教育科學規劃2025年度重點課題申報書、課題設計論證求知探理明教育，創新鑄魂興未來。普通高中學生科學建模能力培養路徑研究課題設計論證1.研究現狀目前，普通高中學生科學建模能力培養的研究現狀如下：世界各國課程計劃差異與我國現狀：世界各國課程計劃對數學建模的要求差異較大，我國高中數學建模教學雖取得了一定成效，但整體效果不盡人意。在高中物理方面，我國對模型建構方向的研究尚未形成系統性的結構體系，無法給予一線教師概念上及科學性的指導，難以真正將模型建構思維教學貫徹到教學中，也無法驗證建模思維的有效性。教師認知與教學實踐：教師對模型概念有一定認知，自認為在日常教學中會進行建模教學，更注重“成就動機”“遷移應用”以及“專業知識”的培養。然而，研究發現學生建模能力有所欠缺，對復雜問題模型化的思想與能力不足，缺乏物理建模思維。不同性別、年級等因素對學生建模能力及思維產生影響。高中生物理建模能力調查：高中生物理模型建構能力現狀調查顯示，學生物理建模能力有待提高。研究通過量表對學生進行各方向上的考察，并通過原始物理問題的表征得分量化學生建模水平。經調查發現，學生對復雜問題模型化的思想與能力還存在很大的不足，缺乏物理建模的思維。高中生數學建模能力培養研究：高中生數學建模能力培養現狀及優化措施研究表明，教師應關注學生建模能力培養。通過相關教學活動的合理開展，教師可以幫助學生進一步結合教學活動實現對于數學建模能力的充分養成與優化，降低數學知識理解難度。2.選題意義普通高中學生科學建模能力培養的選題意義主要體現在以下幾個方面：時代需求：隨著科技的發展，社會需要能夠解決實際問題的人才。科學建模能力培養符合時代需求，能夠幫助學生更好地適應未來社會的發展。課程標準要求：數學建模被納入高中課程標準，是培養學生綜合素質的重要內容。通過科學建模能力的培養，學生可以更好地掌握數學知識，提高數學應用能力。實際問題解決能力：對高中生科學建模能力的研究，有助于提高學生解決實際問題的能力。科學建模能力培養可以讓學生學會將實際問題轉化為數學模型，運用數學方法解決問題，提高學生的實際問題解決能力。3.研究價值普通高中學生科學建模能力培養具有以下研究價值：提升科學思維素養：培養學生科學建模能力，能提升學生科學思維素養。科學建模過程需要學生運用抽象、概括、分析、綜合等思維方法，構建物理模型或數學模型，解決實際問題。通過科學建模能力的培養，學生可以提高科學思維能力，更好地理解和掌握科學知識。提高解題能力：科學建模能力的培養可以提高學生的解題能力。在解決實際問題時，學生需要將實際問題轉化為數學模型，運用數學方法求解。通過科學建模能力的培養，學生可以更好地掌握解題方法，提高解題能力。為未來發展做準備：有助于學生掌握科學方法，培養建模思維和能力，為將來從事科學研究做準備。科學建模是科學研究的重要方法之一，通過科學建模能力的培養，學生可以掌握科學研究的方法，為未來從事科學研究打下堅實的基礎。落實新課程標準要求：落實新課程標準要求，提高學生生物科學素養和數學綜合素養。新課程標準要求培養學生的綜合素質，科學建模能力培養是落實新課程標準要求的重要途徑之一。通過科學建模能力的培養，學生可以提高生物科學素養和數學綜合素養，更好地適應新課程標準的要求。二、研究目標、研究內容、重要觀點1.研究目標普通高中學生科學建模能力培養的研究目標明確且具有重要意義。一方面，培養普通高中學生科學建模能力，能切實提高學生解決實際問題的能力。在當今社會，無論是科學研究還是日常生活，都面臨著各種各樣的復雜問題。通過科學建模，學生可以將實際問題抽象為數學或物理模型，運用所學知識進行分析和求解，從而找到解決問題的有效途徑。例如，在高中物理學習中，學生可以通過構建物理模型來理解和解決力學、電學等問題；在高中數學學習中，學生可以運用數學建模方法解決實際生活中的優化問題、統計問題等。這種能力的培養不僅有助于學生在學科學習中取得更好的成績，更能為他們未來的學習和工作奠定堅實的基礎。另一方面，探索科學建模能力培養的有效路徑，可為教學提供理論和實踐指導。目前，雖然高中教學中已經開始重視科學建模能力的培養，但在具體的教學方法和策略上還存在不足。通過本研究，可以深入了解學生在科學建模過程中的困難和需求，探索出適合普通高中學生的科學建模能力培養方法。例如，可以通過優化課堂教學，引入實際案例，讓學生在具體情境中學習科學建模；也可以開展豐富的實踐活動，如物理實驗、數學建模競賽等，讓學生在實踐中不斷提高科學建模能力。2.研究內容（1）分析普通高中學生科學建模能力現狀，找出存在的問題。通過對學生的問卷調查、考試成績分析以及課堂觀察等方式，可以了解到目前普通高中學生在科學建模能力方面存在的一些問題。例如，學生對科學建模的概念理解不夠深入，在面對實際問題時，不知道如何將其轉化為科學模型；學生在建模過程中，缺乏對問題的分析和抽象能力，難以抓住問題的關鍵因素；學生對科學建模的方法和工具掌握不足，在求解模型時遇到困難等。（2）研究科學建模能力培養的方法和策略，包括課堂教學、實踐活動等。在課堂教學方面，可以采用案例教學法，通過具體的科學建模案例，引導學生學習科學建模的方法和步驟。例如，在高中數學課堂上，教師可以以實際生活中的經濟問題為例，引導學生建立數學模型，運用線性規劃等方法進行求解。在物理課堂上，教師可以通過實驗演示，讓學生觀察物理現象，建立物理模型，理解物理規律。在實踐活動方面，可以組織學生參加數學建模競賽、物理實驗設計等活動，讓學生在實踐中提高科學建模能力。此外，還可以利用信息技術，如數學軟件、物理模擬軟件等，輔助學生進行科學建模。（3）構建科學建模能力培養的評價體系，評估學生的建模能力。科學的評價體系是科學建模能力培養的重要保障。評價體系應包括對學生建模過程和建模結果的評價。對建模過程的評價可以關注學生在問題分析、模型假設、模型建立、模型求解等環節的表現，如學生是否能夠準確分析問題、合理假設、正確建立模型、準確求解模型等。對建模結果的評價可以關注學生建立的模型是否準確反映了實際問題，是否具有一定的實用性和創新性等。通過評價體系，可以及時了解學生的科學建模能力水平，為教學調整提供依據。3.重要觀點（1）科學建模能力是學生綜合素質的重要組成部分，應在高中教育中得到重視。科學建模能力不僅涉及到學生的學科知識，還涉及到學生的思維能力、創新能力、實踐能力等多個方面。在高中教育中，培養學生的科學建模能力，有助于提高學生的綜合素質，為學生的未來發展打下堅實的基礎。例如，數學建模能力的培養可以提高學生的邏輯思維能力、抽象思維能力和創新能力；物理建模能力的培養可以提高學生的觀察能力、分析能力和解決問題的能力。（2）培養學生科學建模能力需要教師引導，學生主動參與，通過實踐活動不斷提高。教師在科學建模能力培養中起著重要的引導作用。教師應通過課堂教學、實踐活動等方式，引導學生了解科學建模的方法和步驟，激發學生的學習興趣和創新意識。同時，學生也應主動參與到科學建模的過程中，積極思考、勇于探索，通過實踐活動不斷提高自己的科學建模能力。例如，在數學建模教學中，教師可以引導學生從實際問題出發，建立數學模型，求解模型，并對結果進行分析和解釋。學生在這個過程中，可以主動思考問題，運用所學知識進行建模和求解，提高自己的數學建模能力。三、研究思路、研究方法、創新之處1.研究思路首先進行文獻研究，了解國內外研究現狀。通過查閱國內外相關文獻，我們可以發現目前對于普通高中學生科學建模能力的培養研究已經取得了一定的成果，但也存在一些不足之處。例如，在不同學科領域的建模能力培養研究相對獨立，缺乏跨學科的整合；評價體系不夠完善，難以全面準確地評估學生的建模能力等。然后通過問卷調查、訪談等方法，分析普通高中學生科學建模能力現狀。設計問卷，對普通高中學生進行科學建模能力現狀調查，了解學生在科學建模過程中存在的問題和困難。同時，與教師、學生進行訪談，深入了解他們對科學建模能力培養的看法和建議。通過問卷調查和訪談，我們可以發現學生對科學建模的概念理解不夠深入，在面對實際問題時，不知道如何將其轉化為科學模型；學生在建模過程中，缺乏對問題的分析和抽象能力，難以抓住問題的關鍵因素；學生對科學建模的方法和工具掌握不足，在求解模型時遇到困難等。接著提出科學建模能力培養的方法和策略，并在教學中進行實踐。結合多學科（數學、物理、生物等）進行科學建模能力培養研究。在課堂教學方面，可以采用案例教學法，通過具體的科學建模案例，引導學生學習科學建模的方法和步驟。例如，在高中數學課堂上，教師可以以實際生活中的經濟問題為例，引導學生建立數學模型，運用線性規劃等方法進行求解。在物理課堂上，教師可以通過實驗演示，讓學生觀察物理現象，建立物理模型，理解物理規律。在生物課堂上，教師可以引導學生通過構建生物模型，理解生命現象和規律。在實踐活動方面，可以組織學生參加數學建模競賽、物理實驗設計、生物建模活動等，讓學生在實踐中提高科學建模能力。此外，還可以利用信息技術，如數學軟件、物理模擬軟件、生物建模軟件等，輔助學生進行科學建模。最后構建評價體系，評估學生的建模能力，總結研究成果。構建科學建模能力培養的評價體系，評估學生的建模能力。科學的評價體系是科學建模能力培養的重要保障。評價體系應包括對學生建模過程和建模結果的評價。對建模過程的評價可以關注學生在問題分析、模型假設、模型建立、模型求解等環節的表現，如學生是否能夠準確分析問題、合理假設、正確建立模型、準確求解模型等。對建模結果的評價可以關注學生建立的模型是否準確反映了實際問題，是否具有一定的實用性和創新性等。通過評價體系，可以及時了解學生的科學建模能力水平，為教學調整提供依據。同時，總結研究成果，為普通高中學生科學建模能力培養提供理論和實踐參考。2.研究方法文獻研究法：查閱國內外相關文獻，了解研究現狀。通過對國內外相關文獻的研究，我們可以了解到科學建模能力培養的重要性和方法，為我們的研究提供理論支持。同時，我們還可以借鑒國內外先進的研究經驗和方法，提高我們的研究水平。問卷調查法：設計問卷，調查普通高中學生科學建模能力現狀。通過問卷調查，我們可以了解學生對科學建模的認識、興趣、能力等方面的情況，為我們制定科學建模能力培養的方法和策略提供依據。訪談法：與教師、學生進行訪談，了解他們對科學建模能力培養的看法和建議。通過訪談，我們可以深入了解教師和學生在科學建模能力培養過程中的經驗和問題，為我們改進教學方法和策略提供參考。行動研究法：在教學中實施科學建模能力培養的方法和策略，不斷改進。通過行動研究法，我們可以將科學建模能力培養的方法和策略應用到實際教學中，不斷觀察和反思教學效果，及時調整教學方法和策略，提高教學質量。3.創新之處結合多學科（數學、物理、生物等）進行科學建模能力培養研究。目前，對于普通高中學生科學建模能力的培養研究主要集中在單一學科領域，缺乏跨學科的整合。我們的研究將結合數學、物理、生物等多學科進行科學建模能力培養研究，打破學科界限，培養學生的綜合科學素養。例如，在數學建模中，可以引入物理和生物問題，讓學生運用數學方法解決實際問題；在物理建模中，可以結合數學和生物知識，讓學生更好地理解物理現象和規律；在生物建模中，可以運用數學和物理方法，讓學生深入研究生命現象和規律。構建科學建模能力培養的評價體系，為教學提供科學依據。目前，對于普通高中學生科學建模能力的評價主要采用考試成績等傳統方式，缺乏科學、全面的評價體系。我們的研究將構建科學建模能力培養的評價體系，包括對學生建模過程和建模結果的評價。評價體系將采用多元化的評價方式，如問卷調查、訪談、作品評價等，全面、準確地評估學生的科學建模能力。評價體系的構建將為教學提供科學依據，幫助教師及時了解學生的學習情況，調整教學方法和策略，提高教學質量。四、研究基礎、條件保障、研究步驟1.研究基礎已有相關研究成果為課題提供了理論支持。目前，國內外對于普通高中學生科學建模能力的培養已經有了一定的研究成果。例如，在數學領域，有關于如何培養高中生數學建模能力的研究，包括提升學生基礎能力、激發學生主動意識、遵循循序漸進原則等方面的教學策略。在生物領域，也提到了要培養學生的建模思維和建模能力，了解生物模型的種類，并通過課堂教學和實驗等途徑進行培養。這些研究成果為我們的課題提供了理論基礎，讓我們能夠在已有研究的基礎上進一步深入探索普通高中學生科學建模能力的培養路徑。課題組成員具有豐富的教學經驗和研究能力。本課題成員有校長、政教主任、團書記、教研組長、班主任、骨干教師等，所有參與人員長期工作在教育教學的第一線，經驗豐富，有很高的科研和實踐能力。他們在教學中積累了豐富的經驗，對學生的學習情況和需求有深入的了解。同時，課題組成員也具備較強的研究能力，能夠運用科學的研究方法進行課題研究，為課題的順利開展提供了有力的保障。2.條件保障學校提供研究所需的設備和資源。學校是省級重點中職學校，已構建了校園計算機網絡，各教室均配備有多媒體教學平臺，現代化的教學設備較為完善，可以充分利用這些現代化教育教學設備完成這項研究。此外，學校還可以提供圖書資料、實驗室等資源，為課題研究提供支持。課題組成員有足夠的時間和精力投入研究。課題組成員長期工作在教育教學的第一線，對教學工作充滿熱情，有足夠的時間和精力投入到課題研究中。同時，學校也會為課題組成員提供一定的支持和保障，讓他們能夠專心開展研究工作。3.研究步驟第一階段：準備階段（查閱文獻、設計問卷等）。在準備階段，課題組成員將首先進行文獻研究，查閱國內外相關文獻，了解普通高中學生科學建模能力培養的研究現狀。通過對國內外相關文獻的研究，我們可以了解到科學建模能力培養的重要性和方法，為我們的研究提供理論支持。同時，我們還可以借鑒國內外先進的研究經驗和方法，提高我們的研究水平。接著，課題組成員將設計問卷，對普通高中學生進行科學建模能力現狀調查，了解學生在科學建模過程中存在的問題和困難。同時，與教師、學生進行訪談，深入了解他們對科學建模能力培養的看法和建議。第二階段：實施階段（進行問卷調查、訪談、教學實踐等）。在實施階段，課題組成員將進行問卷調查和訪談，收集數據并進行分析。通過問卷調查和訪談，我們可以了解學生對科學建模的概念理解不夠深入，在面對實際問題時，不知道如何將其轉化為科學模型；學生在建模過程中，缺乏對問題的分析和抽象能力，難以抓住問題的關鍵因素；學生對科學建模的方法和工具掌握不足，在求解模型時遇到困難等。然后，課題組成員將提出科學建模能力培養的方法和策略，并在教學中進行實踐。結合多學科（數學、物理、生物等）進行科學建模能力培養研究。在課堂教學方面，可以采用案例教學法，通過具體的科學建模案例，引導學生學習科學建模的方法和步驟。例如，在高中數學課堂上，教師可以以實際生活中的經濟問題為例，引導學生建立數學模型，運用線性規劃等方法進行求解。在物理課堂上，教師可以通過實驗演示，讓學生觀察物理現象，建立物理模型，理解物理規律。在生物課堂上，教師可以引導學生通過構建生物模型，理解生命現象和規律。在實踐活動方面，可以組織學生參加數學建模競賽、物理實驗設計、生物建模活動等，讓學生在實踐中提高科學建模能力。此外，還可以利用信息技術，如數學軟件、物理模擬軟件、生物建模軟件等，輔助學生進行科學建模。第三階段：總結階段（構建評價體系、總結研究成果）。在總結階段，課題組成員將構建科學建模能力培養的評價體系，評估學生的建模能力。科學的評價體系是科學建模能力培養的重要保障。評價體系應包括對學生建模過程和建模結果的評價。對建模過程的評價可以關注學生在問題分析、模型假設、模型建立、模型求解等環節的表現，如學生是否能夠準確分析問題、合理假設、正確建立模型、準確求解模型等。對建模結果的評價可以關注學生建立的模型是否準確反映了實際問題，是否具有一定的實用性和創新性等。通過評價體系，