以社團(tuán)的形式開(kāi)展高中數(shù)學(xué)建模教學(xué)的研究

郭維

摘要：隨著“數(shù)學(xué)應(yīng)用意識(shí)”教育的不斷深入，以社團(tuán)的形式開(kāi)展“高中數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽”活動(dòng)也日益得到廣泛的注重，它作為“數(shù)學(xué)應(yīng)用意識(shí)”教育的突破口和出發(fā)點(diǎn)，促進(jìn)數(shù)學(xué)素質(zhì)教育的發(fā)展，已是歷史的必然。

關(guān)鍵詞：數(shù)學(xué)建模 社團(tuán) 美國(guó)高中數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽

一、核心概念界定

“數(shù)學(xué)建?！笔前褜?shí)際生活中的問(wèn)題加以提煉，概括為數(shù)學(xué)模型，然后用數(shù)學(xué)的方法解決該模型，接著去檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷暮侠硇?，并用該?shù)學(xué)模型的解答來(lái)解釋實(shí)際生活中的問(wèn)題。數(shù)學(xué)建模是一種數(shù)學(xué)的思維，是通過(guò)抽象、數(shù)據(jù)的擬合而建立起的能解決實(shí)際生活問(wèn)題的一種強(qiáng)勁的數(shù)學(xué)手段。

“數(shù)學(xué)建模社團(tuán)”是一個(gè)學(xué)習(xí)、合作、交流、分享的學(xué)習(xí)天地。是一個(gè)建立在有教師輔導(dǎo)并參加競(jìng)賽而成立的社團(tuán)，以全新的態(tài)度看待數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)和學(xué)科應(yīng)用，使學(xué)生更加集中、高效地學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)理論、數(shù)學(xué)應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和準(zhǔn)備參賽的能力，進(jìn)一步展現(xiàn)和鍛煉他們?cè)跀?shù)學(xué)、英語(yǔ)、計(jì)算機(jī)、自然科學(xué)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等諸多方面的綜合能力。

二、研究意義及研究?jī)r(jià)值

在新課改背景下，應(yīng)用數(shù)學(xué)已經(jīng)積極地向一切新的生活化和社會(huì)化的領(lǐng)域滲透，數(shù)字網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，迫使數(shù)學(xué)建模越來(lái)越被人們所重視，在一些機(jī)械、電機(jī)、土木、水利等工程技術(shù)中，數(shù)學(xué)的基本模型已極其普遍；在通訊、航天、微電子、自動(dòng)化等高新技術(shù)領(lǐng)域，數(shù)學(xué)建模幾乎是必不可少的工具，在一些經(jīng)濟(jì)、人口、生態(tài)、地質(zhì)等新領(lǐng)域，用數(shù)學(xué)建模方法從事定量分析時(shí)，效果顯著。

目前，國(guó)際數(shù)學(xué)中開(kāi)始通過(guò)開(kāi)展高中數(shù)學(xué)建模活動(dòng)，推廣使用現(xiàn)代化技術(shù)來(lái)推動(dòng)數(shù)學(xué)教育改革。發(fā)達(dá)國(guó)家都非常重視數(shù)學(xué)建?；顒?dòng)的開(kāi)展。把大學(xué)數(shù)學(xué)建模向高中數(shù)學(xué)建模轉(zhuǎn)移是國(guó)際數(shù)學(xué)近年來(lái)發(fā)展的一種趨勢(shì)。

三、如何構(gòu)建高中數(shù)學(xué)建模

為培養(yǎng)學(xué)生的建模意識(shí)，一線(xiàn)的中學(xué)數(shù)學(xué)教師首先要不斷提高自身的數(shù)學(xué)建模意識(shí)和素養(yǎng)。也就意味著需要在中學(xué)教學(xué)內(nèi)容上發(fā)生較大的變化，還意味著教育教學(xué)思想和觀念也需要大的改變。高中數(shù)學(xué)教師需要學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)科學(xué)的發(fā)展，還需要學(xué)習(xí)一些新的數(shù)學(xué)建模思維，并需要學(xué)習(xí)把中學(xué)數(shù)學(xué)課本知識(shí)應(yīng)用于生活中去。這是大部分人所忽略的事，卻是數(shù)學(xué)教師運(yùn)用建模的好時(shí)機(jī)。

數(shù)學(xué)建?；顒?dòng)應(yīng)該與所使用教材結(jié)合起來(lái)。教師應(yīng)分析在哪些章節(jié)中、單元中可適當(dāng)?shù)匾霐?shù)學(xué)建模活動(dòng)，例如，在數(shù)列教學(xué)中可引入銀行儲(chǔ)蓄問(wèn)題、信用貸款等問(wèn)題的建?；顒?dòng)。這樣就可以通過(guò)教師潛移默化的教學(xué)，使學(xué)生從大量的建?；顒?dòng)中逐漸地領(lǐng)悟到數(shù)學(xué)建模在實(shí)際生活中的重要應(yīng)用，從而引導(dǎo)學(xué)生真正參與到數(shù)學(xué)建?；顒?dòng)中來(lái)，提高學(xué)生數(shù)學(xué)建模意識(shí)和素養(yǎng)。

注重與其他相關(guān)理科學(xué)科的聯(lián)系。由于數(shù)學(xué)對(duì)其他社會(huì)學(xué)科起到至關(guān)重要的作用，因此，我們要充分發(fā)揮這種聯(lián)系，從而加深對(duì)其他學(xué)科的理解，也能夠更好地拓寬學(xué)生的知識(shí)領(lǐng)域。

四、以社團(tuán)的形式開(kāi)展數(shù)學(xué)建?；顒?dòng)，可以有效地聯(lián)系學(xué)生的數(shù)學(xué)建模意識(shí)與創(chuàng)造性思維

（一）高中數(shù)學(xué)建模社團(tuán)活動(dòng)設(shè)計(jì)

1.認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)建模，學(xué)習(xí)用數(shù)學(xué)思想解決生活中的問(wèn)題。

2.學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽流程、賽程安排、數(shù)學(xué)建模論文書(shū)寫(xiě)格式。

3.學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)建模所用的數(shù)學(xué)軟件：Lingo、Lindo、MATLAB等，并分析歷屆美賽試題及優(yōu)秀論文。

（二）社團(tuán)的發(fā)展方向

在參加競(jìng)賽前每一名隊(duì)友應(yīng)考慮自己在團(tuán)隊(duì)中扮演什么樣的角色，承擔(dān)什么責(zé)任。高中數(shù)學(xué)建模一般四人為一個(gè)小組，建模社的主要工作是把他們各自培養(yǎng)成下面各個(gè)角色中的一位。

1.組長(zhǎng)：協(xié)調(diào)并分配各小組成員工作，帶領(lǐng)小組成員分析問(wèn)題、解決問(wèn)題。

2.數(shù)字處理專(zhuān)家：團(tuán)隊(duì)需要做大量的數(shù)字處理工作，這就需要一位組員能夠充分地利用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)處理數(shù)字的方法及軟件，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)模型大量數(shù)據(jù)的處理。

3.論文書(shū)寫(xiě)專(zhuān)家：論文表述至關(guān)重要，所以需要一個(gè)組員能把團(tuán)隊(duì)的思想和創(chuàng)新充分地表達(dá)出來(lái)，尤其是摘要的書(shū)寫(xiě)，對(duì)解決方案的成敗起到關(guān)鍵作用。

4.資料檢索專(zhuān)家：在建模過(guò)程中找盡可能多的相關(guān)問(wèn)題的資料，盡可能多地解決方案。為了能夠在建模活動(dòng)中應(yīng)用，資料檢索通常是非常具體和關(guān)鍵的。

（三）數(shù)學(xué)建?；顒?dòng)的意義

1.發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造思維，培養(yǎng)學(xué)生的建模意識(shí)。數(shù)學(xué)史上有的數(shù)學(xué)發(fā)現(xiàn)來(lái)源于直覺(jué)思維，如笛卡爾坐標(biāo)系、歌德巴赫猜想等，應(yīng)該說(shuō)它們不單單是邏輯思維的產(chǎn)物，而是通過(guò)大量的生活經(jīng)歷和經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)長(zhǎng)期有效的觀察、比較，通過(guò)反復(fù)數(shù)學(xué)模型建構(gòu)，總結(jié)出來(lái)的著名的數(shù)學(xué)問(wèn)題。所以通過(guò)數(shù)學(xué)建?；顒?dòng)使學(xué)生有獨(dú)到的見(jiàn)解和與眾不同的思考方法，如能夠及時(shí)地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題等是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的核心。

2.以“構(gòu)建”為載體，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。“建?！本褪菢?gòu)建數(shù)學(xué)模型，但模型的構(gòu)建不會(huì)是一件簡(jiǎn)單的事，這就需要學(xué)生有很強(qiáng)的模型構(gòu)建能力和意識(shí)，而學(xué)生構(gòu)建能力和意識(shí)的提高則需要有較好的創(chuàng)造性思維，創(chuàng)造性地使用已知條件，創(chuàng)造性地建設(shè)，創(chuàng)造性地構(gòu)建模型，創(chuàng)造性地解決問(wèn)題。

五、樹(shù)立“一次建模，終身受益”的數(shù)學(xué)建模意識(shí)

綜上所述，以社團(tuán)的形式開(kāi)展高中數(shù)學(xué)建模教學(xué)，從而提升學(xué)生的數(shù)學(xué)建模意識(shí)是必要的、意義深遠(yuǎn)的，我們想要能夠真正培養(yǎng)學(xué)生的建模意識(shí)和能力，重點(diǎn)是在教育教學(xué)中必須堅(jiān)持以人為本。通過(guò)實(shí)際生活中的例子來(lái)開(kāi)展數(shù)學(xué)建?；顒?dòng)，必須充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性，只有如此才能更加充分地提高學(xué)生分析、解決問(wèn)題的能力，也只有這樣才能真正提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，使學(xué)生喜歡學(xué)數(shù)學(xué)，喜歡數(shù)學(xué)建模意識(shí)，也能夠順應(yīng)新課改的要求和理念。從而才能讓學(xué)生更加充分地體會(huì)“一次建模，終生受益”的建模意識(shí)。我們堅(jiān)信，在以社團(tuán)形式開(kāi)展高中數(shù)學(xué)建模的教學(xué)活動(dòng)中，滲透“數(shù)學(xué)建模意識(shí)和能力”終將為數(shù)學(xué)教育教學(xué)改革開(kāi)辟一條新路徑，也必將為新形勢(shì)下培養(yǎng)“創(chuàng)造型”人才提供一個(gè)廣闊的舞臺(tái)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張翼.初等數(shù)學(xué)建?；顒?dòng)[M].浙江科學(xué)技術(shù)出版社，2001.

[2]羅浩源.生活的數(shù)學(xué)[M].上海遠(yuǎn)東出版社，2000.

[3]王尚志.高中數(shù)學(xué)知識(shí)應(yīng)用問(wèn)題[M].湖南教育出版社，1999.

基金項(xiàng)目：此論文為甘肅省教育科學(xué)2014年度十二五規(guī)劃課題《開(kāi)展高中數(shù)學(xué)建模社團(tuán)的實(shí)踐與探索》階段性論文。

（責(zé)編 田彩霞）