[論文レビュー] Physical Science: A revitalization of the traditional course by avatars of Hollywood in the physics classroom

Costas Efthimiou, R. Llewellyn|ArXiv.org|Mar 1, 2003

Film in Education and Therapy参考文献 3被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、一般教育用の自然科学コースにハリウッド映画の映像を統合することで、非専門学生の科学的リテラシーを向上させることを提案している。*アーマゲドン* や *2001: クエイサー・オデッセイ* といった人気映画から科学的テーマのシーンを分析することで、本コースは定量的および定性的な物理学的議論を用いて、物理学の基本的原則を教授しており、従来の講義法と比較して、学生の成績および関与度が顕著に向上している。

ABSTRACT

National studies conducted over many years show that, while most Americans are interested in science and support federal funding of scientific research, the scientific literacy of the public is very low. Why this situation exists and who is responsible are not easy questions to answer. This paper describes a project aimed at addressing that problem, at least among college students, by re-designing the general education physical science course, common in most colleges and universities, to teach basic physics principles via the physics found in films, particularly the action films popular among today's students. Results of the first year's trial of the `Physics in Films' approach are more than promising, they may be pointing the way to the solution of the problem.

研究の動機と目的

• 映画やテレビにおける偽科学的描写が広がる中で、一般の科学的理解が誤解されている現状に向き合い、その是正を図ること。
• 非理系専攻学生が馴染みのある人気映画を教育的ツールとして活用することで、科学的リテラシーを向上させること。
• 批判的思考と科学的推論を重視する、従来の物理科学教育の代替手段として、より魅力的で効果的な教育法の開発。
• 映像ベースの指導法が、従来の講義中心の教育法と比較して、学生の学習成果に測定可能な改善をもたらすことを実証すること。
• 映画メディアを活用した物理科学およびその他のSTEM分野の教育に応用可能なスケーラブルで多様な分野にまたがるモデルの確立。

提案手法

• 一般的なハリウッド映画から5〜8分程度の映像クリップを選び、標準的な物理学の講義に統合し、物理学の基本的原則を説明する。
• 映像シーンの定量的分析（例：速度、力、軌道力学の計算）を用いて、相対性理論、運動量、エネルギーといった物理学的原則を強化する。
• 時間旅行、ブラックホール、地球外生命体といった映画から得られるテーマ的トピックを中心に講義内容を構成し、学生の関心を喚起する。
• 映像統合型授業と従来の講義型授業の両方で、同一条件の下で標準化された評価システムを導入し、成績を比較する。
• 個人応答システムを用いたリアルタイムフィードバックと、学期末の評価を通じて、学生の関与度およびコースに対する認識を測定する。
• 教育的適用を広く促進するため、シーンごとの物理学的分析と指導ノートを含む教科書および教員用ガイドを開発する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 映像クリップの使用が、非理系専攻学生の物理学の基本的原則への関与度および理解度に、どの程度向上効果をもたらすか。
• RQ2 映像ベースの指導法が、従来の講義中心の教育法と比較して、試験成績に統計的に有意な改善をもたらすか。
• RQ3 学生は、人気映画を用いた物理学教育の意義と教育的価値をどのように認識しているか。
• RQ4 相対性理論や宇宙論といった現代物理学のトピックを一般教育用の物理科学コースに統合した場合、どのような影響が生じるか。
• RQ5 この教育的モデルは、天文学、生物学、数学など他の分野に対しても、効果的に適応・スケーリング可能か。

主な発見

• 映像統合型授業の学生は、全4回の試験で、従来型授業の学生と比較して顕著に高い成績を示し、最終試験平均は72.82点（100点換算）対59.44点であった。
• 物理学と映画のセクションの最終試験平均は72.82点であり、従来型セクションの59.44点と比較して、成績向上率は22.5％に達した。
• 2002年夏学期の学生の77％以上が、映画から選ばれたテーマが科学的アイデアを広くカバーしていると強く同意しており、コース設計の受容性が高かった。
• 2002年夏学期の学生の66％以上が、標準的な物理科学コースよりも興味が強いとして、本コースのさらなる開発を強く同意した。
• 2002年夏学期の学生の77％以上が、映画から選ばれた物理学的分析のテーマが興味深いかどうかについて、強く同意しており、高い関与度が裏付けられた。
• 学生は一貫して関心と学習意欲が高まっており、学期末のレポートや評価で、自発的に肯定的なコメントが多数寄せられており、本方法の有効性が裏付けられている。