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Engineering Students’ Perceptions of Mathematical Modeling in a Learning Module Centered on a Hydrologic Design Case Study
International Journal of Research in Undergraduate Mathematics Education Pub Date : 2021-03-10 , DOI: 10.1007/s40753-020-00131-8
Madeline F. Merck , Melissa A. Gallagher , Emad Habib , David Tarboton

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.



中文翻译:

在以水文设计案例研究为中心的学习模块中,工科学生对数学建模的理解

工科学生需要花费时间从事数学建模任务,以通过将数学应用于实际问题和现实世界中的设计情况来加强对数学的学习。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,可开发学生的数学建模技能,同时还可了解降雨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中的251名学生如何看待5年内通过在线模块实施的数学建模。在一定的局限性下,我们发现并非所有学生都认为这是:(a)该模块允许学生成为建模过程的一部分;(b)使用技术,模块中的建模软件和在线数据库等可帮助学生了解他们在数学建模中的工作;(c)利用模块中的技术帮助学生发展技能;(d)在模块活动中必须做出的技术和/或建模决策方面的困难在某些情况下是妨碍学生学习能力的障碍。我们提倡教师创建以下模块:(a)位于现实环境中,要求学生进行数学建模以解决真实问题;(b)利用工程师使用的数字工具来支持学生发展劳动力所需的数学和工程技能;(c)利用学生的反馈意见来指导模块修订。该模块帮助学生了解他们在数学建模中的工作;(c)利用模块中的技术帮助学生发展技能;(d)在模块活动中必须做出的技术和/或建模决策方面的困难在某些情况下是妨碍学生学习能力的障碍。我们提倡教师创建以下模块:(a)位于现实环境中,要求学生进行数学建模以解决真实问题;(b)利用工程师使用的数字工具来支持学生发展劳动力所需的数学和工程技能;(c)利用学生的反馈意见来指导模块修订。该模块帮助学生了解他们在数学建模中的工作;(c)利用模块中的技术帮助学生发展技能;(d)在模块活动中必须做出的技术和/或建模决策方面的困难在某些情况下是妨碍学生学习能力的障碍。我们提倡教师创建以下模块:(a)位于现实环境中,要求学生进行数学建模以解决真实问题;(b)利用工程师使用的数字工具来支持学生发展劳动力所需的数学和工程技能;(c)利用学生的反馈意见来指导模块修订。(d)在模块活动中必须做出的技术和/或建模决策方面的困难在某些情况下是妨碍学生学习能力的障碍。我们提倡教师创建以下模块:(a)位于现实环境中,要求学生进行数学建模以解决真实问题;(b)利用工程师使用的数字工具来支持学生发展劳动力所需的数学和工程技能;(c)利用学生的反馈意见来指导模块修订。(d)在模块活动中必须做出的技术和/或建模决策方面的困难在某些情况下是妨碍学生学习能力的障碍。我们提倡教师创建以下模块:(a)位于现实环境中,要求学生进行数学建模以解决真实问题;(b)利用工程师使用的数字工具来支持学生发展劳动力所需的数学和工程技能;(c)利用学生的反馈意见来指导模块修订。要求学生进行数学建模以解决真实的问题;(b)利用工程师使用的数字工具来支持学生发展劳动力所需的数学和工程技能;(c)利用学生的反馈意见来指导模块修订。要求学生进行数学建模以解决真实的问题;(b)利用工程师使用的数字工具来支持学生发展劳动力所需的数学和工程技能;(c)利用学生的反馈意见来指导模块修订。

更新日期:2021-03-12
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