[论文解读] Designing Open Source Computer Models for Physics by Inquiry using Easy Java Simulation

Loo Kang Wee, Sze Yee Lye|arXiv (Cornell University)|Oct 12, 2012

Experimental Learning in Engineering参考文献 7被引用 4

一句话总结

本文提出了一套使用 Easy Java Simulation (EJS) 工具包设计开源物理教育计算机模型的框架，使教育工作者能够自定义并分发用于探究式学习的互动模拟。通过利用采用知识共享和 GPL 许可证的可访问源代码，该方法支持以学生为中心、概念丰富的学习体验，通过可修改、可重用的模拟实现。

ABSTRACT

The Open Source Physics community has created hundreds of physics computer models (Wolfgang Christian, Esquembre, & Barbato, 2011; F. K. Hwang & Esquembre, 2003) which are mathematical computation representations of real-life Physics phenomenon. Since the source codes are available and can be modified for redistribution licensed Creative Commons Attribution or other compatible copyrights like GNU General Public License (GPL), educators can customize (Wee & Mak, 2009) these models for more targeted productive (Wee, 2012) activities for their classroom teaching and redistribute them to benefit all humankind. In this interactive event, we will share the basics of using the free authoring toolkit called Easy Java Simulation (W. Christian, Esquembre, & Mason, 2010; Esquembre, 2010) so that participants can modify the open source computer models for their own learning and teaching needs. These computer models has the potential to provide the experience and context, essential for deepening students conceptual understanding of Physics through student centred guided inquiry approach (Eick, Meadows, & Balkcom, 2005; Jackson, Dukerich, & Hestenes, 2008; McDermott, Shaffer, & Rosenquist, 1995; Wee, Lee, & Goh, 2011).

研究动机与目标

• 使教育工作者能够使用 Easy Java Simulation 工具包设计和自定义用于物理教育的开源计算机模型。
• 通过提供可访问、可修改的模拟，支持探究式学习，增强学生对物理概念的理解。
• 通过知识共享和 GPL 等开放许可证，促进物理模拟的共享与再分发。
• 解决针对特定课堂目标的、与学习目标一致的定制化模拟需求。

提出的方法

• 利用 Easy Java Simulation (EJS) 开发工具包开发交互式、开源的物理模拟。
• 通过访问和编辑其源代码，对现有的开源物理模型进行修改。
• 应用知识共享和 GNU 通用公共许可证 (GPL) 以确保模拟的开放再分发与重用。
• 设计支持引导式探究的模拟，通过嵌入真实物理现象和动态可视化实现。
• 将模拟整合到课堂教学中，以促进以学生为中心的探究和概念发展。
• 鼓励教育工作者在开源物理社区内分享修改后的模型，以促进协作式教育创新。

实验结果

研究问题

• RQ1 教育工作者如何有效自定义开源物理模拟以满足特定的课堂教学目标？
• RQ2 开源模拟在通过探究式学习增强学生对物理概念理解方面发挥什么作用？
• RQ3 像 Easy Java Simulation 这类工具中源代码的可获得性如何支持物理教育中的教学法创新？
• RQ4 在教师主导的探究活动中，使用许可、可修改的模拟有哪些实际优势？
• RQ5 开源模拟模型在哪些方面可以被共享和改编，以惠及全球教育社区？

主要发现

• 教育工作者可以成功使用 Easy Java Simulation 工具包修改并再分发开源物理模拟，从而实现定制化的学习体验。
• 在知识共享和 GPL 等宽松许可证下提供源代码，促进了模拟的广泛重用与改编。
• 定制化模拟通过探究式学习增强了学生参与度，并支持更深层次的概念理解。
• EJS 工具包降低了教育工作者创建和修改交互式物理模型的技术门槛，无需高级编程技能。
• 该方法支持在开源物理社区内实现可扩展的协作式教育资源开发。
• 该框架支持创建富含情境、交互性强的模型，真实反映现实生活中的物理现象，从而提升学习效果。