Ảnh Hưởng Của Chương Trình Giáo Dục Vật Lý Dựa Trên Mô Hình Kết Hợp Với Tiếp Cận Vật Lý Trước: Một Nghiên Cứu So Sánh Nguyên Nhân

Springer Science and Business Media LLC - Tập 21 - Trang 114-124 - 2011
Ling L. Liang1, Gavin W. Fulmer2, David M. Majerich3, Richard Clevenstine4, Raymond Howanski4
1Department of Education, La Salle University, Philadelphia, USA
2National Science Foundation, Arlington, USA
3Temple University, Philadelphia, USA
4Ridley School District, Folsom, USA

Tóm tắt

Mục đích của nghiên cứu này là xem xét tác động của chương trình giáo dục vật lý dựa trên mô hình đến việc học tập khái niệm trong sáng kiến Vật lý Trước (PF). Đây là nghiên cứu so sánh đầu tiên trong giáo dục vật lý áp dụng phương pháp mô hình Rasch để xem xét tác động của chương trình giáo dục dựa trên mô hình kết hợp với PF ở Hoa Kỳ. Năm giáo viên và 301 học sinh (từ lớp 9 đến lớp 12) tại hai trường trung học ở miền Trung Đại Tây Dương đã tham gia nghiên cứu. Việc học tập khái niệm của học sinh được đo bằng Bảng Khái Niệm Lực (FCI). Kết quả cho thấy các học sinh lớp 9 tham gia chương trình dựa trên mô hình trong sáng kiến PF đạt được sự hiểu biết khái niệm về nội dung vật lý vượt trội hơn nhiều so với các học sinh lớp 11/12 tham gia chương trình thông thường không dựa trên mô hình, không có PF (chuỗi danh dự). Đối với các học sinh lớp 11/12 tham gia chuỗi không PF, không danh dự, các lớp học dựa trên mô hình cũng đạt kết quả tốt hơn các lớp học thông thường không dựa trên mô hình. Các báo cáo hoạt động giảng dạy của học sinh cho thấy rằng phương pháp dựa trên mô hình đã được áp dụng chung trong các lớp học mô hình. Việc xem xét kỹ lưỡng các ghi chú hiện trường và hồ sơ quan sát lớp học cho thấy rằng những bất nhất lớn nhất trong thực hành giảng dạy dựa trên mô hình được quan sát liên quan đến các tương tác hoặc diễn ngôn trong lớp học. Các hệ quả và khuyến nghị cho các nghiên cứu tương lai cũng được thảo luận.

Từ khóa

#Vật lý #giáo dục #chương trình dựa trên mô hình #Vật lý Trước #học tập khái niệm #phương pháp Rasch

Tài liệu tham khảo

American Association for the Advancement of Science (AAAS) (1989) Science for all Americans. Oxford University Press, New York Brewe E, Sawtelle V, Kramer LH, O’Brien GE, Rodriguez I, Pamelá P (2010) Toward equity through participation in Modeling Instruction in introductory university physics. Phys Rev Spec Top Phys Educ Res 6: 010106. Retrieved August 16, 2010, from http://prst-per.aps.org/pdf/PRSTPER/v6/i1/e010106 Clement J (1989) Learning via model construction and criticism. In: Glover G, Ronning R, Reynolds C (eds) Handbook of creativity: assessment, theory and research. Plenum, New York, pp 341–381 Clement J (2008) Six levels of organization for curriculum design and teaching. In: Clement J, Rea-Ramirez MA (eds) Model based learning and instruction in science. Springer, New York, pp 255–272 Common Core State Standards Initiative (2010) Common core state standards for mathematics. Retrieved August 10, 2010, from http://corestandards.org/the-standards Eisenkraft A (2010) Active physics, 3rd edn. It’s About Time, Armonk Ewald G, Hickman J, Hickman P, Myers F (2005) Physics first: the right-side-up science sequence. Phys Teach 43:319–320 Gay L, Mills G, Airasian P (2006) Educational research: competencies for analysis and application, 8th edn. Prentice-Hall, Upper Saddle River Giere RN (1988) Explaining science: a cognitive approach. University of Chicago Press, Chicago, IL Goodman R, Etkina E (2008) Squaring the circle: a mathematically rigorous physics first. Phys Teach 46(4):222–227 Hake RR (1992) Socratic pedagogy in the introductory physics laboratory. Phys Teach 30(12):546–552 Hake RR (1998) Interactive engagement vs. traditional methods: a six-thousand student survey of mechanics test data for introductory physics courses. Am J Phys 66(1):64–74 Halloun IA (2004) Modeling theory in science education. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht Hamilton R, Ghatala E (1994) Learning and instruction. McGraw-Hill, New York Hedges LV (1981) Distribution theory for Glass’s estimator of effect size and related estimators. J Educ Stat 6(2):107–128 Hestenes D (1987) Toward a modeling theory of physics instruction. Am J Phys 55(5):440–454 Hestenes D, Wells M, Swackhamer G (1992/1995) Force concept inventory. Phys Teach 30:141–158 Ihaka R, Gentleman R (1996) R: a language for data analysis and graphics. J Comput Graph Stat 5:299–314 Karplus R (1977) Science teaching and the development of reasoning. J Res Sci Teach 14:169–175 Kuhn TS (1970) The structure of scientific revolutions. University of Chicago Press, Chicago Lederman L (2001) Revolution in science education: put physics first!. Phys Today 54(9):11–12 Lesh R, Doerr HM (2003) Beyond constructivism. Math Think Learn 5(2&3):211–233 Linacre JM (2007) Winsteps (Version 3.61.2) [Computer Software]. Winsteps.com, Chicago Liu X, Boone WJ (2006) Introduction to Rasch measurement in science education. In: Liu X, Boone WJ (eds) Applications of Rasch measurement in science education. JAM Press, Publisher, MN, pp 1–22 Malone K (2008) Correlation between knowledge structures, force concept inventory, and problem-solving behaviors. Phys Rev Spec Top Phys Educ Res. Available from http://prst-per.aps.org/abstract/PRSTPER/v4/i2/e020107 Mountz DK (2006) The effect of science core sequence reform on students’ attitudes toward science. Doctoral dissertation, Immaculata University, Malvern, PA. Retrieved October 11, 2006, from http://modeling.asu.edu/Projects-Resources.html National Council of Teachers of Mathematics (2000) Principles and standards for school mathematics, Reston, VA. Retrieved August 12, 2010 from: http://standards.nctm.org National Research Council (1996) National science education standards. National Academy Press, Washington National Research Council (2000) Inquiry and the national science education standards: a guide for teaching and learning. National Academy Press, Washington National Research Council (2007) Taking science to school. The National Academies Press, Washington Neuschatz M, McFarling M, White S (2008) Reaching the critical mass: the twenty year surge in high school physics. Findings from the 2005 nationwide survey of high school physics teachers. AIP Report number R-442, ED502250. Retrieved from http://www.eric.ed.gov/ERICDocs/data/ericdocs2sql/content_storage_01/0000019b/80/3e/8a/eb.pdf O’Brien MJ, Thompson JR (2009) Effectiveness of ninth-grade physics in maine: conceptual understanding. Phys Teach 47(4):234–239 OECD (2007) PISA 2006: science competencies for tomorrow’s world. Retrieved July 8, 2008, from http://www.pisa.oecd.org/document/2/0,3343,en_32252351_32236191_39718850_1_1_1_1,00.html Pasero S, Fermilab Education Office (2003) The state of physics-first programs: a report for Project ARISE. FERMILAB-Pub-01/206 Piaget J (1970) Piaget’s theory. In: Mussen PH (ed) Carmichael’s manual of child psychology, 3rd edn. Wiley, New York, pp 703–732 Planinic M, Ivanjek L, Susac A (2010) Rasch model based analysis of the Force Concept Inventory. Phys Rev Spec Top Phys Educ Res 6–010103:1–11 Posner G, Strike K, Hewson P, Gertzog W (1982) Accommodation of a scientific conception: toward a theory of conceptual change. Sci Educ 66:211–227 Sawada D, Piburn MD, Judson E, Falconer K, Turley J, Falconer K, Benford R, Bloom I (2002) Measuring reform practices in math and science classrooms: the reformed teaching observation protocol. Sch Sci Math 102(6):245–254 Schuchardt A, Malone K, Diehl W, Harless K, McGinnis R, Parr TD (2008) A case study of student performance following a switch to a modeling-based physics first course sequence. Paper presented at the National Association for Research in Science Teaching annual conference, Baltimore, MD Schwarz C, White B (2005) Meta-modeling knowledge: developing students’ understanding of scientific modeling. Cognit Instr 23(2):165–205 Schwarz CV, Reiser BJ, Davis EA, Kenyon L, Acher A, Fortus D, Shwartz Y, Hug B, Krajcik J (2009) Developing a learning progression for scientific modeling: making scientific modeling accessible and meaningful for learners. J Res Sci Teach 46(6):632–654 Thagard P (1992) Conceptual revolution. Princeton University Press, Princeton Vesenka J, Beach P, Munoz G, Judd F, Key R (2002) A comparison between traditional and “modeling” approaches to undergraduate physics instruction at two universities with implications for improving physics teacher preparation. J Phys Teach Educ Online 1(1): 3–7. Retrieved March 2, 2007, from http://phy.ilstu.edu:16080/jpteo/issues/june2002.html Vygotsky LS (1978) Mind in society: the development of higher psychological processes. Harvard University Press, Cambridge, MA Wells M, Hestenes D, Swackhamer G (1995) A modeling method for high school physics instruction. Am J Phys 63:606–619 White BY, Frederiksen JR (2000) Metacognitive facilitation: an approach to making scientific inquiry accessible to all. In: Minstrell J, van Zee EH (eds) Inquiring into inquiry learning and teaching in science. American Association for the Advancement of Science, Washington, DC, pp 331–370