TI圖形計算器：中學數學建模與STEM活動的得力助手

{體育老師能不能教數學，我們不作討論。今天要說的是，數學老師來指導體育課。}

上海某中學的體育課上，同學們正在練習實心球，然而表現天差地別：有的同學刻苦練習，效果卻不佳；而有的同學看似輕松，卻能投出好成績。同學們揮灑汗水和一頭霧水的同時，數學金老師卻迷戀上了那些在空中劃過的一道道拋物線，善心和好奇心引發了她的深度思考。

于是，金老師與信息技術老師聯合，組織學生一起，開展了別開生面的數學與體育訓練的課題研究。老師與同學們拍攝體育課上投擲實心球的視頻，實地測量投擲距離。接著，利用專業軟件逐幀截取、時空疊合，近似擬合出實心球出手后的運動軌跡，轉化為靜態圖片并繪制函數圖像。

當然，得心應手的工具是高效研究的必備“武器”：TI圖形計算機器

金老師教會了同學們使用TI圖形計算器，借助其擬合函數功能，結合同學們的身高、體重、出手高度、速度、角度等數值進行分析。例如，身高1.62米的陳瑩嘉，通過TI圖形計算器的分析發現，當自己的投擲角度控制在42至45度之間時，獲得滿分的幾率大大增加。最終，依據分析結果，為每名同學制定出針對性的訓練方案。在這個過程中，同學們不再覺得數學抽象無用，而是真真切切看到它在解決實際問題中的強大作用。

在中學數學建模學習里，TI圖形計算器優勢顯著。它具備強大的符號代數系統，面對復雜的代數方程，學生能迅速求解，比如在解決行程問題中涉及的多元一次方程組時，可快速得出答案，節省大量計算時間，讓學生將更多精力放在模型構建與分析上。其幾何操作系統，能將幾何圖形直觀呈現并進行動態演示。像探究三角形全等條件時，學生在計算器上隨意改變三角形的邊長、角度，實時觀察圖形變化，快速理解全等的判定定理，比單純從書本上理解更加直觀、深刻。

在數據處理與分析方面，TI圖形計算器同樣出色。當開展統計調查，如調查全校學生的興趣愛好分布時，學生收集數據后輸入計算器，可一鍵生成柱狀圖、折線圖、扇形圖等，清晰展示數據分布特征。還能進行數據擬合，找出數據背后潛在的函數關系，為建立數學模型提供有力支持。而且，TI圖形計算器支持編程功能，學生可以通過編寫程序，模擬數學實驗。例如模擬拋硬幣實驗，通過大量重復試驗，深入理解概率的概念。

在STEM活動中，TI圖形計算器也是不可或缺的工具。模塊化的Python編程語言，高效簡單，TI開發了多套STEM課程。例如：

1.十分鐘編程（基于圖形計算器和創新者系統硬件，編程）

2.用等速運動探索深度（工程設計、數學建模、編程）

3.做一個揚聲器（物理、技術、基礎制作、編程）

4.做一個紅綠藍燈泡（物理、生物、數學、技術、基礎制作、編程）

5.自動灌溉系統(物理、生物、數學、技術、基礎制作、編程)

6.自動停車系統（物理、數學、技術、工程設計、編程）

以“智能灌溉系統設計”活動為例，學生要綜合運用科學、技術、工程和數學知識。利用溫度、濕度傳感器收集環境數據，傳感器將數據傳輸給TI圖形計算器，計算器對數據進行分析處理。通過數學建模，建立起環境參數與灌溉時間、水量之間的函數關系，再依據模型編寫程序，控制電機實現自動灌溉。在這個過程中，TI圖形計算器連接起不同學科知識，讓學生在實踐中體會到知識的融合與應用，享受樂趣的同時，學以致用。

同時，TI圖形計算器在工程和科學領域的應用還體現在數學工具與專業技術的結合上，計算器支持動態演示、數據分析及跨學科編程。其具備的符號代數運算、2D/3D圖形動態演示、統計擬合及程序編程功能，可實現教學與科研場景下的復雜計算需求，CAS代數系統支持方程求解、動態系數值分析，幾何操作系統適用于物理模擬與數據處理。

TI圖形計算器還適用于統計學、金融數學等場景，支持柱狀圖、箱線圖等數據可視化工具進行實驗數據擬合。TI-Nspire 系列通過彩屏顯示和Python編程能力，強化了科學實驗中的動態參數探索與結果驗證。Python語法結構簡單，注重代碼可讀性，適合初學者快速上手。TI圖形計算器內置動態系數值調整、滑塊交互等功能，結合Python可實現數學模型與圖形的實時聯動，適用于眾多教學和科研場景。

關于TI

TI圖形計算器來自德州儀器（TexasInstruments）。是全球領先的半導體公司，不僅在半導體業務上成績斐然，為現實世界的信號處理提供創新的數字信號處理（DSP）及模擬器件技術，還涉足傳感與控制、教育產品和數字光源處理等領域。其總部位于美國得克薩斯州的達拉斯，在全球25多個國家設有制造、設計或銷售機構。在教育產品領域，TI一直致力于為師生提供先進、實用的工具。

TI利用自己在技術和產品研發方面的優勢，一直都致力于在科研和教育方面的投入和支持。在美國，TI和很多高校都展開了關于STEM的合作，這些學校包括斯坦福大學、麻省理工大學、密歇根大學等。在中國，TI在300余所高校建立了4個技術中心，600多個TI DSP 實驗室、MSP430實驗室和模擬技術實驗室，每年有超過13萬名學生得到TI各項技術培訓，超過3萬名學生參加各類TI支持的電子設計競賽。

學校案例

京市陳經綸中學團結湖分校應用場景

學生表示：“利用圖形計算器的強大功能，我對數學知識的綜合應用能力有了很大的提升。面對一個沒有見過的題目，我有更多的思考空間和入手點”。

北京師范大學（珠海）附屬高級中學應用場

沈陽市第四中學

第十四屆全國中小學創新課堂教學實踐觀摩活動，優秀研討課例

沈陽市第四中學 郭佳佳老師《數學建模活動：摩天輪中的數學問題》

一“器”在手，萬物數通！TI圖形計算器緊扣中學課改教材大綱，在算法、概率和統計等中學數學重難點章節的教學中發揮著重要作用，切實幫助學生理解抽象知識，提升學習效果，為學生在數學學習以及STEM活動中的探索提供有力支持。