核心素养视域下中小学数学建模教学实践

引言

数学建模是跨学科实践活动，能帮助学生理解数学概念，有效提升综合素养，它把抽象数学知识和实际问题结合，激发学生解决实际问题的兴趣，培养批判性思维和创新能力。学生在这一过程中需掌握数学建模基本方法与技巧，还需灵活运用信息技术工具进行数据分析和模型优化，进而提高技术应用能力，数学建模教学既促进学生数学思维提升，又增强团队合作和沟通能力，当前教育改革背景下，如何通过数学建模有效培养学生核心素养，成为教育工作者亟待解决的重要问题。

一、数学建模在核心素养培养中的作用分析

数学建模在核心素养培育中作用关键，数学建模使学生将理论知识与实际问题衔接，提升分析、推理和解决问题的能力，建模过程中，学生需从具体问题出发，筛选适配的数学方法，进行数据收集分析、模型构建及验证，这一环节切实增强其数学应用能力【1】。数学建模教学助力学生发展批判性思维与创新能力，促使他们在复杂情境中熟练运用数学工具，这些能力的提升既符合教育对核心素养的培养目标，也为学生在后续学习和职业发展中提供坚实支撑。

二、数学建模教学中核心素养的实施策略

在数学建模教学中，核心素养的实施策略需从多方面着手，以全面提升学生综合能力，教师需设计多元化建模题目，确保问题涵盖实际生活中具挑战性的内容，让学生通过建模实践培养解决复杂问题的能力，题目设计应充分考虑跨学科结合，通过数学、物理、经济学等多领域综合应用，帮助学生拓宽视野，提升多学科知识整合与应用能力，教学过程中需强调团队合作作用，学生在小组合作中相互讨论、共同解题，既能增强协作能力，又能促进创新思维的碰撞与融合。以“ 校园食堂配餐优化” 建模案例，教师引导学生以班级每日午餐配餐为研究对象，统计一周内学生对各类菜品（如肉类、蔬菜、主食）的喜好度数据，结合营养学家给出的中小学生每日蛋白质、脂肪、碳水化合物摄入量标准，结合统计图相关知识，建立线性规划模型。学生分组收集数据后，利用 Excel 进行数据可视化分析，通过调整不同菜品的搭配比例，在满足营养需求的前提下最大化学生满意度。这一过程中，学生不仅掌握了数据收集、变量设定、约束条件分析等建模方法，还深刻理解了数学知识在健康饮食管理中的实际应用，同时在小组分工（如数据统计员、模型计算员、方案汇报员）中提升了团队协作能力。

在数学建模教学中，充分利用信息技术工具至关重要，这些工具可帮助学生在建模过程中更高效地进行数据处理与分析，还能提供模拟仿真、优化算法等功能，促进学生对复杂问题的深入理解，利用MATLAB、Maple等数学软件，学生能更直观地观察模型运行效果，分析结果合理性，并根据数据进行模型改进与优化，在此过程中，学生不仅能掌握先进的数学建模工具，还能提升信息技术应用能力 2 。教师需引导学生在建模过程中进行反思与总结，帮助其认识自身在思维方法、解决问题等方面的不足，培养批判性思维与创新能力，教学评价除评估学生建模结果外，还应注重其在建模过程中展现的思维过程、团队协作与创新意识，以更全面评价核心素养提升。

在数学建模教学中，教师需着重培养学生自主学习能力，鼓励其独立思考并探索解决问题的多元路径，通过提供多样化学习资源与开放性问题情境，学生可在自主学习过程中深化分析问题的维度、拓宽思考问题的视野。教师还需关注学生对建模过程中错误的反思与修正，引导他们从方案试错、数据偏差等具体问题中提炼经验，针对性改进思维方法与建模策略，以此锤炼解决复杂问题的能力与创新意识，最终实现综合素养的系统性提升。

三、数学建模教学实践的挑战与解决方案

数学建模教学实践面临的主要挑战之一是如何激发学生对建模过程的兴趣与投入，传统数学教学中，学生多侧重数学理论学习，缺乏实际问题解决训练，导致面对建模任务时兴趣与主动性不足。应对这一挑战，教学实践需注重问题情境的设计与创新，将现实生活中的复杂问题引入课堂，帮助学生理解数学建模的实际意义，可有效提升其参与感，教师可设计具有挑战性的课题，激发学生的竞争意识与解决问题的动力，选取贴近学生兴趣的跨学科建模题目，如涉及金融、环保等热门领域的内容，有助于吸引学生关注，提高学习积极性。例如，小学教师在 “ 校园食堂配餐优化”课题导入时，播放学生午餐浪费的实拍视频，展示剩菜中肉类占比超 40% 的数据图表，抛出 “ 如何搭配菜品让同学爱吃又不浪费” 的问题。根据《数学广角——搭配》一课的知识点，拓展教学，这些情境让课堂讨论量提升 60% ，学生主动提出的建模思路增加近两倍，学生自主提出问题——解决问题——课后反思，课后自主调研的小组占比从 35% 升至 82% ，提高了学生的学习积极性。

另一个挑战是如何在有限课堂时间内高效提升学生的建模能力，数学建模并非单纯的数值运算，而是融合数学理论、统计方法、计算机技术等多领域知识的综合性任务，要求学生具备数据清洗、逻辑推演、团队协同等多维能力，在建模实践中，学生常因数学模型假设偏差、算法计算复杂度高、关键数据样本缺失等问题，导致建模效果未达预期[3]。应对这一问题，教学实践需强化建模全流程的精细化引导：一方面，帮助学生构建“ 问题抽象—模型假设—参数设定—仿真验证—迭代优化” 的系统化方法论，通过拆解建模步骤，使其逐步掌握科学的建模路径与技巧；另一方面，教师可采用分阶段教学模式，以具体问题为载体（如城市公交路线优化、商品销售预测等），通过“ 案例导入—分组研讨—模拟实践—复盘总结” 的闭环训练，引导学生在解决实际问题过程中建立结构化的建模思路【3】。同时，需充分发挥信息技术工具的辅助作用，鼓励学生运用Python 进行数据挖掘、借助MATLAB 实现模型可视化，通过工具的高效应用提升复杂问题处理的效率与结果精准度。

结语

数学建模教学是培育学生核心素养的重要方式，可有效增强学生的数学应用能力、创新思维和团队协作精神，实际教学里，教师需关注教学内容与现实问题的融合，借助多样化建模任务激发学生兴趣，培养他们解决实际问题的能力。教学中要强化对建模方法与技术的指导，帮助学生克服实践中的难题，提升综合能力，虽然面临不少挑战，但通过持续优化教学策略和实践设计，数学建模在核心素养培养中定会发挥更为关键的作用。

参考文献

[1] 周丽. 核心素养视域下数学差异化教学策略探研[J]. 成才之路,2025,(21):137-140.

[2]王亚兰.核心素养视域下数学单元的整体教学[J].小学生(中旬刊),2025,(07):28-30.

[3]王永铨.核心素养视域下数学教学中的心理疏导策略[J].云南教育(中学教师),2025,(05):40-42.