[論文レビュー] Open Educational Resources from Performance Task using Video Analysis and Modeling - Tracker and K12 science education framework

Loo Kang Wee|arXiv (Cornell University)|Aug 26, 2014

Open Education and E-Learning参考文献 7被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、K12科学教育における実践的課題を支援するため、動画分析とTrackerソフトウェアを統合したオープン教育リソース（OER）フレームワークを提示している。このフレームワークは、次世代の科学標準（NGSS）の実践と整合しており、学生が質問を立てたり、現象をモデル化したり、計算的思考を用いたりするなど、科学者が行う真実の科学的実践に参加できるように支援する。動画を用いたデータ分析を通じて、学生は概念的理解を深め、物理学教育分野におけるグローバルに利用可能な、クリエイティブ・コモンズライセンスのOERエコシステムに貢献する。

ABSTRACT

This invited paper discusses why Physics performance task by grade 9 students in Singapore is worth participating in for two reasons; 1) the video analysis and modeling are open access, licensed creative commons attribution for advancing open educational resources in the world and 2) allows students to be like physicists, where the K12 science education framework is adopted. Personal reflections on how physics education can be made more meaningful in particular Practice 1: Ask Questions, Practice 2: Use Models and Practice 5: Mathematical and Computational Thinking using Video Modeling supported by evidence based data from video analysis. This paper hopes to spur fellow colleagues to look into open education initiatives such as our Singapore Tracker community open educational resources curate on http://weelookang.blogspot.sg/p/physics-applets-virtual-lab.html as well as digital libraries http://iwant2study.org/lookangejss/ directly accessible through Tracker 4.86, EJSS reader app on Android and iOS and EJS 5.0 authoring toolkit for computer models in Easy Java Simulation-Open Source Physics Project. Recorded session: http://youtu.be/XgPIp6klPyA

研究の動機と目的

• 動画分析とモデリングツールを用いて、K12科学教育のためのオープン教育リソース（OER）を開発・共有すること。
• 実践的課題を通じて、学生が質問を立てたり、モデルを用いたりする真実の科学的実践に参加できるように支援すること。
• 教室の活動を、特にNGSS実践と整合するK12科学教育フレームワークに沿わせること。
• TrackerおよびEJSプラットフォームを通じて、世界中の教育者に高品質でオープンソースの物理学教育資料を提供すること。
• 動画ベースのデータ分析が、物理学における学生の関与度と概念的理解をどのように向上させるかを示すこと。

提案手法

• 学生は、Trackerソフトウェアを用いて動画を記録・分析することで、現実世界の運動を含む実践的課題を完了する。
• 動画分析により、物理現象のモデリングに必要な実証的データが得られ、位置、速度、加速度などの運動パラメータの定量的分析が可能になる。
• Trackerソフトウェアは動的モデリングと可視化を支援し、学生が仮説を検証し、反復的にモデルを改善できるようにする。
• このアプローチはNGSS実践、特に実践1（質問を立てる）、実践2（モデルを使用する）、実践5（数学的・計算的思考）と統合されている。
• すべてのリソースはクリエイティブ・コモンズ・アトリビューション・ライセンスの下で公開されており、世界中の教育者が自由に利用・再利用できる。
• デジタル図書館およびAndroidおよびiOS用のEJSSリーダー・アプリにより、OERおよびインタラクティブシミュレーションに直接アクセスできる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Trackerのような動画分析およびモデリングツールは、K12科学教育における学生の真実の科学的実践への関与をどのように向上させるか？
• RQ2 実践的課題と動画ベースのデータ分析を統合することで、K12科学教育フレームワークの実装はどのように支援されるか？
• RQ3 学生の実践的課題から得られるオープン教育リソース（OER）は、物理学教育においてどのような教育的利点をもたらすか？
• RQ4 グローバルな科学教育を支援するため、オープンアクセスでクリエイティブ・コモンズライセンスのOERを効果的に開発・共有する方法は何か？
• RQ5 動画ベースのモデリングは、学生の物理学的概念理解および数学的・計算的思考の応用能力をどの程度向上させるか？

主な発見

• Trackerによる動画分析とモデリングの統合により、学生は科学者が行うように、質問を立てたり、モデルを構築したりする真実の科学的実践に参加できる。
• 動画データを用いた実践的課題は、特に現実世界のデータからの運動パラメータの分析において、数学的・計算的思考力の発達を支援する。
• これらの課題から生成された教育リソースは、すべてクリエイティブ・コモンズ・アトリビューション・ライセンスの下で公開されており、教育者が世界中で自由に利用・再利用できる。
• このアプローチは、特にNGSS実践1、2、5に焦点を当てたK12科学教育フレームワークと効果的に整合している。
• OERは、Tracker 4.86、AndroidおよびiOS用のEJSSリーダー・アプリ、EJS 5.0の作成ツールキットなど、複数のプラットフォームを通じて利用可能であり、使いやすさとカバレッジを向上させている。
• この取り組みは、シンガポール・トラッカー・コミュニティがホスティングする、成長著しいコミュニティ主導のオープンアクセス物理学教育リソースのデジタル図書館に貢献している。