信息化下数学建模教学策略研究.docVIP

信息化下数学建模教学策略研究 当今科学技术日新月异，学生学习并应用新技术的机会正以惊人的速度增加。信息技术的发展和应用给教育带来了翻天覆地的变化。一方面，技术发展为教育带来了新的机遇，课程改革承担起培养未来社会公民的重任；另一方面，未来社会更强调人的全面发展，以往传统的同质化知识教学应朝核心素养指向下的个性化教学转变。经济合作与发展组织（OECD）宣布，2021年国际学生评估项目（PISA）测试将聚焦数学方面创造性思维的测试，2024年将聚焦科学并开展外语能力评估。PISA测试正在深度影响世界教育改革，它不仅是考核学生知识技能的重要手段，也是反映国家教育质量的重要指标甚至被视为教育决策的风向标。未来PISA测试更强调学科融合，而数学学科在其中扮演不可替代的角色。此外，PISA测试更倾向于向学生呈现真实的生活场景，重视数学的应用，这与数学教学中发展学生建模能力的目标是一致的。因此，笔者认为，信息化背景下的数学建模教学应更加强调数学教育的现代化和跨学科融合，在发展学生数学建模思想的基础上，培养学生的创新素养、计算思维和人文素养，引导学生全面发展。 一、应用信息技术辅助教学，引导学生体会数学建模思想 数学源于生活，也要回归生活，其主要目的是让学生学会用数学的思维方式解决生活中的问题。随着课程改革的深化，数学教学的要求也在发生变化——教师不再只关注知识传授，更注重学生综合能力发展。其中，最为重要的便是如何培养学生解决问题的能力。建模思想作为教师在教学中着重培养学生的数学思想之一，强调用数学的思想分析并解决问题，与数学抽象和数学推理有着密切联系。建模教学以发展学生的数学应用能力为主，以发现问题、分析问题、解决问题、提炼模型、实际应用为主线，将数学知识与具体问题相结合，构建具有真实意义的数学学习情境，让学生体验数学建模的价值。伴随教育信息化深入发展，计算机、互联网、智能软件等作为重要的教学辅助工具逐渐应用于数学建模教学，这不仅优化了教师教学方式，而且直观地呈现了数学模型，帮助学生发现数学规律，理解数学本质。信息化时代，教师要探索融合信息技术的教学新模式，统筹各种力量，营造开放的学习环境，为学生提供丰富的数字教育教学资源[1]。在课堂教学中，教师可以充分利用云计算、学习分析、物联网、人工智能、网络安全等新技术以促进技术与教育深度融合，为建模教学注入新的活力。例如，在“以退为进”这节课中教师借助动画制作软件，以计算机辅助教学，通过游戏引入使数学教学与信息技术深度融合。课堂伊始，教师以情境导入：让128个小朋友围成一圈，从1号小朋友开始，每隔一人留下一人，以此类推循环到只剩1人舞龙头。问：舞龙头的是几号小朋友呢？当研究的数据不断变大，学生思维遇到瓶颈时，传统的纸笔计算给学生带来巨大的工作量。此时，教师可以引导学生借助计算机进行探究，发现规律、总结规律，感受化繁为简的过程，建立解决问题的数学模型，体会数学中的建模思想。整节课完整呈现了数学建模过程，即从理解现实问题到化繁为简分析问题，接着通过计算机辅助教学探索更复杂的数学问题，最后发现规律进而建立数学模型。同样，从数学建模的角度来看，绘本《兔子的12个大麻烦》中数字的变化是超越传统数学建模教学的一大亮点。绘本用不断增大的数字和越来越拥挤的兔子王国向读者呈现模型中急剧增长的态势，让读者更直观地感受该模型类似几何级数增长的变化，赋予数字温度和感情。为了便于学生对绘本中的数据进行汇总、观察和比较，在教学中教师将纸质绘本变成电子绘本，让学生根据需求点击选择需要研究的几页内容，并鼓励学生进行大胆的猜想和验证，引导学生发现数字之间存在的规律，建构数学模型。随后，教师利用信息技术展现规律的成因和数字变化的趋势，引导学生将这一数学模型与斐波那契数列模型建立联系，让学生对变化过程有深刻的理解与认识。当学生的认知从感性上升到理性后，教师有意识地将本节课的知识与自然领域、人文领域、美学领域和思想领域的内容融合，让学生从不同角度理解斐波那契数列。 二、融合STEAM教育理念，培养学生创新素养 学科融合并非简单的跨学科教学。面向未来教育变革进行学科融合，是发展学生核心素养的主要路径，也是跨学科教学的品质诉求。数学作为一门工具性学科，很自然地成了将科学、技术、工程、艺术、人文等学科紧密联系的重要纽带，这使得STEAM教育逐渐成为学科融合教学的典范。STEAM教育并不局限在特定学科，而强调以学科融合的方式培养学生解决问题的能力，将知识还原到丰富的生活之中，通过多学科融合促进学生的深度理解与学习。这种以培养能力为核心、重视学科融合的STEAM教育与我国新一轮课改理念完全吻合——学校教育不应只停留在让学生掌握各学科基本知识的层面，而是应该让学生掌握21世纪学生必备的基本技能，培养