Development of a framework for teaching data modelling in mathematics education and its demonstration in schools and teacher education

数学教育教学数据建模框架的开发及其在学校和教师教育中的示范

• 批准号: 21K02513
• 负责人: 川上 貴
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Utsunomiya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K02513/
• 关键词: データ駆動型モデリング; 数学的モデル; 統計的モデル; データモデリング; 非形式的な統計的推測; 統計教育; 数学教育; モデルの役割; STEM/STEAM教育; 学校教育; 教師教育

２年次は，データ駆動型モデリングの指導枠組みの構築のために，諸外国の数学教育界・統計教育界で行われているデータを中心に据えたモデリングに関する研究をレビューした．その結果，これまで，数学教育における数学的モデリングの学習指導に関する研究や統計教育における統計的モデリングの学習指導に関する研究では，「経験的モデリング」や「データモデリング」という枠組みで，データに焦点をあてたモデリングの学習指導に関する研究がなされてきた．ところが，数学的モデリング研究と統計的モデリング研究では，その特性上，データと数学的モデルとの関係，あるいは，データと統計的モデルとの関係のどちらかに焦点があてられてきたことがわかった．それに対して，データに焦点をあてたモデリングの活動において，数学的モデルと統計的モデルの相互作用に着目すれば，データを起点や媒介にして数学的（決定論的）な考察と統計的（確率的）な考察を行き来するダイナミックな側面を概念化することが期待される．こうした側面は，従来の数学的モデリングや統計的モデリングの括りでは，抜け落ちてしまったり，捉えきれなかったりしているものである．そして，学習者が行っているデータに焦点をあてたモデリングの活動をより精緻に捉えたり，学習者の活動を促進する教材や教師の手立てを設計するための視座を生成したりし，学校数学における数学教育と統計教育の連携の課題の解決に貢献することが期待される．そこで，本研究では，数学的モデルと統計的モデルの双方に着目することで，学校数学において行われてきたデータに焦点をあてたモデリングの活動の捉え直しを図るための枠組みを構築し，既存の実践に基づいて例証した．これらの研究成果は，国際学会の査読付Proceedings（Kawakami & Arleback, 2022）や査読付学術論文（川上・佐伯，2022）などに掲載された．

在第二年，对建模的研究重点是其他国家 /地区数学和统计教育世界中进行的以数据为中心的模型，以创建用于数据驱动的建模的教学框架。结果，在数学教育中的数学建模教学和统计模型教学中的数学建模教学研究是在“经验建模”和“数据建模”的框架中进行的，该框架在建模学习教学教学的建模方面集中于数据。但是，已经发现，数学建模和统计建模研究集中在数据与数学模型之间的关系或数据与统计模型之间的关系。相比之下，在建模活动的建模活动中，如果我们专注于数学和统计模型之间的相互作用，则可以概念化使用数据作为起点和中介数据在数学（确定性）和统计（确定性）和统计（确定性）和统计（确定性）和统计（随机）方面的考虑。这些方面缺失或无法在传统的数学和统计建模中捕获。预计，它在捕获建模活动时更加精确，重点是学习者正在执行的数据，并为设计促进学习者的活动和教师措施的教材产生观点，这有助于解决数学和学校数学中统计教育之间的协作问题。因此，在这项研究中，通过专注于数学和统计模型，我们构建了一个框架，用于重新思考建模活动，重点是在学校数学中进行的数据，并根据现有实践对其进行了说明。这些研究发现已发表在同行评审的程序（Kawakami＆Arleback，2022年）和同行评审的学术论文（Kawakami and Saeki，2022年）中发表。

项目成果

小学校中学年における統計的思考の促進を目指した授業：STEMアプローチを通して

旨在促进小学中学统计思维的课程：通过 STEM 方法

• 发表时间: 2022
• 作者: 千葉 将平;川上 貴
• 通讯作者: 川上 貴

How can novice STEM teachers develop Integrated STEM materials: The first step from mathematics textbooks

STEM新手教师如何开发综合STEM教材：从数学教科书迈出的第一步

• 发表时间: 2021
• 作者: Takashi Kawakami;Akihiko Saeki
• 通讯作者: Akihiko Saeki

規範的モデリングの観点から見たデータモデリングの特徴：ある大学生によるCOVID-19に関する社会的意思決定の事例から

规范建模视角下的数据建模特点：以某大学生关于COVID-19的社会决策为例

• 发表时间: 2021
• 作者: 浅田知恵;與語ゆき枝;小出雪恵;伊藤 真菜・種田 将嗣;栢野彰秀(2番目)，他1名;川上貴
• 通讯作者: 川上貴

The Role of Mathematical and Statistical Models in Data-Driven Modelling: A Prescriptive Modelling Perspective

数学和统计模型在数据驱动建模中的作用：规范建模视角

• 发表时间: 2022
• 作者: Takashi Kawakami;Akihiko Saeki
• 通讯作者: Akihiko Saeki

オーストラリアにおけるSTEM教育に関する動向調査：学習評価と教員支援についての数学教育の視点からの示唆

澳大利亚STEM教育趋势调查：数学教育视角对学习评价和教师支持的启示

• 发表时间: 2022
• 作者: 浅田知恵;今中麻美;栢野彰秀(2番目)，他1名;種田将嗣，西田楽登，樋本真里;川上 貴
• 通讯作者: 川上 貴