中職數學建模核心素養的培養對策

摘 要：隨著新課改的推行，數學建模方法逐漸在中職數學課堂中普及，在中職數學課堂中融入數學建模方法，能夠幫助學生提高學習效率，更好地解決日后工作和生活中遇到的實際問題.本文針對中職數學教師如何培養學生數學建模思維進行闡述，提出中職數學建模教學要根據教材進行建模、聯系實際進行建模、做好基礎知識鋪墊、培養學生建模思維四個對策，以達到提升中職數學教師教學水平和學生數學思維能力的效果.

關鍵詞：中職數學；數學課堂；建模教學；數學建模

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2023）24-0014-03

收稿日期：2023-05-25

作者簡介：丁美琴（1983.3-），女，江蘇省南通人，本科，講師，從事中職數學教學研究.

2014年，《關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》被正式印發，數學建模被列為中職數學教學的核心素養要求之一.數學建模方法在中職數學教學中發揮重要作用，教師利用數學建模方法進行教學，能高效率地將數學概念理清，并構建一套完整的數學知識體系，引導學生探究數學規律，能夠在一定程度上調動學生學習數學的積極性，改變枯燥乏味的數學課堂.中職數學教師通過引導學生將理論與實際相結合，更好地運用數學思維解決問題.

1 教師要以教材為基礎進行建模教學

老師在教學中首先得讓學生了解數學建模的類型，掌握各種類型的概念，才能很好地解決實際問題.比如函數模型中的一次函數、二次函數、指數函數、對數函數、三角函數等，正確理解概念模型，有助于學生從問題中提取有效的信息，找準題目適合的數學模型，從而運用相關知識進行求解.比如《數學》（第一冊）第三章第二節的例1，其數據通過表格呈現，給出年份和人口數量的聯系，這需要引導學生通過分析、畫圖、列表、歸類等方法，弄清兩個數據之間的聯系.引進數學符號，一般用x，y來表示相關量，然后根據已知條件建立關系式，即建立數學模型.在理清教材的知識點之后，再根據實際，科學改變教學內容和形式，提高學生運用數學思維解決實際問題的能力.例如，教師可以將教材中的例題進行改編，再利用數學建模方法對例題進行講解.用具體題型來舉例：某學校準備建造一個長方形游泳池，預計泳池容積為800 m³，深為6 m，根據市場價，池壁的建造需要b 元/平方米，池底造價需要2b 元/平方米，設泳池底部有一邊的長度為x米，泳池總造價為y米，請寫出x、y的函數，并求解出函數的定義域.教師可將該題改編為：某建筑公司要建筑一個容積為8 m³，深為2 m的長方形泳池，建造池壁需要85 元/平方米，而泳池底部的造價為125 元/平方米，那么，建造泳池至少需要多少元？教師在教學過程中，首先需要引導學生對題目進行分析，找出題目給出的條件，并清楚題目的問題，題目要求解出建造泳池至少需要多少元？也就是要求函數的最小值.根據題目可知長方形泳池的容積和深度，因此可以把一個底邊邊長設為x，把另一個底邊邊長設為4/x，便可以將長方體的側面積和底面積求出，再根據這些條件將x和y的函數求出，解出函數的最小值.幫助學生將解題思路理清之后，再根據條件列式，可以將泳池的最低造價設為y，再將一個底邊邊長設為x米，由此可知另一個底邊邊長為8/2x，可列出式子x*4/x=4求出底面積，2x*2+2*4/x*2=4x+8/x求出側面積，因此可求出泳池總造價為y=125*4+85*（4x+8/x）=500+340x+680/x.根據建模方法，將水池造價用函數圖像表示，引導學生根據已知條件觀察圖像可知，x不是復數，當x=0時，640/x的值可以不計算在內，但x不可能為0，所以泳池的造價大于480元.教師在引導學生使用建模方法解題之前，應先讓學生熟悉教材，再將教材當中的例子進行改編，做到舉一反三，逐步強化學生運用建模方法處理問題的思維^［1］.

2 教師要聯系問題實際進行建模教學

數學建模和生活聯系密切，生活中的很多問題都需要通過數學建模思維來解決.教師在進行建模教學時，可結合學生在以后的工作和學習中可能遇到的問題進行舉例，比如生活中常見的貸款買房問題：小李月收入為8 000元，準備通過等額本息的方式，向銀行貸款90萬購買一套新房，貸款年限為25年，利息是0.06，那么小李每個月的工資是否夠還貸款？要解決這個問題，教師在講解過程中，要一步一步引導學生運用數學建模解決問題.小李貸款90萬，根據貸款利息和貸款期限，可以將每個月要還的錢算出來.解題的關鍵就是將貸款利息和期限等信息提取出來，通常教師在這一過程需要對學生進行引導，假設小李每個月需要還x元，總共貸款25年也就是300個月要還多少錢？通過這些條件，讓學生借助公式x=P×R×（1+R）^N/（1+R）^N-1（P為貸款額，R為貸款月利率，N為還款月數）^［2］，計算出一個月要還多少錢.之后再乘以300，就是要還的總貸款.

3 數學建模教學要做好基礎知識鋪墊

在中職數學教學中，教師通過講解的方式將知識傳授給學生，使學生對數學建模知識有一定了解，有基礎知識作鋪墊，在后期講解數學建模方法時，學生也更容易接受.教授基礎知識的方法有多種，首先是自主探究學習，教師通過設置教學情境，開闊學生思維，讓學生產生興趣和探索欲，主動學習.比如在創設教學情境時，教師可借助視頻導入知識，視頻內容可以是學生生活中的情景，將知識融入學生的生活環境中，讓學生運用數學知識找到解決問題的對策.在學生探究學習的過程中，可以是個人探究，也可以是小組探究，教師要避免把答案直接告訴學生，并且可以設置陷阱，讓學生在探究的過程中積累到經驗，加深對基礎知識的理解，完善知識結構.其次是通過做題讓學生加深對知識的理解.教師要對教學內容進行探究，設置出新題型，讓學生在練習的過程中，查閱相關資料找出解決辦法，加深學生對基礎知識的印象和運用能力.例如，教師在給學生講授一元二次不等式的知識后，通過引導學生對含參數的一元二次不等式模型進行求解，題目如下：在知道一元二次不等式的二次項系數是常數的情況下，其對應的一元二次方程是否有解還未知.解題時需要討論判別式可能出現的幾種情況.以下通過具體例子來分析解題思路：求不等式a²-2a+b＞0的解集.解：Δ=4-4b.①當Δ＜0時，即b＞1，不等式的解集為 R；②當Δ=0時，即b=1，不等式的解集為｛a|a≠1｝； ③當Δ＞0時，即 b＜1，不等式的解集為｛a|a＜a₁或a＞a₂｝.當學生具備解決這道題的基礎知識，那么解題過程將比較順暢，如果學生對基礎知識掌握不牢固，在解題過程中翻找資料或請教同學老師，可加深對基礎知識的記憶.加強練習也是鞏固知識的一種有效手段，但是不建議采用題海戰術，教師可通過研究教材，整理出典型題型，進而舉一反三.例如在數學練習冊當中有一題選擇題： A={x||x|＜1}，B={x|x²-x-2＜0}，則A∩B=（）.選項為A.? B.（-1，1） C.（-1，2） D.（-1，+∞）.這道選擇題看似簡單，但光把正確答案解出還不夠，還需要學生探究它在單元復習中的價值.因為這道題目涉及多個知識點，包括區間、絕對值不等式、集合的運算等等，這道題還可以轉換為另一種形式：①集合A={x||x|＜1}，用區間如何表示？②x²-x-2＜0這個不等式的解集是多少？③A=（-1，1），B=（-1，2），那么A∩B等于多少？④如果AB，那么A∩B等于多少？其實教材中有很多這樣的例子，很多學生再做課后練習時只注重將答案求出，并不會去探索題目潛藏的知識點，下次再遇到同類問題，還可能出錯.因此教師在講解課后練習的時候，應引導學生挖掘題目蘊含的知識點，達到鞏固知識的效果.

4 教師要培養學生數學建模思維習慣

中職數學課堂中，教師要培養學生的數學建模思維，不僅要夯實學生的理論知識，還應引導學生運用數學建模思維解決實際問題.而運用數學建模實際上就是一個假設和優化，如果僅憑個人自主學習，難度比較大，因此需要小組分工合作完成，通過比較每個人的數學建模思路的優劣，得出解決問題的最優方法.教師在培養學生數學建模思維時，教學方法是多樣的，但應選擇能夠提高學生學習興趣的方法進行教學.比如，在學習等差數列這一知識點時，教師可以結合現場環境進行教學，假設教室有1張投影儀、2個黑板、2道門、4扇窗戶，讓學生思考：目前校內共有n個教室，那么投影儀、黑板、門、窗戶的數量一共有多少？教師可引導學生通過表格的數列分別進行橫向和縱向比較，可發現期間存在的規律：教室1，2，3，…，n-1，n，每個數字比前一位數大1，比后一位數小1，所以可判定為這是一個等差數列，且公差為1.黑板2，4，6，…，2n-2 ，2n，每個數字比前一位數大2，比后一位數小2，也是一個等差數列，公差為2.這樣通過生活中的現象入手，將數學和生活實際聯系，引導學生探索數學規律，更能調動學生學習的積極性，學生在課上的注意力也更集中.如果是幼師專業的學生，對于《營養學》這門課的學習，教師可以通過設置和實際問題相關的題型，來強化學生的數學建模思維.某幼兒園老師為保證兒童營養，需要給其中一個孩子補充維生素，目前只有甲、乙兩種食品有維生素.甲食品含有維生素A、C、D、E、Z，分別是1 mg、2 mg、4 mg、4 mg、5 mg，乙食品含有維生素A、C、D、E、Z，分別是3 mg、2 mg、1 mg、3 mg、2 mg.該兒童每天的維生素A攝入量不能超過19 mg，維生素C攝入量不能超過13 mg，維生素D攝入量不能超過24 mg，維生素E攝入量要超過12 mg，那么幼師該如何給兒童分配這兩種食品才合理，如何滿足兒童對維生素Z的攝入量？教師講解的時候，可以假設該兒童已食用x量的甲食品，已食用y量的乙，f為維生素Z的約束量.

目標函數為：f=5x+2y

經過分析得出結論，當5x+2y=f，過點（5，4）時，截距最大.這樣的題型和學生以后從事的工作密切相關，讓學生感覺到做題就是為以后更好地工作，學習積極性也會隨著提升.教師通過這樣分析，讓學生將課本的基礎知識運用到實踐中，從而將抽象的數學建模具體化，具備運用數學建模方法解決實際問題的思維.

綜上所述，中職數學建模在數學的教學中發揮著重要作用，也是教師需要長期貫徹的一項重要任務.教師要更好地將數學建模融入到課堂中，需要不斷探索不同的教學模式，吃透教材，以教材為出發點，讓學生掌握好數學基礎知識，再運用數學建模思維強化學習.打破只在課堂上教學的限制，帶領學生到課外進行實踐鍛煉，引導學生將數學建模思維運用到實際生活中，真正做到學以致用.

參考文獻：

［1］ 唐佳佳.淺談中職數學建模核心素養的培養［J］.職業，2020（34）：97-98.

［2］ 郭海燕.優化中職數學建模教學，切實提高學生思維品質［J］.數學教學通訊，2020（18）：2.

［責任編輯：李 璟］