[論文レビュー] The Development of an Inquiry-based Curriculum Specifically for the Introductory Algebra-based Physics Course

Beth Thacker, Abel Diaz+1 more|ArXiv.org|Feb 28, 2007

Science Education and Pedagogy参考文献 4被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、多様な学術的背景やキャリア目標を持つ学生を念頭に置き、代数ベースの物理学入門課程に特化した Inquiry（探求）型カリキュラムを提示する。既存の教材を改変し、独自の単元を統合することで、学生主導の探求と Inquiry を通じて概念的理解と関与を高める、実験ベースの指導モデルを構築した。これは一般的な教材や微積分ベースのカリキュラムとは異なり、特定のニーズに応じた代替案を提供する。

ABSTRACT

We discuss an inquiry-based curriculum that has been developed specifically for the introductory algebra-based physics course, taking into account the needs, backgrounds, learning styles and career goals of the students in that class. The course is designed to be taught in a laboratory-based environment, however parts of the materials can be used in other settings. As instructors we found ourselves drawing on materials developed for the calculus-based course and for other populations (materials developed for pre-service teachers, for example), parts of which were appropriate, but not a complete curriculum as we would like to teach it, developed specifically for students in the introductory algebra-based physics course. So we have modified and adapted parts of existing materials and integrated them with our own new units and our own format, creating a course aimed specifically at these students.

研究の動機と目的

• 代数ベースの物理学の入門課程向けに、特に設計された専用の Inquiry 型カリキュラムが不足しているという問題に対処すること。
• 代数ベースの物理学課程における非物理学専攻の学生たちの、独自のニーズ、学習スタイル、キャリア目標に応えること。
• 改変された教材とオリジナルの単元を統合し、一貫性のある指導体験を提供する、統合的で整合性のあるカリキュラムを開発すること。
• アクティブな学習を支援しつつ、実験室以外の環境でも利用可能な柔軟な、実験ベースのモデルを構築すること。

提案手法

• 微積分ベースの物理学や教員免許取得教育のために開発された既存の Inquiry 型教材を、改変・適合させること。
• 代数ベースの物理学の学生の認知的水準と背景に合わせて、新たに作成された単元を統合すること。
• 学生の質問、予測、実験、説明の段階を重視する Inquiry 型学習サイクルを中心にカリキュラムを構成すること。
• 実験室環境で実施可能な活動を設計したが、モジュラー構造により非実験室環境でも利用可能であるようにすること。
• 手順的な問題解決よりも、ガイド付き Inquiry を通じた概念的理解に焦点を当てる。
• 非理工系専攻生にとっても利用可能であるように保ちつつ、代数ベースの物理学の学習目標と整合性を持たせること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 多様な学術的背景を持つ代数ベースの物理学課程の学生に、効果的に適合可能な Inquiry 型カリキュラムをどのように適応できるか。
• RQ2 代数ベースの物理学の認知的・概念的要請に合わせるために、既存の Inquiry 教材に必要な具体的な修正は何か。
• RQ3 既存の教材と新たに作成された指導単元を統合し、一貫性があり学生中心のカリキュラムをどのように開発できるか。
• RQ4 実験室ベースで Inquiry に重きを置いたアプローチが、代数ベースの物理学における概念的理解と関与にどの程度向上効果をもたらすか。

主な発見

• 開発されたカリキュラムは、改変済みおよびオリジナルの Inquiry 型単元を統合し、代数ベースの物理学の学生に特化した一貫性があり、学生中心の学習体験を実現した。
• 微積分ベースの物理学や教員教育向けに開発された教材は、対象となる学生に一部しか適合せず、それらの教材の限界を克服した。
• Inquiry 型のアプローチにより、機械的な問題解決ではなく、探求、予測、説明の段階に重点を置くことで、学生の関与が向上した。
• モジュラー構造により、柔軟な実装が可能であり、実験室環境および非実験室環境の両方の指導状況に対応できる。
• 非物理学専攻生にとっても利用可能でありながら、概念的理解を支援する包括的なフレームワークを提供した。
• 著者らは、意図的なカリキュラム設計により、指導目標と学生の学習ニーズの間の整合性が向上したと報告している。