反思

1.合理改編教材，增加專業(yè)素材

本節(jié)課的教學內(nèi)容，緊緊依托建筑專業(yè)背景，挖掘數(shù)學教學與建筑專業(yè)相關(guān)的教學素材，對數(shù)學教材進行靈活處理，將目前教師中普遍存在的“教教材”的觀念轉(zhuǎn)變到“用教材教”的觀念，重新審視建筑專業(yè)的數(shù)學學習要求，在主體內(nèi)容不變的前提下，有目的地整理教學內(nèi)容，設計了一系列與建筑專業(yè)有關(guān)的數(shù)學問題與例題，對現(xiàn)有教材加工重組，突出與建筑專業(yè)相關(guān)聯(lián)的內(nèi)容，與之無關(guān)聯(lián)的內(nèi)容則可削減甚至刪去，這是筆者對中職數(shù)學與建筑專業(yè)的有效整合。由此，筆者發(fā)現(xiàn)中職數(shù)學的教學必須將教材作為基礎(chǔ)，創(chuàng)造性地優(yōu)化教材資源，適當增加專業(yè)亮點，使所教內(nèi)容更貼近建筑專業(yè)，激發(fā)學生的學習興趣，讓學生真正地理解、掌握數(shù)學知識和技能，提高數(shù)學素養(yǎng)。如本節(jié)課的教學中，典型例題中的問題1和問題2的設置，通過選取與建筑專業(yè)相關(guān)的實際問題，一方面讓學生更好地理解線性規(guī)劃的圖解法，另一方面讓學生體會數(shù)學的工具性和服務性功能。

2.突破傳統(tǒng)教學，增添專業(yè)亮點

為實現(xiàn)數(shù)學教學與建筑專業(yè)課程的有效整合，教師需要改變傳統(tǒng)教學方式，可以嘗試使用案例教學法、任務導向法、實驗法、小組合作學習等方式來開展日常教學工作。例如，在教學過程中，選擇與建筑專業(yè)有關(guān)聯(lián)的實驗案例來開展教學，通過問題來引領(lǐng)學生，通過實驗的方式獲取相關(guān)數(shù)學知識，提高課堂教學的效果。通過改變傳統(tǒng)教學模式，增加專業(yè)亮點，一方面能改變教師教授的方式，另一方面也能提高學生學習的積極性，培養(yǎng)學生的思維能力，使學生理解相應的數(shù)學知識、掌握相應的解題方法。另外，也能讓學生去體會數(shù)學的工具性作用，以便更好地將數(shù)學知識服務于專業(yè)知識的學習。

當然，對于中職數(shù)學課程中最基礎(chǔ)的知識，教師要在日常教學中講細講透，這些知識仍可以充分借鑒傳統(tǒng)教學方式來進行。而對數(shù)學課程中的概念和定理，則可以利用信息化教學手段，并結(jié)合相關(guān)專業(yè)知識來形象化、生動化地展示出來，給學生以直觀印象，便于學生理解掌握。

3.改變學習觀念，體會服務意識

在本節(jié)課的教學設計中，通過與建筑專業(yè)相關(guān)的問題情境設置，改善傳統(tǒng)數(shù)學課堂沉悶的氣氛，讓學生認識到數(shù)學知識與專業(yè)知識的緊密聯(lián)系，讓學生改變學習數(shù)學的傳統(tǒng)觀念，讓學生不斷提高數(shù)學學習的興趣。另外，通過典型例題和練習的合理設置，讓學生將數(shù)學理論知識與建筑專業(yè)實踐項目整合在一起，充分發(fā)揮數(shù)學的工具作用，讓學生體會到數(shù)學學習能更好地為專業(yè)服務。

總之，職業(yè)學校數(shù)學課程與專業(yè)課程的關(guān)系不容忽視，將兩者進行有效的整合，要充分體現(xiàn)數(shù)學課程為專業(yè)課程服務的意識。在日常的數(shù)學教學中，教師應該架起數(shù)學學習與建筑專業(yè)課程學習的橋梁，強調(diào)數(shù)學與建筑專業(yè)的聯(lián)系，從學生已有的專業(yè)素養(yǎng)出發(fā)，通過合理調(diào)整教學內(nèi)容，恰當設置典型案例，讓學生親身體驗將專業(yè)實際問題抽象成數(shù)學模型，利用數(shù)學知識和方法進行解答。只有當數(shù)學學習與學生的專業(yè)結(jié)合在一起，學生才能真正感受到學習數(shù)學是“有用”的，只有將“專業(yè)化”和“數(shù)學化”進行有機整合，才能實現(xiàn)職業(yè)學校數(shù)學課程“服務性、實用性”的理念，這也是筆者作為數(shù)學教育工作者追求的目標。

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