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關(guān)鍵詞:高等職業(yè)教育 數(shù)學(xué)教育 數(shù)學(xué)建模
一、前言
隨著社會的發(fā)展,數(shù)學(xué)在社會各領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛,作用越來越大,不但運(yùn)用于自然科學(xué)各學(xué)科、各領(lǐng)域,而且滲透到了經(jīng)濟(jì)、軍事、管理以至于社會科學(xué)和社會活動的各領(lǐng)域。但是,社會對數(shù)學(xué)的需求并不只是需要數(shù)學(xué)家和專門從事數(shù)學(xué)研究的人才,更大量的是需要在各部門中從事實(shí)際工作的人善于運(yùn)用數(shù)學(xué)知識及數(shù)學(xué)的思維方法來解決他們每天面臨的大量的實(shí)際問題,取得經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。他們不是為了應(yīng)用數(shù)學(xué)知識而尋找實(shí)際問題(就像在學(xué)校里做數(shù)學(xué)應(yīng)用題),而是為了解決實(shí)際問題而需要用到數(shù)學(xué)。對復(fù)雜的實(shí)際問題進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)其中的可以用數(shù)學(xué)語言來描述的關(guān)系或規(guī)律,把這個(gè)實(shí)際問題化成一個(gè)數(shù)學(xué)問題,這就稱為數(shù)學(xué)模型,建立數(shù)學(xué)模型的這個(gè)過程就稱為數(shù)學(xué)建模。
建立數(shù)學(xué)模型來解決實(shí)際問題的過程,也是我們的學(xué)生在走上工作崗位后常常要做的工作。做這樣的事情,所需要的遠(yuǎn)不只是數(shù)學(xué)知識和解數(shù)學(xué)題的能力,而需要多方面的綜合知識和能力。社會對具有這種能力的人的需求,比對數(shù)學(xué)專門人才的需求要多得多。特別地,高等職業(yè)教育的培養(yǎng)目標(biāo)是為生產(chǎn)、服務(wù)和管理第一線培養(yǎng)實(shí)用型人才,根據(jù)這個(gè)目標(biāo),高職數(shù)學(xué)課程的教學(xué)應(yīng)以突出數(shù)學(xué)的應(yīng)用性為主。高職數(shù)學(xué)課程的一個(gè)重要任務(wù),就是培養(yǎng)學(xué)生用數(shù)學(xué)原理和方法解決實(shí)際問題的能力。在高職院校中開展數(shù)學(xué)建?;顒拥某霭l(fā)點(diǎn)就在于培養(yǎng)高職學(xué)生使用數(shù)學(xué)工具、結(jié)合專業(yè)知識、運(yùn)用計(jì)算機(jī)等解決實(shí)際問題的意識和能力。
二、高等職業(yè)教育對學(xué)生進(jìn)行數(shù)學(xué)建模思想方法訓(xùn)練的途徑 在高等職業(yè)教育階段對學(xué)生進(jìn)行數(shù)學(xué)建模思想方法的訓(xùn)練有兩種途徑:第一是開設(shè)數(shù)學(xué)建模課,這個(gè)途徑受到時(shí)間的限制,對于高等職業(yè)教育更是如此,由于學(xué)制短,分配給數(shù)學(xué)課程的課時(shí)數(shù)較少,這對于我們要做的事情來說是非常不夠的;第二個(gè)途徑就是將數(shù)學(xué)建模的思想和方法有機(jī)地貫穿到傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程中去,使學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識的同時(shí),初步獲得數(shù)學(xué)建模的知識和技能,為他們?nèi)蘸笥盟鶎W(xué)的知識解決實(shí)際問題打下基礎(chǔ)。將數(shù)學(xué)建模的思想和方法融入高職數(shù)學(xué)教學(xué)中,是一種非常適合我國高等職業(yè)教育實(shí)際的一種教育方法。
三、在教學(xué)中滲透數(shù)學(xué)建模思想方法的實(shí)踐初探
1、在日常教學(xué)中滲透數(shù)學(xué)建模的思想方法
高等數(shù)學(xué)中的函數(shù)、向量、導(dǎo)數(shù)、微分、積分都是數(shù)學(xué)模型,但在教學(xué)中也要選擇更現(xiàn)實(shí)、更具體、與自然科學(xué)或社會科學(xué)等領(lǐng)域關(guān)系直接,同時(shí)有重大意義的模型與問題,這樣的題材能夠更有說服力地揭示數(shù)學(xué)問題的起源和數(shù)學(xué)與現(xiàn)實(shí)世界的相互作用,體現(xiàn)數(shù)學(xué)科學(xué)的不斷發(fā)展,激發(fā)學(xué)生參與探索的興趣,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)的意識。
要重視高等數(shù)學(xué)中每一個(gè)概念的建立,數(shù)學(xué)本身就是研究和刻畫現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)學(xué)模型。在教學(xué)中,每引入一個(gè)新概念或開始一個(gè)新內(nèi)容,都應(yīng)有一個(gè)刺激學(xué)生學(xué)習(xí)欲的實(shí)例,說明該內(nèi)容的應(yīng)用性。在每一章節(jié)結(jié)束時(shí),可列舉與本章內(nèi)容相聯(lián)系的,與生產(chǎn)、生活實(shí)際和所學(xué)專業(yè)結(jié)合緊密的應(yīng)用實(shí)例,這樣在講授知識的同時(shí),可讓學(xué)生充分體會到高等數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)過程也是數(shù)學(xué)建模的過程。
(1)重視函數(shù)關(guān)系的應(yīng)用
建立函數(shù)模型在數(shù)學(xué)建模中非常重要,因?yàn)橛脭?shù)學(xué)方法解決實(shí)際問題的許多例子首先都是建立目標(biāo)函數(shù),將實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題。
在這一章中要重點(diǎn)介紹建立函數(shù)模型的一般方法,掌握現(xiàn)實(shí)問題中較為常用的函數(shù)模型。
(2)重視導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用
利用一階導(dǎo)數(shù)、二階導(dǎo)數(shù)可求函數(shù)的極值,利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)曲線在某點(diǎn)的曲率在解決實(shí)際問題中很有意義。在講到這些章節(jié)時(shí),適當(dāng)向數(shù)學(xué)建模的題目引申,可以收到事半功倍的效果。例如,導(dǎo)數(shù)的概念可以從變速直線運(yùn)動的瞬時(shí)速度、交流電的電流強(qiáng)度等實(shí)際問題抽象出來。導(dǎo)數(shù)的意義是函數(shù)相對于自變量的瞬時(shí)變化率,以此為依據(jù),所有有關(guān)變化率的實(shí)際問題都可用導(dǎo)數(shù)模型解決,這也是利用微分方程建立模型的基礎(chǔ)。傳染病傳播的數(shù)學(xué)模型的建立,就用到了導(dǎo)數(shù)的數(shù)學(xué)意義(函數(shù)的變化率);經(jīng)濟(jì)學(xué)中的邊際分析、彈性分析、征稅問題的例子都要用到導(dǎo)數(shù)。總之,在導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用一章中,適當(dāng)多講一些實(shí)際問題,能培養(yǎng)學(xué)生用數(shù)學(xué)的積極性。
(3)重視定積分的應(yīng)用
定積分在數(shù)學(xué)建模中應(yīng)用廣泛,因此,在定積分的應(yīng)用一章中,微元法以及定積分在幾何物理上的應(yīng)用都要重點(diǎn)講授,并應(yīng)盡可能講一些數(shù)學(xué)建模的片段,要巧妙地應(yīng)用微元法建立積分式。積分的概念可以從曲邊梯形的面積、變速直線運(yùn)動的路程等實(shí)際問題中抽象出來。積分的基本思想是“局部以直代曲取近似,無限分割求和的極限”,利用定積分解決問題的關(guān)鍵是求微元。利用定積分模型可以解決變力作功、不均勻細(xì)棒的質(zhì)量、交通信號燈時(shí)間設(shè)置、商品存儲費(fèi)用優(yōu)化等實(shí)際問題。運(yùn)用數(shù)學(xué)建模法學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)概念、公式、定理,使學(xué)生經(jīng)歷數(shù)學(xué)家研究創(chuàng)造時(shí)的思考過程,不僅有助于學(xué)生理解知識的本質(zhì)意義,而且可以徹底改變學(xué)生認(rèn)為數(shù)學(xué)無用的錯(cuò)誤認(rèn)識。
(4) 重視二元函數(shù)極值與最值問題的應(yīng)用
求二元函數(shù)的極值與條件極值,拉格朗日乘數(shù)法,以及最小二乘法,在數(shù)學(xué)建模中有廣泛的應(yīng)用。在教學(xué)過程中,應(yīng)注意培養(yǎng)學(xué)生用上述工具解決實(shí)際問題的能力。利用偏導(dǎo)數(shù)可以對經(jīng)濟(jì)學(xué)的許多問題作定性和定量分析。例如,經(jīng)濟(jì)分析中的邊際分析、彈性分析,經(jīng)濟(jì)函數(shù)優(yōu)化問題中的成本固定時(shí)產(chǎn)出最大化、產(chǎn)出一定時(shí)成本最小化等,都可以用偏導(dǎo)數(shù)來討論。
(5)重視常微分方程的講授,建立常微分方程的應(yīng)用
解常微分方程是建立數(shù)學(xué)模型解決實(shí)際問題的有力工具。為此,在數(shù)學(xué)課程教學(xué)中,要用更多的時(shí)間講解如何在實(shí)際問題中提煉微分方程,并且求解。
2、數(shù)學(xué)建模應(yīng)與專業(yè)緊密聯(lián)系,發(fā)揮高等數(shù)學(xué)對專業(yè)的服務(wù)作用
用專業(yè)知識作為背景,加工成數(shù)學(xué)模型,可使學(xué)生認(rèn)識到數(shù)學(xué)在專業(yè)中的地位。這樣既加深了對專業(yè)知識的理解,又培養(yǎng)了學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)的興趣。通過對一些以專業(yè)為背景、學(xué)生有能力嘗試的問題的研究,把專業(yè)問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題,可以增加數(shù)學(xué)教學(xué)的目的性和凝聚力。對學(xué)生在建模過程中碰到的專業(yè)方面和數(shù)學(xué)方面的困難,教師要鼓勵學(xué)生通過請教教師和查資料及時(shí)將要用到的知識補(bǔ)上。在強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)愿望下,人的潛能是最容易被激發(fā)出來的。
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本文從方程模型、不等式模型和數(shù)列模型三個(gè)類型入手,分析了高中數(shù)學(xué)建模常見的三種類型的教學(xué)路徑,旨在通過有益的探索和討論,提升高中數(shù)學(xué)教學(xué)質(zhì)量。
關(guān)鍵詞:
高中數(shù)學(xué);建模;類型
一、高中數(shù)學(xué)與建模
高中是學(xué)生學(xué)習(xí)生涯的關(guān)鍵時(shí)期,在這一階段開展卓有成效的數(shù)學(xué)教學(xué),有助于學(xué)生養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣和學(xué)習(xí)習(xí)慣。從學(xué)生學(xué)習(xí)的整體發(fā)展來看,在高中數(shù)學(xué)教學(xué)過程中,引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的數(shù)學(xué)思維方法也具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。建模思想貫穿了高中數(shù)學(xué)教學(xué),在學(xué)習(xí)的不同階段,學(xué)生能正確認(rèn)識到自己需要掌握的建模思維路徑,對學(xué)生理解和掌握數(shù)學(xué)知識,提高數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力具有重要作用,也為更高層次的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)建模思想時(shí),高中數(shù)學(xué)教師應(yīng)占據(jù)主導(dǎo)地位,從宏觀入手,給學(xué)生卓有成效的指引。另外,教師應(yīng)與學(xué)生密切配合,讓學(xué)生了解和領(lǐng)會數(shù)學(xué)建模的相關(guān)知識和技能目標(biāo),為學(xué)生指引明確的方向,提高學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)效率。
二、高中數(shù)學(xué)建模三種常見的類型
1.方程模型
在整個(gè)高中階段,方程思想貫徹于教學(xué)的始終。從高中數(shù)學(xué)建模的角度來看,方程模型是一個(gè)重要的數(shù)學(xué)建模模型。例1.張三和李四兩人同時(shí)從A地出發(fā)到B地,張三的速度是每小時(shí)走5千米,李四的速度是每小時(shí)走6千米,最后李四比張三早到了兩個(gè)小時(shí),問A地到B地的距離是多少?分析:例題1體現(xiàn)了方程思想,已知的條件不足以幫助學(xué)生逆向思維推出結(jié)論,所以在教學(xué)過程中,教師為了讓學(xué)生更好地理解題意,可以引入方程思想,讓學(xué)生借助方程建模中的正向思維理解題意。具體而言,例題1中的已知條件可以構(gòu)成兩個(gè)式子,其中涉及兩個(gè)參數(shù),一個(gè)是總距離x,一個(gè)是總時(shí)間y,題目中兩個(gè)人的運(yùn)動速度是不變的,由于李四一直在行走,所以第一個(gè)式子是x/y=6,第二個(gè)式子是x/(y+2)=5,由這兩個(gè)關(guān)系式可知,總距離為60千米,李四的時(shí)間為10個(gè)小時(shí),張三的時(shí)間為12個(gè)小時(shí)。
2.不等式模型
與以往的數(shù)學(xué)教學(xué)不同,高中數(shù)學(xué)教學(xué)不是一種簡單的相等關(guān)系,而是通過一些數(shù)字和邏輯關(guān)系,構(gòu)建一種或者幾種數(shù)量間的關(guān)聯(lián),并且通過已知的等量關(guān)系計(jì)算,并選擇真正符合實(shí)際需要的計(jì)算結(jié)果。例2.消費(fèi)者第一次在商場買商品,買了a件,花了b元,后來趕上國慶節(jié)店慶,商品開始降價(jià),買120件可以省80元。出于貪便宜的消費(fèi)心理,消費(fèi)者此次多買了10件,一共花了20元,可知消費(fèi)者第一次購物至少花了10元,問消費(fèi)者第一次購物最少買了幾件商品?分析:例題2非常清晰地體現(xiàn)了不等式思想,題目中給出的已知條件并不是完全意義上的等量關(guān)系。因此,在建模過程中,教師需引入不等式概念,教會學(xué)生從不等式中找到問題的答案。具體而言,上面題目中提到的已知條件可以構(gòu)成兩個(gè)方程式,其中一個(gè)是等式,即(a+10)×(b-80/120)=20;另外一個(gè)是不等式,即b≥10。又因?yàn)楸绢}是實(shí)際生活中的題目,所以題目中的a、b兩個(gè)數(shù)字都是正數(shù),綜合考慮輔助條件與運(yùn)算情況,學(xué)生可以得出消費(fèi)者至少買了5件的結(jié)論。
3.數(shù)列模型
數(shù)列是高中數(shù)學(xué)的重要組成部分,在高中數(shù)學(xué)建模教學(xué)過程中,教師不能避開數(shù)列建模的有關(guān)知識。例3.某地植樹量每年增長的絕對數(shù)量為定值a,已知2010年樹木的保有量是2萬株,2012年是2.2萬株,求到2016年,地區(qū)的樹木保有量是否會達(dá)到3萬株?分析:例題3是非常簡單的等差數(shù)列建模案例,要想解答這個(gè)題目,只需要求出每年凈增量為0.1萬株??芍?010年至2016年的6年時(shí)間里,凈增加為0.6萬株,到了2016年樹木的保有量一共為2.6萬,所以到了2016年,全地區(qū)的樹木保有量不會超過3萬株。
三、結(jié)語
高中數(shù)學(xué)建模教學(xué)應(yīng)該與學(xué)生的實(shí)際生活緊密聯(lián)系起來,高中數(shù)學(xué)教師應(yīng)該高度重視建模思想的具體運(yùn)用,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,從而提高數(shù)學(xué)教學(xué)效率和學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。
作者:蕭道軍 單位:江西省永修縣第二中學(xué)
關(guān)鍵詞:問題驅(qū)動 高中數(shù)學(xué) 建模
數(shù)學(xué)是一門基礎(chǔ)學(xué)科,也是應(yīng)用科學(xué)的基礎(chǔ).隨著信息化時(shí)代的來臨,尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及,數(shù)學(xué)已經(jīng)滲透到人們生活的各行各業(yè),特別是各種高精技術(shù),都需要數(shù)學(xué)模型借助計(jì)算機(jī)來完成.人們對數(shù)學(xué)的重視度也到了一個(gè)新的高度.下面對高中數(shù)學(xué)建模教學(xué)策略進(jìn)行研究.
一、問題驅(qū)動數(shù)學(xué)建模概述
問題驅(qū)動的高中數(shù)學(xué)建模,首先要構(gòu)建問題情境,使學(xué)生能夠帶著疑問去學(xué)習(xí)高中數(shù)學(xué)課程.學(xué)生在自己的感悟中主動去發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)知識,同時(shí)能夠自我構(gòu)建知識.問題驅(qū)動的數(shù)學(xué)建模教學(xué)方式,改變了傳統(tǒng)的教學(xué)方式,摒棄過去復(fù)習(xí)、做題、復(fù)習(xí)的學(xué)習(xí)方式,教師通過各種數(shù)學(xué)問題激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高了教學(xué)效率.高中數(shù)學(xué)建模,需要教師從學(xué)生比較感興趣的數(shù)學(xué)問題出發(fā),引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考、探究,進(jìn)而使學(xué)生自己提出問題進(jìn)行分析,然后建立數(shù)學(xué)模型解決數(shù)學(xué)問題,最終實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)知識的積累以及答題技巧的提高.這種教學(xué)方式,能夠培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維以及觀察能力,也能夠引導(dǎo)學(xué)生自己提問,發(fā)散思維進(jìn)行答題,屬于一個(gè)“情境-問題-建?!钡倪^程.這種教學(xué)方式與素質(zhì)教育的宗旨充分結(jié)合起來,是一種有效的教學(xué)方法.問題驅(qū)動的高中數(shù)學(xué)建模教學(xué),重視學(xué)生解決問題的過程,能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,提高學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用能力.
二、基于問題驅(qū)動的高中數(shù)學(xué)建模教學(xué)策略
在高中數(shù)學(xué)建模教學(xué)過程中,教師要注意以下問題:(1)提問,也是學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容及任務(wù);(2)以學(xué)生為主體進(jìn)行課堂教學(xué),給予學(xué)生公平的交流、討論平臺,引導(dǎo)學(xué)生參與數(shù)學(xué)建模的過程,培養(yǎng)學(xué)生的參與興趣;(3)允許學(xué)生提問錯(cuò)誤或是回答錯(cuò)誤,對學(xué)生要有一定的耐心,避免打擊學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性;(4)教師要鼓勵學(xué)生采用不同的思維方式來分析問題,培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維以及創(chuàng)新能力.在此基礎(chǔ)上,開展題驅(qū)動的高中數(shù)學(xué)建模教學(xué)課程.
1.將教學(xué)內(nèi)容導(dǎo)入教學(xué)情境中.高中數(shù)學(xué)建模教學(xué),首先要構(gòu)建合理的問題情境,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.例如,在講“均值不等式定理”時(shí),教師可以構(gòu)建如下問題情境:某商場舉行促銷活動,活動分兩次進(jìn)行,有三種方案.方案1,第一次折扣為m折,第二次折扣為n折;方案2,第一次折扣為n折,第二次折扣為m折;方案3,兩次折扣均為m+n2折.計(jì)算哪種促銷方案的折扣力度最大.通過交流討論,學(xué)生發(fā)現(xiàn)中心問題為:比較mn與m+n2的大小.這樣,將與實(shí)際較為貼切的問題情境轉(zhuǎn)變?yōu)楦咧袛?shù)學(xué)的基本不等式問題,使高中數(shù)學(xué)更加形象,在幫助學(xué)生掌握數(shù)學(xué)知識的同時(shí),也能將數(shù)學(xué)知識應(yīng)用到實(shí)際生活中.
2.結(jié)合實(shí)際生活學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)建模.高中數(shù)學(xué)最終還是要應(yīng)用到以后的生活工作中.在數(shù)學(xué)教學(xué)過程中,教師要將高中數(shù)學(xué)與實(shí)際生活進(jìn)行一定的聯(lián)系,培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)的能力.比如,教師可以將購房貸款、細(xì)胞分裂等的計(jì)算導(dǎo)入函數(shù),創(chuàng)建函數(shù)模型,使學(xué)生在計(jì)算的過程中加強(qiáng)對數(shù)學(xué)知識的了解;教師可以有方向地引導(dǎo)學(xué)生了解數(shù)學(xué)模型的作用,引導(dǎo)學(xué)生采用數(shù)學(xué)模型來答題.例如,某公司今年產(chǎn)值為100萬元,然后公司擴(kuò)大經(jīng)營規(guī)模,每年產(chǎn)值要比上年增加10%,那么從今年起,幾年可以讓公司產(chǎn)值達(dá)到500萬元?在學(xué)生答題過程中,教師要適當(dāng)給予指導(dǎo),要求學(xué)生自己總結(jié)答題的規(guī)律,引導(dǎo)學(xué)生向等比數(shù)列模型方向思考,培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的能力.
總之,基于問題驅(qū)動的高中數(shù)學(xué)建模教學(xué)方式對高中數(shù)學(xué)教學(xué)有促進(jìn)作用.基于問題驅(qū)動的高中數(shù)學(xué)建模教學(xué)方式,能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)的能力.在教學(xué)過程中,教師要鼓勵學(xué)生積極參與學(xué)習(xí)過程,培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.教師還要結(jié)合學(xué)生自身的特點(diǎn)和學(xué)情,創(chuàng)建合理的問題情境,為學(xué)生提供一個(gè)較好的學(xué)習(xí)環(huán)境,培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力,從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果.
參考文獻(xiàn)
【關(guān)鍵詞】高中數(shù)學(xué);數(shù)學(xué)建模
一、正確認(rèn)識數(shù)學(xué)建模
(一)什么是數(shù)學(xué)建模
談到數(shù)學(xué)建模,首先要知道什么是數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型是人們對于某一特定對象,為了一定的目的,根據(jù)對象特有的內(nèi)在規(guī)律,運(yùn)用數(shù)學(xué)工具得到一個(gè)數(shù)字結(jié)構(gòu),這個(gè)數(shù)字結(jié)構(gòu)可以是數(shù)學(xué)公式,算法,表格,圖示等。數(shù)學(xué)建模簡而言之就是建立數(shù)學(xué)模型。當(dāng)然,建立數(shù)學(xué)模型的目的是解決實(shí)際問題,要在建立數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行求解,驗(yàn)證和應(yīng)用。所以,我們可以把數(shù)學(xué)建模定義是一種數(shù)學(xué)的思考方法,是運(yùn)用數(shù)學(xué)語言和方法,通過抽象,簡化,確立起一種數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)并進(jìn)行求解,驗(yàn)證,從而能為實(shí)際問題的解決提供有效的數(shù)學(xué)手段。
(二)建模的意義
數(shù)學(xué)是從實(shí)踐中產(chǎn)生的,數(shù)學(xué)的意義在于解決實(shí)際問題,應(yīng)用數(shù)學(xué)方法解決實(shí)際問題,首要和關(guān)鍵的一步就是建立數(shù)學(xué)模型。從自然科學(xué)到社會科學(xué),從科技前沿到日常生活,數(shù)學(xué)建模無處不在。
二、數(shù)學(xué)建模在高中數(shù)學(xué)中的體現(xiàn)
(一)高中數(shù)學(xué)在教材中的體現(xiàn)
高中數(shù)學(xué)“人教A版”教材在序言,課題引入,探究與思考,例題,習(xí)題,閱讀材料和實(shí)習(xí)作業(yè)等方式中都編排應(yīng)用問題,從不同的角度,不同維度對數(shù)學(xué)建模與應(yīng)用進(jìn)行介紹。
序言一般通過介紹數(shù)學(xué)歷史或一個(gè)現(xiàn)實(shí)問題引入該章的知識內(nèi)容、突出本章知識所占據(jù)的地位和學(xué)習(xí)本章的重要性。
課題引入:在具體情境中說明實(shí)際問題,進(jìn)行概念引入。
探究與思考:用來引出新知識,鞏固知識,深化知識。
例題,習(xí)題:培養(yǎng)分析,解答能力,使學(xué)習(xí)掌握解決問題的一般思路和方法。
閱讀材料和實(shí)用作業(yè):目的是擴(kuò)大了學(xué)生的閱讀面,利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
(二)高中數(shù)學(xué)建模在高考中體現(xiàn)
從對高考數(shù)學(xué)應(yīng)用題考察量的統(tǒng)計(jì)和對高考數(shù)學(xué)應(yīng)用題考察內(nèi)容的統(tǒng)計(jì)。
1.統(tǒng)計(jì)了2006年至2015年全國各地的這10年數(shù)學(xué)建模相關(guān)的應(yīng)用性高考題,從地區(qū)維度比較可以發(fā)現(xiàn),高考題中體現(xiàn)數(shù)學(xué)建模思想的應(yīng)用題比例大多區(qū)域穩(wěn)定,維持在10%之上,時(shí)間維度比較,數(shù)學(xué)建模解決問題的思想越來越受到人們關(guān)注。
2.高考題中的應(yīng)用性問題大體上可以分為初等模型中的函數(shù)模型(包含數(shù)列類應(yīng)用知識)概率統(tǒng)計(jì)模型,不等式模型,三角模型,排列組合模型和幾何模型
三、案例(數(shù)列類應(yīng)用知識)
你正在為你父母的投資選擇充當(dāng)顧問,你的父母早就想改善住房條件,5年前在銀行開設(shè)5年期零存整取賬戶,堅(jiān)持每月在工資發(fā)放當(dāng)天存入現(xiàn)金1000元,從沒間斷,今年剛好到期,最近,你的父母看中一套價(jià)值20萬的房子,決定從銀行取出這筆村存款,不足部分再向銀行申請按揭貸款,我們在一起研究你的父母還需要向銀行貸多少款?
問}分析:題中所要解決的問題:父母存款額,需貸款額,父母的償還能力,模型假設(shè)。銀行存貸款利率不隨物價(jià)波動,即為常數(shù),模型建立與分解。母現(xiàn)在共有存款多少?還需貸款多少?
在上述簡化假設(shè)下,父母五年存入5*12*1000=60000元 每筆款子由于存期不同所得本利也不同,按單利計(jì)算,當(dāng)年五年期零存整取的日利率為8/1000,每期一個(gè)月,1000元每期的利息為:
1000*8/1000=8元,設(shè)按本金存入順序本利和依次為:
a1、a2.....a60
則a1=1000+60*80 a2=1000+59*8 a3=1000+58*8
a60=1000+8
故{an}為公差d= -8的等差數(shù)列
求等差數(shù)列前幾項(xiàng)和Sn=n(a1+an)/2=74640元
200000-74640=125360元
父母現(xiàn)有存款74640元,還需向銀行貸款約13萬元。
建模思想在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)起到了很重要的作用,用好建模思想,讓數(shù)學(xué)變得有趣,簡單,易懂。
從數(shù)學(xué)建模的角度分析高中數(shù)學(xué)教材,很容易發(fā)現(xiàn)教材中包含了豐富的數(shù)學(xué)建模思想的資料,從知識點(diǎn)的引進(jìn),數(shù)學(xué)理論體系的構(gòu)建,以及數(shù)學(xué)知識的廣泛應(yīng)用等各個(gè)方面,都充分體現(xiàn)了數(shù)學(xué)建模的過程和思想方法,數(shù)學(xué)建模教學(xué)與現(xiàn)在高中數(shù)學(xué)教學(xué)秩序其實(shí)不相矛盾.最關(guān)鍵的就是授課教師要轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念,將數(shù)學(xué)建模思想充分融入到整個(gè)數(shù)學(xué)教學(xué)過程中,從新的角度,構(gòu)建數(shù)學(xué)教學(xué)體系,為高中數(shù)學(xué)課堂注入新的活力和生機(jī).在教學(xué)過程中應(yīng)注意以下幾個(gè)方面:教師要根據(jù)實(shí)例引入新的數(shù)學(xué)知識點(diǎn),并最終回歸到數(shù)學(xué)應(yīng)用中,充分體現(xiàn)了數(shù)學(xué)建模和數(shù)學(xué)應(yīng)用過程的思想;注重教學(xué)的基本概念和基本方法,加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生正確使用數(shù)學(xué)原理以及方法分析和解決生活中實(shí)際問題的能力;遵循必要的基本理論知識,并且要以夠用為度的原則,不過分追求理論的嚴(yán)謹(jǐn)性,保持?jǐn)?shù)學(xué)本身的適度性、邏輯性和系統(tǒng)性.
二、在教學(xué)方法上體現(xiàn)數(shù)學(xué)建模思想
在高中數(shù)學(xué)課堂教學(xué)當(dāng)中,要充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位以及教師在課堂教學(xué)中的主導(dǎo)作用.教師必須要創(chuàng)新教學(xué)方法,要講練結(jié)合,運(yùn)用多元化的教學(xué)方式進(jìn)行教學(xué),注重引導(dǎo)學(xué)生掌握正確的學(xué)習(xí)方法,來分析和解決問題,充分展示數(shù)學(xué)發(fā)現(xiàn)的思維過程.教師要把課堂教學(xué)的中心轉(zhuǎn)到學(xué)生的身上,充分地調(diào)動學(xué)生進(jìn)行積極思考的主動性,讓學(xué)生變被動為主動,有意識地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新跟你管理和自主學(xué)習(xí)的能力.
三、在教學(xué)內(nèi)容上貫穿數(shù)學(xué)建模思想
注重學(xué)生觀念的形成,通過貼近學(xué)生生活的以及非常熟知的實(shí)際案例引入數(shù)學(xué)概念,讓學(xué)生從多方面、從多角度來感受數(shù)學(xué)概念,是一個(gè)抽象的數(shù)量關(guān)系中的客觀事物所體現(xiàn)的數(shù)學(xué)模型,充分體現(xiàn)了概念的還原性.通過對比實(shí)際的原型和篩選出的有用信息和數(shù)據(jù),建立數(shù)學(xué)模型,然后解決問題.使學(xué)生不僅要深化對數(shù)學(xué)概念本質(zhì)的認(rèn)識,而且認(rèn)識到數(shù)學(xué)不是孤立的,它與其他領(lǐng)域有著密切的聯(lián)系.發(fā)現(xiàn)在數(shù)學(xué)課程中含有豐富的數(shù)學(xué)建模的資料,應(yīng)適當(dāng)引入數(shù)學(xué)建模思想方法,對一些數(shù)學(xué)題建立模型求解,通過建模說明數(shù)學(xué)思維的形成過程,淡化了嚴(yán)格的形式化和推理過程,注重實(shí)際應(yīng)用,這是高中數(shù)學(xué)教學(xué)改革的一個(gè)新方向.例如三角函數(shù)類型的題.
四、在知識運(yùn)用過程中突出建模思想
根據(jù)高中數(shù)學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn),必須要做到科學(xué)合理,從應(yīng)用數(shù)學(xué)的角度出發(fā),去理解數(shù)學(xué)、處理數(shù)學(xué)、充分的展現(xiàn)數(shù)學(xué),必須加強(qiáng)數(shù)學(xué)課堂實(shí)踐活動環(huán)節(jié),注重學(xué)生實(shí)際實(shí)踐的過程,重視解決學(xué)生身邊的數(shù)學(xué)問題,用學(xué)生容易接受的教學(xué)方式,對其展開合理的教學(xué),將數(shù)學(xué)中的思想和方法傳授于學(xué)生,培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力,并以此為課堂的主要教學(xué)內(nèi)容.
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