□黄纯洁
数学建模是连接数学与现实的桥梁,而“问题链”则是激活建模过程、培育核心素养的关键载体。在高中数学教学中,以核心素养为导向设计数学建模“问题链”,既能破解学生“不知如何建模”的困境,也能让抽象的核心素养转化为可操作的课堂实践。
一、“问题链”:数学建模的“脚手架”
数学建模并非单一的解题过程,而是“发现问题—抽象建模—求解验证—拓展应用”的完整链条。传统教学中,学生常因问题过于笼统而无从下手,而“问题链”通过阶梯式、关联化的问题设计,为建模搭建起“脚手架”。
例如在“校园快递柜优化”主题建模中,可设计这样的问题链:
(1)(现实观察)你发现校园快递柜使用中存在哪些不便?(对应“数学抽象”素养)
(2)(数据收集)如何统计不同时段的取件人数、柜格使用率?(对应“数据分析”素养)
(3)(模型构建)用什么函数可以描述取件高峰的分布规律?(对应“数学建模”素养)
(4)(优化验证)调整柜格数量或开放时间后,如何验证方案的合理性?(对应“逻辑推理”素养)
这些问题环环相扣,既引导学生从现实情境中抽象数学问题,也逐步渗透核心素养的培育目标。
二、“问题链”的设计要诀:锚定核心素养
设计数学建模“问题链”,需紧扣核心素养的关键维度,实现从“知识应用”到“素养培育”的进阶:(1)从“生活情境”到“数学问题”:激活数学抽象
问题链的起点必须扎根真实生活。例如“揭阳榕江水质监测”主题中,以“如何通过测量数据判断水质变化趋势?”为核心问题,延伸出“哪些指标能反映水质?”“如何将水质数据转化为数学变量?”等子问题,让学生在观察生活中学会用数学眼光看待世界。
(2)从“单一求解”到“多维关联”:深化逻辑推理
问题链需避免“线性追问”,而要体现“多向关联”。比如在“班级活动经费预算”建模中,设计“不同方案的人均费用如何计算?”“经费有限时,如何调整项目以实现最优体验?”等问题,引导学生通过对比、推演,提升逻辑推理与运算求解能力。
(3)从“模型构建”到“验证反思”:强化建模能力
问题链的终点不是“得出答案”,而是“反思优化”。在“校园食堂排队优化”建模后,追问“模型假设与实际情况有哪些偏差?”“如何修正模型让方案更具可行性?”,让学生体会数学建模的“迭代性”,真正掌握建模的核心方法。
三、课堂实践:“问题链”让建模更接地气
在揭阳第一中学的教学实践中,“问题链”式数学建模已初见成效。以“揭阳北河大桥的承载能力估算”为例:
通过“北河大桥的结构包含哪些数学特征?”“如何结合几何与力学公式构建承载模型?”“不同荷载下的安全系数如何计算?”等问题链,学生不仅运用函数、几何知识完成了建模,更在调研北河大桥的过程中,体会到数学与地方实际的紧密关联。
有学生在课后反馈:“原来数学不是书本上的公式,而是能解决家乡实际问题的工具。”这种认知的转变,正是核心素养落地的生动体现。
数学建模“问题链”的价值,在于让核心素养从“理念”变为“行动”。当我们以生活为源、以问题为链,数学课堂就能从“会解题”转向“会用数学”,让学生在建模中学会用数学思维解决现实问题——这正是数学教育的初心,也是核心素养的真正内涵。 |