数学建模的核心素养有哪些类型

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各学科核心素养的内容和要求既相互区别又相互联系，不能截然分开。就数学学科而言，研究表明，数学核心素养包含数学抽象、逻辑推理、数学建模、数学运算、直观想象、数据分析等六个方面。数学学科核心素养的培养，要通过学科教学和综合实践活动课程来具体实施。第一，数学学科教学活动是数学学科素养培养的主要途径。数学核心素养的六个方面在小学、初中、高中、本专科、研究生教育等五个阶段的内涵、学科价值和教育价值、表现等方面的要求各不相同，要仔细推敲，准确把握，切实贯穿到学科教学活动中去。第二，研究性学习综合实践活动课程是数学学科素养培养的重要途径。由于研究性学习属于综合课程，所以必然包含数学学科的相关知识内容，又由于其实践活动课程的特点，对数学建模、数学抽象、数学推理等方面都有较高的要求。第三，青少年科技创新活动是数学学科素养培养的很好途径。全国青少年科技创新大赛是一项具有20多年历史的全国性青少年科技创新成果和科学探究项目的综合性科技竞赛，是面向在校中小学生开展的具有示范性和导向性的科技教育活动之一,是目前我国中小学各类科技活动优秀成果集中展示的一种形式。大赛竞赛项目分为数学、物理学、化学、微生物学等13个研究领域，具有科学性、先进性、实用性的特点。在活动中培养和提高相关的数学学科素养，可以起到单纯的学科教学难以起到的作用。第四，通用技术课程也是数学学科素养培养的有效途径。通用技术课程立足实践，注重创造，高度综合，融科学与人文于一体，课程学习与实践中，必然涉及相关的数学核心素养，与其它素养相辅相成，使学生的身心素质得到全面健康的发展。

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一、正确认识和理解数学核心素养21世纪，我国确定了“立德树人”“以人为本”的教育改革指导思想，强调以课程为载体落实指导思想，进而以高中课程标准修订为突破，探索、积累经验，逐步推广。“以素养立意课程体系”主要是将培养、提升学生的核心素养（通识）、学科核心素养作为课程基本目标，根据每一个学科的特点，把三维目标通过每一个学科的核心素养加以落实，把课程总目标与学科教育有机结合。我国数学教育工作者一直在思考：数学教育应留给学生什么？数学核心素养是具有数学基本特征的适应个人终身发展和社会发展需要的人的关键能力与思维品质。不严格地说，数学核心素养不仅包含外显能力，还包含内在思维品质。数学课标修订组提出了六个核心素养：数学抽象、数学推理、数学建模、直观想象、数学运算、数据分析，它是五大基本能力的延续和深化。数学核心素养是数学课程目标的重要的基本组成部分，每个数学核心素养通过“情境与问题”“知识与技能”“思维与表达”“交流与反思”四个方面表现出来，这四个方面也是描述核心素养水平的四个维度。每一个数学核心素养有自身的独立性，在学习数学的过程中，在发现与提出、分析与解决数学问题和实际问题中，各自在不同的环节发挥不同的作用，但我们更需要强调整体性，六个核心素养是一个有机联系的整体，它们不是两两“不交”的独立素养，而是相互“交着”相互“渗透”的，在直观想象中，蕴含着抽象、推理、模型；在抽象概括中，也离不开直观、推理、模型；在数学建模的过程中，更需要直观、推理、模型交互发挥作用……数学核心素养不是独立于知识、技能、思想、经验之外的“神秘”概念，综合体现出对数学知识的理解、对数学技能方法的掌握、对数学思想的感悟及对数学活动经验的积累。二、基于数学核心素养的数学课程体系基于数学核心素养的数学课程要突出三件事，一是符合数学规律并结构清晰；二是突出数学本质；三是便于转化，转化为数学核心素养。体现选择性的高中数学课程结构不同的学生拥有不同的特长，会选择不同的发展方向，需要有不同水平的数学核心素养，而数学课程标准为不同发展方向的学生设计了不同的课程。必修课程为学生发展提供共同基础，是高中毕业考试的内容要求。选修I课程是供学生选择的课程，必修课程和选修I课程是高考的内容要求。选修Ⅱ课程分为ABCDE五类。这些课程为学生确定发展方向提供引导，为学生展示数学才能提供平台，为学生发展数学兴趣提供选择，为大学自主招生提供参考。学生可以根据自己的志向和大学专业的要求选择学习其中的某些课程。A课程是部分理工类（数学、物理、计算机、精密仪器等）学生可以选择的课程。B课程是经济、社会（数理经济等）和部分理工类（化学、生物、机械等）学生可以选择的课程。C课程是人文类（历史、语言等）学生可以选择的课程。D课程是体育、音乐、美术（艺术）类学生等可以选择的课程。E课程（校本课程）是学校自主开设，供学生自主选择的课程，特别包括大学先修课程（CAP）。体现数学核心素养发展的高中数学内容结构数学有丰富的研究领域、问题和方法，形成了很多特点鲜明、作用不同的数学分支，但数学又是一个有机整体，拥有清晰的结构，从学习的角度来说，更是如此。只有这样，才能更好地提升、发展学生的数学核心素养。根据高中学习特点和需要，高中数学内容将突出三条贯穿始终的内容主线：函数及应用、几何与代数、统计与概率。数学建模与数学探究是另一条贯穿始终的主线。另外，还应将数学文化渗透在高中课程内容中。抓住这些贯穿始终的主线，才能反复感受到抽象、推理（运算）、模型、直观所起的作用，有效地促进学生数学核心素养的提升和发展。体现数学本质的关键问题和主要概念、定理、模型、思想方法、应用在整体认识高中数学内容结构和主线的基础上，需要进一步深入思考支撑主线的关键问题和主要概念、定理、模型、思想方法、应用等。以函数主线为例，首先，抓住以下关键问题：整体、全面认识函数概念；深入理解函数性质——整体性质与局部性质；掌握一批基本函数类；把握函数应用；感悟研究函数思想方法；深入理解主要概念、定理、模型、思想方法、应用等，步步深入，逐步提升数学核心素养。三、基于数学核心素养的数学教学教什么，如何教？这是教师教学的永恒课题。基于数学核心素养的教师数学教学，首先要更新观念。培养并提升核心素养，不能依赖模仿、记忆，更需要理解、感悟，需要主动、自觉，将“学生为本”的理念与教学实际有机结合。整体把握数学课程基于数学核心素养的数学教学，整体理解数学课程是基础。高中数学课程是一个有机整体，要整体理解数学课程性质与理念，整体掌握数学课程目标，特别需要整体感悟数学核心素养，整体认识数学课程内容结构—主线—主题—关键概念、定理、模型、思想方法、应用，整体设计与实施教学。在这一过程中，学生会不断感悟、理解抽象、推理、运算、直观的作用，得到新的数学模型，改进思维品质，扩大应用范围，提升关键能力，改善思维品质。主题（单元）教学基于数学核心素养的数学教学，要求教师能从一节一节的教学中跳出来，以“主题（单元）”作为进行教学的基本教学思考对象。可以以“章”作为单元，如将“三角函数”作为教学设计单元；也可以以数学中的重要主题为教学设计单元，如“距离”或“几何度量关系：距离、角度”等；也可以以数学中通性通法为单元，如“模型与待定系数”等。这是深度学习的核心，也是深度学习的抓手，也是整体把握数学课程的抓手，可突出本质——数学核心素养，有利于教学方式多样化，把“教”与“学”结合起来，促进学生自主学习；有助于提高数学教师专业水平（数学、教育教学理论、实践），这是数学骨干教师的基本功，不是教教材，而是创造性地使用教材教数学。

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数学核心素养作为数学课程目标的基本组成部分，成为数学课程标准制定的前提。已有研究普遍认同数学核心素养指的是具备数学基本特征、适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格与关键能力，数学抽象、直观想象、逻辑推理、数学建模、数学运算和数据分析是数学核心素养的基本要素。本文在数学核心素养内涵的基础之上，从教学内容、教学设计、教学评价以及情感态度等多个方面为一线教师提出建议。　　一、关注数学核心概念的教学　　数学核心概念是数学核心素养的生长点之一。它是指居于学科中心，具有超越课堂的持久价值和迁移价值的关键性概念、原理或方法。也就是说，核心概念不仅仅是中心的、重要的概念，更是起到统领、主导作用的概念；不是独立的、离散的概念，而是能够与其他概念建立起联系并能够不断衍生出新概念的概念。能够根据与核心概念的联系进行具体分析，并能够从不同的角度给出具体的例子来解释核心概念，是数学素养高的具体体现。核心概念具备的持久价值和迁移价值与核心素养所体现的长久的预测力、高效的迁移力是一致的。核心概念的选择不是任意的，按照美国教育家赫德（Hurd）的观点，核心概念的选择要展现学科的逻辑结构，能够有效地组织起大量的事实和其他概念。比如，有些教师在准备《11～20的认识》一课时，会把更多的注意力集中在“数”概念本身上——关注数的读写、大小的比较，却忽视了建立“十进制”的概念。随着学生认知能力的提升，更多的“数”概念将被学习，它可以是三位数、四位数，也可以是万级的数，甚至是亿级的数。但是，真正推动“数”概念发展的并不是数的读写与大小比较，而是“十进制”的概念。这一概念首先应当在最初的学习中得到充分认识，如借助实物，通过“数一数”“摆一摆”“捆一捆”等方式引导学生充分感受“十个十个数”“满十进一”的优越性；其次要在后续的学习中不断加深体会，努力实现用核心概念的学习去引领其他概念的学习。因此，落实核心素养的数学课堂需要我们的教师准确地把握核心概念，并能够在教学中对核心概念的教学予以高度的重视。　　二、构建具有生长性的数学课堂　　如果说数学核心概念是具有生长性的知识，那么，数学教育还需要构建具有生长性的课堂。明确可供迁移、可供生长的关键是构建生长性课堂的前提条件，这些课往往处于知识与经验活动相连的关键点或是知识与知识相连的关键点。处于关键点的课就好比一粒“种子”，而生长性的课堂是伴随着“种子”的成长而延伸出的许多“枝干”。对于“种子”要精心浇灌，对于“枝干”要及时修剪，避免没有生长性的重复。如各级各类计量单位的学习贯穿一年级到六年级，这是否意味着学生每一次接触新的计量单位都要重复经历意义和必要性的学习？答案是否定的。追根溯源，如果度量的本质能够在学习《厘米的认识》时得到充分诠释，既不停留在对这一长度单位的感性认识上，也不止步于这一单位与其他长度单位的关系上，那么其他度量单位的学习将是事半功倍的。“用小单位度量大单位，用相同的标准表示才有比较的意义”这一度量的本质将贯穿于任何一个长度单位的学习中，还将贯穿于面积单位、体积单位，甚至重量单位、角度单位的学习中。生长性的课堂源于一粒“种子”，却延续到学习者今后的数学学习中，并对学习者探索和获取新知识的过程产生积极的正迁移。