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ST数学的深度学习神经科学伟德1946亚洲娱乐城

经过 Nigel Nisbet

我敢肯定,您已经看到各种数学模因在社交媒体周围浮出水面。它们很有趣,但有时他们会了解有关数学教育的基本想法。这些模因中的许多模因都受到我确定有人说的问题的驱动,“为什么我们不能以我学习的方式教数学?”

这自然会导致一场持续的辩论:“我们如何教数学?”这是一个很好的问题,但是要真正回答它,我们需要改变观点并问自己与众不同:“我们如何学习数学?”

大约25年前,来自加利福尼亚大学欧文分校的一群神经科学研究人员着手查看空间 - 周期性推理,与音乐和创造力的联系以及与学习数学的进一步联系,从而为这个问题找到了认真的答案。推动这项研究是一个大胆的想法:如果可以按大脑学习的方式教授数学怎么办?这项研究的结果是该计划伟德1946亚洲娱乐城- ST代表空间时间。

空间时间是什么意思?

时空推理大脑能够在时空中操纵物体解决问题的能力。在ST伟德1946亚洲娱乐城数学中,我们一直在尝试解决的问题是如何获得吉尼企鹅在屏幕上。没有书面或口头说明。在ST数学中的任何学习路径的一开始,一切都是视觉上的。伟德1946亚洲娱乐城这意味着没有学习的障碍 - 学生通过测试自己的想法并从反馈中学习来参与。

值得花一分钟的时间来探索这种基本的脑学习机制中工作中的神经科学,这就是所谓的感知行动周期。

感知性能周期

每当我们负责解决问题时,我们都会使用现有的模式(字面上是已经开发的神经网络)来预测:“这就是我认为会发生的事情。”然后,我们采取行动,并揭示了我们选择的后果。我们从字面上看到它,并在大脑内部看到结果 - 在海马中,中间有些零件 - 发生了非常了不起的事情。我们做出的预测与我们的看法进行了比较:这是我认为会发生的事情,这是实际发生的事情。如果我们是正确的,那么我们的预测和感知匹配以及导致我们进行预测的模式得到了加强。这就是我们建立模式和概念理解的方式。

但是,学习不仅仅是在做正确的事情时就会发生。想象一下,另一个模式发射,导致我们做出不同的预测,并采取行动 - 选择游戏中的动作 - 最终是不正确的。该游戏将我们的输入带来了动画,我们会感知结果,我们看到Jiji没有在屏幕上完成。在海马,我们的看法与我们的预测进行了比较,但是这次它们不匹配。

首先,海马发出的信号可以去除该模式。因此,下次我们看到这样的问题时,这种模式影响我们的思维的可能性较小。这就是纠正误解的方式。但重要的是,海马说明大脑的海马也发出了第二个信号:“您需要学习一些新的东西 - 您需要构建新的模式。”学生通过错误学习的想法是基于这种基本神经科学的想法。

这就是在每个St数学难题中都会发生的情况。伟德1946亚洲娱乐城为了完成单年级的ST数学水平,学生将解决数千种此类难题。伟德1946亚洲娱乐城通过做,积极参与学习过程,检验您的假设并确切地了解您为什么做对或错的原因,这是很多人学习的。这是很多架构建筑!

丰富的连接网

当我们考虑教学与学习时,我们面临的另一个挑战是,我们非常习惯将数学视为列表,即章节或标准列表。当我们将信息放入书中或决定我们将要在课堂上教概念的顺序时,这很有用,但这不是大脑存储和使用数学思想解决问题的方式。

The brain would store it as connected schema, where the topics are nodes of the schema, but equally important are the connections between all the nodes of the schema It’s no exaggeration to say that when we talk about someone having a good conceptual understanding of math, we literally mean they have a deep schema—a rich web of connections between these ideas that they can use to solve very complex problems. These connections do not often happen by accident—students make them when they experience learning that is explicitly designed to build them.

Stmath街区建造游戏GIF

这使我们掌握了ST数学的真正力量。伟德1946亚洲娱乐城我们希望学生花费大量时间从事数学任务,其中需要使用创造性和批判性思维来解决非列表问题。说起来容易做起来难。首先,绝大多数课程材料并不能始终如一地推动学生来解决问题。这并不是说学生不需要一些基本数学创意的练习 - 他们这样做,而是您唯一的数学经验。其次,在大多数课程中,我们问学生一个问题的唯一方法是有一个单词问题。这是大量学生入学的障碍。他们在试图解码单词时感到非常迷失,以至于他们从未真正解决过基本思想。伟德1946亚洲娱乐城St Math在视觉上呈现了所有问题,为更多学生提供了访问创造性思维和非列表问题解决的访问。

ST数学适伟德1946亚洲娱乐城合所有学生吗?

此时,一个伟大而有效的问题是:这种概念学习方法如何基于使用时空推理来构建模式的方法如何转化为标准化测试的结果?在思维伟德备用研究所,我们有很多大规模的数据研究对ST数学的功效进行了伟德1946亚洲娱乐城。让我们看一下这些研究,这些研究因ST数学对不同学生子组的影响而分解。伟德1946亚洲娱乐城

公平的娱乐活动2014年3 - 5年级与2016年的学生达到或超过标准的学生中的百分比。
在此处找到完整的报告。

您可以看到ST数学不仅对伟德1946亚洲娱乐城天才学生但是特殊教育学生,英语学习者,以及所有其他学生子组。伟德1946亚洲娱乐城St Math为所有学生提供了数学学习和思考的机会!它确实是公平策略的基石 - 提供公平的学习工具的访问,以帮助所有学生。

游戏可以改变您对数学的感觉吗?

对于学生来说,这与神经科学无关。他们不知道这是他们的感知行动周期被激活。但是,学生了解生产斗争的观念:当他们犯错误以及当他们自己弄清楚某些东西时,他们正在学习的想法。实际上,去年,一项经过同行评审的研究显示了我从未见过的事情。研究发现玩ST数学的学生比非ST数学学生更高的数学自伟德1946亚洲娱乐城我信仰。通过定期与小企鹅一起玩这款游戏,学生们开始将自己视为有能力的数学家。

这是太棒了!我们知道其他研究尤其是女孩的学生可以将数学视为“不适合他们”的东西。但是现在,我们有了一种工具来帮助学生反对误导的信念,即他们“不是数学人”。我们都是数学人!我们只需要正确的工具。

新数学与旧数学

这使我们回到了数学模因。尽管它们很有趣并且有琐碎的趋势,但它们确实应对数学教育的一些重要挑战。例如,我们应该如何教授乘法,旧方式或新方法?但是现在我们可以通过新的镜头来研究这个问题。我们可以从模式构建的角度检查不同的教学方法,我们将看到它们旨在做完全不同的事情。

旧数vs新成员

教学的“旧方式”是一种精美的算法,无论数字有多大,都可以正常工作。练习它将在您的大脑中积聚一个节点。这是一种速度和效率的方法。“新数学”方式大不相同。它实际上确实很麻烦,耗时,也是不太有效地将数字繁殖的方法,但这不是目的。这种新的数学方法是明确设计的,目的是在不同的数学思想之间建立大脑中的连接,在这种情况下,是多位数的乘法和放置价值以构建连接的模式,为此,它确实很好。

现实是,我们不应该以旧的方式或新方式教数学。我们需要做的事情,当然,我们在St Math中所做的就是教两者。伟德1946亚洲娱乐城我们使用区域模型来建立连接和概念理解,然后将其连接到算法,速度,效率和理解。

那么,我们是怎么到达这里的?为什么在概念理解和教学算法和速度和效率的程序之间进行数学教育中的这种不断裂痕?我认为最好的答案可以在1940年代的这张照片中找到。

1940年代的人类计算机

您可以看到它说:“计算部,计算部分”。重要的是要意识到,他们在这个房间中指的计算机不是机器。这里的人是人类的计算机,以速度和准确性既擅长执行数学程序,又要付出良好的薪水。

在我的一生中,人类计算机是使我们登上月球不可或缺的一部分。但是,令人着迷的是国家航空咨询委员会(NACA)的1942年备忘录的这一线,后来成为NASA。它说:“工作量通常需要能够以极高的速度执行常规机器操作(数学计算)的计算机(人),但他们对结果应该是什么逻辑上没有太多逻辑上的见解。”

NASA实际上需要可以以速度和准确性进行数学的人,但不一定需要概念上的理解,而不仅仅是NASA!银行,保险公司等都需要人类计算机。这并不是说人类的计算机本身并不是很棒的数学家和问题解决者,但即使在更多的日常工作中,也只需要能够快速准确地执行数学程序 -这确实是日常生活的必要条件。能够快速有效地进行数学程序是一项宝贵的工作场所技能。

在这个时代,我们大多数传统教科书都是写了的时代,正是我们的教学方式仍然像我们所教的方式一样。但是现在,我的手机中的芯片可以在一分钟内进行更多的计算,而整个房间里到处都是人类计算机!

旧的数学教学方式是让我们像机器一样做到这一点,但是学习数学的新方法是帮助我们了解它的工作原理我们可以构建机器。

当今世界上有一种新货币 - 创造性的思维和解决问题是我们学生所需的技能。雇主正在寻求寻找创造性的思想家,并“经理希望他们现在可以使用新的思维和思想来帮助他们为组织和社会创造价值。”创造力创造价值。计算机(实际机械设备)可以完成死记硬背。

关于创造力的主题,研究人员一直在空间推理和创造力之间找到牢固的联系。全国各地的大学都发现,即将到来的学生在PSVT上的表现(一种空间推理评估)是确定学生是否准备好进行当今STEM课程的创造性严格的最佳方法。

Purdue空间 - 可视化测试示例

然而,在典型的K-12课程中,没有明确教授时空推理。但是,玩过数学的学生会发现这种类型的推理熟悉,并为学术和未来的成伟德1946亚洲娱乐城功做好准备。

直立的jiji-game-gif

我邀请您了解更多有关我们杰出的模式构建工具并了解如何加入Mind的任务为了确保所有学生在数学上都有能力解决世界上最具挑战性的问题。

进一步的资源

Nigel Nisbet

关于作者

Nigel Nisbet是Mind Research Institute的内容创建副总裁。伟德备用他花时间融入数学的结构和美丽,并找到构建引人入胜,互动和完全视觉游戏的方法,这些游戏教授所有学生的真正工作方式。

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