美國物理教育研究簡介

“勤奮、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”美國物理教育研究簡介李新鄉(xiāng)曲阜師范大學(xué)物理工程學(xué)院Tel：0537—5050686E-mail：qfsdxxli@163.com2023/2/21主要內(nèi)容【案例1】包雷教授研究結(jié)果的啟示【案例2】小學(xué)生每天有效學(xué)習(xí)時間一、物理教育研究歷史縱覽二、研究方法三、研究設(shè)計四、研究領(lǐng)域“勤奮、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/22主要內(nèi)容五、研究生的準(zhǔn)備工作六、俄勒岡州立大學(xué)（OSU）研究簡介七、學(xué)生學(xué)習(xí)的特殊困難研究

八、基于課程發(fā)展的研究

九、投票設(shè)備（點擊器—Clicker）方法

十、問題串策略“勤奮、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/23【案例1】包雷教授研究結(jié)果的啟示

進(jìn)入21世紀(jì)以來，世界經(jīng)濟發(fā)生了諸多重大變化，各國間的競爭無時、無處不在。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)對人類社會的影響越來越大，已經(jīng)成為改變世界、影響歷史的主要力量，也是決定競爭各方實力以及競爭勝負(fù)的主要因素。在各國的科學(xué)技術(shù)競爭中，科技人才是競爭的核心。為此各國都非常重視科技人才的培養(yǎng)?？萍既瞬诺乃礁叩椭饕伤麄兊目茖W(xué)能力高低與所掌握的科學(xué)知識多少決定。培養(yǎng)科技人才的任務(wù)是由科學(xué)教育承擔(dān)的，科學(xué)教育的目標(biāo)是使學(xué)生掌握科學(xué)知識和提高學(xué)生的科學(xué)能力?！扒趭^、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/24【案例1】包雷教授研究結(jié)果的啟示美國物理教師協(xié)會(AAPT)國際教育委員會副主任，俄亥俄州立大學(xué)物理教學(xué)研究組主任，美國物理教育研究領(lǐng)域的權(quán)威專家包雷教授的研究小組，對美國和中國大一新生進(jìn)行的研究發(fā)現(xiàn)，盡管中國學(xué)生科學(xué)知識(sciencefacts)比較豐富，但中國學(xué)生的科學(xué)推理能力(scientificreasoning)并沒有相對高于美國學(xué)生。這顯示僅是教導(dǎo)科學(xué)知識還不足以提高學(xué)生的推理能力?！扒趭^、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/25【案例1】包雷教授研究結(jié)果的啟示

這項刊登在2009年1月出版的科學(xué)雜志(Science)的研究報告，是以美國4所大學(xué)和中國3所大學(xué)將近6000名科學(xué)和工程系學(xué)生為對象進(jìn)行測驗，研究發(fā)現(xiàn)中國學(xué)生物理知識遠(yuǎn)比美國學(xué)生豐富，物理觀念和測驗平均拿到90分，而美國學(xué)生只有50分；但是，在科學(xué)推理測驗中，中美學(xué)生平均都只拿到75分左右。這顯示兩國的教育體系都未能教導(dǎo)學(xué)生如何做批判性的思考，以及學(xué)會相關(guān)性和演繹性的推理?！扒趭^、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/26【案例1】包雷教授研究結(jié)果的啟示

包雷說明，傳統(tǒng)想法認(rèn)為教導(dǎo)科學(xué)知識能夠改善學(xué)生的推理能力，研究結(jié)果卻顯示嚴(yán)格密集的科學(xué)知識教育，未必能夠發(fā)展出促進(jìn)事業(yè)成功所需的推理技巧。他認(rèn)為：“由于知識和推理能力對學(xué)生缺一不可，我們必須探討能夠兩者兼顧的教學(xué)方法”。包雷主持的物理教育研究團(tuán)體，正為科學(xué)、科技、工程和數(shù)學(xué)(STEM)教學(xué)發(fā)展新策略。由于中國和美國教育體制非常不同，他與中美同行決定把兩國學(xué)生加以比較?！扒趭^、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/27【案例1】包雷教授研究結(jié)果的啟示在美國，只有1/3的學(xué)生高中畢業(yè)前曾修習(xí)一年物理課，其余只在一般科學(xué)課程中學(xué)過一點物理學(xué)。但是，中國每一所學(xué)校的每一個學(xué)生大多上相同的課程，包括從8年級到12年級連續(xù)上5年物理課。想上大學(xué)的學(xué)生都必須通過全國考試，包括解答高深的物理試題。包雷認(rèn)為：”每一種制度都有其優(yōu)點和弱點。中國的學(xué)校強調(diào)對STEM知識的廣泛教學(xué)，美國的科學(xué)課程則比較有彈性，內(nèi)容比較簡單，可是很強調(diào)科學(xué)方法。我們必須思考新的教學(xué)策略，或許可以融合兩者的長處”。“勤奮、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/28【案例1】包雷教授研究結(jié)果的啟示美國學(xué)生在中小學(xué)學(xué)的科學(xué)知識內(nèi)容少，學(xué)的輕松，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，到大學(xué)后學(xué)習(xí)目的明確，有正確的學(xué)習(xí)動機，很快就能補上中小學(xué)少學(xué)的內(nèi)容。中國的中小學(xué)學(xué)的科學(xué)知識內(nèi)容多，機械練習(xí)多，使得學(xué)生喪失了學(xué)習(xí)興趣，到大學(xué)沒有了學(xué)習(xí)動力。部分高分學(xué)生到大學(xué)學(xué)習(xí)跟不上，甚至輟學(xué)就是明證。“勤奮、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/29【案例2】小學(xué)生每天有效學(xué)習(xí)時間

今日學(xué)堂校長張健柏發(fā)表了一篇名為《為什么小學(xué)生每天有效學(xué)習(xí)時間不足一小時》的文章，雖然觀點偏激，有些也不正確，但是，他給我們提了個醒，可以引以為鑒，這里是節(jié)錄。它從另一個側(cè)面說明了進(jìn)行“自主有效課堂的構(gòu)建和教師學(xué)科素養(yǎng)的提升”意義重大。

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“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/210【案例2】小學(xué)生每天有效學(xué)習(xí)時間家長們可能基本上沒有算過這筆賬：您辛辛苦苦地把孩子送到學(xué)校，到底有多少時間會真正用在“學(xué)習(xí)”上？如果學(xué)校里每天只有一小時的有效學(xué)習(xí)時間，孩子生命中最寶貴的時間被大量浪費掉，您覺得冤不冤？“勤奮、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/211【案例2】小學(xué)生每天有效學(xué)習(xí)時間

現(xiàn)在的小學(xué)課堂模式是：每天6節(jié)課，每節(jié)課40-45分鐘，因為“教育專家”說，小學(xué)生的注意力集中時間不能超過這么多。實際上你會簡單地發(fā)現(xiàn)您的孩子很早開始，玩她喜歡東西的時候就能持續(xù)很長時間，孩子們玩電子游戲的時間，更可以連續(xù)十幾小時“高度集中注意力”，所以家長們別太把“專家”的話當(dāng)話。生活實踐才是最好的專家。“勤奮、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/212【案例2】小學(xué)生每天有效學(xué)習(xí)時間

您一定知道：把“學(xué)習(xí)”像是積木一樣，整齊地拼成一塊一塊的“課程”，不符合孩子的天性。孩子的大腦不是機器，不會上課說“開工了”就開始“出產(chǎn)品，出知識”。實際上，由于小孩子本來就容易被各種新鮮的事物吸引，所以不太可能把注意力集中在毫無興趣的課本教學(xué)內(nèi)容上。所以孩子上課的時候，大量時間是身子在“聽課”，大腦不知跑到哪里了，東想西想的。即使老師很好，學(xué)生也會常常走神，特別是老師水平再差一點的話更是這樣。“勤奮、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/213【案例2】小學(xué)生每天有效學(xué)習(xí)時間

家長們要想體驗這點很容易：您可以找一份在您的理解水平以內(nèi)的學(xué)術(shù)講座的錄像來看看，計算一下自己分神的時間：您能夠集中注意力聽一半左右就很不錯了，您會丟掉很多內(nèi)容。而您的孩子顯然會比這更差。上課開始，他需要很多時間才能慢慢“回到課堂”，中間很多時間，他在走神分心。這幾乎就是必然的規(guī)律?！扒趭^、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/214【案例2】小學(xué)生每天有效學(xué)習(xí)時間

您要怎樣學(xué)習(xí)才能完全不分神？如果讓您來做準(zhǔn)備這個講座，即使水平差些，但是您肯定不會分神。而且，這比您去聽聽專家講座，會更深入了解懂得您學(xué)習(xí)的內(nèi)容。這就是西方教育理論中，認(rèn)為在學(xué)校教育中，特別是小學(xué)教育階段，孩子沒有形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣之前，不能依賴課堂講授的方法來學(xué)習(xí)。必須用“體驗式學(xué)習(xí)”來代替成傳統(tǒng)的“灌輸式學(xué)習(xí)”，“填鴨式學(xué)習(xí)”。否則不可能取得良好的教學(xué)效果。“勤奮、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/215【案例2】小學(xué)生每天有效學(xué)習(xí)時間

美國的大多數(shù)小學(xué)課堂就是這樣設(shè)計的。在中國的教師看來，美國的教室散亂無序，學(xué)生們似乎次序不良，教室的座位也不整齊，經(jīng)常為成一個圈，師生坐在一起“玩”，很不“正規(guī)”。但是，美國的孩子在小學(xué)階段不會有壓抑，也不會有散亂的思維，他們在看是無序的教學(xué)中學(xué)會了思維的有序。顯然中國的學(xué)校不是這種學(xué)習(xí)法。中國的學(xué)校在看似整齊有序的“教學(xué)環(huán)境中”，培養(yǎng)出了大批缺乏基本的思維能力，心智散亂的下一代。

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“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/216【案例2】小學(xué)生每天有效學(xué)習(xí)時間

教育學(xué)理論還認(rèn)為：除了體驗式教學(xué)外，互動式教學(xué)效率更高。所以教學(xué)中要加強師生的互動內(nèi)容來提高孩子的學(xué)習(xí)效率。比如：您準(zhǔn)備的學(xué)術(shù)講座，安排了提問環(huán)節(jié)，您必須面對另外一些有水平的專家的質(zhì)疑，顯然，您因此會準(zhǔn)備得更充分，會去了解對立的理論和各種不同的見解，來維護(hù)自己的理論體系。如果您講完后，有人發(fā)現(xiàn)并指出了您演講中的漏洞，提出了您無法解決的問題，您顯然會印象更加深刻。“勤奮、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/217【案例2】小學(xué)生每天有效學(xué)習(xí)時間

上面這幾種學(xué)習(xí)教學(xué)模式，都是“高效率”的模式，當(dāng)事人很少會“分神”。簡單化的灌輸式教育，對于小學(xué)生階段的孩子來說學(xué)習(xí)效果很差。能夠有20-30%的時間有效利用就相當(dāng)不錯了。這樣算下來，最多每節(jié)課只有不到15分鐘是“有效學(xué)習(xí)時間”。教學(xué)效率高低好壞，還與老師教學(xué)對象的人數(shù)多少密切相關(guān)！“勤奮、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/218【案例2】小學(xué)生每天有效學(xué)習(xí)時間

對于中國的學(xué)生，特別是“名?！睂W(xué)生來說，“有效學(xué)習(xí)時間”要比普通學(xué)校的學(xué)生更低。因為，學(xué)生的注意力有效時間，還與班級大小有關(guān)。西方教育心理學(xué)家研究表明：老師面對3個以下的學(xué)生，基本上就是一對一模式，學(xué)生很不容易分神，學(xué)習(xí)效率最高。（但是學(xué)校顯然不能這樣辦，估計只有西方貴族式的學(xué)校，以及中國皇帝的太子教育是這樣的）。對于普通的學(xué)校體系教學(xué)來說，班級學(xué)生在8個學(xué)生以下學(xué)習(xí)效果最好，正常的班級最好也不要超過12-16人?！扒趭^、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/219【案例2】小學(xué)生每天有效學(xué)習(xí)時間中國的名校，每個班都在50-60人左右。據(jù)說還有百人班的。要讓這種班級的學(xué)生全體集中注意力，顯然是“不可能的任務(wù)”。再好的老師，對此也無能為力。而且，分神的學(xué)生們還會互相影響，特別是小學(xué)階段，“課堂秩序”問題是小學(xué)低年級老師最重要也最關(guān)注的問題，而不是教學(xué)內(nèi)容。如果家長有機會去您孩子的教室實地看看，就知道上課的時候，大多數(shù)學(xué)生的大多數(shù)時間是花在走神上。學(xué)校老師也知道這點，但是他們也沒有什么好辦法。只要學(xué)生不干擾課堂秩序，他們就假裝一切OK。

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“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/220【案例2】小學(xué)生每天有效學(xué)習(xí)時間

小學(xué)課堂教學(xué)中，每天上午四節(jié)，下午兩節(jié)課。共6節(jié)課，每節(jié)課45分鐘的最多有效學(xué)習(xí)時間15分鐘（按30%的有效時間計算），每天有效學(xué)習(xí)時間可以有一個半小時。如果再算上每天四節(jié)主課外的時間，另外兩節(jié)課往往是混混日子的“副課”，這個有效學(xué)習(xí)時間就更短了。值得慶幸的是：義務(wù)教育課程的內(nèi)容很簡單，特別是小學(xué)階段。走神少一些的孩子，就可以輕松掌握，成為“好學(xué)生”。還有課后老師布置的作業(yè)，進(jìn)行大量的機械訓(xùn)練，逼得孩子不得不“集中注意力”自學(xué)一點東西，所以才會“出成績”。所以，名校里學(xué)得好的學(xué)生，其實不是老師教的好，基本上都是自己學(xué)出來的?！扒趭^、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/221【案例2】小學(xué)生每天有效學(xué)習(xí)時間我們學(xué)堂新轉(zhuǎn)來一個五年級的女孩，很乖，原來的學(xué)習(xí)很好。我有一次問她：你在原來的學(xué)校上課是不是總走神？她有些驚訝和不好意思，說上課的時候老師講得很沒意思，所以很多時間都沒聽課。我又說：沒聽課會做作業(yè)嗎？她說重要的地方聽一點就懂了，不懂的看看課本就行了。我說：你不覺得這樣上學(xué)是浪費時間嗎？她回答：是很無聊。

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“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/222【案例2】小學(xué)生每天有效學(xué)習(xí)時間我又問：在今日學(xué)堂上課你會分神嗎?她說很少，因為老師總要提問，學(xué)生之間要互相討論，看書，忙都忙不過來，沒時間分神。而且，老師講課的時候，如果她分神老師馬上就會發(fā)現(xiàn)，會抓她起來回答問題。所以也不敢不用心。我說：這樣學(xué)習(xí)壓力大嗎？您喜歡嗎？她回答：很喜歡，這里可以學(xué)到很多東西。而且內(nèi)容很有趣，很多知識很實用，是在普通學(xué)校學(xué)不到的。而且這里玩的時間，戶外活動的時間很多。在普通學(xué)校，沒事也只能傻傻地坐在教室里發(fā)呆?！扒趭^、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/223【案例2】小學(xué)生每天有效學(xué)習(xí)時間實際上，中國小學(xué)階段的這種低效率學(xué)習(xí)的教育弊病，會給孩子造成一生的困擾。首先，孩子們被“強迫”坐在并不舒服的教室坐椅上呆一天，他們會很累。而且會讓他們的身體越來越缺乏活力第二就是在課堂上學(xué)不到什么有價值的東西，沒有學(xué)習(xí)對于他們有挑戰(zhàn)性的內(nèi)容，會讓他們覺得很無聊。心理上會壓抑和茫然，造成個性和心理障礙。因為孩子其實很愿意探索我們的世界，很愿意學(xué)習(xí)新的，有趣的內(nèi)容。“勤奮、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/224【案例2】小學(xué)生每天有效學(xué)習(xí)時間第三就是孩子們的大腦總是處在無所事事的狀態(tài)，思維會變得遲鈍。長大后會變得無法適應(yīng)更快速和更大量的學(xué)習(xí)任務(wù)。實際上，上中學(xué)后，很多孩子無法適應(yīng)變得多起來的學(xué)習(xí)任務(wù)，被應(yīng)試體制淘汰。您很容易發(fā)現(xiàn)：自己的孩子上小學(xué)后，變得越來越?jīng)]精神氣，總像是很無聊很無奈的樣子，即使孩子的學(xué)習(xí)成績很好，她也總是不太高興的樣子。可是又說不出為什么。“勤奮、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/225【案例2】小學(xué)生每天有效學(xué)習(xí)時間這就是小學(xué)老師常說的：進(jìn)學(xué)校的時候，孩子每個都不一樣，出去的時候，每個都差不多。中國的“學(xué)?！焙汀袄蠋煛保褪沁@樣“制造教育產(chǎn)品”的。一般來說，孩子隨年齡的長大，會慢慢主動控制自己的思維。到了大學(xué)階段，就比較適應(yīng)這種“聽課模式”了。只要他們愿意就會主動通過聽講來吸收知識?？墒切W(xué)生階段基本上辦不到?！扒趭^、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/226【案例2】小學(xué)生每天有效學(xué)習(xí)時間而且，就算是大學(xué)生，實際上聽課的效率還是不高，各位家長都當(dāng)過大學(xué)生，應(yīng)該知道“聽課”是怎么一回事，一堂課能有50%的內(nèi)容是專心聽下來的就很不錯了。小學(xué)生的思維和自控能力不知比大學(xué)生差多少，居然用跟大學(xué)生一樣的辦法“上課聽講”，哪里討得了什么好處？“勤奮、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/227【案例2】小學(xué)生每天有效學(xué)習(xí)時間真正的學(xué)習(xí)還有一個特點：就是越學(xué)，孩子越活潑，越精神，眼睛里面越有光彩。那種越學(xué)越焉巴的“學(xué)習(xí)”不是真正的教育。從普通學(xué)校轉(zhuǎn)來今日學(xué)堂的孩子家長們很奇怪，也非常高興的就是：孩子們往往送到學(xué)校后沒幾個月，精神面貌就完全變了個樣。變得有精神多了，而且很開心?！扒趭^、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/228一、物理教育研究歷史縱覽

（一）100多年的教育與認(rèn)知科學(xué)◆20世紀(jì)70年代、80年代的硬件發(fā)展?新教科書?新技術(shù)在課堂的應(yīng)用(計算機)?新計算機化的實驗室?新教學(xué)方式和方法(建構(gòu)主義):

●調(diào)查基礎(chǔ)，交互式訪談。

●注視指導(dǎo)，調(diào)查物理，輔導(dǎo)，學(xué)術(shù)討論物理，實時物理“勤奮、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/229一、物理教育研究歷史縱覽

（一）100多年的教育與認(rèn)知科學(xué)?論點：硬件獨立發(fā)展●缺少對特定課程與方法有效性評價基礎(chǔ)上的研究●讓人們接受的難度●維持發(fā)展的難度“勤奮、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/230一、物理教育研究歷史縱覽（二）美國的物理教育研究美國從20世紀(jì)90年代初期，人們開始進(jìn)行物理教育研究（PER）.OSU，UMD，UW，U.Col，NCS，KSU，UIUC，U.Maine，Umass,Harvard等大學(xué)把物理教育研究作為一項領(lǐng)域，開展大規(guī)模的研究；MIT，RPI，UAZ，IWS，UC-Davis…等大學(xué)成立許多研究組織?！扒趭^、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/231一、物理教育研究歷史縱覽（二）美國的物理教育研究比較著名全國性的研究組織：美國物理教師聯(lián)盟(AAPT)：建立于1930年的美國物理教師聯(lián)盟(AAPT)，有來自30個國家的11,000名成員，每年兩次大會(夏季和冬季)，創(chuàng)立者中有300多人致力于物理教育研究，每年有十多人在物理教育研究方面取得博士學(xué)位。美國物理協(xié)會(APS)教育委員會：與AAPT緊密協(xié)作每年三月或四月召開大會?！扒趭^、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/232一、物理教育研究歷史縱覽（三）APS對PER（物理教育研究）的定位（1999年5月21日委員會通過）近幾年，物理教育研究以物理領(lǐng)域一項研究課題的形式出現(xiàn)在人們的視野中。這類研究被幾個主要科研院所放在物理領(lǐng)域中去推行，并得到主要政府機構(gòu)的經(jīng)費支持，它具有客觀性和實驗性，它正在發(fā)展，并且已經(jīng)創(chuàng)立起許多出版物和傳播機構(gòu)，在這個領(lǐng)域訓(xùn)練過的博士生被組織起來建立新的課題。物理教育研究能并且應(yīng)該與物理的其他領(lǐng)域執(zhí)行相同的評價標(biāo)準(zhǔn)(論文出版、專項撥款等等)。這項研究的成果將會改進(jìn)教學(xué)與教學(xué)評價的方法論。“勤奮、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/233一、物理教育研究歷史縱覽

APS贊同并支持把物理教育研究加入到物理領(lǐng)域來。這項研究的很多成果對物理教學(xué)是很重要的，并且解決了特殊物理課程的特定需要和要求，以及在這些課程中技術(shù)的正確運用。要想把物理教育研究與提升國家的物理領(lǐng)域教學(xué)水平成功結(jié)合需要物理教育研究者與一線教師的緊密合作。APS（美國物理協(xié)會）認(rèn)為把物理教育研究列入物理領(lǐng)域會大大提高它的成功與作用?！扒趭^、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/234一、物理教育研究歷史縱覽美國創(chuàng)辦了一種新的雜志《Physical.Review.SpecialTopics》。PER（物理教育研究）現(xiàn)在正成為STEM（科學(xué),技術(shù),工程學(xué),與數(shù)學(xué)）中許多教育學(xué)科學(xué)習(xí)的典范。“勤奮、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/235【案例3】俄亥俄州立大學(xué)物理教育研究組成員

(哥倫布校區(qū))——LeiBao

——AndrewHeckler——KennethG.Wilson(Generalguidanceandvision)——E.LeonardJossem(Emeritus;guidance,vision,andresources)——BillReay(Emeritus;materialdevelopmentandimplementation)6位博士研究生，2名博士后，1名當(dāng)前在美國的中國訪問學(xué)者。10名近代研究生(自2001年)與3名博士后——物理系：CCNY,SeoulNational,CSU–Chico,GrandValleySt.U.(MI)——博士后：MIT,UMD——教育支持與管理：OSU,KSU“勤奮、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/236二、研究方法

◆定性的——采訪，開放性問題，控制下的訓(xùn)練與測試◆定量的——標(biāo)準(zhǔn)化大規(guī)模評估(理論模型與手段)◆基礎(chǔ)學(xué)習(xí)——控制條件下的訓(xùn)練和測試?！夹g(shù)?觀察跟蹤,?腦電圖法?磁共振圖法“勤奮、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/237三、研究設(shè)計?確定研究目標(biāo)，選擇研究問題?確定研究變量和經(jīng)驗性現(xiàn)象?形成假設(shè)?用小實驗、大范圍評估、控制變量法來研究假設(shè)?評估研究?得出是什么和為什么?得出處理方式的有效性“勤奮、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/238四、研究領(lǐng)域理論研究：發(fā)展學(xué)習(xí)與評估的規(guī)范理論；發(fā)展數(shù)學(xué)方法；發(fā)展測量方法論。應(yīng)用研究：發(fā)展診斷手段；發(fā)展課程；執(zhí)行新的課程與教學(xué)手段。實驗研究：研究學(xué)生對某些特定課題的學(xué)習(xí)困難；研究和評價課程；研究和評價診斷手段）。這3大項相互聯(lián)系和影響。“勤奮、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/239五、物理教育研究專業(yè)的研究生◆物理背景：與其他物理領(lǐng)域相同.◆神經(jīng)科學(xué)，認(rèn)知科學(xué)，生理學(xué)，教育研究——理論，分析方法，測量工具…◆物理教育.——文獻(xiàn)，理論，方法/工具，特殊案例研究

…◆統(tǒng)計方法，計算機方法與建模?！艏夹g(shù)：計算機，互聯(lián)網(wǎng)，多媒體…“勤奮、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/240六、俄勒岡州立大學(xué)（OSU）研究簡介◆學(xué)習(xí)與評估的理論模型——模型分析：一種認(rèn)知狀態(tài)的概率性表現(xiàn)?！獎討B(tài)模型：學(xué)習(xí)動態(tài)過程的基于時間的模型?！獙W(xué)習(xí)的計算機模型：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與復(fù)雜系統(tǒng)動力學(xué)。——教育測量的定量模型“勤奮、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/241六、俄勒岡州立大學(xué)（OSU）研究簡介◆實驗性與指導(dǎo)性方法與技術(shù)——基礎(chǔ)研究與評估中的觀察跟蹤法.——教育虛擬現(xiàn)實技術(shù).——交互性更強的動態(tài)課堂帶頭人.——與評估和教學(xué)相適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù).“勤奮、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/242六、俄勒岡州立大學(xué)（OSU）研究簡介◆教育評估——定量評估模型與分析工具：IRT，模型分析，動態(tài)模型，測驗方程式與量表，概率模型與回歸方法?！拍钤u估手段，問題解決技巧，一般推理能力，如科學(xué)推理?！J(rèn)知后因素的測量與調(diào)查手段，如關(guān)于科學(xué)學(xué)習(xí)與學(xué)習(xí)焦慮的觀點。“勤奮、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/243七、學(xué)生學(xué)習(xí)的特殊困難研究

◆確定并模擬學(xué)生學(xué)習(xí)困難——從指導(dǎo)性評估中找出問題所在——實施定性研究:?調(diào)查采訪(錄像，<25)——得出樣本案例。?采訪草案，樣本選擇，抄錄?！扒趭^、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/244七、學(xué)生學(xué)習(xí)的特殊困難研究

?常模：揣摩問題解決方案，揣摩開放性探究，…——形成學(xué)生學(xué)習(xí)困難機理的模型(假設(shè))——定量研究?答案簡潔的開放性問題(~100)?附帶說明的單項選擇題（MC問題）

(~100)?大范圍的MC問題“勤奮、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/245八、基于課程發(fā)展的研究

——確定問題(建立一個交互式教室環(huán)境)?！贫ㄒ环N策略(連續(xù)的假設(shè)—質(zhì)疑)——選擇方法與材料(技巧與EM)——實施，測驗，修訂材料——用控制性研究評價材料?控制組與試驗組的隨機化樣本(可擴充到許多不同總體)“勤奮、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/246八、基于課程發(fā)展的研究

?預(yù)測試與其他評估?預(yù)測試后進(jìn)行一般性測試?對新策略有效性的評價?學(xué)習(xí)收獲，不同性，態(tài)度，其它相關(guān)變量如出席人數(shù)——研究新方法的可轉(zhuǎn)移性.?在其他大學(xué)測試“勤奮、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/247九、投票設(shè)備（點擊器——Clicker）方法?在一種有效的教育策略中鼓勵學(xué)生積極的發(fā)現(xiàn)并解決遇到的困難。?傳統(tǒng)的被動演講是“成本效率”，而不是學(xué)習(xí)效率.?設(shè)計了一種點擊器，研究了相應(yīng)的教學(xué)策略?！扒趭^、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/248九、投票設(shè)備（點擊器——Clicker）方法Clicker交互式教學(xué)系統(tǒng)是以單向無線通訊網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，支持課堂師生互動的教學(xué)系統(tǒng)。它由無線發(fā)射器、接收器以及驅(qū)動軟件3部分組成。在課堂應(yīng)用時，學(xué)生能通過無線發(fā)射器上的數(shù)字鍵，對教師提出的問題進(jìn)行研討并在規(guī)定的時間提交到教師的計算機中，計算機將收集到的反有的反饋信息之后，針對反饋信息的統(tǒng)計結(jié)果以柱狀圖的形式呈現(xiàn)?！扒趭^、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/249九、投票設(shè)備（點擊器——Clicker）方法

這個統(tǒng)計結(jié)果即包含了班級同學(xué)的整體信息，也包含了個體信息。教師可以完全掌握每個同學(xué)對知識理解、掌握、應(yīng)用程度，根據(jù)柱狀圖表達(dá)的信息，教師可以隨時調(diào)整下一步的教學(xué)計劃，對物理概念與物理規(guī)律教學(xué)的各個層面進(jìn)行實時跟蹤與改進(jìn)?！扒趭^、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/250九、投票設(shè)備（點擊器——Clicker）方法?備課時，需要估計學(xué)生思維障礙，利用Clicker交互式教學(xué)系統(tǒng)做好疏導(dǎo)學(xué)生思路的準(zhǔn)備。?進(jìn)行物理概念與物理規(guī)律教學(xué)時，充分運用利Clicker交互式教學(xué)系統(tǒng)探測學(xué)生思維，堵漏撥正學(xué)生思路，保證準(zhǔn)確。?進(jìn)入練習(xí)階段時，要借助Clicker交互式教學(xué)系統(tǒng)，激發(fā)活化學(xué)生思路，靈活遷移。“勤奮、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/251十、問題串策略每一個概念都有不同的表面特征(背景)，利用這一特點，設(shè)計每個概念的問題串，引入認(rèn)知沖突?！耙住y—難”序列?題1易，建立自信?題2難，提供認(rèn)知沖突，激勵學(xué)生交流?題3難，提供評價——“速答”序列3—4個中等難度問題；在每個題上盡量用較少時間“勤奮、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”2023/2/252【案例4】大學(xué)物理使用的問題串示例下圖中每個電阻有相同阻值R，電池電壓為V。得出流經(jīng)電池的總電流。一種辦法是分析從電池一端到另一端每一種可能的路徑?！扒趭^、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”A．V/RB．V/2RC．V/3RD．2V/RE．3V/R

81%的同學(xué)在30秒內(nèi)得出正確結(jié)果！

2023/2/253【案例4】大學(xué)物理使用的問題串示例現(xiàn)在，在與上面相同的電路中加一條導(dǎo)線。盡管只加了一條線，從電池一端到另一端有了更多的路徑?，F(xiàn)在再得出流經(jīng)電池的總電流。一次高中科學(xué)奧林匹克競賽就用了一個相似的問題“勤奮、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”

13%的同學(xué)在2分鐘內(nèi)正確回答?！癡/R”雖有人選擇，但答案擴展開了!A．V/RB．V/2RC．V/3RD．2V/RE．3V/R

2023/2/254【案例4】大學(xué)物理使用的問題串示例考慮如下電路。每個電阻仍然有相同阻值R，電池電壓為V。得出流經(jīng)電池的總電流。有對角線的回路意味著它在其它導(dǎo)線之上，并且只連接它的兩端點。“勤奮、樸實、團(tuán)結(jié)、進(jìn)取”

“學(xué)而不厭，誨人不倦”86%的同學(xué)在2分鐘內(nèi)正確回答!學(xué)生幾乎是自己解決了他們的學(xué)習(xí)困難。A．V/RB．V/2R