科学中混合数学意义构建的认知框架
摘要：科学中的混合数学意义构建（混合MSS）涉及对描述科学现象的数量关系的深刻概念理解，并已在各个学科中进行研究。然而，没有统一的混合MSS特征描述。我们基于以前的工作，开发了一个理论认知模型，用于混合MSS。该模型包含三个广泛的层次，代表越来越复杂的混合MSS参与方式：1）推导描述现象的相关变量之间的定性关系（定性层次），2）推导这些变量之间的数学关系（定量层次），3）解释公式中使用的数学运算与现象之间的关系（概念层次）。每个层次包含三个子层次。我们使用PhET模拟来设计各个学科的动态评估场景，以测试该模型。我们使用这些评估来面试具有广泛数学技能的本科生。面试分析提供了对认知模型的有效性证据。它还揭示学生倾向于在不同学科背景下表现相同水平，这表明混合MSS是一个独立于特定学科背景的认知构建。本文介绍了首次发表的经过验证的混合MSS认知模型，可以指导教学、课程和评估的发展。
作者：Leonora Kaldaras, Carl Wieman
论文ID：2207.12442
分类：Physics Education
分类简称：physics.ed-ph
提交时间：2023-05-25