中圖分類(lèi)號(hào):G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1673-8918(2025)13-0079-04
新高考改革背景下,情境化試題頻繁出現(xiàn),且所占分值比重居高不下,標(biāo)志著教育理念的深刻變化,強(qiáng)調(diào)學(xué)生要學(xué)會(huì)在真實(shí)情境中綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)與技能,要求教師重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。新高考的試題設(shè)計(jì)對(duì)學(xué)生的知識(shí)掌握程度提出重大挑戰(zhàn),還要求其具備跨學(xué)科的知識(shí)整合能力。情境化試題的核心特征在于其題干較長(zhǎng),其中可能有無(wú)關(guān)信息干擾,且與生活聯(lián)系緊密,學(xué)生必須先從文字?jǐn)⑹鲋谐橄蟪鰯?shù)學(xué)問(wèn)題,完成數(shù)學(xué)建模,能夠?qū)W(xué)科知識(shí)與現(xiàn)實(shí)生活緊密結(jié)合,解決實(shí)際問(wèn)題
一、高中情境化試題教學(xué)中存在的問(wèn)題
(一)情境設(shè)計(jì)與知識(shí)脫節(jié)
當(dāng)前部分教師設(shè)計(jì)的情境化試題未能有效結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)與實(shí)際情境,導(dǎo)致試題形式雖然看似真實(shí)且貼近生活,實(shí)則與學(xué)科知識(shí)的深度契合度較低。教師在教學(xué)過(guò)程中往往過(guò)度關(guān)注情境本身的呈現(xiàn),忽略其中數(shù)學(xué)概念和原理的精確表達(dá),使得學(xué)生難以在解決問(wèn)題的過(guò)程中識(shí)別和提煉出關(guān)鍵的數(shù)學(xué)知識(shí)。情境與數(shù)學(xué)知識(shí)割裂直接削弱試題的教育功能,使得學(xué)生在解題過(guò)程中無(wú)法有效地將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際情境。教學(xué)中缺乏必要的知識(shí)引導(dǎo)和情境融合,最終使得情境化試題流于形式,無(wú)法真正發(fā)揮其應(yīng)有的教學(xué)價(jià)值。
(二)情境分析的深度不足
在教學(xué)實(shí)踐中,情境分析往往停留在表層,缺乏對(duì)情境背后蘊(yùn)含的數(shù)學(xué)規(guī)律和結(jié)構(gòu)的深度挖掘。學(xué)生在面對(duì)情境化問(wèn)題時(shí),往往未能從全局的視角出發(fā),去探討和分析其中隱藏的數(shù)學(xué)原理與解題策略。教師通常僅引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注情境的表面現(xiàn)象,如場(chǎng)景設(shè)定和情節(jié)發(fā)展,而忽略從中提煉出解決問(wèn)題所需的數(shù)學(xué)模型或方法的過(guò)程。淺層的分析使得學(xué)生的解題思路局限于直觀經(jīng)驗(yàn)或感性認(rèn)知,難以培養(yǎng)其系統(tǒng)的數(shù)學(xué)思維方式。實(shí)際上,情境化試題要求學(xué)生在面對(duì)復(fù)雜問(wèn)題時(shí),能夠從數(shù)學(xué)角度深人剖析問(wèn)題情境,發(fā)現(xiàn)其中的內(nèi)在聯(lián)系,并構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。教師未能在這一過(guò)程中起到有效引導(dǎo)作用,學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中就難以培養(yǎng)較高層次的數(shù)學(xué)思維能力。
(三)情境教學(xué)的方法單一
情境化試題的教學(xué)方法往往過(guò)于單一,教師習(xí)慣性地采用傳統(tǒng)的講授和示范教學(xué)模式,忽視情境化問(wèn)題解決過(guò)程中對(duì)學(xué)生自主思考、創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的培養(yǎng)。在面對(duì)復(fù)雜的情境化試題時(shí),單一的講解方式未必能夠有效激發(fā)學(xué)生的思維活力,反而可能導(dǎo)致學(xué)生過(guò)度依賴(lài)教師的解答,缺乏自主學(xué)習(xí)和深度探索的機(jī)會(huì)。
二、基于數(shù)學(xué)建模視角下的新高考情境化試題教學(xué)策略
(一)明確實(shí)驗(yàn)任務(wù),突出學(xué)習(xí)目標(biāo)
數(shù)學(xué)建模思想在情境化試題教學(xué)中的應(yīng)用強(qiáng)調(diào)從實(shí)際問(wèn)題中提煉核心數(shù)學(xué)知識(shí),構(gòu)建清晰的解題思路。在教學(xué)過(guò)程中,教師需要設(shè)定明確的學(xué)習(xí)目標(biāo),引導(dǎo)學(xué)生識(shí)別試題中的數(shù)學(xué)任務(wù),突出目標(biāo)導(dǎo)向,讓不同層次的學(xué)生在理解、探索和解決問(wèn)題時(shí)都能有所收獲。針對(duì)新高考背景下復(fù)雜情境題的多層次考查,教師應(yīng)結(jié)合學(xué)生的實(shí)際水平,將教學(xué)目標(biāo)細(xì)化分層,設(shè)計(jì)層次遞進(jìn)的作業(yè)任務(wù),逐步引導(dǎo)學(xué)生深化數(shù)學(xué)思維,提升解題能力。情境化試題往往通過(guò)復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景考查數(shù)學(xué)知識(shí)的應(yīng)用能力,同時(shí)包含信息提取、建模分析、邏輯推理等多項(xiàng)任務(wù)。因此,教師須通過(guò)目標(biāo)分解,幫助學(xué)生厘清每一步任務(wù),化繁為簡(jiǎn)。在任務(wù)設(shè)置中,注重知識(shí)與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合,既要關(guān)注解題思路的清晰性,又要培養(yǎng)學(xué)生從問(wèn)題情境中提煉數(shù)學(xué)模型的能力。結(jié)合新高考數(shù)學(xué)試題特點(diǎn),可以圍繞數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)逐步明確任務(wù)目標(biāo),開(kāi)展分層作業(yè)設(shè)計(jì),幫助學(xué)生循序漸進(jìn)地掌握解題方法。
【例1】(2024年高考全國(guó)卷Ⅰ第14題)甲乙兩人各有四張卡片,每張卡片上標(biāo)有一個(gè)數(shù)字,甲的卡片上分別標(biāo)有數(shù)字1,3,5,7,乙的卡片上分別標(biāo)有數(shù)字2,4,6,8。兩人進(jìn)行四輪比賽,在每輪比賽中,兩人各自從自己持有的卡片中隨機(jī)選一張,并比較所選卡片上的數(shù)字大小,數(shù)字大的人得1分,數(shù)字小的人得0分,然后各自棄置此輪所選的卡片(棄置的卡片在此后的輪次中不能使用),則四輪比賽后,甲的總得分不小于2的概率為
例如針對(duì)2024年全國(guó)卷I的最后一道填空題,教師可以圍繞明確任務(wù)、突出目標(biāo)展開(kāi)教學(xué)環(huán)節(jié)。教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)聚焦于明確學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo),即掌握排列組合方法與概率計(jì)算的應(yīng)用。在這一階段,教師要利用課件呈現(xiàn)問(wèn)題情境,逐步引導(dǎo)學(xué)生理解題目要求,并分解任務(wù): ① 確定四輪比賽中甲乙兩人各自的卡片選取條件; ② 計(jì)算甲在各個(gè)情境下可能的得分組合; ③ 求解甲得分不小于2分的概率。教師講解中,利用多媒體展示甲乙卡片的數(shù)字分布,直觀呈現(xiàn)題目中的數(shù)學(xué)元素,將復(fù)雜情境逐步轉(zhuǎn)化為可理解的數(shù)學(xué)問(wèn)題。在課堂互動(dòng)環(huán)節(jié)中,教師引導(dǎo)學(xué)生思考甲的得分情況,特別強(qiáng)調(diào)以下三種情境: ① 甲選擇數(shù)字1必輸; ② 甲選擇數(shù)字3和5,各有可能得分1分; ③ 甲選擇數(shù)字7必贏。在具體的概率計(jì)算環(huán)節(jié)中,教師在板書(shū)上逐一列出甲乙雙方可能的選卡組合,細(xì)致展示每種情境下甲的得分情況。學(xué)生通過(guò)觀察和討論,歸納出以下三種情況: ① 甲得0分的情況(1種組合); ② 甲得1分的情況(3種組合); ③ 甲得2分及以上的情況(8種組合)。教師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合排列組合公式 ,計(jì)算甲的總得分不小于2分的概率:概率 Σ= Σ 甲得分不小于2分的組合數(shù)/總組合數(shù) = 1 2 / 2 4 = 1 / 2 。在課堂設(shè)計(jì)的最后階段,教師設(shè)置分組討論,要求學(xué)生以小組為單位探討其他可能的情境變式,例如增加卡片數(shù)量或改變比賽規(guī)則。學(xué)生在分組討論中運(yùn)用所學(xué)方法進(jìn)行解題,教師在此過(guò)程中巡視,及時(shí)給予指導(dǎo),確保所有小組理解解題策略的核心。課堂展示環(huán)節(jié)中,每組學(xué)生分享解題思路,分析問(wèn)題情境與數(shù)學(xué)建模的過(guò)程,深化對(duì)數(shù)學(xué)概念與解題策略的理解。在上述教學(xué)環(huán)節(jié)中,教師為學(xué)生明確目標(biāo),幫助其掌握情境化試題的解題思路和方法,在實(shí)際操作中提升數(shù)學(xué)建模與概率計(jì)算的能力,實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo),切實(shí)提高課堂教學(xué)的針對(duì)性。
(二)結(jié)合多種資源,加強(qiáng)概念建構(gòu)
在新高考背景下,數(shù)學(xué)教學(xué)不能再局限于課本知識(shí)的簡(jiǎn)單傳遞,教師需要借助多種資源,幫助學(xué)生建構(gòu)完整的數(shù)學(xué)概念體系。教師結(jié)合多種資源展開(kāi)教學(xué),能夠有效打破傳統(tǒng)教學(xué)的桎梏,有機(jī)融合數(shù)學(xué)理論與實(shí)際應(yīng)用,促進(jìn)學(xué)生在復(fù)雜情境下靈活運(yùn)用數(shù)學(xué)方法,提升問(wèn)題解決能力。多樣的教學(xué)資源不只包括紙質(zhì)教材、試題庫(kù),還包括數(shù)字學(xué)習(xí)平臺(tái)、現(xiàn)代信息技術(shù)以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析等多渠道資源,教師應(yīng)善于整合各類(lèi)資源,以具體問(wèn)題為載體,引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與,逐步構(gòu)建抽象數(shù)學(xué)概念的認(rèn)知框架。例如針對(duì)概率與統(tǒng)計(jì)教學(xué),教師可以借助數(shù)字工具與題目解析資源,結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布特性,引導(dǎo)學(xué)生從數(shù)據(jù)中建構(gòu)概率分布的核心概念,強(qiáng)化學(xué)生的思維訓(xùn)練。
【例2】 (2024年高考全國(guó)卷I第9題)隨著“一帶一路”國(guó)際合作的深人,某茶葉種植區(qū)多措并舉推動(dòng)茶葉出口。為了解推動(dòng)出口后的畝收入(單位:萬(wàn)元)情況,從該種植區(qū)抽取樣本,得到推動(dòng)出口后畝收人的樣本均值 ,樣本方差
0.01。已知該種植區(qū)以往的畝收入 X 服從正態(tài)分布
,假設(shè)推動(dòng)出口后的畝收入 Y 服從正態(tài)分布
,則( )[若隨機(jī)變量 Z 服從正態(tài)分布
,則
。
A. P ( X>2 )>0 . 2 B. P ( X>2 )<0 . 5
C. P ( Y>2 )>0 . 5 D.
教師首先引入標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的概念,結(jié)合正態(tài)分布的概率特性,明確參數(shù) μ 和 σ 在正態(tài)分布中的意義,幫助學(xué)生理解題目中的分布條件及其概率區(qū)間。教師利用多媒體工具展示正態(tài)分布曲線圖,動(dòng)態(tài)演示數(shù)據(jù) 與 Y ~ N ( 2 . 1 ,0.01)的分布變化,直觀呈現(xiàn)兩個(gè)正態(tài)分布的均值與方差對(duì)概率區(qū)域的影響。教師借助數(shù)字化資源(如GeoGebra、Excel)繪制
和 N ( 2 . 1 ,0.01)的概率密度曲線,引導(dǎo)學(xué)生觀察曲線的形態(tài),結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)分?jǐn)?shù) Z 轉(zhuǎn)換公式:
,引出 P
的概率值,強(qiáng)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布在實(shí)際問(wèn)題中的廣泛應(yīng)用。
具體教學(xué)中,教師可以將題目解析拆解為以下幾個(gè)環(huán)節(jié):(1)明確正態(tài)分布 的參數(shù),其中 μ = 1 . 8 , σ = 0 . 1 。學(xué)生需要理解“分布均值”和“標(biāo)準(zhǔn)差”分別控制分布中心與分布的離散程度。(2)通過(guò)正態(tài)分布表或軟件計(jì)算,教師帶領(lǐng)學(xué)生求解: P ( X>2 ) :將 X>2 轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量Z > ( 2 -1 . 8 ) / 0 . 1 = 2 。查表可得 P ( Z>2 ) = 0 . 1 5 8 7 ,即 P ( X>2 ) ≈ 0 . 1 5 8 7 < 0 . 2 ,由此排除選項(xiàng) A 。 P ( X > 2 ) < 0 . 5 :顯然成立,確認(rèn)選項(xiàng)B正確。(3)對(duì) Y~N (2.1,0.01),教師引導(dǎo)學(xué)生分析正態(tài)分布的集中性 ∴ μ = 2 . 1 , σ = 0 . 1 ,求解
:將 Y>2 轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量 Z > ( 2 - 2 . 1 ) / 0 . 1 = - 1 。查表可得 P ( Z < - 1 ) = 0 . 1 5 8 7 ,因此
> 0 . 5 ,確認(rèn)選項(xiàng)C正確。排除選項(xiàng)D,因?yàn)?.8413大于0.8。在教學(xué)過(guò)程中,教師要讓學(xué)生掌握正態(tài)分布的求解方法,還要充分利用多種資源幫助學(xué)生建構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的概念。課堂總結(jié)環(huán)節(jié),教師引導(dǎo)學(xué)生反思正態(tài)分布的應(yīng)用方法,并鼓勵(lì)學(xué)生提出類(lèi)似情境問(wèn)題進(jìn)行解答,逐步構(gòu)建從具體問(wèn)題到抽象數(shù)學(xué)概念的完整認(rèn)知體系。
(三)強(qiáng)化小組互動(dòng),提升合作能力
在新高考數(shù)學(xué)情境化試題的教學(xué)中,強(qiáng)化小組互動(dòng)能夠有效提升學(xué)生的合作能力,幫助其在真實(shí)情境中找到解決問(wèn)題的突破口。小組互動(dòng)強(qiáng)調(diào)學(xué)生之間的交流、思維碰撞與多角度的分析,要求學(xué)生合理分工與合作,完成復(fù)雜情境下的數(shù)學(xué)建模與解答。課堂教學(xué)設(shè)計(jì)中,教師需構(gòu)建協(xié)作任務(wù),將復(fù)雜問(wèn)題拆解成多個(gè)環(huán)節(jié),并以小組討論的形式加以落實(shí),教師在過(guò)程中適時(shí)介人,引導(dǎo)學(xué)生明確任務(wù)目標(biāo),深化問(wèn)題理解,最終掌握數(shù)學(xué)概念與方法。
例如教師可以針對(duì)概率統(tǒng)計(jì)主題,設(shè)置情境化試題:一家公司銷(xiāo)售團(tuán)隊(duì)需要預(yù)測(cè)下個(gè)月的銷(xiāo)售額是否會(huì)達(dá)到目標(biāo)。根據(jù)歷史數(shù)據(jù),該團(tuán)隊(duì)的月銷(xiāo)售額 X 服從正態(tài)分布 N ( 5 0 , 1 6 ) ,其中均值為50萬(wàn)元,方差為16。公司設(shè)定下個(gè)月的目標(biāo)銷(xiāo)售額為60萬(wàn)元,要求小組合作解決以下問(wèn)題:銷(xiāo)售額達(dá)到目標(biāo)的概率是多少?若將銷(xiāo)售任務(wù)細(xì)化到各個(gè)團(tuán)隊(duì)成員,是否可以提高達(dá)標(biāo)概率?任務(wù)分解環(huán)節(jié)中,教師將全班分成若干小組,每組學(xué)生圍繞題目中的情境開(kāi)展分析與討論。小組成員需明確兩個(gè)核心任務(wù):一是基于正態(tài)分布 N ( 5 0 , 1 6 ) 的概率計(jì)算,求出銷(xiāo)售額超過(guò)60萬(wàn)元的概率;二是設(shè)計(jì)情境變式,嘗試將銷(xiāo)售自標(biāo)分解給若干成員,并計(jì)算整體達(dá)標(biāo)的概率。在合作討論中,每組成員需要充分發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì),結(jié)合理論公式展開(kāi)具體分析。上述任務(wù)分工、組內(nèi)討論與成果展示的完整教學(xué)環(huán)節(jié),能夠使學(xué)生在合作中積累經(jīng)驗(yàn),逐步建構(gòu)正態(tài)分布與概率計(jì)算的數(shù)學(xué)概念,強(qiáng)化團(tuán)隊(duì)協(xié)作與問(wèn)題解決能力。
(四)引導(dǎo)現(xiàn)象分析,促進(jìn)規(guī)律總結(jié)
數(shù)學(xué)情境題往往隱藏著不同的知識(shí)脈絡(luò)與規(guī)律,需要透過(guò)現(xiàn)象揭示數(shù)學(xué)本質(zhì),形成系統(tǒng)的解決策略。教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)拋物線、立體幾何與概率統(tǒng)計(jì)等情境中的多樣規(guī)律,尋找其中的聯(lián)系與區(qū)別,使其能夠順利從常見(jiàn)情境中抽象出數(shù)學(xué)模型,提高做題效率。教師引導(dǎo)學(xué)生觀察題目中的現(xiàn)象,精準(zhǔn)分析現(xiàn)象特征,能夠讓學(xué)生在逐步歸納中總結(jié)出不同知識(shí)類(lèi)別的應(yīng)用規(guī)律,實(shí)現(xiàn)思維深化與遷移。
以拋物線情境為例,題目常以物體形狀、拋物運(yùn)動(dòng)或最大最小值為載體,暗含拋物線的對(duì)稱(chēng)性與頂點(diǎn)的特征。如拋物線拱橋、拋物形射擊軌跡,或帶有邊界高度約束的建筑模型,均須學(xué)生結(jié)合拋物線的開(kāi)口方向、對(duì)稱(chēng)軸及頂點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行分析。這類(lèi)題目主要涉及二次函數(shù)的結(jié)構(gòu)特征,要求學(xué)生透過(guò)現(xiàn)象提煉出核心條件,識(shí)別方程中參數(shù)與圖形形態(tài)之間的聯(lián)系,逐步發(fā)現(xiàn)拋物線類(lèi)情境題解題路徑的統(tǒng)一性。在教學(xué)中,通過(guò)圖形變化與參數(shù)調(diào)整,引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)拋物線問(wèn)題的結(jié)構(gòu)規(guī)律,明確其應(yīng)用場(chǎng)景與知識(shí)基礎(chǔ)。立體幾何情境主要以空間圖形與容積關(guān)系為背景,題目設(shè)計(jì)往往涉及體積大小、外接關(guān)系與空間約束條件。正方體內(nèi)部容納球體、四面體或圓柱體的情境,考察物體尺寸與空間容積的兼容性。題目中文字描述的“完整放人”“接觸點(diǎn)”等關(guān)鍵詞,代表需要分析物體的內(nèi)切或外接關(guān)系,判斷邊長(zhǎng)、高度與直徑之間的約束。例如球體與正方體的對(duì)比中,球體直徑?jīng)Q定了能否完整嵌入正方體內(nèi)部,而圓柱體問(wèn)題需要關(guān)注底面直徑與高度是否超出空間限制。教師通過(guò)呈現(xiàn)不同物體在空間約束下的關(guān)系變化,引導(dǎo)學(xué)生觀察、歸納外接與內(nèi)切問(wèn)題的本質(zhì),結(jié)合體積與面積公式,提煉出立體幾何題目中核心規(guī)律。概率統(tǒng)計(jì)情境以隨機(jī)事件、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)與概率分布為主要載體,題自文字描述中的關(guān)鍵詞如“至少”“不小于”“總和為”等,暗含對(duì)概率模型與組合策略的考察。這類(lèi)題目強(qiáng)調(diào)在具體情境中構(gòu)建數(shù)學(xué)模型,判斷事件的發(fā)生概率或總數(shù)。例如課程選修情境中,學(xué)生須從不同課程類(lèi)別中滿(mǎn)足約束條件進(jìn)行選課方案的設(shè)計(jì),考查組合計(jì)數(shù)的邏輯性與方法應(yīng)用;而銷(xiāo)售自標(biāo)的概率問(wèn)題中,則是要分析分布特征與事件獨(dú)立性,識(shí)別總體達(dá)標(biāo)概率的計(jì)算路徑。教師需要結(jié)合組合與分布的規(guī)律,幫助學(xué)生歸納此類(lèi)問(wèn)題的現(xiàn)象,構(gòu)建模型、分析概率特征,揭示復(fù)雜情境下事件概率的共性規(guī)律。
分析現(xiàn)象的核心在于透過(guò)題目情境的具體表述,提煉出不同數(shù)學(xué)類(lèi)別的知識(shí)應(yīng)用方向,形成規(guī)律總結(jié)的框架。通過(guò)逐步分類(lèi)與深人探究,引導(dǎo)學(xué)生在不同情境中觀察現(xiàn)象、分析問(wèn)題、總結(jié)規(guī)律,逐漸掌握各類(lèi)情境問(wèn)題的解題思路與內(nèi)在規(guī)律,實(shí)現(xiàn)知識(shí)的融會(huì)貫通與遷移應(yīng)用。
三、結(jié)論
引入情境化試題是新高考改革的重要舉措,旨在培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。教師須不斷更新教學(xué)理念,結(jié)合數(shù)學(xué)建模視角,優(yōu)化教學(xué)策略,全面提升學(xué)生的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)。
參考文獻(xiàn):
[1]陳進(jìn)喜.新高考視域下高中數(shù)學(xué)教學(xué)改革探究[J].高考,2023(19):57-59.
[2]余文奇.高中數(shù)學(xué)情境試題的編制策略研究[D].黃岡:黃岡師范學(xué)院,2023.
[3]陳梓新.新高考下高中數(shù)學(xué)復(fù)雜情境題的解題策略[J].當(dāng)代家庭教育,2023(8):114-117.