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深入挑战敌人,培育自身素养

时间:2023-07-03 理论教育 版权反馈
【摘要】:在进行教学设计时,有时故意“诱敌”深入,激发学生的兴趣,磨砺他们的意志,从而孕育学生的数学素养。比如问题三中提出关于“最小二乘法”是否使得“横向距离”同时达到最小,笔者在教学过程中故意给学生挖了两个“坑”。这个“坑”还不容易被发现。能够正确对其进行辨识的学生,数学素养还是不错的。这在本节第一部分:技术“探路”,数字“说话”中已经有了解答。

深入挑战敌人,培育自身素养

在进行教学设计时,有时故意“诱敌”深入,激发学生的兴趣,磨砺他们的意志,从而孕育学生的数学素养。比如问题三(6)中提出关于“最小二乘法”是否使得“横向距离”同时达到最小,笔者在教学过程中故意给学生挖了两个“坑”。

命题:既然线性回归模型使得达到最小,那么也能同时达到最小,理由如下:

既然达到了最小,根据上式,也达到了最小。

这个“坑”还不容易被发现。能够正确对其进行辨识的学生,数学素养还是不错的。如果学生能够更进一步给自己的想法佐证,那数学素养就更高了。

事实上,对于要使得达到最小,那么有:

如果以x为应变量(responsive variable),假设回归模型为x=,那么要使为最小,则应有

从而转化成y为应变量时,,从而,

问题来了:如果原回归模型使得“横向距离”同时保持最小,那么,也即:

此时,可以再次“诱导”学生:看似不合情理的等式,在“最小二乘法”背景下,的确可能是成立的,比如,问题二(1)、(2)、(3)都看起来那么“巧合”,特别是前文已经证明了的问题三(2)中的如下两个等式:

怎么办?反应迅速的学生可能想到用数据首先进行验证,从而打消疑虑,毕竟进行数据验证可能比证明来得迅速,避免“无用功”。

表3-14 使用Excel验证“猜想”(2)

从而知晓,使得“纵向距离”最小的回归直线并不能使得“横向距离”同时最小,这与第二部分中使用技术后验证等式成功的感知不同。必须指出的是,前述推导过程对思辨、抽象等能力和素养有较高的要求。

同时,以上问题的初步解决又带来了一个“新”问题:使得“纵向距离”最小和“横向距离”最小的回归直线不是同一条,那么两者有关系吗?这在本节第一部分:技术“探路”,数字“说话”中已经有了解答。

从本节内容可见,一元线性回归这一单元既充满了应用的色彩,又有着充分严格的数学推理和证明作为支撑;既能够激发学生应用数学的兴趣,又能够培养学生严谨的数学思维。它是一个值得花力气研究其教学设计的好题材。

【注释】
(www.xing528.com)

[1]http://m.mamicode.com/info-detail-2193551.html.

[2]bbs.zol.com.cn.

[3]www.qnong.com.cn.

[4]www.leyijc.com.

[5]dp.pconline.com.cn.

[6]Self-avoidance and Tiling:Mechanisms of Dendrite and Axon Spacing,Wesley B.Grueber and Alvaro Sagasti.

[7]Self-avoidance and Tiling:Mechanisms of Dendrite and Axon Spacing,Wesley B.Grueber and Alvaro Sagasti.

[8]Michael Haese,Mark Humphries,Chris Sangwin,Ngoc Vo,Mathematics Applications and Interpretation 2[M].Australia:Haese Mathematics,2019.

[9]www.huahuibk.com.

[10]www.fraps.com.

[11]测试题改编自Applications and Interpretation,Haese Mathematics.

[12]张金磊,王颖,张宝辉.翻转课堂教学模式研究[J].远程教育杂志,2012.(4)46—51.

[13]中华人民共和国教育部.普通高中数学课程标准(2017年版)[M].北京:人民教育出版社).

[14]https://app.kognity.com/schoolstaff/app/ibdp-mathematics-applications-and-interpretation-hl/book/probability-and-statistics/confidence-intervals.

[15]https://app.kognity.com/schoolstaff/app/ibdp-mathematics-applications-and-interpretation-hl/book/probability-and-statistics/confidence-intervals.

[16]中华人民共和国教育部.普通高中数学课程标准(2017年版)[M].北京:人民教育出版社,2018.

[17]Michael Haese,Mark Humphries,Chris Sangwin,Ngoc Vo,Mathematics Applications and Interpretation 2[M].Australia:Haese Mathematics,2019.

[18]https://www.khanacademy.org/computing/computer-science/informationtheory/moderninfotheory/v/markov_chains以及https://www.khanacademy.org/computing/computer-science/informationtheory/moderninfotheory/pi/markov-chain-exploration.

[19]Origin of Markov Chains[EB/OL].https://www.khanacademy.org/computing/computer-science/informationtheory/moderninfotheory/v/markov_chains

[20]Markov Chain Exploration[EB/OL].https://www.khanacademy.org/computing/computer-science/informationtheory/moderninfotheory/pi/markov-chain-exploration

[21]吴军.数学之美[M].北京:人民邮电出版社,2014.

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