中学数学应用能力的培养
六安九中 程学芳
摘 要：
在新世纪的数学环境下，随着新课标的实施，在数学教学中尽量为学生创设开放的课堂环境，运用开放的教学方法，把握开放的教学内容，设计开放的题型，同时加强学生的动手操作能力，鼓励质疑问难，当学生取得进步时，运用激励性评价，培养学生的创新精神和应用能力，把素质教育真正落到实处。因此培养学生的数学应用意识，提高学生应用数学知识解决问题的能力,在数学教育中尤为重要。数学教学向生活回归，向应用贴近，是我们教学新课程应予突出的又一重要方面，那么在教学中为什么要加强数学应用意识和能力的培养，又怎样培养学生的数学应用意识呢？
关键词：数学；创新；探索；应用能力；培养
中学数学应用能力的培养
21世纪是科学技术竞争更加激烈的时代，随着数字化技术的推进，人们对数学学科的教育提出了更高的要求，以计算技能和解决常规问题为重点的数学教育已不能满足时代的需要了。随着新课标的实施，全面推进素质教育的今天，创新意识和应用能力倍受人们关注，处于教育的重要位置，这也是我们每个教师应注意的新课题。目前，大部分学生动手能力差，应用意识弱。长此以往，必将学而无用，适应不了社会发展的需要。因此培养学生的数学应用意识，提高学生应用数学知识解决问题的能力,在数学教育中尤为重要。数学教学向生活回归，向应用贴近，是我们教学新课程应予突出的又一重要方面，新的中学数学课程标准和实验教材，注重于数学在社会生活中的应用，力图使数学知识更贴近于学生的生活。那么在教学中为什么要加强数学应用意识和能力的培养，又怎样培养学生的数学应用意识呢？
一、首先谈谈为什么要加强数学应用意识和能力的培养
（一）、重视数学应用是数学教学改革的需要
加强应用意识是教育改革的需要。在世界范围内，面向21世纪的数学
教育改革正在深入发展，加强数学的应用是这场改革的一个明显特点。数学是现实的数学，它属于客观世界，属于社会，数学教育应该是现实的数学教育，应该源于现实、寓于现实、用于现实，数学教育应该通过具体的问题来传授抽象的数学内容，应该从学习者所经历、所接触的客观实际中提出问题，然后升华为数学概念、运算法则或数学思想，因此，数学教学必须加强应用意识，才能显露数学、数学教育的本色。数学知识的应用是近几年数学教改的热点，新编中学教材把培养学生应用数学的意识贯穿在教材编写的始终。本书的大部分章节的引入都是从实际中提出问题，并且在每节的例题、练习中增加了大量的联系实际的内容。
（二）、数学应用意识和能力的培养也是时代的需要
过去我们的中学数学课程内容陈旧，理论要求偏高，知识面窄，必学内容中
除集合思想有所渗透外，其他的基本上是17世纪以前的代数、几何内容，现在其他国家中学数学中有重要地位概率，以及有广泛应用的向量、统计初步内容，在我国也已列入新教材的内容，因此需要加强学生数学应用意识培养。当今世界，随着社会的进步，现代科学技术的高速发展带动了信息时代的到来。在这样一个时代，数学出现了技术化的倾向，它的全方位渗透，正日益转化为人们在生产和日常生活中所必须具备的技术手段和工具，社会对数学应用的需求和数学的社会化功能，是当今时代的一个突出的特点，站在新世纪的数学教育的角度讨论中学中的应用题，可以更加深化我们的认识，更自觉地指导我们的行动，因此，强调数学的应用是未来社会的需要，是我们数学教育工作者义不容辞的责任。
（三）、培养学生的数学应用意识和能力是新课改的需要
新的数学课程将努力使学生体会数学与自然及人类社会的密切联系，了解数学的价值，增进对数学的理解和应用数学的信心，学会运用数学的思维方式去解决问题，形成勇于探索、敢于创新的科学精神。数学就在我们身边，是人们生活、劳动和学习必不可少的工具。它来源于生活，但又高于生活。数学作为科学的语言，作为推动科学向前发展的重要工具，在人类历史上具有不可替代的作用，并将在未来的社会发展中发挥更大的作用。对数学的学习，仅仅停留在掌握知识的层面上无疑是纸上谈兵，必须学会应用。并且只有具备对知识应用的自觉性和主动性，知识才可能真正转化成学习者自身的素质和实践能力。也只有如此，才能使所学数学富有生命力，才能实现数学的真正价值。这就要求我们必须注意从小培养学生的应用意识，创设贴切的情景，拓宽应用渠道，发展学生的实际应用能力。
（四）、培养学生的数学应用意识和能力是社会的需要
长期以来，数学教育与我们的“生活世界”之间存在着一条难以逾越的鸿沟，直到20世纪70年代中期，一些世界著名数学教育家对数学教育提出批评，特别指出，学生所学的知识对他们目前和今后的生活几乎毫无帮助，数学远离真实生活。针对这些现象，专家指出，学生不应该只是根据自己的愿望学习掌握专业知识，而应该有应用意识和能力，借助数学数据分析现在与未来的生活情况，以便更好地主宰自己的行为。只有当数学结构、思想、运算和方法为这个一般的目标服务的时候，他们才能被作为教学内容而接受。学生作为未来的社会公民，如果能够从数学的角度去分析、反省和评价自然、社会以及经济发展，那么整个国民的素质才能进一步提高，社会才能向更深的层次发展。
（五）、培养学生的数学应用意识和能力是提高学生创新思维能力的需要
创新思维亦即创造性思维，是指发明或发现一种新的方式用以处理某种事物或对某种事物的分析、判断和推理能力的过程。其思维活动的方式不仅善于求同，更善于求异。表现在知识与概念的掌握与理解上，不仅能将新知识概念同化到已有的概念和知识系统中去，而且能利用新知识新概念去改造原有的知识概念；表现在解决问题上，不死套公式，而是融会贯通，善于用简捷适用的方法去解决生产生活中的实际问题；表现在创造活动中，不因循守旧，不墨守成规，不安于现状，有创新意识，有丰富的创造想象力。数学是一门基础学科，也是一门思维学科，是培养学生的创新思维和实践能力的主渠道之一。正如荷兰著名数学教育家弗赖登塔尔就数学教学过程中是教学概念还是思维对象有过的独特见解：“教学x的概念不是教学x的恰当方式，……教与学的基本的最终目标是思维对象。”因此我们在数学教学过程中所面临的重要目标就是培养学生的数学应用意识和能力，发展其思维能力，如在定量思维、空间观念、和情推理和演绎论证等方面获得发展。特别要发展学生的自主探索、合作交流、坚韧独立、机智果敢、敢于冒险、勇于创新等创造性人才所具有的优良共性品质
二、在教学中怎样培养学生的数学应用意识呢
（一）、让学生感觉到数学来源于生活，培养学生的数学应用意识
数学知识的形成源于实际的需要和数学内部的需要。由于学生学习的大量
知识来源于生活实际，这就为我们努力从学生的生活实际出发引入新知识提供了大量的背景材料。例如，生活中的零上温度与零下温度、海拔高度这些具有相反意义的量就成为我们引入正数、负数的实际背景；计算银行存款利息等为我们引入方程的模型的实际背景。从生活实际引入新知识有助于学生体会数学知识的应用价值，为学生主动从数学的角度去分析现实问题、解决问题提供示范。如果教师从学生的生活实际出发，把教材内容与“数学现实”有机结合起来，让数学教学经历从实际中来，到实际中去的过程。不仅可以消除学生对数学知识的陌生感，而且可以使学生感到数学就在身边，能积极主动地尝试着从数学角度运用数学思想，方法去寻求解决问题的策略。例如，在平面直角坐标系的教学中，从学生的座位、电影院等引入平面直角坐标系，学生接受的亲切自然。通过课本中的“读一读”、“想一想”、“做一做”等形式，让学生亲临问题情境，以帮助学生扩大思维空间，提高他们应用数学的意识，增强其解决问题的能力。要提高学生应用数学的能力，还应注意在教学中多创造有利于解决问题的课堂气氛，提供有趣的数学应用问题。通过有意识地启发学生的应用意识，经过渗透、反复、交叉、逐级递进、螺旋上升、不断深化的过程，使学生的应用意识逐步由不自觉或无目的状态，进而发展为有意识有目的的应用。
（二）、立足实际问题，创设良好的教学情境，引领学生自主探讨，激发学习效应
让学生走到生活中去，必需让学生对生活中的问题和现象产生兴趣，愿意用数学眼光去思考。在进行概念教学时，应当从实际或学生已有的知识中，逐渐引导学生加强抽象，弄清概念的含义，通过提出问题，探讨问题和解决问题，始终让学生参予整个问题的“发生”和“解决”过程。问题是思维的起点和出发点，有问题才会去思考。如果在教学过程中一开始就提出对全堂课起关键性的，学生经过努力能完成的属于挑战性的问题，激起学生已有的认知结构与当前研究课题的认知冲突，这样学生会以高度的注意与浓厚的兴趣投入到教学中并以跃跃欲试的状态，试图去解决所提出的问题。比如：从生活中常见的“梯子问题”出发，引导学生讨论，获得“一元二次方程”的模型和近似解。一个长为10米的梯子斜靠在墙上，梯子的顶端距地面的垂直距离为8米，如果梯子的顶端下滑1米，那么猜一猜，底端也将滑动1米吗？列出底端滑动距离所满足的方程，你能尝试得出这个方程的近似解吗？这个距离是比1米大，还是比1米小？在此基础上，再提供一些具体的数量关系，进而使学生产生学习方程一般解法的愿望，并经历探索满足方程的过程。
（三）、开展数学活动，鼓励学生从数学的角度描述客观事物与现象，寻找其中与数学有关的因素，创设应用机会
教育和心理学研究表明：当学习材料与学生已有的知识和生活经验相联系时，学生才会对学习有兴趣。因此在加强认知过程的教学中，抓好和建立知识的“生长点”和“连结点”教学，多开展数学活动，鼓励每一位学生动手、动口、动脑，积极参与实践与综合应用的学习过程，给学生留下充分的时间与空间，引导学生积极探索与思考，发展学生的创新意识与实践能力。现实世界的存在形式千姿百态，我们无法直接看到或读出它的数学表现或描述，而需要我们自己去描述、去发现。例如，可以鼓励学生从数学的角度描述出租车的车费与行驶行驶路程、等候时间、起步价有关的数学事实。学了解直角三角形后，鼓励学生说出测量山高、河宽、预测台风的方法和步骤，让学生在现实中寻求解决方案，并加以实践。除了鼓励学生从数学的角度去描述现实生活中的事物与现象以外，教师还应努力在数学教学过程中为学生提供具有原始背景的数学问题，交由学生去抽象出其中的数学问题，并用数学语言加以描述。学了圆的知识，要让学生从数学角度说明为什么车轮的形状是圆形的，让学生想办法找出盆底、锅盖等物体的圆心等等。通过了解数学知识在生活中的广泛应用，培养了学生用数学眼光看问题，用数学头脑想问题，运用数学知识解决问题的能力。比如，“垂线段最短”性质学完了，利用体育活动时间让学生跳远，并测出自己的跳远成绩，等分圆周学完了，让学生制作五角星图案，统计初步知识学完了，让学生自己估算学习成绩波动情况等等。这样做，学生既理了知识，又学会了解实际问题的方法。
（四）、在教学实践中，以问题解决过程为线索，以学生的探究活动为载体，以观察、实验、分析、综合为基本方法，强化知识的开发与吸纳，追求课程内容的展开和学生心理发展相适应的学习效应
从学生的生活世界中择情境内容，打破学科世界与学生生活世界的界限，促进学生由生活走向科学，再由学科走向生活，让学生经历“问题情境-----建立模型-----实践------解释、应用与拓展”的过程。以比较现实的、有趣的或学生已有的知识相联系的问题引起学生的讨论与实践，在解决问题的过程中，出现新的知识点和技能方法，学生带着明确的解决问题的目的去了解新知识、形成新技能，反过来解决原先问题。比如：“用正方形的纸折出一个无盖的长方体，使其体积最大。”这一问题，从学生熟悉的折纸活动开始，进而通过操作、抽象分析和交流，形成问题的代数表达，再通过收集有关数据，以及对不同数据的归纳，猜测“体积变化与边长变化之间的联系。”最终通过交流与验证等活动，获得问题的解，并对求解的过程作出反思。在这个过程中，学生体会到“图形的展开与折叠”、“字母表示数”和“制作与分析统计图表”等方面知识的联系与综合应用。学生要有充分的从事数学活动的时间和空间，在自主探索、亲身实践、合作交流氛围中，解除困惑，更清楚地明确自己的思想，并有机会分享他人想法，在亲身体验和探索中认识数学，解决问题，理解和掌握基本的数学知识、技巧、方法。在合作交流、与人分享和独立思考的氛围中，倾听、质疑、说理推广而直至感到豁然开朗。比如，当教学“轴对称图形”时，可先经讨论得出“这些图形都是沿一条直线对折，左右两侧正好能够完全重合……”，这便是“轴对称”图形的概念。为了加深理解，让学生以互相提问的方式列举生活中的轴对称图形（比如数字、字母、汉字、人体等）。学生在探索和交流的过程中，经历了观察、实验、归纳、类比、推理等过程。
（五）、把数学知识应用到实际生活中，培养学生解决实际问题的能力
学习就是为了应用数学知识解决实际问题。因此对新学习的数学知识，教师
应多方面搜集现实生活及其他学科中与新知识相联系的背景，创设数学问题情境，而当学生掌握了有关知识和技能后，再引导学生在现实世界中探求应用，构造数学模型解决实际生活中的问题，这样，在学习过程中理论与实际形影不离，教师在联系实际生活，培养学生灵活应用所学知识解决实际问题的意识和能力。例如，把安福城区图放入课堂，让学生建立平面直角坐标系，写出城区有关部门的坐标，再根据有关部门的坐标确定其位置，将所学知识应用到日常生活中。从现实背景出发引入新的知识，需要让学生经历发现问题、从数学角度分析问题并探索解决途径、验证并应用所得结论的全过程，切忌教师全盘端出。同时，还应注意引导学生结合自己所学知识探索更多可以应用的实际问题和场景。
注意学生学习过程的尝试，设法鼓励学生去探索、猜想和发现，经常地启发学生思考，培养学生的问题意识，使学生通过形式的“问题解决”其方式更强调学生自己动手，因此教师不应该只象教练一样示范正确的方式来解决问题而应选择适当问题，鼓励学生互相相讨论，让学生交流自己的解法和认识，这样创造研究出的问题结论比得到正确答案更重要。另外，还应让学生自己动手、演算、画图、解答问题，放手让学生自己搞一些小调查，小实验，独立地提出问题并加以解决。
例如让学生帮助父母测算装修住房平铺地板砖的费用。首先让学生测量、计算房间的面积。了解各种图形面积的计算方法在实际中的运用。再了解市面上在板砖的种类。比如有正方形、正六边形等。可以一起探讨什么类型的地板砖可以无空隙镶嵌，如正三角形、正方形、正六边形可以平铺，那么正五边形、正八边形能平铺吗？转换成数学问题就是各正多边形的同一顶点处内角相加要等于360度才能做到平铺；至于地板砖的花色品种选择后拼成的图案又得到轴对称图形、中心对称图形等。然后通过了解地板砖的单价、地板砖的数量、安装地板砖的工钱如何支付等最后测算出需要的总费用。通过让学生主动从数学的角度测算平铺地板砖所需费用，使学生切实了解数学在实际生活中无处不在，能够主动尝试从数学的角度运用所学的知识和方法寻求解决问题的策略。
除了教师要努力为学生应用所学数学知识创造条件和机会外，还应鼓励学生自己主动在现实生活中寻找用数学知识和数学思想方法解决问题的机会，并努力去实践。面对现实问题，学生能够主动从数学的角度进行分析并探索解决方案，也是数学教学中培养学生应用意识的根本所在。培养学生应用数学的能力，只靠课堂教学是远远不够的，还要把数学学习由课内延伸到课外，逐步培养学生用数学来认识事物，思考问题，解决问题，同时给学生创造更多的机会，使之能够把所学的数学知识、技能、经验用以解决新的或疑难的问题，这样不仅能开阔学生的知识面，将运用数学的过程趣味化、生活化，而且能培养学生自主探索知识，发现知识和创造知识的能力。
总之，数学应用意识和应用能力的培养、提高和发展，并非一朝一夕的事。
瑞士心理学学家皮亚罗说过：一切真理要学生自己获得，或者由他们自己重新发现。至少由他们重建，而不是简单的传递给他们。从现代教学观点来看，课堂上“教”必须致力于“导”，服务于“学”。这个过程必然带有较强的探索性、创造性，也就是说学生在探索过程中不断创新，从而培养学生的创造能力。因此说并非靠讲几节数学应用专题课所能解决的，不要期望在一两次的解决问题中就能培养起学生的数学应用意识，也不要认为简单的数学问题（包括生活中问题）对学生的数学应用意识培养毫无帮助，它需要较长的时间，教师在适当的时机有意识地启发学生的应用意识，经历渗透反复、交叉、逐级通过，螺旋上升，不断深化的过程。使学生的应用意识逐步由不自觉或无目的状态，进而发展成为有意识有目的的应用。那么教师在平时的教学过程中，就应有意识地收集、整理一些适应本地生活、生产需要的实际应用性问题，注意收集与教学内容相关的实际素材组织教学活动，增加实习作业和探究性活动，找到向实际问题过渡的渗透点，使学生领悟数学的应用价值，达到潜移默化地培养学生应用数学的能力，为培养出适应知识经济时代的创新型人才提供可能，提高学生数学综合素质，最终达到“学以致用”的目的。
参考文献：
1、杨志文著：《培养学生应用数学意识 提高学生数学素质的几点尝试》，
《数学通报》，2000年第3期。
2、姜凤英,钱庆著：《关于初中数学教师数学应用能力的思考》，《长春师范学院学报》，2000年第6期。
3、岳惠萍著：《中学数学应用题教学研究》，陕西师范大学出版社 2002年出版。
4、青红著：《浅谈数学应用能力的培养》，江西教育科研出版社 2003年第04期出版。
5、张诚著：《素质教育给中学数学教学带来的思考》，《青海省教育学会优秀教育论文集》，2000年第5期。 |
