[論文レビュー] Introduction to physics teaching for science and engineering undergraduates

Chandralekha Singh, Laura J. Moin+1 more|D-Scholarship@Pitt (University of Pittsburgh)|Feb 22, 2016

Science Education and Pedagogy参考文献 18被引用数 8

ひとこと要約

本論文は、物理学教育研究への露出、ペアティーチングと自己評価、実践的チュートリアル設計を通じて、理系および工学の学部学生の物理学教育への関心と意識を高める教育的カリキュラムを提示する。このコースは、教員としての複雑さへの理解を著しく高めた。90％の学生が、特に高校で教員としての道を歩もうと考えており、その理由として、大学の授業で見られるのとは対照的に、より学生中心の指導が求められていると述べている。

ABSTRACT

Recruiting and retaining highly qualified physics and physical science teachers is critical for maintaining America's global competitiveness. Unfortunately, only one third of the high school teachers in physics have a degree in physics and an even smaller number of physical science teachers in middle school have a good grasp of the scientific content they teach. Moreover, teachers often lack adequate pedagogical content knowledge to teach science effectively. Here, we discuss the development, implementation, and assessment of a course for science and engineering undergraduates designed to increase awareness and help them develop an interest and a deeper appreciation of the intellectual demands of physics teaching. The course focused on increasing student enthusiasm and confidence in teaching by providing well supported teaching opportunities and exposure to physics education research. The course assessment methods include 1) pre/post-test measures of attitude and expectations about science teaching, 2) self and peer evaluation of student teaching, 3) content-based pre/post-tests given to students who received instruction from the student teachers, and 4) audio-taped focus group discussions in the absence of the instructor and TA to evaluate student perspective on different aspects of the course and its impact.

研究の動機と目的

• 米国では、K-12の物理学および理科教育の教員の質が著しく不足しており、そのうち物理の学位を持つ教員はわずか32％にとどまっている。
• 現在の教員の多くが、教育的コンテンツ知識に欠けていることが、効果的な科学教育を損なっている。
• 理系および工学の学部生が、物理学教育における知的・教育的要件をよりよく理解できるようにすること。
• 構造的で支援のある教員経験と、研究に基づく教育法への露出を通じて、教員としての意欲と自信を育てること。
• 本コースが、学生の態度、教員としての自己効力感、およびK-12教員としての長期的キャリア志向に与える影響を評価すること。

提案手法

• 理系および工学の学部生を対象に、物理学教育における教員と学習のあり方を焦点とした1学期間のコースを設計・実施した。
• 学生はペアで構成され、大学のレクチャー補習セッションで、研究に基づいた教育法に裏付けられた2つの学生中心のチュートリアルを設計・実施した。
• 教員の態度や教員への期待に関する前後比較評価、およびチュートリアル受講生の内容ベースの前後テストを統合した。
• 自己評価と同級生評価を活用して、教員としての振り返りの習慣を促進した。
• 教員およびTAが不在の状態で録音されたフォーカスグループを実施し、学生がコースの影響や構造について率直に語る機会を提供した。
• 物理学教育研究の論文を活用し、アクティブラーニングの技法を組み合わせることで、認知的および指導的原則の理解を深めた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 本コースは、理系および工学の学部生のK-12物理学教育への関心と、その意義をどの程度高めるか？
• RQ2 チュートリアルの設計と実施に参加した後、学生の教員としての態度や期待はどのように変化したか？
• RQ3 本コースは、学生の自己効力感や教育的コンテンツ知識にどのような影響を与えたか？
• RQ4 学生は、従来の講義形式とは対照的に、学生の関与を重視する教員経験の価値をどのように認識しているか？
• RQ5 学生が『本物の』教員経験、特に前向きな講義形式を想定する上で、本コースの構造的・内容的側面にどのような変更を加えるとより適切に一致するようになるか？

主な発見

• 90％の学生が教員としての道を希望しており、その多くが高校で教員になる計画を立てており、大学の授業で見られるのとは対照的に、より学生中心の指導が求められていると述べている。
• 学生の見方には顕著な変化が見られた。彼らは、教員としての能力が天然の素質によるものではなく、学生の思考を深く理解する必要がある複雑で学習可能な実践であると認識するようになった。
• 本コースは、教員としての認知的負荷への理解を著しく高めた。参加者は、多様な学生の事前知識に合わせた指導を調整するのはいかに難しいかを新たに理解したと述べている。
• 学生は、チュートリアルの準備（4.8／5）と教員からのフィードバック（4.5／5）を、コースで最も価値のある要素と評価しており、アクティブな教員設計に高い関与を見せていた。
• 肯定的な成果にもかかわらず、学生はチュートリアル中の学生支援が「本物の教員経験」とは見なされていないと感じており、これは、教員経験の認識に大きなギャップがあることを示唆しており、より公式な前向きな指導経験の機会が求められている。
• フォーカスグループのデータから、学生は今や、学生がどのように学ぶかと一致させるために不可欠な資源であると認識している「認知的リサーチの豊富な蓄積」にアクセスできるようになったと明らかにした。