初中数学跨学科实践活动的设计研究——以“一次函数”主题为例
这是一篇关于初中数学,跨学科,实践活动,活动设计的论文, 主要内容为数学“综合与实践”是新一轮数学课程改革的关注点之一,《义务教育数学课程标准(2022年版)》中强调开展跨学科实践活动,引导学生从数学学科角度观察、思考和解决涉及多学科知识的实际问题,发展核心素养和综合能力。在此背景下,如何有效落实数学跨学科实践活动,成为很多一线数学教师难以把握的现实问题。基于此,本文将聚焦于“如何设计与实施数学跨学科实践活动”展开初步探讨,期望为一线数学教师开发设计该类活动提供抓手,进而为2022年版课程标准理念的落地提供有力支撑。主要研究内容及结论如下:首先,通过对文献资料的梳理和提炼,明确了数学跨学科实践活动的概念和相关理论基础,从目标、内容和评价三个方面阐释了数学跨学科实践活动的内涵,总结归纳出数学跨学科实践活动的特点和教育价值,为后续研究奠定基础。其次,对河北省邢台市初中数学跨学科实践活动开展现状和师生对开展该类活动的态度进行调研,明晰一线数学教师实际开展该类活动中存在的现实问题,并深入了解教师对该类活动所持的信念、态度和看法以及学生的学习感受和期待。研究发现:开展过或参加过数学跨学科实践活动的师生仅占35%左右,虽然大多数教师对开展该类活动的总体态度比较积极,但由于可参考案例不足、活动开发设计难度高等原因,并未在实际教学中落实;开展过该类活动的教师在活动设计上稍有不足,主要表现为“活动主题依赖现成素材”“活动目标系统性不足”“活动整体规划工作不充分”等;学生对该类活动的参与积极性很高,且更倾向于教师开展基于数学与自然科学类学科融合主题的数学实践活动。再基于数学跨学科实践活动活动的特点,以新版课程标准中的相关要求、教材编排以及初中阶段学生的特点和学情为依据建构活动设计流程;参考借鉴5E教学模式,并结合已有研究分析基于5E教学模式建构数学跨学科实践活动实施流程的适切性的基础上,建构活动实施框架;结合实例说明活动设计和实施各个环节的呈现要点和实践策略,落实层层细化的技术指导,为一线数学教师设计和实施数学跨学科实践活动提供一个具体可操作的框架。数学跨学科实践活动设计流程包括“确立活动主题——明晰活动目标——设计学习任务——设计支架式学习单——活动实施规划——提出评价要求”六个主要环节;活动实施流程包括“创设情境与明确问题——合作探究,分析与解决问题——迭代优化——迁移到新情境——作品展示与评价”五个主要步骤。最后,基于前期所建构的活动设计流程和实施框架,聚焦于“一次函数”主题,设计和呈现两个数学跨学科实践活动案例,分别是“制作视力表”和“奇妙的杆秤”,进一步明确数学跨学科实践活动如何在实践中有效落实的问题。
基于神经网络的初中数学学科知识图谱构建与应用研究
这是一篇关于知识图谱,初中数学,神经网络,知识抽取的论文, 主要内容为信息技术的不断进步使得教育教学的各个环节开始向信息化和智能化的方向发展。在人工智能与大数据的驱动下,知识图谱在组织和展示学科体系结构、分析和挖掘学科知识方面的优势愈发凸显,面向智慧教育领域的学科知识图谱的构建及创新应用已经成为研究热点,具有非常重要的研究意义和应用价值。本文结合数学学科领域需求,全面开展了初中数学学科知识图谱的构建及应用研究。具体研究工作包括以下几个方面:(1)初中数学学科知识数据获取及预处理。本文获取的初中数学学科知识原始数据主要来源于初中数学教科书文本内容和基于Scrapy爬虫技术获得的网络资源,然后依次进行数据清洗、分词以及词性标注等相关数据预处理,完成了后续用于初中数学学科知识抽取的数据集构建。(2)面向非结构化文本的初中数学知识抽取方法研究。针对非结构化文本中三元组提取任务,首先提出基于Bi LSTM-CRF的实体识别模型,其次引入图卷积神经网络(GCN)和注意力机制分别提出了基于注意力引导图卷积神经网络(AGGCN)的关系抽取模型和基于GCN的文本分类模型,实现了初中数学知识三元组的自动提取。实验结果表明提出的模型都能够有效地完成初中数学知识的抽取。(3)初中数学学科知识图谱构建研究。针对不同平台获取的数据的多源性,结合初中数学学科特点,首先设计了一种适用于初中数学学科的本体构建流程并完成初中数学学科知识图谱的模式层构建,然后基于本文提出的初中数学知识抽取模型实现初中数学学科知识图谱的数据层构建,最后使用Neo4j图数据库实现三元组的存储及可视化。(4)基于初中数学学科知识图谱的知识查询平台的设计与构建。基于已构建的知识图谱,本文开发了初中数学知识可视化查询平台,该平台不仅集成了命名实体识别、关系抽取和文本分类等核心功能,还提供了基于知识图谱的知识可视化查询与检索,具有一定的实用价值。
基于神经网络的初中数学学科知识图谱构建与应用研究
这是一篇关于知识图谱,初中数学,神经网络,知识抽取的论文, 主要内容为信息技术的不断进步使得教育教学的各个环节开始向信息化和智能化的方向发展。在人工智能与大数据的驱动下,知识图谱在组织和展示学科体系结构、分析和挖掘学科知识方面的优势愈发凸显,面向智慧教育领域的学科知识图谱的构建及创新应用已经成为研究热点,具有非常重要的研究意义和应用价值。本文结合数学学科领域需求,全面开展了初中数学学科知识图谱的构建及应用研究。具体研究工作包括以下几个方面:(1)初中数学学科知识数据获取及预处理。本文获取的初中数学学科知识原始数据主要来源于初中数学教科书文本内容和基于Scrapy爬虫技术获得的网络资源,然后依次进行数据清洗、分词以及词性标注等相关数据预处理,完成了后续用于初中数学学科知识抽取的数据集构建。(2)面向非结构化文本的初中数学知识抽取方法研究。针对非结构化文本中三元组提取任务,首先提出基于Bi LSTM-CRF的实体识别模型,其次引入图卷积神经网络(GCN)和注意力机制分别提出了基于注意力引导图卷积神经网络(AGGCN)的关系抽取模型和基于GCN的文本分类模型,实现了初中数学知识三元组的自动提取。实验结果表明提出的模型都能够有效地完成初中数学知识的抽取。(3)初中数学学科知识图谱构建研究。针对不同平台获取的数据的多源性,结合初中数学学科特点,首先设计了一种适用于初中数学学科的本体构建流程并完成初中数学学科知识图谱的模式层构建,然后基于本文提出的初中数学知识抽取模型实现初中数学学科知识图谱的数据层构建,最后使用Neo4j图数据库实现三元组的存储及可视化。(4)基于初中数学学科知识图谱的知识查询平台的设计与构建。基于已构建的知识图谱,本文开发了初中数学知识可视化查询平台,该平台不仅集成了命名实体识别、关系抽取和文本分类等核心功能,还提供了基于知识图谱的知识可视化查询与检索,具有一定的实用价值。
初中数学跨学科实践活动的设计研究——以“一次函数”主题为例
这是一篇关于初中数学,跨学科,实践活动,活动设计的论文, 主要内容为数学“综合与实践”是新一轮数学课程改革的关注点之一,《义务教育数学课程标准(2022年版)》中强调开展跨学科实践活动,引导学生从数学学科角度观察、思考和解决涉及多学科知识的实际问题,发展核心素养和综合能力。在此背景下,如何有效落实数学跨学科实践活动,成为很多一线数学教师难以把握的现实问题。基于此,本文将聚焦于“如何设计与实施数学跨学科实践活动”展开初步探讨,期望为一线数学教师开发设计该类活动提供抓手,进而为2022年版课程标准理念的落地提供有力支撑。主要研究内容及结论如下:首先,通过对文献资料的梳理和提炼,明确了数学跨学科实践活动的概念和相关理论基础,从目标、内容和评价三个方面阐释了数学跨学科实践活动的内涵,总结归纳出数学跨学科实践活动的特点和教育价值,为后续研究奠定基础。其次,对河北省邢台市初中数学跨学科实践活动开展现状和师生对开展该类活动的态度进行调研,明晰一线数学教师实际开展该类活动中存在的现实问题,并深入了解教师对该类活动所持的信念、态度和看法以及学生的学习感受和期待。研究发现:开展过或参加过数学跨学科实践活动的师生仅占35%左右,虽然大多数教师对开展该类活动的总体态度比较积极,但由于可参考案例不足、活动开发设计难度高等原因,并未在实际教学中落实;开展过该类活动的教师在活动设计上稍有不足,主要表现为“活动主题依赖现成素材”“活动目标系统性不足”“活动整体规划工作不充分”等;学生对该类活动的参与积极性很高,且更倾向于教师开展基于数学与自然科学类学科融合主题的数学实践活动。再基于数学跨学科实践活动活动的特点,以新版课程标准中的相关要求、教材编排以及初中阶段学生的特点和学情为依据建构活动设计流程;参考借鉴5E教学模式,并结合已有研究分析基于5E教学模式建构数学跨学科实践活动实施流程的适切性的基础上,建构活动实施框架;结合实例说明活动设计和实施各个环节的呈现要点和实践策略,落实层层细化的技术指导,为一线数学教师设计和实施数学跨学科实践活动提供一个具体可操作的框架。数学跨学科实践活动设计流程包括“确立活动主题——明晰活动目标——设计学习任务——设计支架式学习单——活动实施规划——提出评价要求”六个主要环节;活动实施流程包括“创设情境与明确问题——合作探究,分析与解决问题——迭代优化——迁移到新情境——作品展示与评价”五个主要步骤。最后,基于前期所建构的活动设计流程和实施框架,聚焦于“一次函数”主题,设计和呈现两个数学跨学科实践活动案例,分别是“制作视力表”和“奇妙的杆秤”,进一步明确数学跨学科实践活动如何在实践中有效落实的问题。
基于项目化学习的初中教学单元教学设计研究
这是一篇关于项目化学习,单元教学设计,初中数学的论文, 主要内容为《义务教育数学课程标准(2022年版)》强调教师在教学中要丰富教学方式,选择能够引发学生思考的方式。探索单元教学,积极开展项目化学习等综合性的教学活动,并根据学习任务和学习对象的特点选择多种教学方式相结合,让学生在实践、探究、体验、反思、合作、交流中感悟数学思想,积累基本的活动经验,提升数学核心素养。单元教学是指以课程标准为依据,以发展学生核心素养为目的,根据学科的核心概念,分析、整合学习内容,让学生通过探究、实践掌握相对完整的单元知识的教学模式。项目化学习又称作PBL(Project-based learning)是以现实问题为核心开展的探究性学习,在学习过程中强调学生的实践与合作,学习结束以项目作品作为成果并进行展示交流。本研究在梳理“单元教学设计”和“项目化学习”已有文献的基础上,探讨二者融合在初中数学教学中的可行性。根据访谈调查结果,说明了基于项目化学习进行初中数学单元教学设计的必要性和迫切性。借鉴单元教学设计中的“ADDIE”模式,数学单元教学设计的流程和项目化学习的相关理论,构建基于项目化学习的初中数学单元教学设计的流程及方法,开发“二次函数”单元的教学案例设计,为提升学生数学核心素养探索一条可行的道路。全文总共分为六个部分:第一部分导论。导论部分是对论文研究的总体阐述,主要介绍文章研究问题的提出、国内外对于该问题的研究现状综述、研究的目的与意义、研究的思路、研究主要的创新点与研究的重难点。第二部分项目化学习与初中数学单元教学设计概述。这部分主要对项目化学习、初中数学单元教学设计的概念、特征等内容进行阐述,并且分别界定了项目化学习和项目学习的区别,单元教学设计与课时教学设计的异同。在此基础上,对基于项目化学习的初中数学单元教学设计的内涵、构成要素等内容进行剖析。第三部分基于项目化学习的初中数学单元教学设计的现状调查。该部分通过对H省六所初级中学的数学课堂进行实地调查研究,选取了十名教师,采用访谈法,了解目前数学课堂基于项目化学习的单元教学设计的现状。调查发现:教师认可项目化学习和单元教学设计对培养学生核心素养的作用,但是在数学课堂教学中运用较少,“教师自身缺乏相关理论知识和实践经验”“学生自主学习能力不足”成为两种方法运用较少的主要原因。教师在项目化学习和单元教学设计时存在一些困难,主要体现在“单元内容划分”“项目制定”“学习目标”“问题设计”等细节方面。第四部分基于项目化学习的初中数学单元教学设计的依据。主要分为理论依据、实践依据两个方面。在《义务教育数学课程标准(2022年版)》的基础上,从理论及实践两个方面寻求本研究的依据。理论依据主要对建构主义理论、实用主义理论、发现学习理论进行详细阐述,分析这三种理论给项目化学习与初中数学单元教学带来的启示,以及其中的联系。实践依据从二者结合的重要意义来谈,为研究奠定依据。第五部分基于项目化学习的初中数学单元教学设计的流程与方法。结合访谈调查中数学课堂出现的问题和项目化学习、单元教学设计相关理论研究,从教学设计的基本原则出发、基于单元教学设计的“ADDIE”模式,构建项目单元教学设计的框架及流程、以具体的设计方法作为补充,分别进行详细论述。第六部分基于项目化学习的初中数学“二次函数”单元教学案例设计。该部分选取华师大版初中数学中“二次函数”这一章节为案例,从案例背景、案例设计与设计反思三个部分进行分析,在案例设计中将第五部分的流程及方法恰当的运用其中。根据二次函数章节本身的特点,在设计框架及流程的整体指导下,设计出基于项目化学习的初中数学“二次函数”单元教学设计方案。本研究的创新点力图体现在两个方面。一是研究视角新,随着《义务教育数学课程标准(2022年版)》的颁布,新思想与新方法映入眼帘,笔者基于此开展数学教学新方法的研究,促进数学课堂的改革。二是研究内容新,项目化学习和单元教学设计对数学核心素养的培养和学生高阶思维的提升都有很大的帮助,笔者将二者在数学学科上有机结合,提出在教学实践中的教学框架、流程等方法,并以“二次函数”为案例设计教学,将研究落地。
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