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物理教育革新动向 : 理论与实务

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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物理教育革新动向 : 理论与实务

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Presentation Transcript

  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

  2. 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

  3. 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

  4. 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?

  5. 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?

  6. 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

  7. 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

  8. 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

  9. 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

  10. 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)

  11. 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)

  12. 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)

  13. 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%)

  14. MIT/中正大学: TEAL

  15. 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？

  16. 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

  17. 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

  18. 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

  19. 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

  20. 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

  21. 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

  22. 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

  23. 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

  24. 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

  25. 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)

  26. 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

  27. 谢谢参与, 请指教! 张慧贞Wheijen Chang wjchang@fcu.edu.tw wheijen@hotmail.com

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