[论文解读] Open Educational Resources from Performance Task using Video Analysis and Modeling - Tracker and K12 science education framework

Loo Kang Wee|arXiv (Cornell University)|Aug 26, 2014

Open Education and E-Learning参考文献 7被引用 4

一句话总结

本文提出了一种开放教育资料（OER）框架，结合视频分析与Tracker软件，支持K12科学教育中的表现性任务，与下一代科学标准（NGSS）实践保持一致。通过让学生通过基于视频的数据分析参与真实的科学实践——例如提出问题、建立现象模型以及运用计算思维——该方法促进更深层次的概念理解，并推动建立一个全球可访问、采用知识共享许可的OER生态系统，用于物理教育。

ABSTRACT

This invited paper discusses why Physics performance task by grade 9 students in Singapore is worth participating in for two reasons; 1) the video analysis and modeling are open access, licensed creative commons attribution for advancing open educational resources in the world and 2) allows students to be like physicists, where the K12 science education framework is adopted. Personal reflections on how physics education can be made more meaningful in particular Practice 1: Ask Questions, Practice 2: Use Models and Practice 5: Mathematical and Computational Thinking using Video Modeling supported by evidence based data from video analysis. This paper hopes to spur fellow colleagues to look into open education initiatives such as our Singapore Tracker community open educational resources curate on http://weelookang.blogspot.sg/p/physics-applets-virtual-lab.html as well as digital libraries http://iwant2study.org/lookangejss/ directly accessible through Tracker 4.86, EJSS reader app on Android and iOS and EJS 5.0 authoring toolkit for computer models in Easy Java Simulation-Open Source Physics Project. Recorded session: http://youtu.be/XgPIp6klPyA

研究动机与目标

• 开发并分享用于K12科学教育的开放教育资料（OER），利用视频分析与建模工具。
• 通过表现性任务，支持学生参与真实的科学实践，例如提出问题和使用模型。
• 使课堂活动与K12科学教育框架保持一致，特别是NGSS实践。
• 通过Tracker和EJS平台，促进全球范围内的高质量开源物理教育资料的获取。
• 展示基于视频的数据分析如何提升学生在物理学习中的参与度和概念理解。

提出的方法

• 学生通过使用Tracker软件录制并分析视频片段，完成涉及现实世界运动的表现性任务。
• 视频分析为物理现象的建模提供实证数据，使学生能够对位置、速度和加速度等运动参数进行定量分析。
• Tracker软件支持动态建模与可视化，使学生能够测试假设并迭代优化模型。
• 该方法整合NGSS实践，特别是实践1（提出问题）、实践2（使用模型）和实践5（数学与计算思维）。
• 所有资源均以知识共享署名许可发布，确保全球教育工作者可自由获取与再利用。
• 数字图书馆及Android和iOS平台上的EJSS阅读器应用可直接访问OER和互动模拟程序。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何通过Tracker等视频分析与建模工具，提升K12科学教育中学生参与真实科学实践的参与度？
• RQ2 将表现性任务与基于视频的数据分析相结合，在多大程度上支持K12科学教育框架的实施？
• RQ3 在物理教育中，使用源自学生表现性任务的开放教育资料具有哪些教学优势？
• RQ4 如何有效开发与共享开放获取、采用知识共享许可的OER，以支持全球科学教育？
• RQ5 基于视频的建模在多大程度上提升了学生对物理概念的理解，以及其运用数学与计算思维的能力？

主要发现

• 通过Tracker实现的视频分析与建模整合，使学生能够参与真实的科学实践，例如提出问题和构建模型，其方式与物理学家的工作方式相仿。
• 基于视频数据的表现性任务有助于发展学生的数学与计算思维能力，特别是在分析现实世界数据中的运动参数方面。
• 所有从这些任务中生成的教育资料均以知识共享署名许可发布，确保全球教育工作者可自由获取与再利用。
• 该方法成功与K12科学教育框架保持一致，尤其强调NGSS实践1、2和5。
• OER可通过多种平台获取，包括Tracker 4.86、Android和iOS平台上的EJSS阅读器应用，以及EJS 5.0创作工具包，显著提升可用性与传播范围。
• 该举措推动了由新加坡Tracker社区托管的、持续增长的、由社区共同维护的开放获取物理教育资料数字图书馆的发展。