Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Sự Lạm Dụng Đường Thẳng của Học Sinh: Một Cuộc Khảo Sát trong Vật Lý
Tóm tắt
Trong giáo dục toán học, một khối lượng lớn nghiên cứu cho thấy rằng học sinh ở các độ tuổi khác nhau có xu hướng mạnh mẽ áp dụng các mô hình tuyến tính hoặc tỷ lệ ở bất kỳ đâu, ngay cả trong những trường hợp mà chúng không áp dụng. Chẳng hạn, trong hình học, có rất nhiều học sinh tin rằng nếu các cạnh của một hình được gấp đôi, thì diện tích cũng gấp đôi. Tuy nhiên, lịch sử khoa học cũng cung cấp nhiều trường hợp về những nhà tư tưởng đã đưa ra các giả thuyết không phù hợp về mối quan hệ tuyến tính để mô tả các tình huống. Bài báo này tập trung vào sự phụ thuộc quá mức của học sinh trung học vào tính chất tuyến tính trong vật lý. Thỉnh thoảng, các nhà giáo dục về khoa học báo cáo rằng học sinh có xu hướng giả định và áp đặt các mối quan hệ tuyến tính trong vật lý, nhưng – như far as we know – không có nỗ lực đáng kể nào được tiến hành để nghiên cứu hiện tượng này một cách hệ thống. Chúng tôi đã tiến hành một cuộc điều tra thực nghiệm nhằm xác định năng lực của học sinh lớp 8 và lớp 11 – trước và sau khi được dạy về các chủ đề vật lý liên quan – để hiểu định tính các tình huống khác nhau trong vật lý, cũng như xu hướng của họ trong việc định lượng cái nhìn định tính đó một cách tuyến tính. Kết quả cung cấp một bức tranh đầy mâu thuẫn về việc học sinh lạm dụng tính chất tuyến tính trong vật lý: mặc dù lý luận tuyến tính đôi khi được sử dụng như một chiến lược mặc định, ngay cả sau khi được giảng dạy về các nội dung vật lý liên quan, nghiên cứu này cũng chỉ ra rằng bối cảnh thường được xem xét nhiều hơn so với những gì được gợi ý bởi các nghiên cứu về giải quyết vấn đề toán học.
Từ khóa
#giáo dục vật lý #mô hình tuyến tính #học sinh trung học #tư duy định lượng #lý luận vật lýTài liệu tham khảo
Anderson, N. H. (1983). Intuitive physics: Understanding and learning of physical relations. In T. J. Tighe & B. E. Shepp (Eds.), Perception, cognition and development: Interactional analyses (pp. 231–265). Mahwah: Lawrence Erlbaum Associates.
Andersson, B. (1979). Some aspects of children’s understanding of boiling points. In W. F. Archenhold, R. H. Driver, A. Orton, & C. Wood-Robinson (Eds.), Cognitive development research in science and mathematics (pp. 252–260). Leeds: University of Leeds.
Arons, A. B. (1976). Cultivating the capacity for formal reasoning: Objectives and procedures in an introductory physical science course. American Journal of Physics, 44(9), 834–838.
Arons, A. B. (1983). Student patterns of thinking and reasoning. Part One. The Physics Teacher, 21(12), 576–581.
Avrams, R. (1989). Development and evaluation of microcomputer-based diagnosis system. Unpublished master’s thesis, Tel Aviv University, Tel Aviv, Israel. (in Hebrew).
Ben-Zeev, T., & Star, J. R. (2001). Spurious correlations in mathematical thinking. Cognition and Instruction, 19, 253–275.
Champagne, A. B., Klopfer, L. E., & Anderson, J. H. (1980). Factors influencing the learning of classical mechanics. American Journal of Physics, 48, 1074–1079.
Cobb, P., Yackel, E., & Wood, T. (1992). A constructivist alternative to the representational view of mind in mathematics education. Journal for Research in Mathematics Education, 23, 2–33.
De Bock, D., Verschaffel, L., & Janssens, D. (1998). The predominance of the linear model in secondary school students’ solutions of word problems involving length and area of similar plane figures. Educational Studies in Mathematics, 35, 65–83.
De Bock, D., Van Dooren, W., Janssens, D., & Verschaffel, L. (2002). Improper use of linear reasoning: An in-depth study of the nature and the irresistibility of secondary school students’ errors. Educational Studies in Mathematics, 50(3), 311–334.
De Bock, D., Verschaffel, L., & Janssens, D. (2002). The effects of different problem presentations and formulations on the illusion of linearity in secondary school students. Mathematical Thinking and Learning, 4, 65–89.
De Bock, D., Van Dooren, W., Janssens, D., & Verschaffel, L. (2007). The illusion of linearity: From analysis to improvement (Mathematics Education Library, volume 41). New York: Springer.
Ebison, M. G. (1993). Newtonian in mind, but Aristotelian at heart. Science and Education, 2, 345–362.
Fischbein, E. (1987). Intuition in science and mathematics. Dordrecht: Reidel.
Galilei, G. (1638). Discorsi e dimostrazioni matematiche intorna a due nuove scienze: 1954, dialogues concerning two new sciences. New York: Dover.
Garuti, R., Boero, P., & Chiappini, G. (1999). Bringing the voice of Plato in the classroom to detect and overcome conceptual mistakes. In O. Zaslavsky (Ed.), Proceedings of the 23rd Conference of the International Group for the Psychology of Mathematics Education (Vol. 3, pp. 9–16), Haifa, Israel: Technion — Israel Institute of Technology; Department of Education in Technology and Science.
Hall, A. R. (1963). From Galilei to Newton: The rise of modern science? (Vol. 3) (1630–1720). New York: Harper & Row.
Hashweh, M. (1988). Descriptive studies of students’ conceptions in science. Journal of Research in Science Teaching, 25(2), 121–134.
Hinsley, D., Hayes, J., & Simon, H. (1977). From words to equations, meaning and representation in algebra word problems. In M. A. Just & P. A. Carpenter (Eds.), Cognitive processes in comprehension (pp. 89–108). Hillsdale: Lawrence Erlbaum Associates.
Kahneman, D., Slovic, P., & Tversky, A. (1982). Judgement under uncertainty: Heuristics and biases. Cambridge: University Press.
Klammer, J. (1998). An overview of techniques for identifying, acknowledging and overcoming alternate conceptions in physics education. Klingenstein Project Paper, Teachers College, Columbia University. Retrieved from http://www.eric.ed.gov/ERICDocs/data/ericdocs2sql/content_storage_01/0000019b/80/15/c5/44.pdf.
Linn, M. C., Layman, J., & Nachmias, R. (1987). Cognitive consequences of microcomputer-based learning: Graphing skills development. Journal of Contemporary Psychology, 12, 244–253.
McDermott, L. C. (1990). A view from physics. In M. Gardner, J. G. Greeno, F. Reif, A. H. Schoenfeld, A. diSessa, & E. Stage (Eds.), Toward a scientific practice of science education (pp. 3–30). Hillsdale: Lawrence Erlbaum Associates.
Mullet, E. (1988). Archimedes’ effect, information integration and individual differences. International Journal of Science Education, 10(3), 285–301.
Oliva, J. M. (1999). Structural patterns in students’ conceptions in mechanics. International Journal of Science Education, 21(9), 903–920.
Paschke, J. (2001). Galileo’s inclined plane: Living laboratories as an activity-based method of instruction in history and science. Science Activities, 38(2), 18–20.
Rouche, N. (1989). Prouver: Amener à l’évidence ou contrôler des implications? [Proving: bringing back to evidence or verifying the implications?]. In Commission inter-IREM Histoire et Epistémologie des Mathématiques (Ed.), La démonstration dans l’histoire [Demonstration in history] (pp. 8–38). Lyon: IREM.
Säljö, R., & Wyndhamm, J. (1990). Problem-solving, academic performance, and situational reasoning: A study of joint cognitive activity in the formal setting. British Journal of Educational Psychology, 60, 245–254.
Schoenfeld, A. H. (1988). When good teaching leads to bad results: The disasters of ‘well-taught’ mathematics courses. Educational Psychologist, 23, 145–166.
Sherin, B. L. (1999). Common sense clarified: Intuitive knowledge and its role in physics expertise. Paper presented at the Annual Meeting of the National Association for Research in Science Teaching, Boston, MA, US, March. Retrieved from http://www.eric.ed.gov/ERICDocs/data/ericdocs2sql/content_storage_01/0000019b/80/16/71/09.pdf.
Sherin, B. L. (2001). How students understand physics equations. Cognition and Instruction, 19(4), 479–541.
Sowder, L. (1988). Children’s solution of story problems. Journal of Mathematical Behavior, 7, 227–238.
Stavy, R., & Tirosh, D. (2000). How students (mis-)understand science and mathematics. Intuitive rules. New York: Teachers College Press.
Strauss, S., & Stavy, R. (1982). U-shaped behavioral growth: Implications for theories of development. In W. W. Hartup (Ed.), Review of child development research (pp. 547–599). Chicago: University of Chicago Press.
Tirosh, D., & Stavy, R. (1996). Intuitive rules in science and mathematics: The case of “everything can be divided by two”. International Journal of Science Education, 18(6), 669–683.
Van Dooren, W., De Bock, D., Depaepe, F., Janssens, D., & Verschaffel, L. (2003). The illusion of linearity: Expanding the evidence towards probabilistic reasoning. Educational Studies in Mathematics, 53, 113–138.
Van Dooren, W., De Bock, D., Hessels, A., Janssens, D., & Verschaffel, L. (2005). Not everything is proportional: Effects of age and problem type on propensities for overgeneralization. Cognition and Instruction, 23(1), 57–86.
Van Dooren, W., De Bock, D., Janssens, D., & Verschaffel, L. (2007). Students’ over-reliance on linear methods: A scholastic effect? British Journal of Educational Psychology, 77(2), 307–321.
Van Dooren, W., De Bock, D., Janssens, D., & Verschaffel, L. (2008). The linear imperative: An inventory and conceptual analysis of students’ overuse of linearity. Journal for Research in Mathematics Education, 39(3), 311–342.
Verschaffel, L., De Corte, E., & Lasure, S. (1994). Realistic considerations in mathematical modelling of school arithmetic word problems. Learning and Instruction, 4, 273–294.
Verschaffel, L., Greer, B., & De Corte, E. (2000). Making sense of word problems. Lisse: Swets & Zeitlinger.
Viennot, L. (1979). Le raisonnement spontané en dynamique élémentaire [Spontaneous reasoning in elementary dynamics]. Paris: Hermann.
Vlaams Verbond van het Katholiek Secundair Onderwijs. (2002). Leerplan Fysica voor de Tweede Graad van het Algemeen Secundair Onderwijs [Physics syllabus for Grades 9 and 10 of General Secondary Education]. Brussels: Author.
Weller, H. G. (1995). Diagnosing and altering three Aristotelian alternative conceptions in dynamics: Microcomputer simulations of scientific models. Journal of Research in Science Teaching, 32, 271–290.