数学故事

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应用题是数学课上最具挑战性的任务之一。孩子们需要理解文本,区分相关信息和无关信息,建立数学模型,最后进行计算。许多孩子失败的原因并非数学本身,而是文本理解或建模能力不足(Reusser 1997)。“真实问题应用题”是一款利用人工智能引导1至至少6年级学生完成这些步骤的应用程序:它不会直接给出答案,而是提供基于成熟解题策略的结构化提示。.

基于策略的工作

掌握明确的解题策略比反复练习单个题目更能有效地解决应用题(Rasch 2001)。应用题提供了七种处理数学情境的方法:

  1. 阅读文本 – 为需要这方面帮助的儿童(例如,德语作为第二语言的儿童……)提供朗读、单词解释和视觉辅助阅读作为任务的介绍。.
  2. 提问 孩子们会自己提出关于情况的问题,并在进行计算之前澄清自己理解上的任何不足之处。.
  3. 理解文本 – 该应用程序有助于创建信息网络:哪些数据是相关的,问题是什么,哪些是多余的?
  4. 开发解决方案 – 通过分级支持,逐步指导解决问题的过程。.
  5. 检查解决方案 – 评估结果的元认知建议:结果是否正确?是否符合实际情况?
  6. 故障侦探 ——分析故意设置缺陷、预先设定的解决方案路径。审视他人的错误能够实现客观讨论,避免人身威胁,并增强数学论证的说服力。.
  7. 做出假设 – 对于估算和费米问题:孩子们学会处理缺失的信息并提出合理的假设。.
任务类型

许多孩子会下意识地计算遇到的每一个数字,而没有真正思考问题的本质。„船长问题“(即无法解决的问题,其目的正是为了帮助孩子意识到这一点)揭示了这种模式,并鼓励他们在计算之前停下来思考。费米问题则提出开放式问题,这些问题没有唯一的确定答案,需要进行合理的估算和论证。这两种类型的问题都已整合到应用程序中,经过精心设计,旨在促进对数学建模的更深入理解。在应用程序中生成建模问题时,用户可以特意选择这些问题类型,也可以输入„超定“或“欠定”等关键词作为起点。.

支架和适应性

支持流程遵循波利亚的四阶段模型(理解、计划、实施、回顾),并采用递减原则:支持从开放式提示开始,根据需要逐步深入,从策略性指导和针对性帮助,最终过渡到循序渐进的指导。这使得儿童能够在其最近发展区内尽可能地学习。该应用程序会根据所选年龄段(1 至 6 年级)调整语言、复杂性和支持强度。.

无障碍和阅读支持

在课堂上,母语为德语的孩子与以德语为第二语言的孩子并排而坐,阅读能力强的孩子与阅读有困难的孩子坐在一起。那些看不懂文本的孩子无法理解其中的数学原理。因此,“数学故事”提供了可调节语速、音节划分和基于ARASAAC象形图的图文朗读功能,以视觉方式辅助阅读理解。这并非为了简化任务,而是为了提供一种公平的数学学习方法。.

课堂应用

Math Stories 特别适合儿童独立学习的教学环境:例如自由活动时间、每周计划、补习课或家庭作业辅导——尤其适合那些在家得不到学业辅导的孩子。虽然它不能取代教师的指导,但可以在微教学领域有效地补充教师的指导,尤其是在孩子完成任务时,当孩子缺乏帮助而可能感到沮丧时。该应用程序可以轻松地在交互式白板上进行演示,以展示其使用方法,并强调它不提供答案,而是引导思考过程。任务可以通过文本、照片或二维码输入,并在设备之间共享,从而方便地融入现有的课程计划中。. 因此,任何测试题都可以使用该应用程序完成。, 当然,也可以结合纸笔使用。.

附加功能

问题生成器会生成按主题、运算和难度级别分类的应用题。此外,它还提供一系列适用于各个年级和难度级别的真实案例。.

孩子们可以在绘画纸上绘制草图来说明任务,并将他们对情况的想法形象化。.

对于已完成的任务,可以颁发能力证书,以表彰学生完成任务的过程,而非答案的正确性。这些证书能为教师提供宝贵的信息,帮助他们了解学生任务完成的质量以及技能发展情况。.

可用性

Math Stories 是一款网页应用程序,可在以下网址获取: 数学故事.urff.app 它可免费使用,并可在所有配备现代浏览器的设备上运行。但是,要使用该应用的AI功能,需要单独的AI API密钥。.
该应用已在 App Store 上架,适用于 iPad 和 iPhone,购买价格已包含 AI 成本,因此无需额外付费的 API 密钥。.

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文学

  • Franke, M.、Ruwisch, S. 和 Padberg, F. (2010)。小学应用题教学法(第二版)。海德堡:Spektrum Akademischer Verlag。.
  • Rasch, R. (2001). 小学数学课中解决具有挑战性的应用题:一项关于小学生解决难题的方法的研究以及促进相应问题解决能力的课程设计结论。希尔德斯海姆:弗朗茨贝克出版社。.
  • 鲁塞尔,K.(1997)。数学技能的获得:文献综述。见 F.E. Weinert 和 A. Helmke(编),《小学年龄的发展》(第 141-155 页)。魏因海姆:贝尔茨心理学出版社联盟(PVU)。.
  • PIKAS(DZLM)。. 实际情况——尺寸和测量。. pikas.dzlm.de.