美国物理教育研究简介

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1、2018/10/25,1,美国物理教育研究简介,李新乡 曲阜师范大学物理工程学院 Tel：05375050686 E-mail：,2018/10/25,2,主要内容,【案例1】包雷教授研究结果的启示 【案例2】小学生每天有效学习时间 一、物理教育研究历史纵览 二、研究方法 三、研究设计 四、研究领域,2018/10/25,3,主要内容,五、研究生的准备工作 六、俄勒冈州立大学（OSU）研究简介 七、学生学习的特殊困难研究 八、基于课程发展的研究 九、投票设备（点击器Clicker）方法 十、问题串策略,2018/10/25,4,【案例1】包雷教授研究结果的启示,进入21世纪以来，世界经济发生了

2、诸多重大变化，各国间的竞争无时、无处不在。现代科学技术对人类社会的影响越来越大，已经成为改变世界、影响历史的主要力量，也是决定竞争各方实力以及竞争胜负的主要因素。在各国的科学技术竞争中，科技人才是竞争的核心。为此各国都非常重视科技人才的培养。科技人才的水平高低主要由他们的科学能力高低与所掌握的科学知识多少决定。培养科技人才的任务是由科学教育承担的，科学教育的目标是使学生掌握科学知识和提高学生的科学能力。,2018/10/25,5,【案例1】包雷教授研究结果的启示,美国物理教师协会(AAPT)国际教育委员会副主任，俄亥俄州立大学物理教学研究组主任，美国物理教育研究领域的权威专家包雷教授的研究小组

3、，对美国和中国大一新生进行的研究发现，尽管中国学生科学知识(science facts)比较丰富，但中国学生的科学推理能力(scientific reasoning)并没有相对高于美国学生。这显示仅是教导科学知识还不足以提高学生的推理能力。,2018/10/25,6,【案例1】包雷教授研究结果的启示,这项刊登在2009年1月出版的科学杂志 (Science) 的研究报告，是以美国4所大学和中国3所大学将近6000名科学和工程系学生为对象进行测验，研究发现中国学生物理知识远比美国学生丰富，物理观念和测验平均拿到90分，而美国学生只有50分；但是，在科学推理测验中，中美学生平均都只拿到75分左右。

4、这显示两国的教育体系都未能教导学生如何做批判性的思考，以及学会相关性和演绎性的推理。,2018/10/25,7,【案例1】包雷教授研究结果的启示,包雷说明，传统想法认为教导科学知识能够改善学生的推理能力，研究结果却显示严格密集的科学知识教育，未必能够发展出促进事业成功所需的推理技巧。他认为：“由于知识和推理能力对学生缺一不可，我们必须探讨能够两者兼顾的教学方法”。包雷主持的物理教育研究团体，正为科学、科技、工程和数学(STEM)教学发展新策略。由于中国和美国教育体制非常不同，他与中美同行决定把两国学生加以比较。,2018/10/25,8,【案例1】包雷教授研究结果的启示,在美国，只有1/3的学

5、生高中毕业前曾修习一年物理课，其余只在一般科学课程中学过一点物理学。但是，中国每一所学校的每一个学生大多上相同的课程，包括从8年级到12年级连续上5年物理课。想上大学的学生都必须通过全国考试，包括解答高深的物理试题。包雷认为：”每一种制度都有其优点和弱点。中国的学校强调对STEM知识的广泛教学，美国的科学课程则比较有弹性，内容比较简单，可是很强调科学方法。我们必须思考新的教学策略，或许可以融合两者的长处”。,2018/10/25,9,【案例1】包雷教授研究结果的启示,美国学生在中小学学的科学知识内容少，学的轻松，激发了学习兴趣，到大学后学习目的明确，有正确的学习动机，很快就能补上中小学少学的内

6、容。中国的中小学学的科学知识内容多，机械练习多，使得学生丧失了学习兴趣，到大学没有了学习动力。部分高分学生到大学学习跟不上，甚至辍学就是明证。,2018/10/25,10,【案例2】小学生每天有效学习时间,今日学堂校长张健柏发表了一篇名为为什么小学生每天有效学习时间不足一小时的文章，虽然观点偏激，有些也不正确，但是，他给我们提了个醒，可以引以为鉴，这里是节录。它从另一个侧面说明了进行“自主有效课堂的构建和教师学科素养的提升”意义重大。,2018/10/25,11,【案例2】小学生每天有效学习时间,家长们可能基本上没有算过这笔账：您辛辛苦苦地把孩子送到学校，到底有多少时间会真正用在“学习”上？如

7、果学校里每天只有一小时的有效学习时间，孩子生命中最宝贵的时间被大量浪费掉，您觉得冤不冤？,2018/10/25,12,【案例2】小学生每天有效学习时间,现在的小学课堂模式是：每天6节课，每节课40-45分钟，因为“教育专家”说，小学生的注意力集中时间不能超过这么多。实际上你会简单地发现您的孩子很早开始，玩她喜欢东西的时候就能持续很长时间，孩子们玩电子游戏的时间，更可以连续十几小时“高度集中注意力”，所以家长们别太把“专家”的话当话。生活实践才是最好的专家。,2018/10/25,13,【案例2】小学生每天有效学习时间,您一定知道：把“学习”像是积木一样，整齐地拼成一块一块的“课程”，不符合孩子

8、的天性。孩子的大脑不是机器，不会上课说“开工了”就开始“出产品，出知识”。实际上，由于小孩子本来就容易被各种新鲜的事物吸引，所以不太可能把注意力集中在毫无兴趣的课本教学内容上。所以孩子上课的时候，大量时间是身子在“听课”，大脑不知跑到哪里了，东想西想的。即使老师很好，学生也会常常走神，特别是老师水平再差一点的话更是这样。,2018/10/25,14,【案例2】小学生每天有效学习时间,家长们要想体验这点很容易：您可以找一份在您的理解水平以内的学术讲座的录像来看看，计算一下自己分神的时间：您能够集中注意力听一半左右就很不错了，您会丢掉很多内容。而您的孩子显然会比这更差。上课开始，他需要很多时间才能

9、慢慢“回到课堂”，中间很多时间，他在走神分心。这几乎就是必然的规律。,2018/10/25,15,【案例2】小学生每天有效学习时间,您要怎样学习才能完全不分神？如果让您来做准备这个讲座，即使水平差些，但是您肯定不会分神。而且，这比您去听听专家讲座，会更深入了解懂得您学习的内容。这就是西方教育理论中，认为在学校教育中，特别是小学教育阶段，孩子没有形成良好的学习习惯之前，不能依赖课堂讲授的方法来学习。必须用“体验式学习”来代替成传统的“灌输式学习”，“填鸭式学习”。否则不可能取得良好的教学效果。,2018/10/25,16,【案例2】小学生每天有效学习时间,美国的大多数小学课堂就是这样设计的。在中

10、国的教师看来，美国的教室散乱无序，学生们似乎次序不良，教室的座位也不整齐，经常为成一个圈，师生坐在一起“玩”，很不“正规”。但是，美国的孩子在小学阶段不会有压抑，也不会有散乱的思维，他们在看是无序的教学中学会了思维的有序。 显然中国的学校不是这种学习法。中国的学校在看似整齐有序的“教学环境中”，培养出了大批缺乏基本的思维能力，心智散乱的下一代。,2018/10/25,17,【案例2】小学生每天有效学习时间,教育学理论还认为：除了体验式教学外，互动式教学效率更高。所以教学中要加强师生的互动内容来提高孩子的学习效率。比如：您准备的学术讲座，安排了提问环节，您必须面对另外一些有水平的专家的质疑，显然

11、，您因此会准备得更充分，会去了解对立的理论和各种不同的见解，来维护自己的理论体系。如果您讲完后，有人发现并指出了您演讲中的漏洞，提出了您无法解决的问题，您显然会印象更加深刻。,2018/10/25,18,【案例2】小学生每天有效学习时间,上面这几种学习教学模式，都是“高效率”的模式，当事人很少会“分神”。简单化的灌输式教育，对于小学生阶段的孩子来说学习效果很差。能够有20-30%的时间有效利用就相当不错了。这样算下来，最多每节课只有不到15分钟是“有效学习时间”。教学效率高低好坏，还与老师教学对象的人数多少密切相关！,2018/10/25,19,【案例2】小学生每天有效学习时间,对于中国的学生

12、，特别是“名校”学生来说，“有效学习时间”要比普通学校的学生更低。因为，学生的注意力有效时间，还与班级大小有关。西方教育心理学家研究表明：老师面对3个以下的学生，基本上就是一对一模式，学生很不容易分神，学习效率最高。（但是学校显然不能这样办，估计只有西方贵族式的学校，以及中国皇帝的太子教育是这样的）。对于普通的学校体系教学来说，班级学生在8个学生以下学习效果最好，正常的班级最好也不要超过12-16人。,2018/10/25,20,【案例2】小学生每天有效学习时间,中国的名校，每个班都在50-60人左右。据说还有百人班的。要让这种班级的学生全体集中注意力，显然是“不可能的任务”。再好的老师，对此

13、也无能为力。而且，分神的学生们还会互相影响，特别是小学阶段，“课堂秩序”问题是小学低年级老师最重要也最关注的问题，而不是教学内容。如果家长有机会去您孩子的教室实地看看，就知道上课的时候，大多数学生的大多数时间是花在走神上。学校老师也知道这点，但是他们也没有什么好办法。只要学生不干扰课堂秩序，他们就假装一切OK。,2018/10/25,21,【案例2】小学生每天有效学习时间,小学课堂教学中，每天上午四节，下午两节课。共6节课，每节课45分钟的最多有效学习时间15分钟（按30%的有效时间计算），每天有效学习时间可以有一个半小时。如果再算上每天四节主课外的时间，另外两节课往往是混混日子的“副课”，这

14、个有效学习时间就更短了。值得庆幸的是：义务教育课程的内容很简单，特别是小学阶段。走神少一些的孩子，就可以轻松掌握，成为“好学生”。还有课后老师布置的作业，进行大量的机械训练，逼得孩子不得不“集中注意力”自学一点东西，所以才会“出成绩”。所以，名校里学得好的学生，其实不是老师教的好，基本上都是自己学出来的。,2018/10/25,22,【案例2】小学生每天有效学习时间,我们学堂新转来一个五年级的女孩，很乖，原来的学习很好。我有一次问她：你在原来的学校上课是不是总走神？她有些惊讶和不好意思，说上课的时候老师讲得很没意思，所以很多时间都没听课。我又说：没听课会做作业吗？她说重要的地方听一点就懂了，不

15、懂的看看课本就行了。我说：你不觉得这样上学是浪费时间吗？她回答：是很无聊。,2018/10/25,23,【案例2】小学生每天有效学习时间,我又问：在今日学堂上课你会分神吗?她说很少，因为老师总要提问，学生之间要互相讨论，看书，忙都忙不过来，没时间分神。而且，老师讲课的时候，如果她分神老师马上就会发现，会抓她起来回答问题。所以也不敢不用心。我说：这样学习压力大吗？您喜欢吗？她回答：很喜欢，这里可以学到很多东西。而且内容很有趣，很多知识很实用，是在普通学校学不到的。而且这里玩的时间，户外活动的时间很多。在普通学校，没事也只能傻傻地坐在教室里发呆。,2018/10/25,24,【案例2】小学生每天有

16、效学习时间,实际上，中国小学阶段的这种低效率学习的教育弊病，会给孩子造成一生的困扰。首先，孩子们被“强迫”坐在并不舒服的教室坐椅上呆一天，他们会很累。而且会让他们的身体越来越缺乏活力第二就是在课堂上学不到什么有价值的东西，没有学习对于他们有挑战性的内容，会让他们觉得很无聊。心理上会压抑和茫然，造成个性和心理障碍。因为孩子其实很愿意探索我们的世界，很愿意学习新的，有趣的内容。,2018/10/25,25,【案例2】小学生每天有效学习时间,第三就是孩子们的大脑总是处在无所事事的状态，思维会变得迟钝。长大后会变得无法适应更快速和更大量的学习任务。实际上，上中学后，很多孩子无法适应变得多起来的学习任务，被应试体制淘汰。您很容易发现：自己的孩子上小学后，变得越来越没精神气，总像是很无聊很无奈的样子，即使孩子的学习成绩很好，她也总是不太高兴的样子。可是又说不出为什么。,2018/10/25,26,【案例2】小学生每天有效学习时间,这就是小学老师常说的：进学校的时候，孩子每个都不一样，出去的时候，每个都差不多。中国的“学校”和“老师”，就是这样“制造教育产品”的。一般来说，孩子随年龄的长大，会慢慢主动控制自己的思维。到了大学阶段，就比较适应这种“听课模式”了。只要他们愿意就会主动通过听讲来吸收知识。可是小学生阶段基本上办不到。,