来源:京师物理 发布时间:2018/12/22 13:34:24
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Physical Review Physics Education Research导读:2018年10月—11月

 

学生合作网络中心度与学业成绩的相关性
 
Vargas等人计算了在科罗拉多矿业学院三门高年级物理课程中注册的学生(通常是按顺序上的)的合作网络的节点中心度度量。在这些复杂的网络中,学生之间的联系表示对家庭作业的帮助。本研究中的课程包括中级经典力学、量子力学导论和中级电磁学。通过将这些节点中心度度量与学生的家庭作业和考试成绩相关联,他们发现四项中心度指标与三门课程学生的家庭作业成绩显著相关:强中心度、弱中心度、紧密中心度、和调和中心度。这些相关性表明,那些不仅经常合作,而且与许多不同的人也有显著合作的学生往往取得更高的成绩。即时合作网络之间的由相同学生组成的中心度量 (分析式和数值式家庭作业合作)也相互关联,这表明当布置针对不同技能的家庭作业时,学生的合作策略保持相对稳定。此外,他们还将不同课程的合作网络之间的中心度度量联系起来,发现与学生家庭作业分数关系最密切的四个中心度度量也是涉及到不同课程的网络中最稳定的度量。中心度测试与考试成绩的相关性通常小于与家庭作业成绩的相关性,尽管这一发现在不同的课程中有所不同。
 
Correlation between student collaboration network centrality and academic performance
 
D. Vargas, et al
 
Phys. Rev. Phys. Educ. Res. 14,020112 (2018)
 
 
 
让年轻女性投身物理学:
 
支持年轻女性物理学认同发展的干预
 
Wulf等人的研究旨在探讨参与一项支持投身物理学干预活动的同时也参加了德国奥林匹克物理竞赛的女生的物理认同发展。他们研究发现,像物理奥林匹克这样的丰富项目对学生参与和追求科学事业的意愿有积极的影响。然而,许多丰富的项目,包括物理奥林匹克,遭受年轻女性代表性不足之苦。本研究调查的干预利用了物理教育中与性别相关的研究,以探索如何在上述丰富项目中提高性别平等。为此,他们设计了一个身份认同的学习环境,有助于提高参与的年轻女性的物理认同发展。例如,同性的群体组合以及体贴地采用了已达成共识的年轻女性感兴趣的物理内容(例如,与医学问题和人体相关的内容)。总的来说,30名奥赛选手参加了为期一天的干预(13名女性,17名男性)。对于两个重要的物理认同构念,兴趣和能力,对年轻女性来说有积极的效应,而对年轻男性则无影响。此外,与所有参加物理奥林匹克的女性相比,年轻女性更有可能参加明年的物理奥林匹克。这些结果表明,基于性别研究和科学认同理论的精心设计的干预能够支持年轻女性的物理认同发展。
 
Engaging young women in physics: An intervention to support young women’s physics identity development
 
Peter Wulff, et al
 
Phys. Rev. Phys. Educ. Res. 14, 020113 (2018)
 
 
 
十年级学生问题解决的表现、自我效能感
 
以及对不同表征形式的物理问题的感知
 
数值和符号表征在物理问题中被广泛使用。然而,对于学生在解决问题时如何应对这两种表征形式的理解相对较少。本研究探讨表征形式(数值VS符号)对学生问题解决能力、自我效能感及认知的影响。在这两阶段的研究中,Ching-Sui Hung等人收集了定量和定性数据:第一阶段,100名10年级的学生解决了用数字或符号形式表征的问题;在第二阶段,一部分学生(每组6人)解决采用了另一种表征形式的物理问题,随后接受访谈。结果表明,数值组明显优于符号组。此外,男孩的自我效能感明显高于女孩,尽管他们的表现没有发现性别差异。在解决问题的过程中,受访者在执行计划和评估两种形式的解决方案时的表现有显著差异。他们还发现,大多数学生认为符号问题比数字问题更难。这些发现为教师提供更好的方法来帮助学生学习物理提供了见解。
 
Tenth graders’ problem-solving performance, self-efficacy, and perceptions of physics problems with different representational formats
 
Ching-Sui Hung, et al
 
Phys. Rev. Phys. Educ. Res. 14, 020114 (2018)
 
 
 
电动力学矢量微积分引导式探究
 
教学序列的开发、实现和评估
 
Bollen等人开发、实施并评估了一个教学学习序列,旨在提高学生对电磁场散度和旋度的理解。他们根据文献中讨论的学生在半定量和定性研究中发现的困难,设计了引导式探究任务单。采用了一种多重表征方法来加强向量场的图形表示、涉及散度和旋度的计算和麦克斯韦微分方程之间的联系。他们使用“设计,功能,任务”框架来优化学习与多种呈现在他们的学习材料中的外部表征。这些在小班教学中使用的引导式探究任务单包括简短的开放式问题,鼓励学生小组讨论等。这种方法连续三年在鲁汶大学的二年级电动力学课程中实施。采用相同的前测和后测设计对干预进行评估,以评估原始教学中的学习情况。此外,Bollen评估了学生对干预的看法。他们观察到,他们的干预积极地影响了学生对向量算子的结构理解、在向量场的图形表示中解释散度和旋度的能力,以及学生对麦克斯韦微分方程的概念理解。此外,学生表示他们喜欢这种教学方法,觉得他们从任务单中学到了一些东西,同意材料的难度水平,并希望在不同科目上有类似的教程。
 
Development, implementation, and assessment of aguided-inquiry teaching-learning sequence on vector calculus in electrodynamics
 
Laurens Bollen, et al
 
Phys. Rev. Phys. Educ. Res. 14, 020115 (2018)
 
 
 
 
如何利用单个问题量化教学干预的效率
 
在很多情况下,学生概念理解的变化都是用单个问题来测量的。例如在同伴教学法中,学生需要在讨论前后就同一个问题回答两次。利用项目反应理论,Parmentier假定学生的熟练程度呈正态分布,他发现描述平均熟练度变化的科恩d效应量可以用课堂成绩优势率对数的0.6倍来估计。此外,当学生的答案间的多项相关系数小于0.3时,Parmentier就认为它可以作为附加的指标来检测分数的非常规变化。总而言之,这两个指标既可以对教学干预给出精准的测量——例如同伴讨论或其他方式——也可以给出一个安全系数来检测随机答案或者有缺陷的问题。这个应用可以用来评价发生在利用同伴教学法教学的力学导论课堂中的同伴讨论。
 
How to quantify the efficiency of a pedagogical intervention with a single question
 
 
Phys. Rev. Phys. Educ. Res. 14, 020116 (2018)
 
 
 
大学物理导论课程的学生
 
对电磁场经典理论关键特征的理解情况
 
在这项工作中,Zuza等人探究了在电磁学导论课情境中本科生是如何利用经典场论来描述物理现象的。他们从这个主题的历史分析中提取了电场和磁场的五个关键特征。这些特征为他们创建包含六个开放式概念题的调查问卷提供了信息。Zuza等人利用这份问卷测试了来自三个欧洲城市的本科生。对学生回答的现象解释学分析表明,很多本科生对场论没有一个清晰的认识。他们认为,与其集中于讲授运算规则,教师应该多加关注场论的具体特征以及场与力之间的差异,尤其着重于相互作用过程的概念解释。
 
Introductory university physics students’ understanding of some key characteristics of classical theory of the electromagnetic field
 
Kristina Zuza, et al
 
Phys. Rev. Phys. Educ. Res. 14, 020117 (2018)
 
 
 
归纳实验教师自我陈述的
 
学习目标的特点以便为
 
实验建模技能评价手段的开发提供信息
 
对本科物理课程而言,开发、利用和改进实验系统模型的能力是全国公认的学习成果。然而,对于高年级实验课程的学生,尚未有基于建模推理能力的评价手段存在。这项研究是开发学生在光学与电学实验中的建模能力评价体系的第一步。Dounas-Frazer等人采访了35位实验教师,询问在课程中融入建模教学的方式。他们利用受采访者自己陈述的学习目标和活动设计来确定可能与许多评价机制相关的测试情境和目标。本次研究设计来源于实验物理学建模框架,使模型概念化,并由许多子任务构成:进行测量,构造系统模型,比较数据并进行预测,寻找产生偏差的缘由和对装置或者模型进行修正。Dounas-Frazer等人发现,每个建模的子任务都被多个教师认为是他们课程中重要的学习成果。基于这些结果,他们认为,测试的目的应包括利用大部分建模子任务调查学生的能力,测试的项目需要设计成能够引出学生说出选择特定建模方式的理由。除了讨论这些和其他评价手段的影响,他们还确定了未来与建模在光学和电学实验中的角色相关的研究领域。
 
Characterizing labinstructors’ self-reported learning goals to inform development of an experimental modeling skills assessment
 
D. Dounas-Frazer, et al
 
Phys. Rev. Phys. Educ. Res. 14, 020118 (2018)
 
 
 
 
性别成见与女性学生
 
在物理导论课程的表现是否有关呢?
 
在有关物理导论课程的先前研究中,研究者们发现了性别差异,即男性和女性学生在概念评价测试中的表现差异,例如在力学概念测试(FCI)和电磁概念测试(CSEM)中,男性学生表现比女性学生好。而且,数学领域的先前研究还发现了对于种族或成见威胁的消极刻板印象的激发作用,例如在考试前如果要求测试者表明其种族,这可能导致带有刻板印象组的表现恶化。在这里,Maries等人描述了两项研究,他们在一所大型研究型高校开设的大型物理导论课程中调查了干预措施对FCI与CSEM测试中性别差异的影响。在第一项研究中,他们调查了如果要求物理导论课程的学生在参加CSEM测试前表明他们的性别,与那些没有要求提供这些信息的学生相比,是否会扩大性别差异。在这两种情况下,他们发现男女学生的表现没有差异。在由数千名入门物理课程的学生参加的第二项研究中,他们调查了这种看法——即男性在物理学方面的表现通常优于女性的普遍性,以及这种看法在多大程度上会与男性和女性学生在基于代数和微积分的物理课程中的FCI和CSEM测试中的表现有关。他们发现在长达一年的基于微积分的物理导论课程结束时,女性学生具有明显的弱势,同意性别成见的情况与女性学生在物理概念测试中的表现呈负相关。同意性别成见的女性学生在长达一年的基于微积分的物理课程结束时比男性学生表现差,这个事实可能来源于性别成见威胁性的增加,那些同意性别成见的女性学生可能在她们很不被看重的课程中经历这样的威胁。
 
Is agreeing with a genderstereotype correlated with the performance of female students in introductory physics?
 
Alexandru Maries, et al
 
Phys. Rev. Phys. Educ. Res. 14, 020119 (2018)
 
 
 
物理学助教对不同种类的
 
引导性问题的看法:如何正视情境丰富类
 
习题与多项选择题的教学益处
 
通常物理学问题可以用不同方式提出。面对一个给定的物理学情境,以不同方式呈现该情境可以凸显不同的教学目标。在本次研究中,Melanie等人采访了担任物理系助教的一群研究生们,这些助教都参加了长达一学期的助教专业培训课程。他们对在同一个物理情境中采用不同种类的引导性问题会带来怎样不同的益处发表了各自的观点,并且讨论和反思了这些不同的引导性问题在当前不同教学情境中的运用。这些助教需要列出这些问题类型的利与弊,根据他们的教学益处和他们对学生产生的挑战难度进行排名,并且描述在他们自己的课堂上,如果他们已经完全能控制课堂,什么时候或如何利用这些不同类型的问题。在报告里,Melanie等人着重讨论了两个被助教们认为对教学效果帮助最小的两类问题——情境丰富类习题和多项选择题。尽管他们明确要求至少写出一个益处,很多助教对这些问题情况没有写出任何益处。他们认为多项选择题是一种具有高风险的总结性评价工具,例如,只能用来做随堂问题,而不是一种形成性评价工具。同样,助教将情境丰富类习题视为极度具有挑战性的,未必冗长,但是特别消耗时间,他们认为这种题型对学生没有益处。在书面答复中,助教们可能会集中于提供示例问题来说明每种问题的类型。因此,在助教专业培训课程中的讨论和接下来的采访中,都明确包括了集中于在基于目标的不同教学环境中的设计好的多项选择题和情境丰富类习题的综合的教学益处。由此看来,助教们的观点是对这些问题类型的总的看法,不仅仅是对用来提供示例说明问题类型的的某个问题的看法。虽然助教们关注的内容具有明显的有效性和价值,但他们并不认可精心设计的多项选择题作为形成性评价工具的优点,也不认可情境丰富类习题所带来的学习益处。事实上,多项选择题和情境丰富类习题可以用在不同教学情境中,引导学生主动参与学习,帮助建立对学生的形成性评估,而助教们对此类问题的轻视无疑是接下来助教培训项目需要重视的方面。
 
Physics teaching assistants’views of different types of introductory problems: Challenge of perceiving the instructional benefits of context-rich and multiple-choice problems
 
Melanie Good, et al
 
Phys. Rev. Phys. Educ. Res. 14, 020120 (2018)
 
 
 
 
学生对双极结型晶体管电路的理解调查
 
Van De Bogart等人的研究是一个关于学生对双极结型晶体管电路行为理解的系统的、多年的调查,其中使用了各种不同的任务,分别就学生对晶体管电路行为关键方面的理解进行了分析和探索。他们的研究对象为三所院校物理电子系高年级学生,以及其中一所院校工程电子系高年级学生。他们的研究结果显示,许多学生在接受相关的教学后,仍未对双极结型晶体管电路的功能有较强的概念理解。最值得注意的是,当要求学生分析晶体管电路对输入信号的影响时,他们经常运用适合于分析电路的直流偏压行为的推理过程。然而,学生在回答更有针对性的问题时,却往往表现出对晶体管基本行为的了解。他们的文章提供了学生对晶体管电路思考的深刻理解,描述了最普遍的概念和推理困难,并讨论了一些对教学重要启示。
 
Investigating student understanding of bipolarjunction transistor circuits
 
K. Van De Bogart, et al
 
Phys. Rev. Phys. Educ. Res.14, 020121 (2018)
 
 
 
意义建构认知博弈:学生
 
在物理导论课程中意义建构过程的模型
 
尽管物理教师经常寻找方法来帮助学生理解物理概念, Odden和Russ认为他们领域还没有彻底地探究学生如何以及为什么参加意义建构。在这项研究中,他们利用认知博弈框架提出了描述学生意义建构过程的模型。他们通过组织物理导论课程的学生讨论电学和磁学主题来进行一系列的临床访谈,访谈表明认知博弈的目的是反复构造一个对感知差距和知识不一致性的解释。他们利用两个学生关于电流的讨论案例研究来说明该模型,并且利用这个案例来概述在这个意义建构博弈中的进入条件(产生感知差距和知识不一致性)、出口条件(达成共识)、行径(推进博弈过程的方法)和约束(博弈规则)。最后,他们讨论了这个模型在设计支持意义建构的学习环境和指导未来以意义建构为重点的研究中的实用性。
 
Sensemaking epistemic game: Amodel of student sensemaking processes in introductory physics
 
T. Odden and R. Russ
 
Phys. Rev. Phys. Educ. Res. 14, 020122 (2018)
 
 
(本期译者为赵芸赫和张楠)

 

 
 
 
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