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通过时空推理培养STEM思维

未来的工作在STEM领域。想想世界上最具创新力的公司就知道了。许多由科学家、技术人员、工程师和数学家提供动力。根据美国劳工和统计局到2029年,STEM职业的数量预计将增长8%。

STEM不仅仅是一个缩略词。这是一种思维——一种迎接挑战、激活大脑多个区域来解决问题的敏捷思维方式。发展必要的技能未来STEM事业的成功从扎实的数学知识开始。然而,与我们交谈过一次又一次的教育工作者告诉我们,传统的算法方法正在让学生落后。美国心理协会的一份报告称,对数学有深刻的概念性理解可以为早期所有STEM领域建立的解决问题的基础数学技能是强有力的预测因素后来的学习。

那么,我们如何才能让学生更直观、更容易学习数学呢?用大脑学习的方式教数学!

用大脑学习的方式教数学

为了说明我们的大脑是如何学习新事物的,利用你现有的东西模式的实验室。我们的思想就像小实验:对刺激做出反应,预测结果,每当有新信息出现时分析结果。

神经学家将这个过程定义为perception-action周期反馈回路帮助我们理解世界是如何运转的。像这样的知识通过感知-行动循环被编码到我们的大脑中,是非常强大和容易检索的。这就是感知-行动循环如此有价值的原因:它是我们理解周围世界并决定如何在这个世界上生活的默认方式。

视觉数学改变一切

伟德1946亚洲娱乐城是一个基于游戏的数学教学项目,是由加州大学欧文分校的神经科学研究开发的。它将时空推理嵌入到学习过程中,让学生操纵视觉模型来解决问题。这种高度创新的方法已经被多个大规模的研究证明是可行的具有统计学意义的阳性结果对学生进行州标准化数学评估提高学生的自我效能感对数学。

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除了以一种创新的方式为PreK-8的学生教授“STEM中的M”,让所有学生都参与到一段富有成效的斗争之旅中,ST Math还培养了问题解决者和批判性思考者:这是STEM思维的核心属性。伟德1946亚洲娱乐城它通过工程设计过程来实现这一点,“我想,我尝试,我学习”(预测,测试,观察),这是学生们每次在ST数学中解决谜题时所做的学习中心。伟德1946亚洲娱乐城在ST伟德1946亚洲娱乐城数学课程中,学生将解决大约3000个谜题,通过一个年级的水平。

空间推理是每一个ST数学游戏学习的核心,但有一系列游戏可以有效地吸引和建立学生的“纯粹的”时空推理技能。伟德1946亚洲娱乐城这些是与年轻学生未来上大学最相关的技能。Duncan等人,2013年).以下是ST Math谜题的一些最佳例子,它们专门培养玩家的时空技能。伟德1946亚洲娱乐城

正直的集集

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早在幼儿园,学生们就学会了用一系列的旋转动作来帮助“吉吉”站直,并在屏幕上行走。

在更高层次的游戏中,为了获得成功,学生必须计划和测试一系列的多个动作。即时的形成性反馈帮助他们建立空间推理技能和图式。

把盒子

把盒子

学生们必须在一个网格上拖放激光继电器和镜子,并将它们定位,这样挡住“吉吉”的球就会被推到一边,使“吉吉”能够绕着路径行走。

早期关卡中只有1 - 2个物体需要移动到位,所以学生可以很容易地了解游戏的操作方式,但在更高的关卡中(这对学生和成年人来说是极具挑战性的),有大量的物体需要移动,为了获得成功,需要一些真正的“开箱即用”思维。

冰洞穴

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对称线和顺序线是学生们必须了解的关键因素,以帮助吉吉通过冰洞。在这个游戏中,激光只会沿着它们的对称线分裂冰巨石,学生们必须设定激光发射的顺序,这样它们就会摧毁洞穴中的每一块巨石。

同样,早期的关卡让学生理解游戏机制,之后的关卡要求学生正确排列多达12个激光来清除16个不同的冰巨石。

大种子

大种子

这款游戏基于纽结理论(knot theory),这是一篇关于天才识别的神经学研究论文的主题(Peterson et al., 2004),并被用作理解DNA结构的工具(Bodner & Shaw, 2004)。学生必须确定如何在八个方向中的任何一个展开正方形,以正确填充完整的网格结构。需要注意的是,如果你在展开过程中使用颜色改变按钮,之后的关卡才有可能解决。有些谜题需要20-30分钟的深度批判性思维才能解决。

除了这些“纯粹的”时空推理游戏,ST Math还有一系列跨越多个年级的游戏,重点是培养学生对数据可视化的能力和理解——这是跨伟德1946亚洲娱乐城越多个学科的STEM教育的需要。

条形图桥

条形图岭

早在二年级,在幼儿园和一年级学习对象属性的基础上,学生使用条形图工具对对象组建模- - - - - -有时绘制如图所示的图形,有时根据给定的图形创建对象。

点的情节

点图1

在上小学,学生建立和分析线图- - - - - -最初是通过生成所有的点- - - - - -通过“踢”一个球不同的距离,然后在线形图上绘制这些距离。学生将分析这些图,发现对数据进行分类、排序和描述的有用方法,如平均值、中位数、众数、范围等。

8年级点图

到了中学,这种分析变得更加先进。在这里,例如,学生需要确定如何修改线图分布,以使平均值大于中位数。在这种情况下,通过将数据向正方向倾斜,较大值的扩展导致平均值增加,而中位数保持不变。

注意:虽然这里提到的ST数伟德1946亚洲娱乐城学游戏对所有学生的STEM思维发展有着深远的影响,远远超过了满足数学标准,但值得注意的是,到目前为止,当学生每周至少90分钟使用该程序,并与他们的核心数学程序协调使用时,ST数学最具研究驱动和有效的实现发生了。ST数学的最佳用例要求数学老师参与实施,监控学生伟德1946亚洲娱乐城的进步,并使用ST数学报告系统提供的数据,以确保所有学生都达到学习目标。

最终的想法

现在,提高时空推理能力的学生将在迅速扩张的STEM经济中取得成功。随着数学成为所有STEM领域的基础,我们已经习惯的传统教学方法已经不再适用了。通过鼓励学生利用自己的好奇心,测试想法,并从错误中学习,我们将为发现开辟新的神经通路,从而鼓励创新。

进一步阅读:

想尝试更多的ST数学谜题吗?伟德1946亚洲娱乐城尝试一些免费的年级游戏,开始改变你的学生看待数学的方式。

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奈杰尔·尼斯贝特认为

关于作者

奈杰尔·尼斯比特(Nigel Nisbet)是MIND研究所负责内容创造的副总裁。伟德备用他致力于深入研究数学的结构和美,并找到方法来构建引人入胜的、互动的和完全视觉的游戏,教所有学生数学是如何真正工作的。

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