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 / 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 )(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

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

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 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 )

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 ) ： 21.4%

(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

I

I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

amF

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 / 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 Changwjchang@fcu.edu.twwheijen@hotmail.com