基于科技后備人才培養(yǎng)的高中數(shù)學(xué)教學(xué)思考

王偉

摘 要：在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，雖說能夠幫助學(xué)生機(jī)械地掌握數(shù)學(xué)知識(shí)，卻不能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和解決問題的能力.因此教師需要將數(shù)學(xué)課堂教學(xué)模式進(jìn)行創(chuàng)新，讓學(xué)生通過獨(dú)立思考和探索來發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)知識(shí)，讓學(xué)生通過數(shù)學(xué)知識(shí)和工具來解決問題.因此，只有通過教學(xué)模式的變革才能夠激發(fā)學(xué)生的興趣和好奇心，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和解決問題的能力，進(jìn)而提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng).

關(guān)鍵詞：科技后備人才；課堂教學(xué)模式；高中數(shù)學(xué)教學(xué)

科技創(chuàng)新是推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步的重要因素之一，而人才則是科技創(chuàng)新的關(guān)鍵.高中數(shù)學(xué)課堂是培養(yǎng)科技創(chuàng)新人才的重要階段，為了培養(yǎng)更多的科技創(chuàng)新人才，學(xué)校需要對(duì)數(shù)學(xué)課堂的教學(xué)模式進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新.

1 基于科技后備人才培養(yǎng)的高中數(shù)學(xué)教學(xué)路徑

1.1 引入前沿科技

在課堂教學(xué)中引入前沿科技，如人工智能、大數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)等，讓學(xué)生了解和認(rèn)識(shí)最新科技的發(fā)展，以及數(shù)學(xué)在科技中的應(yīng)用是十分重要的.

1.2 鼓勵(lì)探究和創(chuàng)新

通過提出開放性問題和挑戰(zhàn)性任務(wù)，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)探究和創(chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力.例如，學(xué)生可以通過編寫程序或模擬實(shí)驗(yàn)等方式，探究數(shù)學(xué)模型在科技領(lǐng)域的應(yīng)用.

1.3 建立數(shù)學(xué)思維模式

高中數(shù)學(xué)教學(xué)的核心是建立學(xué)生的數(shù)學(xué)思維模式，使學(xué)生能夠靈活地運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決問題.因此，數(shù)學(xué)教師應(yīng)該注重培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維、抽象思維、創(chuàng)造性思維、系統(tǒng)思維和實(shí)踐思維等數(shù)學(xué)思維模式.通過精心設(shè)計(jì)的課堂教學(xué)、課外活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生的興趣，提高學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)和解決實(shí)際問題的能力.

1.4 強(qiáng)化數(shù)學(xué)知識(shí)的應(yīng)用

高中數(shù)學(xué)教學(xué)的重點(diǎn)是應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力.因此，數(shù)學(xué)教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決各種實(shí)際問題，讓學(xué)生感受到數(shù)學(xué)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用和意義.

1.5 采用多樣化的教學(xué)方法

高中數(shù)學(xué)課程的教學(xué)方法應(yīng)該多樣化，包括講解、演示、探究、討論、實(shí)驗(yàn)、應(yīng)用等.數(shù)學(xué)教師應(yīng)該根據(jù)學(xué)生的興趣、特點(diǎn)和學(xué)習(xí)需求，設(shè)計(jì)出適合的教學(xué)活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生的積極參與和培養(yǎng)學(xué)生的探究精神.教師可以使用計(jì)算機(jī)、多媒體、互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代化技術(shù)手段，加強(qiáng)數(shù)學(xué)教學(xué)的實(shí)際效果和趣味性.

1.6 培養(yǎng)數(shù)學(xué)思維習(xí)慣

高中數(shù)學(xué)教學(xué)應(yīng)該幫助學(xué)生形成良好的數(shù)學(xué)思維習(xí)慣，例如，善于觀察、善于歸納、善于舉一反三、善于思考等.通過不斷的練習(xí)、探究和實(shí)踐，讓學(xué)生養(yǎng)成習(xí)慣，提高他們的數(shù)學(xué)素養(yǎng).

1.7 強(qiáng)化實(shí)踐應(yīng)用環(huán)節(jié)

高中數(shù)學(xué)教學(xué)應(yīng)該注重實(shí)踐應(yīng)用環(huán)節(jié)，例如，數(shù)學(xué)建模、數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)、數(shù)學(xué)競(jìng)賽等，這些活動(dòng)可以讓學(xué)生將數(shù)學(xué)知識(shí)和實(shí)際問題結(jié)合起來，提高他們的數(shù)學(xué)應(yīng)用能力.

2 高中數(shù)學(xué)課堂教學(xué)模式探究舉例

2.1 項(xiàng)目式教學(xué)

高中數(shù)學(xué)項(xiàng)目式教學(xué)模式是一種基于學(xué)生實(shí)際問題或需求的教學(xué)模式，通過教師引導(dǎo)和學(xué)生探究相結(jié)合的方式，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、自主發(fā)展和團(tuán)隊(duì)協(xié)作等多方面的能力.例如，學(xué)生可以選擇一個(gè)實(shí)際問題，如投資股票或基金，通過構(gòu)建數(shù)列模型進(jìn)行分析和優(yōu)化.學(xué)生可以選擇合適的數(shù)列類型和計(jì)算方法，如等差數(shù)列或等比數(shù)列，使用復(fù)合利率等數(shù)學(xué)方法進(jìn)行分析和預(yù)測(cè).同時(shí)，學(xué)生還可以通過小組內(nèi)合作，共同設(shè)計(jì)并實(shí)施投資方案，分享成果和反思收獲，提高數(shù)學(xué)實(shí)際應(yīng)用能力和團(tuán)隊(duì)合作能力.

（1） 項(xiàng)目名稱

數(shù)列在投資中的應(yīng)用.

（2） 項(xiàng)目目標(biāo)

掌握數(shù)列在投資中的應(yīng)用，設(shè)計(jì)一個(gè)投資方案，并使用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析和優(yōu)化.

（3） 選擇和制定項(xiàng)目

教師和學(xué)生一起選擇一個(gè)具有實(shí)際意義和挑戰(zhàn)性的投資問題，制訂項(xiàng)目目標(biāo)和計(jì)劃.

（4） 問題研究和探究

學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，通過查閱資料、分析實(shí)際問題、探究數(shù)列在投資中的應(yīng)用等方式，深入了解數(shù)列在投資中的基本概念和應(yīng)用.

交流和討論：學(xué)生在小組內(nèi)進(jìn)行交流和討論，分享自己的思路和成果，并接受其他組員的反饋和建議.

（5） 解決方案設(shè)計(jì)和實(shí)施

學(xué)生在小組內(nèi)共同設(shè)計(jì)并實(shí)施解決方案，根據(jù)所選投資問題的實(shí)際意義，設(shè)計(jì)一個(gè)適合解決該問題的方案，并使用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析和優(yōu)化.

（6） 展示和評(píng)估

學(xué)生在小組內(nèi)進(jìn)行展示，向其他組員和教師展示自己的成果和解決方案，并接受評(píng)估和反饋.

（7） 總結(jié)和反思

學(xué)生在小組內(nèi)進(jìn)行總結(jié)和反思，反思自己在項(xiàng)目中的收獲和不足，并提出改進(jìn)方案和下一步的學(xué)習(xí)計(jì)劃.

2.2 課程整合教學(xué)

課程整合教學(xué)是將不同學(xué)科的課程內(nèi)容進(jìn)行整合，將學(xué)科之間的聯(lián)系和交叉點(diǎn)進(jìn)行梳理和整合，使學(xué)生能更好地理解和應(yīng)用所學(xué)知識(shí).通過結(jié)合高中數(shù)學(xué)和物理教學(xué)，可以幫助學(xué)生更好地理解這兩個(gè)學(xué)科之間的聯(lián)系，同時(shí)提高他們的數(shù)學(xué)和物理的應(yīng)用能力.

2.2.1 向量的物理意義

物理中的力、速度和加速度等概念都可以用向量表示.在講授平面向量時(shí)，可以講解向量的物理意義，例如，將力向量分解成平行和垂直于地面的分量，或者將速度向量分解成水平和垂直于地面的分量.這可以幫助學(xué)生更好地理解向量的物理意義，并將它們應(yīng)用到實(shí)際問題中.

2.2.2 向量的幾何意義

向量可以用來描述幾何上的運(yùn)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)和平移等變換.在教授平面向量時(shí)，可以講解向量的幾何意義，例如，向量的長(zhǎng)度、方向和坐標(biāo)表示.這可以幫助學(xué)生更好地理解向量的幾何性質(zhì)，并將它們應(yīng)用到幾何問題中.

2.2.3 向量的運(yùn)算

向量加法、向量減法和向量數(shù)量積等運(yùn)算都是平面向量的基本運(yùn)算，它們?cè)谖锢碇幸灿兄鴱V泛的應(yīng)用.例如，在動(dòng)力學(xué)中，學(xué)生需要將多個(gè)力向量合成成一個(gè)合力向量.在講授“平面向量”時(shí)，可以講解這些運(yùn)算的幾何和物理意義，例如，向量的合成、向量的投影等.

2.2.4 向量的應(yīng)用

“平面向量”在物理中有著廣泛的應(yīng)用，例如，動(dòng)力學(xué)、靜力學(xué)、熱力學(xué)等.可以引入一些物理應(yīng)用問題，例如，向心力、彈性力等問題，讓學(xué)生將所學(xué)的“平面向量”知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際問題中.

2.2.5 向量的模擬

在物理學(xué)中，模擬是一種重要的工具，用于理解和預(yù)測(cè)物理現(xiàn)象.而模擬也需要向量的支持，可以介紹一些模擬方法，如歐拉法等，讓學(xué)生將所學(xué)的“平面向量”知識(shí)應(yīng)用到模擬中.

通過將數(shù)學(xué)和物理相結(jié)合，可以更好地教授平面向量的概念和應(yīng)用，幫助學(xué)生更好地理解和應(yīng)用向量知識(shí).

2.3 模擬實(shí)踐教學(xué)

模擬實(shí)踐教學(xué)是一種通過模擬實(shí)際場(chǎng)景來加深學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)概念和方法的理解和應(yīng)用的教學(xué)模式.在高中數(shù)學(xué)概率教學(xué)中，模擬是一種常用的教學(xué)方法，它可以幫助學(xué)生更好地理解和應(yīng)用概率知識(shí)，以下是一些可能的模擬方法：

2.3.1 通過投擲骰子來模擬離散隨機(jī)變量

可以讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)一個(gè)骰子投擲的實(shí)驗(yàn)，并記錄下每次投擲的結(jié)果，然后統(tǒng)計(jì)每個(gè)結(jié)果出現(xiàn)的次數(shù)，計(jì)算出每個(gè)結(jié)果出現(xiàn)的概率.

2.3.2 通過翻硬幣來模擬二項(xiàng)分布

可以讓學(xué)生進(jìn)行翻硬幣實(shí)驗(yàn)，并記錄下正面朝上的次數(shù)，然后統(tǒng)計(jì)出不同次數(shù)出現(xiàn)的頻率，計(jì)算出每個(gè)次數(shù)出現(xiàn)的概率.

2.3.3 通過從正態(tài)分布中隨機(jī)抽取樣本來模擬中心極限定理

可以讓學(xué)生使用計(jì)算機(jī)編程來生成一組隨機(jī)數(shù)，這些隨機(jī)數(shù)服從正態(tài)分布，然后從這組隨機(jī)數(shù)中隨機(jī)抽取多組樣本，計(jì)算每組樣本的均值，并統(tǒng)計(jì)每個(gè)均值出現(xiàn)的頻率，最后比較這些頻率與正態(tài)分布的概率密度函數(shù)的相似度.

2.3.4 通過模擬賭博游戲來理解期望值和方差的概念

可以讓學(xué)生編寫一個(gè)簡(jiǎn)單的賭博游戲程序，例如猜硬幣正反面，然后讓他們通過計(jì)算每次游戲的期望收益和方差，來了解這些概念的含義和計(jì)算方法.

通過這些模擬實(shí)踐，學(xué)生可以更深入地理解和應(yīng)用概率知識(shí)，為大學(xué)進(jìn)一步學(xué)習(xí)概率論打下基礎(chǔ).

2.4 數(shù)據(jù)分析和科技應(yīng)用

教師可以引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析技術(shù)，掌握大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)應(yīng)用，讓學(xué)生能夠?qū)?shù)學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際場(chǎng)景中，并掌握相關(guān)科技的應(yīng)用方法.

2.4.1 數(shù)據(jù)分析

在數(shù)學(xué)課堂上，可以使用各種數(shù)學(xué)軟件和工具來收集、處理和分析數(shù)據(jù)，例如，Excel、Python等.教師可以帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行實(shí)際操作，分析各種數(shù)據(jù)，并根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行討論和總結(jié)，以提高學(xué)生的數(shù)據(jù)分析能力.

2.4.2 科技應(yīng)用

在數(shù)學(xué)課堂上，可以通過各種科技應(yīng)用來解決實(shí)際問題.例如，學(xué)生可以使用計(jì)算機(jī)編程語言編寫程序，來解決數(shù)學(xué)問題，或者使用數(shù)學(xué)建模來解決現(xiàn)實(shí)生活中的問題，如地震預(yù)測(cè)、交通規(guī)劃等.

2.4.3 人工智能應(yīng)用

人工智能是目前科技領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一，在數(shù)學(xué)課堂上可以引入人工智能的相關(guān)知識(shí)，例如，深度學(xué)習(xí)、機(jī)器學(xué)習(xí)等，讓學(xué)生了解人工智能的基本原理和應(yīng)用場(chǎng)景，同時(shí)讓學(xué)生學(xué)會(huì)如何利用人工智能解決數(shù)學(xué)問題.

2.4.4 數(shù)據(jù)可視化

在數(shù)學(xué)課堂上，可以利用各種數(shù)據(jù)可視化工具，例如，Tableau、Plotly等，將數(shù)據(jù)可視化，從而更好地展現(xiàn)數(shù)據(jù)的趨勢(shì)和規(guī)律.教師可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)際操作，讓學(xué)生學(xué)會(huì)如何使用這些工具來進(jìn)行數(shù)據(jù)可視化.

總之，數(shù)據(jù)分析和科技應(yīng)用是現(xiàn)代數(shù)學(xué)教育中不可或缺的部分，教師可以利用各種教學(xué)資源和工具，來讓學(xué)生更好地理解和掌握這些知識(shí)和技能.

在科技飛速發(fā)展的時(shí)代，高中數(shù)學(xué)課程的教學(xué)必須注重培養(yǎng)學(xué)生的科技素養(yǎng)和創(chuàng)新能力.通過運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)，構(gòu)建靈活多樣的教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生的科技創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，引導(dǎo)學(xué)生在數(shù)學(xué)課堂中進(jìn)行科技探究，讓他們?cè)趯?shí)踐中掌握基本的科技技能和思維方法，提高他們的實(shí)際動(dòng)手能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力，從而為未來的科技創(chuàng)新事業(yè)培養(yǎng)更多的后備人才.同時(shí)，高中數(shù)學(xué)課堂教學(xué)還應(yīng)該注重學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，通過數(shù)學(xué)教育的方式，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維、分析問題和解決問題的能力，提高他們的語言表達(dá)和溝通能力，促進(jìn)他們的自主學(xué)習(xí)和自我發(fā)展.只有在這些方面得到全面培養(yǎng)，學(xué)生才能更好地適應(yīng)未來的社會(huì)發(fā)展需要.