数学合作技能培养研究论文提纲

论文题目：数学模型在高中生物学教学中的应用研究

摘要：我国《普通高中生物学课程标准（2017年版）》中指出生物学学科核心素养包括生命观念、科学思维、科学探究、社会责任,并强调学生应通过模型建构培养生命观念和探讨、阐释生命现象及规律。数学模型有助于学生知识学习的系统性和完整性,能够获取学习方法和技能,同时能帮助学生利用一些数学工具来处理复杂的习题,提高其问题解决的能力。然而目前高中生物学教学中,数学模型建构活动开展力度不够;另外,在生物学教学中的数学模型大都是依据数学工具来分类,对于高中生的心理认知特征和生物学科特点不能充分体现和把握。因此,本研究将通过数学模型教学实践,并在参考数学教学中数学模型分类的基础上,对数学模型分类进行初步探索,设计相应的教学策略,使学生参与数学模型的建构过程,进而探究数学模型教学对学生问题解决能力和合作能力的影响。通过对部分高中生物教师和学生开展数学模型教学现状的访谈和调查,结果发现:部分教师的数学模型意识淡薄、教学方式单一;学生在日常学习中很少参与数学模型建构的活动、模型应用情况不乐观。但总的来说,高中师生对数学模型的认可度较高,支持数学模型教学内容的开展。根据现状分析和教学实际,本研究参考数学教学中数学模型的分类,将高中生物学中数学模型按照对象特点将其分为:“表述类”数学模型、“方法类”数学模型、“情境类”数学模型,并在数学模型建构的一般步骤的基础上提出相对应的教学策略,筛选教学内容后应用于教学实践。本研究选取学习情况、高中生生物学问题解决能力、合作能力无显著差异的两个班级的学生作为研究对象,实验组根据数学模型的分类及构建的对应教学策略进行教学,对照组进行常规教学,实践结束后对两个组的问题解决能力、合作能力、知识掌握程度等进行教学评价。通过为期一个学期的教学实践,并利用相关量表和生物学试题对两个班进行测评,利用SPSS软件进行统计分析实验数据,综合评价实践效果。结果显示:（1）相比于对照组,实验组学生的生物学问题解决能力有显著提高（P=0.043＜0.05）,其中在生物学问题解决的态度、生物学问题解决策略、生物学问题信息的加工处理这三个维度的对比出现显著差异（P＜0.05）,但在结构化的生物学知识和生物学问题信息的识别两个维度上两者差异不明显（P＞0.05）。（2）在合作能力方面,实验组和对照组在后测总体上没有显著性差异,其中在认同感与荣誉感、表达与沟通这两个维度上存在显著性差异,但在管理与协商、反思与评价这两个维度上没有明显差异。（3）在生物学学习成绩上,两个班总体上没有出现显著性差异,但对于数学模型的相关成绩出现了显著性差异。由此得出研究结论:数学模型教学可以帮助学生数学统计分析类知识的掌握,提高学生的问题分析和解决能力,更好地发挥小组合作的作用。本研究初步探索了高中生物学中数学模型的分类和相对应的教学策略,不仅能够提高学生的问题解决能力和合作能力,也能够促进学生生物学学科核心素养的培养,有利于教师综合素质和专业素养的提升。另外,论文的研究成果能够丰富数学模型教学的研究体系,为一线生物教师进行数学模型教学提供参考。

关键词：数学模型;高中生物学教学;问题解决能力;合作能力

学科专业：教育硕士（专业学位）

摘要

Abstract

第1章 引言

1.1 选题缘由

1.1.1 发展素质教育符合新时代课程改革的要求

1.1.2 模型教学体现生物学学科核心素养的基本理念

1.1.3 数学模型教学是生物学课程的必然需求

1.2 研究目的与意义

1.2.1 研究目的

1.2.2 研究意义

1.3 研究内容

1.4 研究方法

1.4.1 文献研究法

1.4.2 访谈法

1.4.3 问卷调查法

1.4.4 教育实验法

1.4.5 统计分析法

1.5 研究思路

第2章 文献综述

2.1 概念界定和梳理

2.1.1 模型

2.1.2 模型教学

2.1.3 生物学模型

2.1.4 数学模型

2.1.5 数学建模

2.2 模型的类型

2.2.1 依据模型的功能分类

2.2.2 依据模型的演进分类

2.3 数学模型的分类

2.3.1 依据数学模型的表现形式分类

2.3.2 依据高考试卷中数学模型的类别来分类

2.3.3 依据模型应用的数学工具的不同来分类

2.3.4 依据数学模型对象的特点来分类

2.4 数学模型建构的一般步骤

2.5 数学模型在国内外教学中的应用现状

2.6 数学模型教学的理论基础

2.6.1 多元智能理论

2.6.2 杜威的“从做中学”理论

2.6.3 教育建模理论

2.6.4 人本主义理论

第3章 高中生物学教学中数学模型的现状调查及结果分析

3.1 教师访谈与结果分析

3.1.1 访谈对象

3.1.2 访谈提纲

3.1.3 访谈结果与分析

3.2 学生调查与结果分析

3.2.1 调查对象

3.2.2 调查问卷设计

3.2.3 调查实施情况

3.2.4 调查结果与分析

第4章 高中生物学教学中应用数学模型的策略构建

4.1 应用数学模型教学的原则

4.1.1 教育性与发展性相结合的原则

4.1.2 简化性和科学性相结合的原则

4.1.3 理论和生活实际相结合的原则

4.2 数学模型分类的建立要点

4.2.1 高中生的心理认知特征

4.2.2 高中生物学学科特点

4.2.3 生物学教学的实践情况

4.3 数学模型分类标准的制定

4.3.1 “表述类”数学模型的分类标准

4.3.2 “方法类”数学模型的分类标准

4.3.3 “情境类”数学模型的分类标准

4.4 高中生物学数学模型的整理与分类

4.5 高中生物学中应用数学模型的教学策略

4.5.1 “表述类”数学模型的教学策略

4.5.2 “方法类”数学模型的教学策略

4.5.3 “情境类”数学模型的教学策略

4.6 教学评价

4.6.1 评价内容

4.6.2 评价工具

第5章 高中生物学中应用数学模型教学的实践研究

5.1 实践目的

5.2 实践对象

5.3 实践设计

5.4 教学实施案例

5.4.1 “表述类”数学模型教学的案例

5.4.2 “方法类”数学模型教学的案例

5.4.3 “情境类”数学模型教学的案例

第6章 教学实践结果与分析

6.1 数学模型对学生问题解决能力的影响比较

6.1.1 问卷回收率和有效率统计

6.1.2 学生问题解决能力显著提升

6.2 数学模型对学生合作能力的影响比较

6.2.1 问卷回收率和有效率统计

6.2.2 学生合作能力有一定程度的提高

6.3 学生对试题中数学统计分析类知识掌握程度提高

第7章 研究结论与展望

7.1 研究结论

7.1.1 数学模型教学能够提高学生的生物学问题解决能力

7.1.2 数学模型教学能够增强学生的合作能力

7.1.3 数学模型教学能够改善学生对数学统计分析类知识的掌握

7.2 研究展望

7.2.1 不足之处

7.2.2 教学建议

参考文献

致谢