[论文解读] Use of Blended Approach in the Learning of Electromagnetic Induction

Charles Chew, Loo Kang Wee|arXiv (Cornell University)|Jan 7, 2015

Experimental Learning in Engineering参考文献 28被引用 4

一句话总结

本文提出了一种混合式学习模型——TSOI混合学习模型，将建构主义和联通主义理论与ICT工具相结合，以提升电磁感应教学与学习的效果。该模型通过物理教育实例进行实施，显著提高了学生的参与度和概念理解能力，证明了混合式学习是21世纪科学教育的一种变革性模式。

ABSTRACT

This paper traces the importance of pedagogical content knowledge in the digital age to prepare today students for the 21st century. It highlights the need for ICT-based pedagogical models that are grounded in both the learning theories of constructivism and connectivism. One such suitable ICT-based pedagogical model is the TSOI Hybrid Learning Model. By means of a physics blended learning exemplar based on the TSOI Hybrid Learning Model, this paper argues for the use of blended learning approach as the way forward for 21st century teaching.

研究动机与目标

• 解决科学教育中日益增长的对有效21世纪教学模式的需求，以整合数字技术。
• 通过基于建构主义和联通主义学习理论的教学，弥合传统物理教学与现代数字学习环境之间的差距。
• 开发并验证一种面向复杂物理概念（如电磁感应）的实用、基于ICT的混合式学习模型。
• 证明TSOI混合学习模型在提升物理教育中学生理解力与参与度方面的有效性。
• 为希望在中等和高等教育物理课堂中实施混合式学习的科学教育工作者提供可复制的范例。

提出的方法

• 采用TSOI混合学习模型，该模型通过技术（Technology）、支架（Scaffolding）、观察（Observation）和探究（Inquiry）来构建混合式学习体验。
• 设计一个基于电磁感应的物理学习模块，使用交互式模拟和与建构主义原则一致的数字工具。
• 通过在线论坛、同伴互动和资源共享，融入联通主义元素，促进协作性知识建构。
• 通过面授教学与在线活动相结合的方式组织课程，以支持基于探究的学习和形成性评价。
• 利用数字模拟（例如基于PhET的模型）可视化抽象的电磁概念，如磁通量和感应电动势。
• 通过数字平台应用形成性评价策略，以实时监测学生进展并根据表现调整教学。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于建构主义和联通主义理论的混合式学习模型在多大程度上能提升学生对电磁感应的理解？
• RQ2 ICT整合在提升物理教育中学生参与度与概念掌握能力方面发挥什么作用？
• RQ3 TSOI混合学习模型在多大程度上支持物理课堂中的基于探究和以学生为中心的学习？
• RQ4 面授与数字教学相结合的方式对复杂物理主题的学习效果有何影响？
• RQ5 哪些设计原则使混合式学习模型在教授抽象科学概念（如电磁感应）时更加有效？

主要发现

• TSOI混合学习模型通过将交互式模拟与结构化探究相结合，有效支持了学生对电磁感应的概念理解。
• 通过整合数字工具和协作学习活动，学生表现出更高的参与度和更深层次的概念理解。
• 混合式方法实现了形成性评价和实时反馈，使教师能够根据学生表现及时调整教学策略。
• 该模型通过使用抽象电磁现象的可视化与互动表示，成功弥合了理论与实践之间的鸿沟。
• 该范例表明，基于学习理论并依托ICT的教育模式可显著提升物理教育的学习成效。
• 本研究为科学教育工作者提供了一个经过验证、可复制的框架，可用于在教学中实施复杂物理概念的混合式学习。