教育信息化背景下高中数学建模教学的优化策略

桐梓县第二高级中学 朱凤银

2018年4月教育部印发的《教育信息化2.0行动计划》中提出要实现从提升学生信息技术应用能力向提升信息技术素养转变,从培养技术应用能力转向培养信息素养能力。我们不仅要利用技术，更要利用信息技术和信息素养进行进一步合作，促进学生人工智能思维的培养和创新意识的提升。2017年《普通高中数学课程标准》中提出数学抽象、逻辑推理、数学建模、数学运算、直观想象、数据分析六大高中数学核心素养。［1］数学建模素养是数学核心素养六大素养之一，是数学课程目标的集中体现。数学建模过程是结合计算机技术、运用数学知识解决各领域实际问题的一个创造性过程，它让学生体验到数学在解决日常实际生活中的价值，有助于激发学生学习数学的兴趣，有助于发展学生的实践能力和创新意识。因此，高中数学建模的教学随着时代背景的发展必须改革优化。

一、教育信息化背景下高中数学建模教学的新要求

数学建模作为新课程标准所提倡的教学活动，正在引起教师与学生的重视，逐步走进高中数学课堂。现代信息技术的发展，特别是“互联网+”、大数据、新一代人工智能等新兴多媒体及网络技术的兴起，对培养学生的数学建模素养提出更高、更新的要求。

1.数学建模素养为学生人生的后续发展奠定基础。

随着社会的进步与发展，社会对人才的需求不再单一化，仅仅靠学习专业的知识很难在社会中站稳脚跟，这就需要我们培养复合型人才，且有创新精神。加强数学建模的培训与练习，可以锻炼高中学生的创新能力，促进其他学科的学习，对学生的成长和成才有重要的作用。学生理解了数学建模的精髓，学会灵活运用数学建模的思想解决问题，学生解决实际问题的能力以及综合素质都会显著提升，在学生人生的后续发展奠定基础。

2.数学建模素养的现实应用性。

高中数学建模的学习需要学生拥有一定的网络应用能力、信息收集能力，掌握一定的多媒体与网络技术。2018年全国卷理科数学试卷第8题，以考生熟悉的移动支付为背景切入，考查学生对概率等数学知识的理解，同时体现了互联网的飞速发展；第18题以学生容易接受的生产效率问题，让学生建立数学模型来解决，考查了数学建模这个核心素养。近几年，在高考考查中，数学建模要求处理的问题越来越接近现实生活，因此高中数学建模教学应注重学生知识的现实应用性。

二、高中数学建模教学的不足之处

数学建模虽然慢慢渗透在高中数学教学中，有些发达地区甚至开展高中数学建模大赛，但大多数地区，特别是一些偏远县城高中，数学建模教学仍有许多不足。

1.重视程度不够，实施效果不好。高中的数学教学受应试教育的影响较强，更多的是进行理论知识的学习和试题训练，教材上涉及建模的章节大多一带而过，有些高中甚至建模教学直接忽略，并未真正体现培养学生建模素养的要求。同时，由于繁重的学习任务占用学生太多的时间，组织的一些建模活动也未开展得很好。

2.课程教学方式单一。高中数学建模教学主要靠在数学课堂上结合教材的实例，以“黑板+PPT”的传统形式上课，没有涉及到网络技术的应用、数据处理软件的数学实验部分，学生很少参与到真正的建模过程中来。没有实践的经验，真正的数学建模课很难开展。

3.课程教学师资贫乏。由于涉及建模的知识与网络技术更新快，授课教师往往是课前收集资料自己现学一遍，再转授于学生，难以达到良好效果。另外，高中数学建模课程教学都由数学教师完成，而数学教师缺乏信息技术功底，缺乏一定的专业基础和学科背景知识。

4.学科之间缺乏联系。数学是其他学科的基础，而要完成整个数学建模过过程到展示建模成果，需要靠物理、化学、语文、信息技术等学科的帮助。在整个高中学习中，学生对各个学科的相互渗透、相互串联应用的能力没有得到锻炼。如信息技术这门学科，虽然加入到学生的学分综合测评中，但属于新开展的课程，课时少；大部分教学只是重在应用操作部分，并未与数学理论部分相结合开展社会实践活动，这使得学生要想完成一次完整数学建模过程难上加难。

三、数学建模课程教学的优化措施

针对教育信息化背景下高中数学建模课程教学所面临的新要求以及教学中的不足之处，可从以下几个方面进行优化：

1.关注数学建模工具——信息技术的学习。数学建模教学在建立模型、求解模型、检验模型的整个过程中，都无法脱离信息技术的应用。在教学过程中，教师应鼓励学生充分使用计算机，利用Matlab、SAS、几何画板、LINGO等数学软件，进行计算、猜想、发现、模拟、证明、作图、检验等数学活动。利用“互联网+”、大数据、人工智能等教育平台搜集信息，处理信息，在线交流信息，从而寻求解决问题的方法，改善学生的学习方式，培养其创新精神和实践能力，使数学建模教学能够顺利进行。

2.以赛促学，提高关注度。全国大学生数学建模大赛开展多年，取得一定的成果，在高中也可以效仿举办高中数学建模大赛。在选择建模问题时，注意选择与学生的生活实际相关的、能够表现出建模全过程，具有较为宽泛数学背景的建模问题。鼓励学生在问题分析解决的过程中使用计算工具和成品工具软件，这样会引起各级教育部门的重视，在教师和学生中提高数学建模的关注度。

3.建模教学授课形式的多样性。面对不同发展水平的学生，可以分层次开展多样的数学应用与建模活动。建模教学的授课形式可以是多种多样的，常见的主要有以下三种：（1）在正常的数学教学课程中，可以在部分环节上切入数学应用和建模的内容；（2）以信息技术课程为载体，结合各学科知识，以数学应用和数学建模为主题开展课外活动；（3）开设数学建模选修课程，组织数学建模社团。

4.转变师生角色。高中数学建模的教学重在参与、重在体验，学生应是这个过程的主体。在建模过程中，学生们自主合作、收集信息、相互交流、动手操作，不断试验、探索创新；这样能养成学生奋进好问的习惯，培养学生的团队精神。教师在建模过程中只对学生遇到的难题针对性地提出一些建议，对学生的选题、学生建模的思路、研究的方法则不予干涉。教师不再只是知识与技能的传授者，也是建模活动的组织者、学生研究创造的参谋者、学生论文成果的欣赏者。［2］

5.评价学生数学建模的全面性。要健全科学的评价机制，促进学生建模活动的开展。建模评价内容应从以下几个方面制定：（1）创新性：问题的提出和解决的方案有新意；（2）现实性：问题来源于学生的现实；（3）真实性：确实是学生本人参与制作的，数据是真实的；（4）合理性：建模过程中使用了得当的数学方法，应用了合理的数学知识解决问题；（5）有效性：建模的结果有一定的实际意义。［2］

6.优化课堂教师队伍。根据教材内容与课程安排，高中数学教师应多参与数学建模培训班、研讨班，外派教师或请专家讲学来提高教师的建模有关业务水平。建模需用的各学科知识可安排不同学科教师教学，如涉及数学实验、数据处理可由信息技术教师教学，涉及概率统计理论知识可由数学教师完成教学，涉及论文完成部分可由语文老师完成教学，这样更能激发学习兴趣、拓展学生视野，有利于培养学生的发散思维、提升学生综合素质。

四、结语

近几年来，伴随教育信息化时代的到来，结合高中新课程标准，许多高中的数学建模课程教学都进行着一系列探索式教学。我省高中数学建模课程教学的探索也紧随时代发展的步伐，力求探寻到一种可行、有效的教学方法，最大可能地开发学生的创造性思维，培养学生在面对错综复杂的实际问题时敏锐的观察力、洞察力以及丰富的想象力，提高学生的实际问题解决能力。高中数学建模课程教学一直在不断摸索和实践中前行，从课程教学内容、教学模式、教学手段及课程考核方式上经历了许多变革，但时代在不断发展，高中数学建模课程教学改革任重而道远。［3］

参考文献:

［1］教育部.普通高中数学课程标准[M].北京:人民教育出版社，2017.

［2］张莉．信息技术环境下的数学建模教学［J］.中国教育信息化，2011.

［3］谭伟，戴厚平大数据时代下数学建模课程教学改革的优化［M］．曲靖师范学院学报，2018．

［4］罗丹丹，袁仕芳，蔡玮．基于数学建模素养的高中教学策略研究［J］．读与写杂志，2018．

［5］姜启源.数学模型[M].北京:高等教育出版社,1993.