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物理教育革新动向 : 理论与实务

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物理教育革新动向 : 理论与实务 - PowerPoint PPT Presentation


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物理教育革新动向 : 理论与实务. 张慧贞 教授 逢甲大学物理教学研究中心 台灣. 个人经历. 物理硕士 ( 美 ) 物理讲师 12 yrs : 演讲 + 示范 科学教育博士 (NZ) Since 1999 ~ 科教研究 课堂改革教师 光电系教授. 科学 + 科教理论 + 实务. Outlines. 物理 v.s. 物理教育 教学理论  学习瓶颈  课堂改革 教学 / 研究动向. 物理 v.s. 物理教育. 我是教物理的 …. 哇 ! 好厉害 ! 妳一定很聪明 ! 唉 ! 物 理真难 , 以前我最怕物理 …

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Presentation Transcript
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物理教育革新动向:理论与实务

张慧贞 教授

逢甲大学物理教学研究中心

台灣

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个人经历
  • 物理硕士(美)
  • 物理讲师 12 yrs : 演讲 + 示范
  • 科学教育博士 (NZ)
  • Since 1999 ~
    • 科教研究
    • 课堂改革教师
    • 光电系教授

科学+科教理论+实务

outlines
Outlines
  • 物理 v.s. 物理教育
  • 教学理论 学习瓶颈课堂改革
  • 教学/研究动向
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物理 v.s. 物理教育
  • 我是教物理的….
    • 哇! 好厉害!
    • 妳一定很聪明!
    • 唉!物理真难, 以前我最怕物理…
  • 我研究物理教育…
    • 专作 评量/统计?
    • 模拟动画高手?
    • 改进教学的处方为何?
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物理 v.s. 物理教育

物理:

  • 历史悠久, 知识明确/严谨
  • 实用价值佳

物理(科学)教育:

  • 年代短, 理论分歧/验证难实用价值? 学门定位?
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行为学派/实证主义

个人建构学派

社会建构学派

灌输式教学

互动式教学

探究式教学

教育理论 v.s. 教学革新
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行为学派/实证主义
  • 知识是客观/理性的
  • 传输式学习观
  • 学习=知识累积+验证
  • 课堂=讲授+示范
  • 物理教学革新:
    • 教材重组+教学技巧
1985 1995
教学革新(传输式)(1985~1995)
  • IUPP (1987~93)
    • 进度合理化 (Less is more)
    • 主题式单元 (Coherent story)
    • 引入近代物理
  • 其它议题
    • 概念优先/ 情境教学
    • 数学推导  文字阐述
    • 科技引入教学

? 缺少学习理论

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个人建构(1982+)
  • 根据情境与既有知识来诠释新概念
  • 概念发展 (Conceptual Change Model)
    • 新: 有意义+合理化+ 推广性
    • 旧 : 矛盾/缺失
    • 地位的重整(同化 + 适应)
  • 学习任务: 个人认知/重整概念地位
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改革动向 (个人建构)
  • 强调概念澄清/ 减少数学
  • 着重学生独立思考
  • 提供认知冲突 (anomaly)
  • 师生问答/小组讨论
  • 科技辅助教与学
  • 强化学习责任(预习/作业)
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改革计划:
  • Peer Instruction (Mazur)
    • Lecture + question: 10 + 5 min
  • PEG (McDermott)
    • Research-based Worksheets
  • SCALE UP/TEAL/Studio (Beichner)
    • Lecture + Computer-aided + lab
    • Group discussion
  • CUP (Monash)
    • Individual  group  class
  • 讲解+学习单+小组讨论 (张慧贞)
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改革成效:
  • 互动教学:
    • 强化概念, G% >2 stdv (Hake)
    • 不损及计算能力
  • 评量工具 : FCI, MBT, CSEM
  • 教学资源 :
    • Harvard: 概念难题题库
    • Washington: 学习单 (Tutorial Physics)
    • MIT: 模拟动画
    • 逢甲: 主题式题组 (30单元)
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Harvard : 概念题库

一导线载有稳定向上的电流,一正电荷静止置于此导线旁。请问导线施在粒子上的力有?1.电力 2.磁力 3.两者皆有 4.两者皆无

答对率(程度):21.4% (71%) 12.9% (62%)

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逢甲: 主题学习单

1: 微波炉加热食物的原理? 微波的波长?

2: 需避免的器具与原因?

3: 防止外泄的方法?

4: 转盘的目的及原因?

5: 光盘置于炉内,可见蓝色火花,(a)原因?(b)为何蓝色?

6: 微波炉如何使灯泡发亮?

7: 如何使日光灯管发亮?

8: 如何制造微波? 如何控制电子旋转?

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批判: 个人建构
  • 物理知识  理性客观
  • 物理知识 = 人造工具+社群规范+现象
  • 工具/观点/术语: 与日常生活回异
  • 学习瓶颈  迷思概念+数学能力
  • 学习任务 = 新工具+新观点+推理诠释
  • 教师任务: 引介新工具/观点+促进思考

社会建构的堀起

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社会建构看学习: 新工具

超越数学

  • 陀螺的进动:
    • ?力矩的方向
  • 变形球:
    • 离心力
    • ?惯性坐标
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新观点: 因果关系
  • 力的来源:
    • 重力(↓) +正向力(↑) + 向心力 (←)+ 离心力(→) ?
    • 作用者  力; 加速度  力
    • 力的成因:  摩擦力 ;  向心力
    • 力的观察点: 离心力

超越迷思

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新工具+ 新观点:

思考的工具

  • 加速度的分析
  • 取分量 ; 十字架
  • 方位
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新观点:
  • 热气球为何上升?
    • 热气流推力
    • 浮力, 热胀冷缩
    • 浮力, PV = nRT

微观

思考的立足点

巨观

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课堂革新: 社会建构
  • 科学知识:
    • 新语言/新工具/新观点/新规范
    • 与日常生活分歧
  • 学习物理 = 融入科学新国度
    • 需要引介与互动/文化融合
  • 学习任务:
    • 熟悉新工具 + 概念发展 + 知识累积
  • 课堂活动: 讲授 + 团体互动 +思考
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理论v.s. 革新策略
  • 同一理论含多样策略
  • 同一策略含不同目的
  • 革新策略1: 生活化(示范)
    • 行为派/实证观: 兴趣/验证
    • 个人建构: 赋予意义/认知冲突/统整
    • 社会建构: 知识论/学习观
      • 现象与科学知识之连结
      • 生活与科学之分歧
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革新策略 2 : 教师讲授
  • 行为派/实证观
    • 教=学/课堂重心/进度
  • 个人建构
    • 教学/着重思考
  • 社会建构
    • 提供必要的引介
    • 新工具/新术语/新观点/新文化
    • 关键细节易被忽略
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革新策略 3 : 互动/合作学习
  • 行为学派
    • 兴趣/加强印象/沟通能力/常被舍弃
  • 个人建构
    • 促进思考/修改迷思/概念发展
  • 社会建构
    • 提供必要的引介
    • 熟悉新工具/术语意义
    • 体会新观点/新文化/价值观
    • 超越迷思与认知
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社会建构: 教学/研究新动向
  • 课程革新
    • Inquiry-based teaching : (美/加)
    • 提供必要的引介 + 互动
  • 研究動向
    • 教学流程/教材研发 (didactics, PCK)
    • Leach, Scott,(英); Viennot,(法)
    • International Journal of Science Education (英, 2004, 5)
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教学/研究新动向
  • 学习理论+教学实务
  • 理论提供改革之依据
  • 物理+认知+统计+社会学+哲学
  • 物理与教育专家合作
  • 物理教育:学术领域/设立博士班
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谢谢参与, 请指教!

张慧贞Wheijen Chang

wjchang@fcu.edu.tw

wheijen@hotmail.com