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《小学生数学建模素养的评价研究》研究方案

更新时间:2015-8-31:  来源:毕业论文

《小学生数学建模素养的评价研究》研究方案
一、    课题研究的提出

(一)背景

《义务教育课程标准》在“前言”中指出:“模型思想的建立是学生体会和理解数学与外部世界联系的基本途径、建立和求解模型可以提高学习数学的兴趣和应用意识。”由此可见,模型思想是数学教学必须渗透的思想方法之一,而且与传统数学不同的是,新课改下的数学建模过程必须要有学生的主体参与,也就是说它是在学生自主理解、建构基础上的模型,而不是生硬地塞给学生的公式、法则等。让学生在小学阶段积累一定的数学模型思想,并逐步体会数学建模过程是数学教学的核心目标之一,是学生数学素养形成的重要体现,所以关注学生的建模思想,培养学生的建模素养是势在必行的。
 
(二)意义
 
1、从数学自身发展看数学建模的重要性
“数学是人们对客观世界定性把握和定量刻画、逐渐抽象概括、形成方法和理论,并进行广泛应用的过程。”现实世界是数学的丰富源泉,也是数学应用的归宿。任何数学概念都可以在现实中找到它的原型,同样要解决实际问题就必需建立数学模型,从此意义上讲,数学建模和数学一样,有着古老的历史。例如,欧几里德几何就是一个古老的数学模型。今天,数学以空前的广度和深度向其它科学技术领域渗透,过去很少应用数学的领域现在迅速走向定量化、数量化,需建立大量的数学模型。正如新课标中描述的“数学作为一种普遍适用的技术,有助于人们收集、整理、描述信息,建立数学模型,进而解决问题,直接为社会创造价值”。可以说数学即模型,有数学应用的地方就有数学建模。
2、从数学课程改革发展看数学建模教学
数学教育改革是当今世界关注的热门话题。目前国际数学界普遍赞同,通过开展数学建模活动和在数学教学中推广使用现代化技术来推动数学教育改革。大学生的数学建模科技活动在全世界造成了巨大的影响,对数学教育起了很好的推动作用。随着我国基础教育课程改革的深入,数学建模活动已扩展到义务教育阶段,数学建模已成为小学数学学习的目标。《数学课程标准》(2011年版)在课程设计思路中提出:“在呈现作为知识与技能的数学结果的同时,重视学生已有的经验,使学生体验从实际背景中抽象出数学问题、构建数学模型、寻求结果、解决问题的过程。”国内外的专家、学者也都认为应该让中、小学生对数学和数学的作用作全面了解,让更多的学生了解和运用数学的思想和方法解决实际问题,“还数学的本来面貌”,使“数学能力成为人们取胜的法宝” (姜伯驹)。
3、从学生学习和发展角度看数学建模活动
学生不仅要学习数学知识,更要学习数学思想和方法。而数学建模是一种基本的数学思想,是解决数学问题的有效形式。学生亲自经历模型建立的“再创造”过程,有利于学生的多种感官参与,获得丰富的感性认识,形成清晰表象,符合小学生的直观思维特征;能够引发学生对数学学习的兴趣,克服对数学的畏惧心理,提高数学学习的效率,并有助于培养学生初步学会运用数学的思维方式去观察和分析现实社会,解答日常生活中的问题,进而形成勇于探索、勇于创新的科学精神。正如刘应明院士所说的“如果学生能够自己动手用数学知识去解决几个问题,哪怕是很简单的问题,那么,数学在他们心目中的价值以及他们对数学的兴趣就会显著上升。而且这样做对于培养他们的创新意识等等,也都是十分有益的”。
基于上述认识,我确立“小学数学建模教学的实践与研究”这一课题,试图在小学数学教学中加强数学建模思想方法的实践和应用,培养小学生的建模意识和能力,提高学生的数学素养。
 
二、文献综述
 
[1] 中华人民共和国教育部制定.义务教育数学课程标准(2011年版)[s].北京:北京师
    范大学出版社,2012.
[2] 顾泠沅 邵光华.《作为教育任务的数学思想与方法》.[m].上海:上海教育出版社,2009.
[3] 小学数学教学概论[m].北京:开明出版社,1998年4月:200-226.
[4] 王培德.数学思想应用及探究-建构教学.[m].北京:人民教育出版社,2008年8月:134-243.
[5] 王丽兵.让智慧的光芒在课堂中闪耀——谈小学数学课堂中模型思想的培养[j].教学月
    刊(小学版),2008.8上.
[6] 许卫兵.磨·模·魔——小学数学教学中渗透模型思想的思考[j].课程·教材·教法,
2012年第1期.
 
三、课题的界定及理论依据
(一)概念界定
1.数学模型(mathematic model):为了一定的目的对现实原型作抽象、简化后,采用形式化的数学符号和语言所表述出来的数学结构。它是数学符号、数学式子以及数量关系对现实原型简化的本质的描述。
2.数学建模(mathematical modelling):把现实世界中的实际问题加以提炼,抽象为数学模型,求出模型的解,验证模型的合理性,并用该数学模型所提供的解答来解释现实问题。数学知识的这一运用过程也就是数学建模。
 3.小学数学建模:主要是指小学数学学习中,用“模型思想”来指导着数学教学,不断让学生经历从具体事例或现实原型出发逐步抽象、概括建立起某种模型并进行解释和运用,从而加深对数学的理解和感受,提升数学学习能力。
 
(二)理论依据
 
1、辩证唯物主义认识论
实践的观点是辩证唯物主义认识论的基本观点。一个正确的认识,往往需要经过由实践到认识,再由认识回到实践的多次反复才能完成。“理论的基础是实践,又转过来为实践服务”。数学产生于人们的生活和生产的实际活动中,它所形成的理论应当经得起生活和生产实际的检验。学生学习数学知识的过程是一个认识过程,也应遵循“实践——认识——再实践”的原则。数学建模的实质体现了认识的辩证过程的两次飞跃。第一次飞跃是从实际应用问题中产生感性认识,然后运用数学知识能动地发展到理性认识,建立起数学模型;第二次飞跃是把所得的数学结果,经过科学验证后再来指导实践,这正是从理论认识到实践的过程。数学建模促使学生由感性认识的直接性和具体性逐步向理性认识的间接性和抽象性转化,从而更深刻更普遍地揭示客观事物的本质。
2、数学建模理论
    按照徐利治先生在《数学方法论选讲》一书中的提法,可以对数学模型作这样的解释:所谓数学模型,是指针对或参照某种事物的特征或数量相依关系,采用形式化的数学语言,概括地或近似地表述出来的一种数学结构。即凡一切数学概念、数学理论体系、各种数学公式、各种方程以及由公式系列构成的算法系统等等都可称之为数学模型。
    数学建模是对科学技术领域、经济管理、生产实际等现实生活中所遇到的实际问题,利用数学的思想、方法、知识解决的过程,主要程序如下所示:
    从中可以看出,数学建模的关键是将实际问题数学化,数学化不仅需要学生有较深厚的基础知识,还要有丰富的想象力和联想力。数学建模的过程,就是一个不断探究、不断创新的过程,也是一个广泛开展社会调查,接触社会、接触实际的过程,即实践能力培养的过程。因此,数学建模是培养学生创新精神和实践能力的一种最有效的途径。这里的“实际问题”已不单纯是数学问题,它涉及到其他学科的知识和生活知识,这就促使学生围绕实际问题查阅资料、收集信息、整理加工、获取新知识,从而既拓宽学生的知识面,又培养能力。在建模过程中,为了既合乎实际问题又能求解,这就要求在诸多因素中抓住主要因素进行抽象化简,而这一过程恰好又是学生的分析、抽象、综合、表达能力的体现。http://www.lwfree.cn/
   3、建构主义的理论

建构主义学说认为,小学数学学习是一个主动建构知识的过程。对学生来说,获得数学知识需要每个人类似的再创造过程。学生学习数学的过程不是学生被动地吸收课本上的现成结论,而是一个学生亲自参与的充满丰富、生动的思维活动,经历一个实践和创新的过程。具体地说:学生从“现实数学”出发,在教师的帮助下自己动手、动脑做数学,用观察、模仿、实验、猜想等手段收集材料、获得体验,并作类比、分析、归纳,渐渐形成自己的数学知识。这也就是一个数学模型的建构过程。
四、课题研究内容
1.概念教学中数学建模的策略与方法。
2.规则教学中数学建模的策略与方法。
3.问题解决教学中数学建模的策略与方法。
五、课题研究方法
1.文献研究法:收集国内外小学数学建模方面的研究理论与实践探索方面的资料,进行分类、整理,并认真学习,指导本课题的研究。
2.调查分析法:对我校及周边友好学校尽可能多地开展调查摸底,了解学生学习数学的兴趣,通常课堂的学习活动方式和特点,分析学生学习数学的方法及数学建模在学生方法上的体现,形成研究点——如何体现建模教学。
3.行动研究法:制定研究实施方案,观察和分析学生数学学习方法和建模运用的情况,及时调整和修正研究方案,让教师有效地指导学生的活动,使教师和学生在数学建模中共同学习和成长。这也是本课题拟解决的关键问题:开发适合教师和学生口味的数学建模教学序列活动的内容,教师在学生的建模中进行有效的指导与评价。

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