数学教育的数字化体验之学生使用泰勒展开式在 Python 中开发对数函数:教学设计案例研究

摘要

我们在此介绍通过为大学一年级学生使用计算机编程来处理数学模型迭代设计教程所获得的经验教训。在设计和实施之间交替,我们使用录像任务访谈和课堂观察来确保设计促进学生的理解。我们在这里展示的教程的最终版本让学生使用泰勒多项式从头开始制作自己的对数函数。为了确保生成的函数准确且相当快速,学生必须理解并应用计算和数学的概念。我们确定了此类概念的三类,并确定了学生在展示这种理解时关注的三个设计特征。此外,

正文

计算和数学的交叉点是现代科学的支柱,但将这两个领域整合到教学情境中的研究相对较少。特别是,研究人员很少为此目的确定和制定教学设计原则,因此研究应该支持数学计算环境中的理解设计(Lockwood & Mørken,2021 )。一个有趣的相似之处是数学和物理之间的交叉点,研究人员发现了学生的困难,并将这些困难与解决这些困难的设计原则联系起来(参见 Caballero 等人,2013 )。其中举例说明的泰勒多项式的概念也是本文的核心。

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