一些 教育倡导者 and 领导者  are seeking to 转移  数学教育的重点从过程性符号操纵到技能(例如计算思维),可以更好地为学生的未来工作做好准备。由于教育的变化需要时间,因此数学老师现在如何让学生学习这些技能?在本文中,我分享了一些将计算思维带入数学课堂的工具和技巧。

编码

根据 国际教育技术学会(ISTE), 计算思维 是一个解决问题的过程,涉及到识别模式,进行抽象,开发算法并制定程序以供计算机使用以查找解决方案。编写代码来解决问题需要计算思维。在创建算法来找到解决方案时,学生通常需要以不同的方式看待问题。在对代码进行故障排除时,他们会发现可能会错过的数学细微差别。在工作中,他们会发展出更强的逻辑思维,模式查找和抽象技能。

可以在线找到许多免费活动,以指导您和您的学生循序渐进,无论您的编码水平如何。我最喜欢的一些东西包括:

  • CSandMath 。该网站提供小学,初中和高中数学课程。在每节课中,学生通过编写以下代码来研究和应用数学概念: ,一种适合所有年龄段的易于学习的块编程语言。包括提示,挑战和老师支持。
  • 蟒蛇 。 蟒蛇 是一种免费,流行,功能强大且易于学习的编程语言。对于那些不熟悉Python的人,这本书 使用Python进行数学历险记:使用代码探索数学的图解指南 Peter Farrell撰写的文章是一个不错的起点。这本书解释了如何下载和安装Python,并提出了一些活动和挑战,这些挑战和挑战提高了编程技能,同时要求学生探索数学概念。如果我仍在教授几何学,我将让学生使用Python的Turtle绘图工具探索多边形的属性和变换。
  • STEM编码 。俄亥俄州立大学的这个项目为 影片  引导学生编写代码以使用数学解决问题。无需任何编码经验;提供教师指导和支持。
  • 代码小时  —这项全国性的倡议 计算机科学教育周 and Code.org  向数百万学生介绍一小时的计算机科学和计算机编程知识。一小时的编码活动按年级进行分类,并且还为学生和教师提供了其他课程。该周于12月正式庆祝,但活动可以随时使用。

Polyup

一个学生的最爱, Polyup  是一个计算思维的游乐场。各个年级的学生通过称为“机器”的活动以自己的步调工作,他们在“修改机器”以解决问题时练习计算思维和计算技能。这是一款很棒的游戏 代码小时  活动,教室中出现的停机时间或实践特定概念(例如顺序或功能)。

技术计算软件

学术界和工业界使用技术计算软件对过程进行建模,分析和可视化数据以及进行计算。该软件可以是免费的(例如 千里马 , 鼠尾草 GeoGebra CAS计算器)或基于许可证的(例如 Mathematica , 的MATLAB )。要使用技术计算软件,学生需要使用特定编程语言的语法来制定和键入命令。例如,要在Mathematica中绘制函数,学生必须了解Plot []命令的结构和语法以及其各种选项。如果命令无法正常运行,则学生将学习对错误进行故障排除并解决问题。

我的荣誉预微积分学生使用Mathematica 用于课堂活动,例如探索三角函数图的变换,发现逆三角函数的行为, 创建滑块以研究极坐标方程,编写自己喜欢的歌曲逐条注释,设计和3D打印 花瓶  and 极地花 ,并求解方程式。我给出一些实地评估,要求学生使用Mathematica解决问题,分析情况或支持解决方案。

How to Make Time for计算思维

需要明确的是,我不能每年在这篇文章中做任何事情。我将这些活动用于 代码小时 ,长时间休息前的几天,或者我的学生为其他科目,大学考试或学校活动做大量准备时。当我觉得是时候“补习”课堂学习时,我也会使用这些活动。请注意,让学生有时间熟悉软件或编码平台并解决问题很重要。根据复杂性,每个活动计划两个或三个课时。

如果有足够的计划时间,就可以对课程进行全面的大修。几年前,我利用暑假确定学生如何使用Mathematica来发现和探索Honors Pre-Calculus课程中的主题。但是,发现和探索要比传统教学花费更多的时间。我学校的荣誉微积分预备课程的目的是为学生准备AP微积分(AB或BC)做准备,因此我与我们的系主任和AP微积分老师密切合作,以确定学生需要哪些主题微积分。我们还决定删除或更快地教授主题。随着时间的推移,我的学生将使用Mathematica来更深入地研究主题,并对数学产生更深刻,更直观的理解。

在每个计算思维活动的结尾,我 要求学生反思 根据他们所学到的知识,说明他们在应对挑战时如何提高技能,并描述所观察到的任何意外结果。我也与他们分享我对他们的成长,适应力和数学观察的看法。

学生如何受益

借助计算思维工具,学生可以在学习语法和排除错误时练习耐心和毅力。他们在寻找和发现数学概念中的模式时制定算法。当他们对语法和数学更加熟悉时,他们会感到有成就感。在寻求实习或工作影子为未来的工作做准备时,他们会发展出一种出色的技能来补充简历。

有关更多信息,请参见:


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