1、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?,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/
2、验证难实用价值? 学门定位?,教育理论 v.s. 教学革新,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,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,教学革新 (传输式)(19851995),IUPP (198793)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,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 Ch
3、ange 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,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),改革计划:,Peer Instruction (Mazur)Lecture + question: 10 + 5 minPEG (McDermott)Research-based WorksheetsSCALE UP/TEAL/Studio (Beichner)Lecture + Com
4、puter-aided + labGroup discussionCUP (Monash)Individual group class讲解+学习单+小组讨论 (张慧贞),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),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)：2
5、1.4% (71%) 12.9% (62%),Harvard : 概念题库,MIT/中正大学: TEAL,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？,逢甲: 主题学习单,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
6、工具/观点+促进思考,社会建构的堀起,社会建构看学习: 新工具,陀螺的进动: ?力矩的方向变形球: 离心力 ?惯性坐标,超越数学,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,新工具+ 新观点:,加速度的分析 取分量 ; 十字架 方位,思考的工具,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,巨观,思考的立足点,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
7、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,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,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,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
8、/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,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),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,谢谢参与, 请指教!,张慧贞 Wheijen C,
