高中數學建模能力的培養策略探究

楊月剛

（滄州渤海新區中捷產業園區高級中學 河北 滄州 061100）

作為數學核心素養的重要組成部分，數學建模能力在提升學生學習效率、促進學生長遠發展方面意義突出。教師借助數學建模，以數字化的形式呈現實際問題，可以有效幫助學生理解問題、解決問題，促進學生提升課堂參與積極性。在新的時代背景下，培養學生數學建模能力的關鍵意義應被高中教師所重視，教師應主動探索更多創新路徑，不斷提升對學生建模能力培養的有效性。

1.高中數學建模能力的培養意義

1.1 提高學生的創新實踐能力

社會的發展需要綜合型人才的支持。要想提升學生的綜合素質水平，教師必須采取措施發展學生良好的創新實踐能力，使學生學會從不同的角度思考問題，鼓勵學生提出富含個人特色的問題解決方法，讓學生在大膽思考、積極實踐中提升創新探索熱情，進而激發學生的自主學習動力，助力學生養成正確的數學學習習慣。在傳統的高中數學課堂上，教師往往只關注如何提升學生的應試成績，通常采取精講例題、模仿例題的形式開展課堂教學，學生的學習主體地位得不到體現，對學生創新思維的發展帶來阻礙。在科技高速前進的背景下，只有擁有一定的創新能力，學生才能提升核心競爭力，進而獲得更好的發展前景。數學建模是發展學生優秀創新能力的重要途徑，單純的模仿已無法幫助學生成功解決問題，學生必須充分發揮自身分析問題、獨立思考的能力，通過實踐來求解問題答案。在此過程中，學生的創新能力將得到有效培養。

1.2 提高學生的綜合知識應用水平

數學與人們的日常生活、生產活動有緊密聯系，應用性是數學的重要特征之一。數學建模的過程主要是學生搭建數學知識與現實問題之間的橋梁過程。發展學生的數學建模能力，與提升學生運用數學知識解決實際問題的能力之間有相通之處。豐富的數學基礎知識是學生順利進行數學建模的基礎，除此之外，學生還需對其他學科，尤其是計算機知識有深入了解，并且能夠對數據分析、運算、想象能力進行綜合運用，才能有效完成數學建模任務，將自身核心素養水平提升到新的高度[1]。

1.3 增強學生的合作能力

在實際教學中，教師可引導學生運用數學模型解決難度大、復雜度高的問題，學生依靠個人力量往往難以成功完成任務，因而小組合作探究的重要性應被教師所重視。教師可鼓勵學生與小組成員通力合作，在交流中分析問題，共同探討問題解決辦法，積極尋找新的問題求解思路等。在此過程中，學生的合作探究能力得到了有效提升，這對學生的長遠發展意義突出。

2.高中數學教學現狀

2.1 教師沒能轉變教學觀念

面臨高考的壓力，大部分數學教師采取傳統的灌輸式教學模式，在題海戰術下讓學生掌握做題技巧，注重提升學生的考試成績。這種教學方式可以取得一定的教學成效，但不利于培養學生的數學思維，對學生的綜合發展帶來阻礙。在應試教育觀念的影響下，教師對數學建模的重要性認知不到位，在日常教學中沒有系統地為學生傳授建模技巧與培訓學生的建模能力，導致大部分學生對數學建模的具體應用認識不清，將大量學習時間放在記憶數學概念、公式與題目練習上，數學建模意識并沒有發展到位。

2.2 教學方式單一，成效不足

要想發揮數學模型的重要作用，教師必須為學生提供具體的問題情境，尊重學生的課堂主體地位，讓學生積極主動地參與建模過程，才能有效提升學生的數學建模能力。而現階段部分教師往往將大量課堂時間用在讓學生掌握理論知識上，為了提升教學效率，教師通常直接給出學生將用到的數學模型，學生沒有經歷主動探索的過程，對數學模型的掌握效果并不理想。教師所運用的教學方法科學性不足，學生缺乏獨立思考、主動學習的意識，參與課堂學習的興趣不高，很容易出現課堂違紀現象。同時，學生對教師的依賴性過高，不利于學生發展深層次的數學思維。

2.3 缺少有效的課堂評價

當前部分高中數學教師沒有發揮課堂評價的關鍵作用，只以簡單的課堂總結作為評價，或只評價學生存在的問題，不注重發揮表揚的力量，難以維護學生的學習熱情。同時，教師采取的課堂評價形式過于單一，只有教師對學生進行的單向評價，不利于增加評價的科學性，也不利于提升對學生數學建模能力的培養效果。

3.高中數學建模能力的培養策略

3.1 教師應樹立良好的數學建模教學觀念

隨著新課程改革的持續深入，教師應積極轉變教學觀念，發揮好自身課堂引導者的角色，提高對培養學生數學建模這一關鍵能力的重視程度，擺正教學思想，積極掌握科學的數學建模教學方法，合理創設教學情境、設計課堂問題等，穩步提升學生的數學建模能力。要想實現這一點，教師加大自我學習、研究力度是必要的。首先，教師應廣泛閱讀數學專業教學知識，主動涉獵各領域內容，為提升數學建模教學效果打下基礎；其次，教師要積極參加有關數學建模教學的培訓講座、經驗交流會等，把握正確的教學方向，更好地進行課堂輸出；再次，現代信息技術的發展為教師的自我學習、進修提供了極大便利，教師可利用互聯網教學平臺搜索相關優秀案例、知識經驗等，在深入把握學情和自身教學特點的基礎上，將他人經驗有選擇地運用到自身教學當中，有助于教師快速提升數學建模教學水平。最后，教師要做生活中的有心人，多為學生補充生活化教學案例，學生對自己熟悉的事物更有進一步探究的興趣，進而有效提升課堂教學效率。同時，教師要認識到教學比賽的正向意義，提高參與比賽的主動性，在比賽中磨練自身教學技能，并獲得取長補短的機會，積極發揚優點、改正不足，實現成長蛻變。

除了教師自身增強學習意識外，學校也要為教師的能力提升保駕護航。首先，學校要完善教學管理制度，建立科學、合理的考核激勵體系，對于有創新表現和優異教學成果的教師要在考核上有所體現，發揮這部分教師的帶動作用，在全體教師之間營造一股競爭好學之風。同時，學校要利用各大新媒體平臺做好對優秀教學案例的宣傳工作，定期組織教師分析案例，落實聽評課制度等，不斷增加教師的教學經驗。對于在數學建模教學方面表現不佳的教師，學校可通過線上與線下培訓相結合的方式，提高對這部分教師的培訓效果，或組織先進帶后進、師徒配對等活動，幫助教師加快成長速度。

3.2 采取多樣化教學手段，提高教學成效

在具體的教學過程中，讓學生處于課堂主體地位是教師必須要做到的。教師要據此創新教學方法，根據學生的年齡特點、興趣愛好等為學生營造符合其心理預期的課堂學習氛圍，合理使用現代教學技術來增加課堂吸引力，保證學生有充足的發言、討論機會，提高學生的課堂參與感，才能為學生數學建模能力的發展做好鋪墊。

3.2.1 創設教學情境

情境教學法可以切實提升學生學習的主動性，在充滿趣味性的教學情境中，學生的學習效率更高。在具體的情境創設過程中，教師要深入研究教材與學情，多用生活化素材來提高情境的趣味性、科學性，有效引導學生在情境中探究問題，積極發揮學生的想象力與創造力，讓學生在解決現實問題的過程中提升自身數學建模能力[2]。

例如，學習建立一次函數的數學模型時，教師可創設這樣的情境，小明的父母在五一假期開車帶小明出去游玩，從小明家到目的地的路程是180Km，小明爸爸的車速為70km/h，游玩時間為5 小時，返程車速為60km/h。教師引導學生列出時間與距離的一次函數，并使學生據此畫出函數圖像。該問題情境與學生的日常經驗相符，能夠迅速縮短學生與探究問題之間的距離，學生可以明白數學在解決生活實際問題方面的應用價值，從而提高學生對學習數學建模的興趣。

3.2.2 運用小組合作

數學建模對學生的綜合學習能力要求較高。不同的學生在數學學習方面的能力品質各不一樣，數學基礎不高的學生很難獨自掌握數學建模的知識要點。針對這一情況，教師要主動調整教學方法，引導學生在小組合作中探究學習、取長補短，發揮小組成員的合力高效解決建模問題，進而提高全體學生對數學建模知識的掌握程度。

例如，學習“對數函數”時，教師可以讓學生以小組為單位進行討論，指數函數與對數函數之間有哪些不同？引導學生在討論中比對、分析這兩種函數的表達式與圖像，并鼓勵學生運用思維導圖的方式實現知識的有效連接。通過小組成員的互相幫助、共同探討，學生將樹立良好的數學建模意識，并有效提高對相關知識的理解與記憶效果。

3.2.3 豐富數學建模教學活動

為了進一步發揮數學建模的重要作用，教師要不斷豐富學生的課堂活動形式，以此轉變學生對數學建模學習的態度，優化其學習效果。例如，學校可組織相關類型的數學建模比賽，合理設置比賽獎項，讓學生在比賽中檢驗自身綜合知識的掌握效果，促進學生發展創新思維，并鼓勵學生采取有效措施彌補自身短板。同時，學校可以開設有關課程，幫助學生發展建模興趣，培養學生良好的數學建模意識[3]。

結語

綜上所述，數學建模能力是學生應重點掌握的一大核心能力，教師培養學生良好的數學建模意識，可以有效提高學生的創新實踐能力、綜合知識應用水平和合作能力。針對當前高中數學教學中存在的教師教學觀念落后、教學手段有失科學性、課堂評價效力不足等問題，教師要通過參與培訓學習的方式及時樹立良好的數學建模教學觀念，采取情境創設、小組合作、豐富教學活動、增加評價科學性等途徑優化數學建模教學效果。