在本科STEM课程中使用计算机模拟引入教学混合数学科学意义构建的教学模型
摘要：融合数学与科学的认知能力是科学思维中的基础认知过程，可以用数学术语表达科学概念并整合科学和数学推理能力。这个被称为融合数学科学意义生成（blended MSS）的过程是所有STEM学生所期望掌握的技能，但很少有学生在学习它，也没有太多关于如何教授它的研究。在这项工作中，我们介绍了一种新的教学方法的开发和测试，用于STEM课程在本科和K-12教育背景下教授融合MSS。这项研究基于我们过去的工作，即开发和验证一个详细描述此类意义生成涉及的认知水平的框架。本研究利用交互式模拟的独特能力来评估和开发融合MSS。我们设计了教学活动，帮助学生在热容和库仑定律的背景下运用融合MSS。热容活动在大一化学课程中进行了试验，库仑定律活动在大一物理课程中进行了试验。结果表明，对于没有相关方程知识的学生，这些活动支持方程的发展，并提高了他们对方程数学关系的理解。这些结果表明，这种教学方法帮助学生在较高认知复杂性水平上参与融合MSS。
作者：Leonora Kaldaras and Carl Wieman
论文ID：2305.13451
分类：Physics Education
分类简称：physics.ed-ph
提交时间：2023-05-24