[论文解读] Same Activity, Divergent Impacts: Representing Paths Towards Physics Computational Literacy and Physics Identity with Conjecture Mapping-Based Narrative Analysis

Sarah McHale, Tor Ole B. Odden+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 15, 2026

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一句话总结

该论文研究在一个计算集成的物理课程中，两名学生如何以不同方式发展物理计算素养与物理身份，使用对多日活动的修改型猜想映射叙事分析。

ABSTRACT

Integrating computation into physics teaching is a curricular move that, at present, has been predominately studied for its cognitive impacts. However, if this modality of instruction shifts how students engage with physics, we argue there is room for students to redefine what it means to do physics and how they perceive themselves relative to the field. To investigate this, we situate a comparative case study in the context of a computationally integrated physics course. We study two students' experiences with a multi-day activity to understand how and why they came to affectively divergent self-perceptions. We propose a modified use of conjecture mapping to visualize the production of affective outcomes and connect narrative analysis to activity design. Our analysis highlights how different interpretations of and engagement with activity design reflect students' epistemic framing of code, which, in turn, drives engagement with scaffolding in manners that shape self-perception.

研究动机与目标

• 理解在设计的多日计算活动参与中，学生的物理计算素养信念（PCL）与物理身份（PI）如何受到影响。
• 检验在同一活动情境下，为什么两名学生会经历不同的情感结果。
• 展示一种修改后的猜想映射方法，以连接设计要素、实施与情感结果。
• 将叙事分析与活动设计相连接，为未来计算物理教学提供信息。
• 探讨代码的认识论框架与对支架使用及自我感知的关系。

提出的方法

• 在计算集成的现代物理实验课程中，采用对比性案例研究，针对两名学生（Bridget 与 Jake）。
• 收集并三角化来自访谈（学期初与期末）、课堂观察、助教/教师访谈与课程文件的数据。
• 在叙事形式中应用修改后的猜想映射方法，将每名学生的叙事与活动设计连接起来，使用 Design Elements（Resources、Activity Structure、Ethos）、Enactment Processes（从 Mediating Processes 重命名）、Student Artifacts、Student Experiences。
• 以正向（实线）或负向（虚线）价值描绘在猜想图上的连接，呈现情感轨迹。
• 采用 deductive coding 的编码分析，与 Physics Computational Literacy（PCL）与 Physics Identity（PI）框架对齐。
• 通过将猜想地图的链接与设计猜想及理论猜想相联系，融入基于设计的研究原则。

实验结果

研究问题

• RQ1 设计一项多日计算活动的参与如何塑造学生的物理计算素养信念与物理身份的发展？
• RQ2 为何在相同的活动设计下，两名学生的情感结果不同？
• RQ3 如何修改猜想映射以在此情境中可视化叙事并连接设计、实施与结果？

主要发现

• 两名学生在同一多日活动中，对其 PI 与 PCL 形成了不同的情感立场。
• 结果差异与每名学生如何解读设计、参与活动以及在物理情境中框定代码（代码的认识论框架）有关。
• 修改后的猜想映射叙事分析揭示 Resources、Activity Structure 与 Ethos 如何影响 Enactment Processes，进而影响 PCL/PI 结果。
• 叙事显示，对代码与计算实践的不同参与度可以塑造对自己作为物理学家的自我认知，而不仅仅是认知层面的提升。
• 猜想图作为数据可视化工具，能够追踪设计到结果的路径，并对比多名学生的观点。