Fizik eğitimi araştırması - Physics education research

Fizik eğitimi araştırması (PER) , genellikle öğrenci öğreniminin etkililiğini artırmak amacıyla, özellikle fiziğin öğretilmesi ve öğrenilmesi çalışmalarıyla ilgili disiplin temelli bir eğitim araştırması biçimidir . Amerika Birleşik Devletleri'nde yaklaşık seksen beş kurum, bilim ve fizik eğitiminde araştırma yapmaktadır.

Hedefler

PER'in birincil hedeflerinden biri, öğrencilerin fiziği daha etkili bir şekilde öğrenmelerine ve eğitmenlerin bu teknikleri uygulamalarına yardımcı olacak pedagojik teknikler ve stratejiler geliştirmektir. Fizikteki temel fikirler bile kafa karıştırıcı olabileceğinden, analojiler yoluyla öğretimden oluşan bilimsel yanılgıların olasılığı ile birlikte, ders vermek çoğu zaman öğrencilerin fizik öğretilmeden önce edindikleri fizik hakkındaki yaygın kavram yanılgılarını ortadan kaldırmaz. Araştırma genellikle öğrencilerin fizik sınıfına getirdiği yaygın yanlış anlamalar hakkında daha fazla bilgi edinmeye odaklanır, böylece öğrencilerin bu kavram yanılgılarının üstesinden gelmelerine yardımcı olacak teknikler tasarlanabilir.

Çoğu giriş seviyesi fizik dersinde, mekanik genellikle öğretilen ilk fizik alanıdır. Newton'un kuvvetler ve nesneler arasındaki etkileşimler hakkındaki hareket yasaları , mekanik çalışmalarının merkezinde yer alır. Pek çok öğrenci , bir bedeni hareket ettirmek için net bir kuvvetin gerekli olduğu şeklindeki Aristotelesçi yanlış kanıya sahiptir; Bunun yerine, hareket modern fizikte modellenmiştir Newton'un birinci yasanın ait atalet net sürece vücut dinlenme veya hareket durumunu devam edeceğini belirterek, kuvvet vücut üzerinde hareket eder. Bu yanılgıyı benimseyen öğrenciler gibi Newton da, astronomik gözlemleri içeren kapsamlı bir veri çalışmasıyla yapmış olsa da, üç hareket yasasına ampirik analiz yoluyla ulaştı. Öğrenciler, nesnelerin sabit bir kuvvet olmaksızın neredeyse sabit bir hızda hareket ettiğini buldukları, neredeyse sürtünmesiz bir ortamda bu tür yanılgıları silebilirler.

Başlıca alanlar

PER topluluğunun geniş amacı, fiziğin öğretilmesi ve öğrenilmesinde yer alan süreçleri titiz bilimsel araştırmalar yoluyla anlamaktır.

Alanın öncülerinden biri olan Washington Üniversitesi PER grubuna göre, PER bünyesindeki çalışma, aşağıdakiler de dahil olmak üzere birkaç geniş tanımın bir veya daha fazlasına girme eğilimindedir:

• öğrenci zorluklarını belirlemek
• Bu zorlukları ele almak ve öğrenme kazanımlarını ölçmek için yöntemler geliştirmek
• Öğrenci performansını ve diğer özellikleri ölçmek için anketler geliştirmek
• Fizik ile ilgili öğrenci tutum ve inançlarını araştırmak
• Çerçeveleme ve diğer yeni ve mevcut epistemolojik yöntemleri kullanarak öğrenci kalıplarını analiz ederek küçük ve büyük grup dinamiklerini incelemek

Robert Beichner'ın "Fizik Eğitimi Araştırmasına Giriş", PER'deki sekiz eğilimi tanımlar:

• Kavramsal anlayış: Öğrencilerin ne bildiğini ve nasıl öğrendiklerini araştırmak, PER'in en önemli parçasıdır. Erken araştırmalar, fizik ilkeleri hakkındaki yanlış anlamaları belirlemeyi ve tedavi etmeyi içeriyordu. Terim, o zamandan beri öğrenci öğrenimi için alternatif teorik çerçevelerin dikkate alınmasına dayanan "öğrenci zorlukları" na dönüşmüştür. Kavramla ilgili bir zorluk, doğru bir kavramın içine yerleştirilebilir; bir yanlış kanı kök salmış ve yerini doğru bir anlayışla değiştirmiştir. Washington Üniversitesi'ndeki PER grubu, kavramsal anlama ve öğrenci zorluğu ile ilgili araştırmalar konusunda uzmanlaşmıştır.
• Epistemoloji : PER, öğrenmeyi geliştirmek için bir deneme yanılma yaklaşımı olarak başladı. Böyle bir yaklaşımın dezavantajları nedeniyle, araştırma için teorik temeller erken dönemde, özellikle de Maryland Üniversitesi aracılığıyla geliştirildi . PER'in teorik temelleri çoğunlukla Piagetteçi yapılandırmacılık üzerine inşa edilmiştir . Fizik öğrenmede biliş üzerine kuramlar diSessa'nın "Parçalar halinde Bilgi" nden yola çıkan Redish, Hammer, Elby ve Scherr tarafından ortaya atıldı. Bu çalışmadan geliştirilen Kaynaklar Çerçevesi, sinirbilim, sosyoloji, dilbilim, eğitim ve psikoloji alanındaki araştırmalardan oluşmaktadır. Wason ve Philip Johnson-Laird tarafından başlatılan tümdengelimli muhakeme araştırmasına dayanan en son "Olasılıklar Çerçevesi" gibi ek çerçeveler de çıkmaktadır .
• Problem çözme: Geleneksel ders kitaplarında çok sayıda alıştırmada yer alan fizik araştırmalarını ilerleten süreçlerde önemli bir rol oynar. Bu alandaki araştırmaların çoğu, acemi ve uzman problem çözücüler (sırasıyla birinci ve ikinci sınıf öğrencileri ve lisansüstü ve doktora sonrası öğrenciler) arasındaki farkı incelemeye dayanmaktadır. Problem çözme araştırma yaklaşımları , Minnesota Üniversitesi'nin PER grubu için odak noktası olmuştur . Son zamanlarda, PRL Special Section: PER'de tipik bir fizik probleminin çözümünde kullanılan 30'dan fazla davranış, tutum ve beceriyi tanımlayan bir makale yayınlandı. Problem çözme alanında daha fazla çözünürlük ve ayrıntılara özel dikkat kullanılır.
• Tutumlar: Colorado Üniversitesi, öğrencilerin fizikle ilgili tutumlarını ve beklentilerini bir konu ve bir sınıf olarak ortaya koyan bir araç geliştirdi. Öğrenci tutumlarının genellikle geleneksel eğitimden sonra düştüğü görülmüştür, ancak Redish ve Hammer'ın son çalışmaları, bunun tersine çevrilebileceğini ve "örtük müfredatın epistemolojik öğelerini açıklamaya" dikkat edilirse olumlu tutum kazanımlarının görülebileceğini göstermektedir.
• Sosyal yönler: Fizikte ve diğer alanlarda öğrenmeyi etkileyebilecek cinsiyet, ırk ve diğer sosyoekonomik konularda araştırmalar yapılmıştır. Diğer araştırmalar beden dilinin öğrenme fiziği, grup dinamikleri ve sınıf düzeni üzerindeki etkilerini araştırdı.
• Teknoloji: Öğrenci yanıt sistemleri (tıklayıcılar) Eric Mazur'un Akran Eğitimi alanındaki çalışmasına dayanmaktadır . PER'deki araştırma, sınıftaki teknolojinin etkisini, uygulamalarını ve olanaklarını inceler.
• Öğretim müdahaleleri: PER'in müfredat tasarımı, fizik eğitiminde yirmi yılı aşkın araştırmaya dayanmaktadır. Dikkate değer ders kitapları arasında Fizikte Öğreticiler , Sorgulama ile Fizik , Araştırmacı Bilim Öğrenme Ortamı ve Fizikte Paradigmalar ve ayrıca giriş ve alt seviyedeki kurslardaki birçok yeni ders kitabı bulunmaktadır. Kansas Eyalet Üniversitesi Fizik Eğitimi Araştırma Grubu fiziği veya matematik gelişmiş geçmişleri yok lise ve üniversite öğrencilerine öğretme kuantum mekaniği için, bir program, Görsel Kuantum Mekaniği (VQM) geliştirmiştir.
• Öğretim materyalleri: Lisans öğrencileri için, yayıncılar artık fizik ders kitapları için önemli bir satış noktası olarak PER temelini vurguluyor. PER bulgularını içeren en eski kapsamlı fizik ders kitaplarından biri Serway ve Beichner tarafından yazılmıştır. Ders kitaplarının yanı sıra, üniversite öncesi fizik öğrencileri için eğitim materyalleri artık PhET (Fizik Eğitimi Teknolojisi) simülasyonlarını da içeriyor. Bu, kişisel bilgisayar donanımındaki gelişmeler, Adobe Flash Player ve Java gibi platformdan bağımsız yazılımlar ve son zamanlarda HTML5 , CSS3 ve JavaScript ile mümkün olmuştur . Wieman'a göre, PhET simülasyonları, öğrencilerin düşünmesini ve öğrenmesini araştırmak için doğrudan ve güçlü bir araç sunuyor.

Dergi derneği

Amerika Birleşik Devletleri'ndeki fizik eğitimi araştırma makaleleri öncelikle dört yayınevi arasında çıkarılır. American Journal of Physics : Physics Education Research Section (PERS) 'e gönderilen makaleler çoğunlukla fizik eğitimi araştırmalarının tüketicilerine yöneliktir . Öğrenme Bilimleri Dergisi (JLS) sıklıkla teknolojisi bağlamında, gerçek hayattan olan veya olmayan laboratuar ortamlarını görüyoruz ve öğretim değil, öğrenme üzeresiniz yazıları yayınlar. Bu arada, Physical Review Special Topics: Physics Education Research (PRST: PER) dergisindeki makaleler, tüketiciler yerine PER üzerinde araştırma yapılanları hedefliyor. Fizik Eğitimi Araştırma Konferansı Bildirileri (PERC) için izleyiciler , tüketiciler ve araştırmacıların bir karışımı için tasarlanmıştır. İkincisi, alanın bir anlık görüntüsünü sağlar ve bu nedenle, PER topluluğu için basitçe düşündürücü olabilecek makalelerin yanı sıra ön sonuçlara ve devam eden araştırmalara açıktır. Diğer dergiler arasında Physics Education (UK), European Journal of Physics (UK) ve The Physics Teacher bulunmaktadır . Leon Hsu ve diğerleri, 2007'de fizik eğitimi araştırmalarında makaleler yayınlamak ve hakemlik yapmak hakkında bir makale yayınladılar.

Referanslar