Исследования в области физического образования

редактировать

Исследования в области физического образования (PER) - это форма исследований в области образования, основанных на конкретных дисциплинах изучению преподавания и изучения физики, часто с целью повышения эффективности обучения студентов. Примерно восемьдесят пять учебных заведений в Соединенных Штатах проводят исследования в области естественных наук и физического образования.

Содержание

  • 1 Цели
  • 2 Основные области
  • 3 Ассоциация журналов
  • 4 Ссылки

Цели

Количество публикаций, посвященных идеям студентов относительно библиографии Duit (2005)
ФрагментПубликация

Механика (сила) *792
Электричество (электрическая цепь)444
Оптика 234
Модель частицы226
Теплофизика (тепло / температура)192
Энергия 176
Астрономия (Земля в космосе)121
Квантовая физика 77
Нелинейные системы (хаос)35
Звук 28
Магнетизм 25
Относительность 8

* Преобладающее понятие в скобках.

По материалам Duit, R., H. Niedderer и H. Schecker (см. Ссылку).

Одной из основных целей PER является разработка педагогических методов и стратегий, которые помогут студентам более эффективно изучать физику и помогут инструкторам применять эти методы. Поскольку даже основные идеи в физике могут сбивать с толку, а также возможность научных заблуждений, сформированных в результате обучения через аналогии, чтение лекций часто не стирает распространенных заблуждений о физике, которые студенты приобретают до того, как их начнут изучать физику. Исследования часто сосредоточены на том, чтобы узнать больше об общих заблуждениях, которые студенты привносят в класс физики, чтобы можно было разработать методы, которые помогут студентам преодолеть эти заблуждения.

В большинстве вводных курсов физики механика обычно является первой изучаемой областью физики. Законы движения Ньютона о взаимодействии между силами и объектами занимают центральное место в изучении механики. Многие студенты придерживаются заблуждения Аристотеля о том, что для поддержания движения тела требуется чистая сила; вместо этого движение моделируется в современной физике с помощью первого закона Ньютона инерции, в котором говорится, что тело будет сохранять свое состояние покоя или движения, если не действует чистая сила. на теле. Подобно студентам, придерживающимся этого заблуждения, Ньютон пришел к своим трем законам движения посредством эмпирического анализа, хотя он сделал это с помощью обширного исследования данных, включая астрономические наблюдения. Студенты могут стереть такие заблуждения в среде, где практически отсутствует трение, когда они обнаруживают, что объекты движутся с почти постоянной скоростью без постоянной силы.

Основные области

Основная цель сообщества PER - понять процессы, связанные с преподаванием и изучением физики, посредством тщательного научного исследования.

Согласно группе PER Вашингтонского университета, одного из пионеров в этой области, работа в рамках PER имеет тенденцию подпадать под одно или несколько общих описаний, включая:

  • выявление трудностей студентов
  • разработка методов для решения этих трудностей и измерения успеваемости
  • разработка опросов для измерения успеваемости и других характеристик учащихся
  • изучение отношения и убеждений учащихся к физике
  • изучение малых и динамика больших групп, анализирующая модели учащихся с использованием фреймов и других новых и существующих эпистемологических методов

«Введение в исследования в области физического образования» Роберта Бейхнера определяет восемь тенденций в PER:

  • Концептуальное понимание: исследование того, что и как умеют учащиеся они узнают, что это центральный элемент PER. Ранние исследования включали выявление и устранение неправильных представлений о принципах физики. С тех пор этот термин превратился в «студенческие трудности» на основании рассмотрения альтернативных теоретических основ обучения студентов. Сложность с концепцией может быть встроена в правильную концепцию; заблуждение искореняется и заменяется правильным представлением. Группа PER в Вашингтонском университете специализируется на исследованиях концептуального понимания и трудностей студентов.
  • Эпистемология : PER начинался как метод проб и ошибок для улучшения обучения. Из-за недостатков такого подхода теоретические основы исследований были разработаны на раннем этапе, особенно в Университете Мэриленда. Теоретические основы PER в основном построены вокруг конструктивизма Пиаже. Теории познания в обучении физике были выдвинуты Редишем, Хаммером, Элби и Шерром, которые основывались на книге ДиСесса «Знание в кусочках». Структура ресурсов, разработанная на основе этой работы, основана на исследованиях в области нейробиологии, социологии, лингвистики, образования и психологии. В ближайшее время появятся дополнительные рамки, в том числе "Модель возможностей", которая основывается на исследовании дедуктивного мышления, начатом Уэйсоном и Филипом Джонсон-Лэрдом.
  • Решение проблем: оно играет важную роль в процессы, которые продвигают исследования в области физики, описаны в большом количестве упражнений в обычных учебниках. Большинство исследований в этой области основано на изучении разницы между новичками и экспертами в решении проблем (первокурсниками и второкурсниками, а также аспирантами и докторантами, соответственно). Подходы к исследованию решения проблем были в центре внимания группы PER Университета Миннесоты. Недавно в специальном разделе PRL: PER была опубликована статья, в которой было определено более 30 моделей поведения, отношения и навыков, которые используются при решении типичной физической задачи. В области решения проблем используются более высокое разрешение и особое внимание к деталям.
  • Отношения: Университет Колорадо разработал инструмент, который выявляет отношение и ожидания студентов относительно физики как предмета и как класс. Отношение студентов часто снижается после традиционного обучения, но недавние работы Редиша и Хаммера показывают, что это можно обратить вспять, и можно увидеть положительные изменения в установках, если уделить внимание «объяснению эпистемологических элементов имплицитной учебной программы».
  • Социальные аспекты: были проведены исследования по гендерным, расовым и другим социально-экономическим вопросам, которые могут повлиять на обучение по физике и другим областям. В другом исследовании изучалось влияние языка тела, групповой динамики и настройки класса на изучение физики.
  • Технология: системы реагирования учащихся (кликеры) основаны на работе Эрика Мазура в Peer Инструкция. Исследования в PER изучают влияние, применение и возможности технологий в классе.
  • Учебные вмешательства: дизайн учебной программы PER основан на более чем двух десятилетиях исследований в области физического образования. Известные учебники включают Учебники по физике, Физика по запросу, Учебная среда по исследовательской науке и Парадигмы в физике, а также множество новых учебников для вводных и начальных курсов. Канзасский государственный университет Исследовательская группа по физическому образованию разработала программу Visual Quantum Mechanics (VQM) для обучения квантовой механике старшеклассников и студентов колледжей, не имеющих большого опыта в физике или математике.
  • Учебные материалы: для студентов, издатели теперь делают упор на основе PER для своих учебников физики как на главный аргумент. Один из первых всеобъемлющих учебников физики, в который были включены результаты исследования PER, был написан Серуэем и Байхнером. Помимо учебников, учебные материалы для студентов-физиков перед колледжем теперь включают моделирование PhET (Physics Education Technology). Это стало возможным благодаря достижениям в области аппаратного обеспечения персональных компьютеров, независимого от платформы программного обеспечения, такого как Adobe Flash Player и Java, а в последнее время - HTML5, CSS3. и JavaScript. По словам Вимана, моделирование PhET предлагает прямой и мощный инструмент для исследования мышления и обучения студентов.

Журнальная ассоциация

Научно-исследовательские работы по физическому образованию в Соединенных Штатах в основном издаются в четырех издательских центрах. Статьи, представленные в Американский журнал физики : Отдел исследований в области физического образования (PERS), в основном предназначены для потребителей исследований в области физического образования. В Journal of the Learning Sciences (JLS) публикуются статьи, касающиеся реальной или внелабораторной среды, часто в контексте технологий, и касаются обучения, а не преподавания. Между тем, статьи в Physical Review Special Topics: Physics Education Research (PRST: PER) нацелены на тех, для кого проводятся исследования PER, а не на потребителей. Аудитория для (PERC) предназначена как для потребителей, так и для исследователей. Последний предоставляет моментальный снимок поля и, как таковой, открыт для предварительных результатов и текущих исследований, а также для статей, которые просто заставят задуматься сообщество PER. Другие журналы включают Physics Education (Великобритания), European Journal of Physics (UK) и The Physics Teacher. Леон Сюй и другие опубликовали статью о публикации и рецензировании статей по исследованиям в области физического образования в 2007 году.

Ссылки

Последняя правка сделана 2021-06-02 04:40:00
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте