[论文解读] 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 3

一句话总结

本文为入门级代数基础物理课程提出了一套量身定制的探究式课程，专为具有多样化学术背景和职业目标的学生设计。通过改编现有材料并整合原创单元，作者构建了一套以实验为基础的教学模式，通过学生主导的探究与发现，增强概念理解与学习投入，为通用或微积分基础课程提供了一种量身定制的替代方案。

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.

研究动机与目标

• 解决缺乏专为入门级代数基础物理学生量身定制的探究式课程的问题。
• 回应代数基础物理课程中非物理专业学生在学习风格、学习需求和职业目标上的独特性。
• 开发一个整合性、连贯的课程，结合改编材料与原创单元，提供一致的教学体验。
• 创建一个灵活的、以实验为基础的模式，支持主动学习，同时适用于非实验环境。

提出的方法

• 改编并修改原本为微积分基础物理和职前教师教育开发的现有探究式材料。
• 整合新开发的单元，以匹配代数基础物理学生的认知水平和背景知识。
• 以探究式学习循环为核心组织课程，强调学生提问、预测、实验和解释。
• 设计活动以在实验室环境中实施，但各组成部分模块化，适用于非实验室环境。
• 通过引导式探究而非程序化习题解决，聚焦于概念理解。
• 确保所有单元与代数基础物理的学习目标保持一致，同时对非科学专业学生保持可及性。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何有效将探究式课程改编为具有多样化学术背景的代数基础物理课程学生？
• RQ2 为使现有探究材料与代数基础物理的认知和概念要求相匹配，需要进行哪些具体修改？
• RQ3 如何开发一个整合现有与新创建教学单元的连贯、以学生为中心的课程？
• RQ4 以实验为基础、以探究为导向的教学方法在多大程度上提升了代数基础物理课程中的概念理解与学习投入？

主要发现

• 所开发的课程成功地将修改后的探究式单元与原创单元整合为一个连贯的、以学生为中心的学习体验，专为代数基础物理学生量身定制。
• 该课程解决了使用为微积分基础物理或教师教育设计的材料所带来的局限性，这些材料仅部分适用于目标学生群体。
• 探究式方法通过强调探索、预测和解释，而非机械解题，显著提升了学生参与度。
• 模块化设计支持灵活实施，适用于实验和非实验教学环境。
• 该课程提供了一个全面的框架，支持概念理解，同时对非物理专业学生保持可及性。
• 作者报告称，通过有意识的课程设计，教学目标与学生学习需求之间的对齐程度得到改善。