科技创新活动中初中生数学建模素养塑造的策略

马晓琴

摘 要：科技创新活动是提升初中生创新力、丰富教学形式、增强学生参与感的有效途径，数学建模思想应该渗透在包括科技创新活动在内的各种教学形式中。从科技创新活动的设计、实施以及归纳总结三个阶段分析培养初中生数学建模素养的方法和思想。

关键词：科技创新活动;初中数学;建模素养;发展策略

数学建模能力是初中数学的核心素养之一，自然也就成为数学教学的重点。数学建模的思想和方法实际上与各种科技创新活动具有非常密切的联系，后者往往要通过数学建模的方式来寻求解决问题的思路。因此，数学教师在培养学生建模能力的过程中要积极利用科技创新活动这种方式，将二者有效地结合起来，为学生创造一种丰富多彩的学习体验。

一、借助设计科技创新活动的过程来塑造数学建模素养

初中阶段的科技创新活动大多是结合数学、物理、逻辑推理等在内的益智性活动，教师在组织科技创新活动时要突出主题，并为学生创造自主发挥、自主设计的空间。这样做具有两个非常显著的作用。其一，引导学生参与科技活动设计的过程中激发其主动性和参与感，使学生获得更多的学习乐趣。其二，科技活动的设计过程要求学生充分研究某些问题的本质、形成深刻的认知、掌握其中的规律[1]。因此，在参与设计科技活动的过程中可培养学生的数学建模能力。例如，国内某初中学生根据日常学校大扫除中的场景设计了一款打扫机器人，其主要解决的问题是门窗缝隙等不易打扫的位置，那么学生在设计这款机器人的过程中就要考虑到机器人高度与门窗缝隙高度之间的关系，确认机械臂的活动范围和活动角度，并且要对机器人的控制方法建立一个系统性模型，在研究这些问题的过程中就会用到数学建模的思想，因为机器人打扫卫生的事件并没有统一的要求，机器人的功能、尺寸以及活动能力等都是人为定义的事件，如果学生在设计之前没有建模的思想，不能明确所有事情的边界，那么将无法完成机器人的设计工作。由此可见，在设计科技创新成果的过程中能够有效地塑造学生的数学建模素养。

二、借助实施科技创新活动的过程来塑造数学建模素养

数学建模是一个根据实际情况不断优化和重建的过程，直至数学模型反映出某一问题的本质为止。初中生在自主开展科技创新活动的过程中可能也会出现错误，甚至要全盘推倒之前的假设和模型。学生在建立这些科技活动的模型时也要用到大量的数学知识，并且在反复的推导和重建中形成最佳的数学模型，实际上这一点非常符合数学建模学习的规律。教师在引导学生的过程中要将这种建模的思想渗透进科技创新活动，让学生理解事物发生、发展的一般规律，也学会理解数学学习、数学研究以及数学建模的一般思路和方法。例如，教师可将中国古代的剪纸艺术手法作为训练学生空间想象力和几何建模能力的素材，将一张白纸通过阳剪法或者阴剪法，形成一个相对复杂的图案，让学生试着想象该模型的平面展开图，然后从众多干扰项中选出正确的答案，在实施这一活动的过程中显著锻炼学生的几何建模能力。

三、借助归纳总结科技创新活动的过程来塑造数学建模素养

数学建模活动的本质是从具体的数学现象或问题出发，寻找其内在规律，确定问题的边界条件，然后用规范的數学语言和表达式等描述这一事件的内在数学规律。因此，在开展初中科技创新活动的过程中不能仅仅停留在物理层面、化学层面或者生物层面的功能实现，还应该引导学生透过问题的现象，了解其中的本质过程与含义。数学建模的方法是一种严谨的理论呈现方式，是从本质上描述科技活动内在规律的展现途径。因此，教师在引导学生开展科技创新活动时还要积极地归纳和总结其原理，并且要求学生从数学建模的角度去思考这些原理，并尝试建立和优化数学模型。例如，教师可引导学生开展软件编程方面的科技探索活动，让学生尝试去编辑一个循环，实际上软件编程是最需要做好数学建模的，软件的质量与数学模型的优劣性具有直接的关系。学生在总结和归纳这些软件模型的过程中必然会大量应用数学建模的思想和方法，并且对数学建模活动产生深刻的认知[2]。

四、结语

培养初中生的数学建模能力是数学核心素养的要求，而初中阶段开展的各类科技创新活动通常都蕴含丰富的数学知识，对建模思想和能力培养具有非常显著的作用。教师应该积极利用科技创新活动来促进学生数学建模素养的形成，将数学建模思想融入活动设计、实施和总结等环节。

参考文献：

[1]余启宏.初中生数学建模素养发展的教学策略[J].中学数学（初中版），2020（4）：2.

[2]李静.初中数学教学中学生数学建模素养的培养策略[J].华夏教师，2019（17）：2.