[論文レビュー] PhET. Percepciones y contribucion del uso de simulaciones en el aprendizaje de los conceptos de energia para un curso de fisica general de la ensenanza tecnica

Jose Enrique Martinez-Perez|arXiv (Cornell University)|Jun 1, 2016

Knowledge Societies in the 21st Century被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、技術教育向け一般物理学課程におけるエネルギー概念の理解を高めるためにPhETインタラクティブシミュレーションの使用を調査した。準ガイド付きの探求的学習を通じて、学生たちは概念的理解を深め、研究ではシミュレーションがエネルギー分野における関与度と学習成果を顕著に向上させたことが示された。

ABSTRACT

The physics learning is very important to techniques teaching and the engineers upbringing. However, there is evidence that science classes from elementary school through to university are generally failing to provide most students with an understanding of physics We have explored the use of a novel aspect of information technology: interactive simulations to learning of energys concepts. This way, students can construct their understanding through semi-guided exploration. Research has shown this process to be an effective and engaging way to learn.

研究の動機と目的

• 技術教育において、学生が基本的な物理学的概念、特にエネルギーを理解できないという継続的な課題に対処すること。
• インタラクティブなシミュレーションがエネルギー概念の理解を向上させる教育的ツールとして果たす役割を検討すること。
• 一般物理学課程でPhETシミュレーションを使用した際の学生の認識と学習の向上を評価すること。
• シミュレーションを用いた準ガイド付き探求が、物理学における概念的理解を育てるのにどの程度効果的であるかを評価すること。

提案手法

• 技術教育向け一般物理学課程においてエネルギー概念に焦点を当てたPhETインタラクティブシミュレーションの導入。
• 学生のシミュレーション探求を構造化するために、準ガイド付きの探求活動の使用。
• 伝統的な教学法に補完的に統合する形で、シミュレーションを通常の授業指導に組み込む。
• 関与度と学習経験を評価するため、アンケートや質的フィードバックを通じて学生の認識を収集。
• シミュレーション使用前後の学習成果を比較し、概念的習得度を測定。
• シミュレーションベースの学習の影響を評価するために、確立された物理学教育研究フレームワークの適用。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 学生は、一般物理学課程におけるエネルギー概念の学習において、PhETシミュレーションの使用をどのように認識しているか？
• RQ2 PhETシミュレーションは、技術教育の学生がエネルギー概念をよりよく理解するのに対し、どの程度貢献しているか？
• RQ3 シミュレーションを用いた準ガイド付き探求は、学生の関与度と概念的理解にどのような影響を与えるか？
• RQ4 学生の認識は、エネルギー関連のトピックにおける観察された学習の向上とどの程度相関しているか？

主な発見

• エネルギー概念の学習において、PhETシミュレーションを使用したことで、学生は関与度とやる気の向上を報告した。
• シミュレーションの使用は、体験的でインタラクティブな探求を通じて概念的理解の構築を支援した。
• 準ガイド付きの探求とシミュレーションの組み合わせにより、エネルギー概念に関する学生の理解が明確に向上した。
• 学生の認識では、シミュレーションが抽象的で複雑なエネルギー概念を明確にしたと述べられた。
• 本研究では、PhETシミュレーションが技術的物理学教育におけるエネルギートピックの理解を容易にする有効なツールであると判明した。
• 質的フィードバックでは、シミュレーションが学生の物理学学習に対する自信と関心を高めたと強調された。