Page 114 - 核心素养下的高中数学课堂教学实践与探究
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核心素养下的高中数学课堂教学实践与探究
Practice and Exploration of Mathematics Classroom Teaching in High School under the Core Literacy
对实际工作起到一定的指导作用。
当前,中国高中生在高一时学习集合、基本初等函数、三角函数、解三角形、
向量、数列、不等式,在高二时学习解析几何、立体几何、一元函数微积分初步
和概率统计。在正常的教学当中,并不包括线性代数和多元函数的微积分。而线
性代数和多项式微积分,则成为机器学习理论的一个有力辅助工具。与此同时,
高一的学生在学习完基本初等函数后,还没有见到丰富的函数的例子,对函数模
型的经验储备也不够,使得机器学习的第一步无法高效地进行。而且,由于智能
技术是以完美包装的形式出现在大众中的,大众对“智能”的概念一无所知,也
不需要理解,这就导致了“智能”这两个字在刚开始学习的时候,会出现一头雾
水的情况。
从上述三方面进行考察,总结了该实例在实施过程中所要面对的三个矛盾。
矛盾 1:在机器学习理论中所需要的深厚的数学基础与在高中数学课程中的
知识比较薄弱之间的矛盾。
矛盾 2:对功能模型的要求很高,而高一的学生没有足够的经验。
矛盾 3:“智能”来自机器学习的数学构造,而“智能”则来自更多来自生
命之间的冲突。
而“分层次、分目标的教学”正是这三大矛盾的关键所在。
首先,将机器学习方法应用于高中的数学模型,应该在高中(二、三)讲授。
这时,学生已有了基本的数学建模思维,并有了对函数模型的初步体验,从而可
以解决矛盾 2。
其次,在引入诸如神经网络等复杂的机器学习机理之前,我们应该从一个简
单的数学模型出发,让学生看到智慧的起源。其中一个典型的实例就是用连分式
方法对函数进行逼近,另外一个实例就是函数数值迭代法的收敛。我们可以将这
些内容融入高中一二年级的有关章节中,让学生了解到“智能”的数学根源就是
有限值与稳定性,从而部分地解决了矛盾 3。
最后,在教学过程中,不应采取一刀切的方式,对每一位同学都适用同样的
课程标准。即便是在未来,AI 与大数据将会成为主流,但也不是每一个人都必
须精通机器学习。其实,对于许多人来说,只需要理解机器学习最基础的理念和
方法,欣赏一些机器学习的例子,就可以确保在未来需要使用机器学习时,能够
找到合适的方向,以及在这方面有天赋的合作伙伴。而对课程要求较高的学生,
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