Физическое образование

Комплекс методик обучения физике

Физическое образование или преподавание физики относится к методам обучения , которые в настоящее время используются для обучения физике . Эта профессия называется преподаватель физики или учитель физики . Исследования в области физического образования относятся к области педагогических исследований, которая стремится улучшить эти методы. Исторически физика преподавалась в средней школе и колледже в основном методом лекций вместе с лабораторными упражнениями, направленными на проверку концепций, преподаваемых на лекциях. Эти концепции лучше понимаются, когда лекции сопровождаются демонстрацией, практическими экспериментами и вопросами, которые требуют от студентов размышлений о том, что произойдет в эксперименте и почему. Студенты, которые участвуют в активном обучении , например, с практическими экспериментами, учатся через самопознание. Методом проб и ошибок они учатся менять свои предубеждения о явлениях в физике и открывать лежащие в основе концепции. Физическое образование является частью более широкой области естественнонаучного образования .

История

В Древней Греции Аристотель написал то, что сейчас считается первым учебником физики. ^[1] Идеи Аристотеля преподавались без изменений до позднего Средневековья , когда ученые начали делать открытия, которые им не соответствовали. Например, открытие Коперника противоречило идее Аристотеля о Землецентрической Вселенной. Идеи Аристотеля о движении не были вытеснены до конца 17-го века, когда Ньютон опубликовал свои идеи.

Сегодняшние студенты-физики часто думают о физических концепциях в терминах Аристотеля, несмотря на то, что их обучают только ньютоновским концепциям. ^[2]

Стратегии обучения

Стратегии обучения — это различные методы, используемые для облегчения обучения студентов с разными стилями обучения . Различные стратегии обучения направлены на то, чтобы помочь студентам развить критическое мышление и вовлечься в материал. Выбор стратегии обучения зависит от преподаваемой концепции и, конечно же, от интересов студентов.

Методы/подходы к преподаванию физики

• Лекция: Лекция — один из наиболее традиционных способов преподавания науки. Благодаря удобству этого метода и тому факту, что большинство учителей обучаются по нему, он остается популярным, несмотря на определенные ограничения (по сравнению с другими методами он мало способствует развитию критического мышления и научного отношения у студентов). Этот метод ориентирован на учителя.
• Декламация: Также известен как метод Сократа . В этом методе студент играет большую роль, чем на лекции. Учитель задает вопросы с целью побудить мысли студентов. Этот метод может быть очень эффективным для развития мышления более высокого порядка у студентов. Чтобы применять эту стратегию, студенты должны быть частично информированы о содержании. Эффективность метода декламации во многом зависит от качества вопросов. Этот метод ориентирован на студентов.
• Демонстрация: В этом методе учитель проводит определенные эксперименты, за которыми наблюдают ученики и о которых задают вопросы. После демонстрации учитель может объяснить эксперимент подробнее и проверить понимание учениками с помощью вопросов. Этот метод важен, поскольку наука не является полностью теоретическим предметом.
• Лекция-с-демонстрация: Как следует из названия, это комбинация двух из вышеперечисленных методов: лекции и демонстрации. Учитель проводит эксперимент и объясняет его одновременно. С помощью этого метода учитель может предоставить больше информации за меньшее время. Как и в случае с методом демонстрации, студенты только наблюдают; они не получают никакого собственного практического опыта. Невозможно преподавать все темы с помощью этого метода. ^[3]
• Лабораторные занятия: в лабораториях студенты проводят физические эксперименты и собирают данные, взаимодействуя с физическим оборудованием. Обычно студенты следуют инструкциям в руководстве по лабораторной работе. Эти инструкции часто проводят студентов через эксперимент шаг за шагом. Типичные цели обучения включают закрепление содержания курса посредством реального взаимодействия (похожего на демонстрации) и мышление как физики-экспериментаторы . В последнее время были предприняты некоторые усилия по смещению лабораторных занятий в сторону последней цели путем отделения от содержания курса, предоставления студентам возможности принимать собственные решения и постановки под сомнение понятия «правильного» экспериментального результата. В отличие от метода демонстрации, лабораторный метод дает студентам практический опыт проведения экспериментов, как профессиональные ученые. Однако для правильной работы часто требуется значительное количество времени и ресурсов. ^[4]
• Проблемно-ориентированное обучение: группа из 8-10 студентов и преподаватель встречаются для изучения «кейса» или проблемы-триггера. Один студент выступает в роли председателя, а другой — в роли секретаря для записи сеанса. Студенты взаимодействуют, чтобы понять терминологию и вопросы проблемы, обсуждая возможные решения и набор учебных целей. Группа распадается для индивидуального изучения, а затем возвращается, чтобы поделиться результатами. Этот подход использовался во многих медицинских школах Великобритании. Этот метод способствует независимости, вовлеченности, развитию коммуникативных навыков и интеграции новых знаний с проблемами реального мира. Однако этот метод требует большего количества сотрудников на одного студента, сотрудников, готовых содействовать, а не читать лекции, и хорошо продуманных и документированных сценариев-триггеров. ^[5] Этот метод показал свою эффективность при преподавании физики. ^{[6] [7]}

Исследовать

Исследования в области физического образования — это изучение того, как преподается физика и как студенты изучают физику. Это подотрасль образовательных исследований .

Во всем мире

• Физическое образование в Гонконге
• Физическое образование в Соединенном Королевстве

Смотрите также

• Физический портал

• Американская ассоциация учителей физики
• Мост из бальзового дерева
• Инвентарь концепций
• Конкурс по падению яиц
• Лекции Фейнмана
• Гарвардский проект по физике
• Модель помощника по обучению
• Список концепций физики в программах начального и среднего образования
• Автомобиль-мышеловка
• Комитет по изучению физических наук
• Сначала физика
• SAT предметный тест по физике
• Физика Пропаганда
• Научное образование
• Преподавание квантовой механики
• Математическое образование
• Инженерное образование
• Исследования в области образования на основе дисциплин

Ссылки

1. Анджело Арменти (1992), Физика спорта, т. 1 (2, иллюстрированное издание), Springer, ISBN 978-0-88318-946-7цитируя Р. Б. Линдсея, Основные понятия физики (Van Nostrand Reinhold, Нью-Йорк, 1971), Приложение 1
2. Ибрагим Абу Халлун; Дэвид Хестенес (1985), «Концепции здравого смысла о движении» (PDF) , American Journal of Physics , 53 (11): 1056–1065, Bibcode : 1985AmJPh..53.1056H, doi : 10.1119/1.14031, архивировано из оригинала (PDF) 11 сентября 2006 г.как цитируется во многих научных книгах
3. Вайдья, Нарендера. (1999). Преподавание естественных наук в 21 веке . Deep & Deep publications. С. 181–201. ISBN 978-8171008117.
4. Смит, Эмили М.; Холмс, Н.Г. (июнь 2021 г.). «Лучшая практика для учебных лабораторий». Nature Physics . 17 (6): 662–663. Bibcode : 2021NatPh..17..662S. doi : 10.1038/s41567-021-01256-6 . ISSN  1745-2481. S2CID  236359744.
5. Вуд, Д. Ф. (2003-02-08). «Азбука обучения и преподавания в медицине: проблемно-ориентированное обучение». BMJ . 326 (7384): 328–330. doi :10.1136/bmj.326.7384.328. PMC 1125189 . PMID  12574050. 
6. Аргау, Авеке Шишигу; Хайле, Бейене Башу; Аялев, Бейене Тесфау; Кума, Шиферау Гадиса (14 декабря 2016 г.). «Влияние обучения проблемному обучению (PBL) на мотивацию учащихся и навыки решения задач по физике». ЕВРАЗИЯ Журнал математического, научного и технологического образования . 13 (3). дои : 10.12973/eurasia.2017.00647a .
7. Николас, Гумисиризах; Мувонге, Чарльз Магоба; Джозеф, Нзабахимана (14.11.2023). «Роль проблемно-ориентированного подхода к обучению в преподавании и изучении физики: систематический обзор литературы». F1000Research . 12 : 951. doi : 10.12688/f1000research.136339.2 . ISSN  2046-1402. PMC 10646338. PMID  37970065 . 

Дальнейшее чтение

Обзоры PER:

• Роберт Дж. Бейхнер (2009). «Введение в исследования в области физического образования». В Чарльзе Р. Хендерсоне; Кэтлин А. Харпер (ред.). Начало работы с PER. Обзоры в PER. Том 2.
• Лиллиан К. Макдермотт и Эдвард Ф. Редиш (1999). «Ресурсное письмо: PER-1: Исследования в области физического образования». American Journal of Physics . 67 (9): 755–767. Bibcode : 1999AmJPh..67..755M. doi : 10.1119/1.19122. Архивировано из оригинала 2013-01-12.

Разнообразный:

• Дюит, Р., Х. Ниддерер и Х. Шекер (2006). «Преподавание физики». Справочник по исследованиям в области естественнонаучного образования : 606.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
• Лиллиан К. Макдермотт (1993). «Комментарий гостя: Как мы учим и как учатся студенты — несоответствие?». American Journal of Physics . 61 (4): 295–298. Bibcode : 1993AmJPh..61..295M. doi : 10.1119/1.17258. Архивировано из оригинала 2013-01-12.
• Х. Данке и др. (2001). «Научное образование против науки в академии: вопросы — обсуждения — перспективы (в «Исследованиях в области научного образования — прошлое, настоящее и будущее»)»: 43–48. {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )