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基于深度学习的小学数学创新素养培养策略研究

来源:国家规划重点课题数据中心 发布时间:2024-01-16 浏览次数:

一、选题的背景和意义

(一)研究背景

在当今科技飞速发展的时代,创新能力已成为个人和社会发展的核心竞争力。教育作为培养人才的重要途径,肩负着培养学生创新素养的重任。小学数学作为基础教育的重要组成部分,对学生的思维发展和创新能力培养起着至关重要的作用。

深度学习是一种基于理解的学习,强调学习者主动参与、批判性思考、知识的深度加工和迁移应用。它能够帮助学生超越表面的知识记忆,深入理解学科知识的本质,培养学生的高阶思维能力和创新能力。然而,在当前的小学数学教学中,仍存在着以知识传授为主、学生被动学习的现象,学生的创新素养培养未能得到充分重视。因此,开展基于深度学习的小学数学创新素养培养策略研究具有重要的现实意义。

(二)研究意义

1.理论意义:本研究将深度学习理论与小学数学教学相结合,探索适合小学数学教学的创新素养培养策略,丰富和完善小学数学教学理论,为小学数学教学改革提供理论支持。

2.实践意义:通过本研究,提出基于深度学习的小学数学创新素养培养策略,并在教学实践中进行应用和验证,有助于提高小学数学教学质量,培养学生的创新素养,促进学生的全面发展。

二、国内外研究现状

(一)国外研究现状

在国外,深度学习的概念最早由美国学者 Ference Marton 和 Roger Saljo 于 1976 年提出。此后,深度学习逐渐成为教育领域的研究热点。许多学者对深度学习的内涵、特征、教学策略等方面进行了深入研究,并取得了丰富的研究成果。

在小学数学教学中,国外学者也开始关注学生创新素养的培养。例如,美国的《共同核心州立标准数学》强调培养学生的数学思维和创新能力,鼓励学生通过探究、合作等方式学习数学。此外,一些国家还开展了相关的教学实验,探索培养学生创新素养的有效途径。

(二)国内研究现状

在国内,深度学习的研究起步较晚,但近年来得到了越来越多的关注。许多学者对深度学习的理论和实践进行了研究,提出了一些适合我国教育实际的深度学习教学策略。

在小学数学教学中,国内学者也开始重视学生创新素养的培养。一些学者提出了通过数学探究、数学实验等方式培养学生创新素养的教学策略。然而,目前国内关于基于深度学习的小学数学创新素养培养策略的研究还相对较少,需要进一步深入探索。

三、研究目标和内容

(一)研究目标

1.深入理解深度学习和小学数学创新素养的内涵,明确基于深度学习的小学数学创新素养培养的目标和要求。

2.探索基于深度学习的小学数学创新素养培养策略,并在教学实践中进行应用和验证。

3.提高小学数学教学质量,培养学生的创新素养,促进学生的全面发展。

(二)研究内容

1.深度学习和小学数学创新素养的内涵研究:通过文献研究,深入分析深度学习和小学数学创新素养的内涵、特征和关系,为后续研究奠定理论基础。

2.基于深度学习的小学数学创新素养培养目标和要求研究:结合小学数学课程标准和学生的认知特点,确定基于深度学习的小学数学创新素养培养的目标和要求。

3.基于深度学习的小学数学创新素养培养策略研究:从教学内容设计、教学方法选择、教学评价等方面,探索基于深度学习的小学数学创新素养培养策略。

4.基于深度学习的小学数学创新素养培养策略的实践研究:选择部分小学数学班级进行教学实验,将基于深度学习的小学数学创新素养培养策略应用于教学实践中,观察学生的学习效果和创新素养的发展情况,并对策略进行调整和完善。

四、研究方法

(一)文献研究法

本研究将通过系统性文献研究,全面把握深度学习与小学数学创新素养培养的研究脉络与发展趋势。研究团队将重点检索中国知网、Web of Science、ERIC等国内外权威数据库,采用"深度学习"、"数学创新素养"、"小学数学教学"等关键词组合,收集近五年的高质量研究文献。文献分析将聚焦三个维度:理论维度,重点梳理深度学习理论在数学教育中的应用研究,包括概念内涵、特征表现及测量方法等;实践维度,系统分析国内外数学创新素养培养的典型模式与实施策略,特别是项目式学习、探究式教学等创新实践;技术维度,考察信息技术支持下深度学习的实施路径,如智能教学系统、虚拟实验平台等技术工具的应用效果。在文献梳理过程中,研究将采用内容分析法,借助CiteSpace等可视化工具绘制研究热点演进图谱,识别研究空白与前沿方向。

 

(二)调查研究法

 

本研究采用混合式调查研究设计,通过量化与质性方法的有机结合,全面诊断小学数学教学中深度学习与创新素养培养的现状与需求。量化研究方面,设计《小学数学深度学习现状调查问卷》和《数学创新素养培养调查问卷》,问卷内容涵盖教师教学理念、教学方法、评价方式等多个维度,以及学生的数学学习方式、思维习惯、创新表现等方面。问卷采用Likert五级量表与开放式问题相结合的形式,通过预调查检验信效度后,采用分层随机抽样方法实施大规模调查。质性研究方面,开展三类深度调查:针对教研员的半结构化访谈,了解区域层面的政策支持与实践导向;聚焦教师的焦点小组讨论,挖掘教学实践中的经验与困惑;基于学生的作品分析,探查真实的思维过程与学习体验。

 

(三)行动研究法

 

本研究采用"计划-行动-观察-反思"的螺旋式行动研究范式,在真实教学场景中验证和完善培养策略。研究团队将与实验学校教师组成行动研究共同体,选择3-5个实验班级开展教学实验。行动研究实施分为四个阶段:诊断阶段,通过前测分析学生深度学习水平和创新素养现状,确定干预重点;设计阶段,基于理论框架和调查结果,开发融入深度学习的数学教学活动设计模板;实施阶段,在课堂教学中尝试"问题链引导"、"认知冲突创设"、"反思性对话"等策略,并通过课堂录像、学生作品、教师日志等方式全程记录;改进阶段,定期召开研讨会分析教学成效,动态调整策略。每轮行动研究持续一个教学单元,经过3-4轮的迭代优化,逐步形成稳定有效的教学模式。

 

(四)案例分析法

 

本研究将精选典型教学案例进行深度剖析,为理论建构和实践推广提供实证支撑。案例选择采用"目的性抽样"策略,重点关注三类案例:创新性案例,体现深度学习特征的教学设计与实施;转折性案例,记录学生数学思维突破的关键事件;困惑性案例,反映实践中的典型问题与应对过程。案例分析采用"多维透视"框架:情境维度,考察教学问题的真实性与挑战性;设计维度,分析教学目标的适切性与活动设计的创新性;实施维度,观察师生互动的质量与学生思维的深度;效果维度,评估学习成果的创新性与迁移性。每个案例形成完整的分析报告,采用"背景-问题-策略-效果-启示"的叙述结构,通过丰富的课堂实录片段、学生作品样本、访谈摘录等素材,生动呈现策略应用的细节与成效。案例库建设将注重分类整理,按照数学内容领域和教学策略类型建立索引,方便教师按需取用。

 

(五)方法整合与创新

 

本研究注重多元方法的系统整合与协同创新。在纵向衔接上,构建"理论驱动-实证研究-实践验证"的完整研究链条:文献研究提供理论框架,调查研究诊断现实问题,行动研究验证解决方案,案例分析提炼典型经验。在横向融合上,采用"三角验证法"增强研究信度:量化数据揭示总体趋势,质性资料阐释深层机制,实践观察验证真实效果。在技术创新方面,引入现代教育技术提升研究水平:运用LSA技术分析学生数学语言的发展轨迹;采用眼动追踪技术研究问题解决中的认知过程;利用学习分析技术实现过程性数据的自动化采集与分析。

五、研究步骤

(一)准备阶段(1个月 - 第5个月

1.组建研究团队,明确分工。

2.查阅相关文献,了解研究现状。

3.制定研究方案和工作计划。

(二)实施阶段(6个月 - 第15个月

1.开展调查研究,了解小学数学教师和学生对深度学习和创新素养培养的认识和需求。

2.进行深度学习和小学数学创新素养的内涵研究,确定基于深度学习的小学数学创新素养培养的目标和要求。

3.探索基于深度学习的小学数学创新素养培养策略,并在教学实践中进行应用和验证。

4.定期召开研讨会,对研究过程中出现的问题进行讨论和解决。

(三)总结阶段(16个月 - 第19个月

1.对研究数据进行整理和分析,总结基于深度学习的小学数学创新素养培养策略的实施效果。

2.撰写研究报告和论文,对研究成果进行总结和推广。

六、预期成果

(一)研究报告

撰写《基于深度学习的小学数学创新素养培养策略研究报告》,对研究过程和结果进行全面总结。

(二)论文

在相关学术期刊上发表若干篇关于基于深度学习的小学数学创新素养培养策略的研究论文。

(三)教学案例集

收集和整理基于深度学习的小学数学创新素养培养的教学案例,形成教学案例集,为小学数学教师提供教学参考。

七、研究的可行性分析

(一)理论基础

本研究以深度学习理论、创新教育理论等为理论基础,这些理论为研究提供了坚实的理论支持。

(二)实践基础

研究团队成员具有丰富的小学数学教学经验和一定的教育科研能力,能够保证研究的顺利开展。此外,学校也为研究提供了良好的教学实践平台。

(三)资源保障

学校图书馆拥有丰富的图书和期刊资源,能够满足研究人员查阅文献的需求。此外,学校还为研究提供了一定的经费支持,保障研究的顺利进行。