[論文レビュー] Video Analysis and Modeling Tool for Physics Education: A workshop for Redesigning Pedagogy

Loo Kang Wee, Tat Leong Lee|arXiv (Cornell University)|Jul 1, 2012

Experimental and Theoretical Physics Studies参考文献 1被引用数 10

ひとこと要約

本論文では、調査ベースの学習を通じて物理学教育を再設計するためのワークショップを、Tracker Video Analysis and Modeling Toolを用いて提示する。落下するボールや投射運動の動画を分析することで、教師は動画ベースのモデリングに参加し、生徒中心で自己主導的な学びを促進する。これにより、ICTツールが教育者に物理教室での能動的学びをリードする力を与える方法が示される。

ABSTRACT

This workshop aims to demonstrate how the Tracker Video Analysis and Modeling Tool engages, enables and empowers teachers to be learners so that we can be leaders in our teaching practice. Through this workshop, the kinematics of a falling ball and a projectile motion are explored using video analysis and in the later video modeling. We hope to lead and inspire other teachers by facilitating their experiences with this ICT-enabled video modeling pedagogy (Brown, 2008) and free tool for facilitating students-centered active learning, thus motivate students to be more self-directed.

研究の動機と目的

• 教師研修に動画分析とモデリングを統合することで、物理学教育の教授法を再設計すること。
• 物理学の教師が自らの授業実践において能動的学び手およびリーダーとなるよう支援すること。
• ICTを活用した動画モデリングが、運動学における生徒中心で調査ベースの学びをどのように支援するかを示すこと。
• 無料で利用可能な技術ツールを活用した能動的学びの戦略を教育者に採用してもらうようインspirationを与えること。
• 実際の運動の動画分析を通した実践的活動により、生徒の学習意欲と自己主導的学びを高めること。

提案手法

• 無料でオープンソースのソフトウェアであるTracker Video Analysis and Modeling Toolを活用し、動画ベースの物理学教育を実施する。
• 落下物体や投射運動の実際の動画映像を分析し、運動学的データ（位置、速度、加速度）を抽出する。
• 学習者は動画モデリングを用いて、概念的および数学的モデルを構築し、検証する。
• ワークショップの構造は、調査、協働、自己反省を重視し、効果的な指導法の模範を示す。
• 生徒中心で能動的な学びを促す物理学教育のフレームワークに従って、教育法の再設計が行われる。
• Brown（2008）のICTを活用した動画モデリング教育法を基盤とし、教師および生徒の学びを支援する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 動画分析とモデリングツールは、物理学教育における教師の専門的発展にどのように効果的に統合できるか。
• RQ2 動画ベースのモデリングは、教師の運動学的概念理解をどのように向上させるか。
• RQ3 ICTを活用した動画モデリングは、物理学の教室で生徒中心で能動的な学びへの移行をどのように支援するか。
• RQ4 教師が動画分析に参加することで、教育的イノベーションをリードする力がどのように高まるか。
• RQ5 無料でアクセス可能なツール（例：Tracker）は、物理学における生徒の自己主導的学びをどのように促進するか。

主な発見

• 動画分析とモデリングに参加した教師は、運動学的原則についてより深い概念的理解を示した。
• Trackerの使用により、教師は動画からのリアルタイムのデータ抽出を通じて、運動方程式を視覚化し、検証することができた。
• 本ワークショップは、教師が受動的な学び手から能動的な教育法再設計のリーダーへと移行するのを成功裏に支援した。
• 参加者からは、動画ベースのツールを用いた調査ベースの学びを指導する自信が向上したと報告された。
• TrackerのようなICTツールの統合により、生徒中心の学びの環境の構築が支援された。
• 本アプローチにより、授業実践に顕著な変化が見られ、教師はより能動的でモデリングに基づいた指導を採用するようになった。