在物理情境中运用GeoGebra软件培养学生数学应用能力研究

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物理和数学关系十分密切,《普通高中物理课程标准》(2017)也强调在教学中要促进学生跨学科解决问题能力的发展。但近年来教育研究者和高校教师发现物理专业学生的数学基础有所弱化。因此,研究如何提高中学生的数学应用能力具有重要的现实意义。本文首先通过文献查阅、教师问卷等方法分析造成物理学习中数学应用困难的深层次原因。接着根据认知负荷理论、David Hestene建模理论、多媒体学习认知理论,结合例子论述运用Geo Gebra教学软件培养学生数学应用能力的可行性,发现要解决学生数学工具应用困难问题应该从培养学生将物理模型转换为数学模型以及运用数学模型的处理结果解释物理问题情境这两方面入手。而Geo Gebra教学软件在这两方面都有其独到优势,它可以将抽象复杂的物理规律、物理过程更加形象直观的展示;可以提高学生对数学知识、思维、方法的认识和使用能力;可以联系物理实质和数学形式;可以提高学生学习物理的兴趣。然后结合物理学科特点,提出了在物理情境中应用Geo Gebra教学软件培养学生数学应用能力的策略,提供了两个根据该策略应用Geo Gebra软件编写的旨在培养学生数学应用能力的教学案例,并将其中一个案例进行教学实践,同时采用口头报告研究法详细分析实验组和控制组在解题时的建模过程,发现实验组对物理情境中的数学模型的构建、理解和运用等数学应用能力都明显优于控制组,且实验组同学对应用数学工具解决物理问题的兴趣明显高于控制组。综上所述,在物理情境中运用Geo Gebra软件辅助教学有助于培养学生数学应用能力,有助于提高其跨学科解决问题能力。该研究成果对利用Geo Gebra软件辅助其它学科教学的研究有借鉴意义。
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