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出版者:

作者:Henderson, Charles (EDT)/ Sabella, Mel (EDT)/ Hsu, Leon (EDT)

出品人:

页数:266

译者:

出版时间:2008-12

价格:$ 126.56

装帧:

isbn号码:9780735405943

丛书系列:

图书标签:

物理教育
物理教学
教育研究
科学教育
高等教育
会议论文集
2008年
学术会议
教育学
物理学

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具体描述

"The 2008 Physics Education Research Conference" brought together researchers studying a wide variety of topics in physics education. The conference theme was 'Physics Education Research with Diverse Student Populations'. Researchers specializing in diversity issues were invited to help establish a dialog and spur discussion about how the results from this work can inform the physics education research community. The organizers encouraged physics education researchers who are using research-based instructional materials with non-traditional students at either the pre-college level or the college level to share their experiences as instructors and researchers in these classes.

物理教育研究新视野：跨越学科与技术的探索（注：本图书简介内容完全聚焦于与《2008 Physics Education Research Conference》主题无直接关联的其他物理教育研究领域、时间段或新兴方向，确保不包含2008年会议的具体内容。）引言：重塑物理思维的时代呼唤进入二十一世纪的第三个十年，全球科学教育界面临着前所未有的挑战与机遇。传统物理教学模式在激发学生对复杂自然现象的好奇心、培养其解决实际问题能力方面的局限性日益凸显。本卷丛书旨在汇集当前物理教育研究领域最前沿、最具变革性的视角与实践，探讨如何通过创新的教学策略、先进的技术工具以及对认知科学的深入理解，构建一个更具包容性、参与性和有效性的物理学习环境。我们聚焦于那些正在塑造未来物理教育蓝图的关键议题，力求为教育者、课程设计者和研究人员提供扎实的理论基础与可操作的实践指南。第一部分：认知科学与物理概念理解的深度挖掘物理概念的掌握绝非简单的知识传递，而是学生心智模型的复杂重构过程。本部分深入探究了学习者在理解核心物理概念时普遍存在的误解（misconceptions）的根源及其演变路径。我们考察了基于认知负荷理论（Cognitive Load Theory）的教学设计，如何通过精心的信息呈现和任务组织，优化学生的短期和长期记忆资源分配，尤其是在处理抽象的量子力学或狭义相对论等概念时。重点关注的议题包括：从直觉到科学思维的转化路径研究：探讨如何设计引导性探究活动，促使学生主动识别并修正其日常经验所形成的“朴素物理学”与科学理论之间的冲突。这涉及到对“概念改变”（Conceptual Change）理论的最新发展进行批判性分析，并提出适用于不同教育阶段的干预策略。心智模型的表征与动态演化：利用先进的眼动追踪技术和认知访谈方法，剖析学生在解决复杂问题时，其内部心智模型是如何被激活、建构和调整的。我们展示了如何在教学中利用类比（analogies）和隐喻（metaphors）的双刃剑效应，引导学生构建更精确、更具迁移性的概念框架。表征形式的教学有效性：研究代数、图形、矢量图和口头描述等多种表征形式在不同学习者群体中的接受度和解释力差异。特别是对于非物理专业背景的学生，如何有效整合这些异质性的表征，是提升整体理解的关键。第二部分：技术赋能与沉浸式学习环境的构建信息技术不再仅仅是辅助教学的工具，而是正在成为重塑物理学习体验的核心要素。本部分着眼于新兴技术，特别是虚拟现实（VR）、增强现实（AR）和人工智能（AI）在物理教育中的前沿应用和潜在影响。我们探讨了如何利用这些技术克服传统实验室的安全限制和资源短缺问题，实现对微观、宏观或极端物理过程的“可视化”和“交互化”。主要研究领域包括：虚拟实验室与远程协作：分析了基于高性能计算的仿真软件（如分子动力学模拟）如何被整合到高中和大学课程中，以及如何评估学生在这些虚拟环境中获得的实验技能和探究能力。重点考察了远程学生群体在共享虚拟实验空间中的协作模式与学习成效。人工智能驱动的个性化反馈系统：探讨利用机器学习算法分析学生作业、测验乃至课堂讨论中的自然语言处理（NLP）数据，实时生成定制化的学习路径和即时反馈。这要求教育者重新思考“评估”的定义，从终结性测试转向形成性、连续性的表现分析。游戏化与叙事驱动的学习（Gamification and Narrative-Driven Learning）：研究如何将物理原理融入精心设计的电子游戏中，通过任务驱动和即时奖励机制，提升学生的内在动机和对冗长理论推导的耐受度。我们提供了一系列案例研究，展示如何平衡娱乐性与科学严谨性。第三部分：跨学科整合与现实世界问题的解决能力培养现代物理学渗透于生物学、工程学、环境科学乃至社会科学之中。本部分强调将物理教育置于更广阔的跨学科（STEAM/STEM）背景下，培养学生运用物理知识解决真实世界复杂挑战的能力。核心关注点在于：基于项目的学习（PBL）的深化与评估：提出了一套系统化的框架，用于设计和实施涉及环境气候变化、能源可持续性或生物物理学应用的长期项目。评估的重点从知识点的记忆转向了项目管理能力、团队协作以及跨学科知识的融会贯通。科学推理与论证能力的培养：物理教育应着重训练学生的“作为科学家”的思维方式。本部分提供了具体的教学干预措施，用以提高学生在构建证据链、评估实验数据质量以及有效进行同行评审式论证（argumentation）方面的技能。普适性与公平性问题：探讨如何设计课程，使其对不同文化背景、社会经济水平的学生都具有吸引力和可及性。我们分析了现有课程材料中可能存在的文化偏见，并提出了包容性教学实践（Inclusive Pedagogy）的路线图，确保所有学生都能在物理学习中找到共鸣和成功。结语：迈向面向未来的物理教育研究本丛书汇集的研究成果，共同描绘了一幅动态且充满活力的物理教育研究图景。它超越了单一的教学方法论，强调认知、技术和社会情境的协同作用。我们相信，通过持续对学习过程的精细剖析和对教育实践的大胆创新，物理教育将能够更好地服务于培养下一代具备批判性思维、创新能力和科学素养的全球公民。这些探索为我们指明了通往更有效、更公平、更引人入胜的物理学习体验的道路。