Engineering Students’ Perceptions of Mathematical Modeling in a Learning Module Centered on a Hydrologic Design Case Study
Engineering Students’ Perceptions of Mathematical Modeling in a Learning Module Centered on a Hydrologic Design Case Study
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工科学生对以水文设计案例研究为中心的学习模块中数学建模的看法
DOI：
10.1007/s40753-020-00131-8
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发表时间：
2021
影响因子：
1.5
通讯作者：
Tarboton, David
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Merck, Madeline F.;Gallagher, Melissa A.;Habib, Emad;Tarboton, David
工程专业的学生需要花时间从事数学建模任务，通过将其应用于真实的问题和真实的世界设计情况来加强他们对数学的学习。技术工具和资源可以支持这种学习参与。我们制作了一个在线模块，培养学生的数学建模技能，同时培养学生对径流过程和工程设计的基本知识。这项研究调查了美国两所大学的251名学生如何在5年内通过在线模块实现数学建模。我们发现，受限于这些不是所有学生的看法，（a）该模块允许学生成为建模过程的一部分;（B）在模块中使用技术，如建模软件和在线数据库，帮助学生了解他们在数学建模中做什么;（c）使用模块中的技术帮助学生发展他们的技能;及（d）他们在单元活动中所须作出的技术及/或模型决定方面的困难，在某些情况下会妨碍学生的学习能力。我们提倡教师创建模块：（a）位于现实世界的背景下，要求学生数学建模，以解决真实的问题;（B）利用工程师使用的数字化工具，以支持学生在劳动力中所需的数学和工程技能的发展;（c）使用学生的反馈来指导模块修订。
Engineering students need to spend time engaging in mathematical modeling tasks to reinforce their learning of mathematics through its application to authentic problems and real world design situations. Technological tools and resources can support this kind of learning engagement. We produced an online module that develops students’ mathematical modeling skills while developing knowledge of the fundamentals of rainfall-runoff processes and engineering design. This study examined how 251 students at two United States universities perceived mathematical modeling as implemented through the online module over a 5-year period. We found, subject to the limitation that these are perceptions from not all students, that: (a) the module allowed students to be a part of the modeling process; (b) using technology, such as modeling software and online databases, in the module helped students to understand what they were doing in mathematical modeling; (c) using the technology in the module helped students to develop their skill set; and (d) difficulties with the technology and/or the modeling decisions they had to make in the module activities were in some cases barriers that interfered with students’ ability to learn. We advocate for instructors to create modules that: (a) are situated within a real-world context, requiring students to model mathematically to solve an authentic problem; (b) take advantage of digital tools used by engineers to support students’ development of the mathematical and engineering skills needed in the workforce; and (c) use student feedback to guide module revisions.
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