物理教育
アトウッドの機械は、滑車と2つの質量で構成される機械で、ニュートンの運動の法則を示すために物理学の授業でよく使用されます。

物理教育または物理指導とは、現在物理を教えるために用いられている教育法を指します。その職業は物理教育者または物理教師と呼ばれます。物理教育研究とは、それらの方法を改善しようとする教育学研究の一分野を指します。歴史的に、物理は高校や大学レベルでは主に講義形式で教えられ、講義で教わった概念を検証することを目的とした実験が行われてきました。講義にデモンストレーション、実地実験、実験で何が起こるのか、そしてなぜ起こるのかを学生が深く考えることを要求する質問が伴うと、これらの概念はよりよく理解されます。実地実験などの能動的な学習に参加する学生は、自己発見を通して学びます。試行錯誤によって、物理学の現象についての先入観を変え、根本的な概念を発見することを学びます。物理教育は、より広い科学教育の領域の一部です。

歴史

古代ギリシャにおいて、アリストテレスは今日では最初の物理学の教科書とみなされているものを著しました。[ 1 ]アリストテレスの考えは、中世後期に科学者たちがそれに当てはまらない発見を始めるまで、変わることなく教えられていました。例えば、コペルニクスの発見は、アリストテレスの地球中心宇宙論と矛盾していました。アリストテレスの運動に関する考えは、ニュートンが彼の考えを発表した 17世紀末まで覆されることはありませんでした。

今日の物理学の学生は、ニュートン力学の概念しか教えられていないにもかかわらず、物理学の概念をアリストテレス的な観点から考えることが多い。[ 2 ]

指導戦略

教授戦略とは、学習スタイルが異なる生徒の教育を促進するために用いられる様々なテクニックです。これらの様々な教授戦略は、生徒が批判的思考力を養い、教材に取り組むことを支援することを目的としています。教授戦略の選択は、教える概念、そして生徒の興味に応じて異なります。

物理学の教授法/アプローチ

  • 講義： 講義は、科学を教える上でより伝統的な方法の一つです。この方法は利便性が高く、多くの教師が講義を受けていることから、いくつかの限界（他の方法と比較して、生徒の批判的思考力や科学的態度を育む効果が薄い）があるにもかかわらず、依然として人気があります。この方法は教師中心です。
  • 朗読：ソクラテス式学習法 とも呼ばれます。この方法では、講義よりも生徒が大きな役割を果たします。教師は生徒の思考を促すことを目的として質問をします。この方法は、生徒の高次思考力を育成するのに非常に効果的です。この戦略を適用するには、生徒に学習内容を部分的に知らせておく必要があります。朗読法の有効性は、質問の質に大きく左右されます。この方法は生徒中心です。
  • デモンストレーション：この方法では、教師が特定の実験を行い、生徒がそれを観察し、質問します。デモンストレーションの後、教師は実験をさらに説明し、質問を通して生徒の理解度を確認します。科学は完全に理論的な科目ではないため、この方法は重要です。
  • 講義と実演：その名の通り、これは上記の2つの方法、すなわち講義と実演を組み合わせたものです。教師は実験を行い、同時に説明します。この方法により、教師はより短い時間でより多くの情報を提供できます。実演法と同様に、生徒は観察するだけで、実践的な経験を得ることはありません。この方法ではすべてのトピックを教えることは不可能です。[ 3 ]
  • 実験活動：実験室では、学生が物理実験を行い、物理機器を操作してデータを収集します。一般的に、学生は実験マニュアルの指示に従います。これらの指示は、多くの場合、学生に実験を段階的に進めていきます。典型的な学習目標には、実社会でのやり取り（デモンストレーションに類似）を通じてコースの内容を強化することと、実験物理学者のように考えることが含まれます。近年、実験活動をコースの内容から切り離し、学生に自ら判断させ、「正しい」実験結果という概念に疑問を投げかけることで、後者の目標に近づけようとする取り組みが進んでいます。デモンストレーション方式とは異なり、実験室方式は、学生にプロの科学者のように実験を行う実践的な経験を与えます。しかし、適切に機能させるには、多くの場合、かなりの時間とリソースが必要になります。[ 4 ]
  • 問題解決型学習： 8～10人の学生グループとチューター1名が集まり、「ケース」またはトリガー問題を検討します。1名の学生が議長を務め、もう1名が記録係としてセッションを記録します。学生は問題の用語や論点を理解するために相互に交流し、考えられる解決策や学習目標について議論します。グループは一旦解散し、その後、再び戻って学習成果を共有します。このアプローチは、英国の多くの医学部で採用されています。この手法は、自立心、学習への関与、コミュニケーション能力の発達、そして新しい知識と現実世界の問題との統合を促進します。しかし、この手法では、学生1人あたりの教員数、講義ではなくファシリテーターとしての意欲、そして適切に設計され文書化されたトリガーシナリオが必要となります。[ 5 ]この手法は物理学の教育において効果的であることが示されています。[ 6 ] [ 7 ]

研究

Duit著「書誌に関する学生のアイデア」に関する出版物の数（2005年）
断片出版物
力学（力）*792
電気（電気回路）444
光学234
粒子モデル226
熱物理学（熱/温度）192
エネルギー176
天文学（宇宙における地球）121
量子物理学77
非線形システム（カオス）35
音28
磁気25
相対性理論8
* 括弧内は主要な概念です。Duit , R.、H. Niedderer、H. Schecker（参考文献参照）より引用。

物理教育研究とは、物理がどのように教えられ、生徒がどのように物理を学ぶかを研究する学問であり、教育研究の一分野です。

全世界

参照

参考文献

ウィキメディア コモンズには、物理​​教育に関連するメディアがあります。
  1. ^アンジェロ・アルメンティ (1992)、『スポーツの物理学』第1巻（2、イラスト入り版）、シュプリンガー、ISBN 978-0-88318-946-7RBリンゼイ著『物理学の基本概念』（ヴァン・ノストランド・ラインホールド、ニューヨーク、1971年）付録1を引用
  2. ^ Ibrahim Abou Halloun; David Hestenes (1985)、「運動に関する常識的な概念」(PDF)、American Journal of Physics、53 (11): 1056– 1065、Bibcode : 1985AmJPh..53.1056H、doi : 10.1119/1.14031 、 2006年9月11日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ多くの学者の著書で引用されている
  3. ^ヴァイディア、ナレンデラ (1999). 21世紀の科学教育. Deep & Deep publications. pp.  181– 201. ISBN 978-8171008117。
  4. ^ Smith, Emily M.; Holmes, NG (2021年6月). 「教育用ラボのベストプラクティス」 . Nature Physics . 17 (6): 662– 663. Bibcode : 2021NatPh..17..662S . doi : 10.1038/s41567-021-01256-6 . ISSN 1745-2481 . S2CID 236359744 .  
  5. ^ Wood, D. F (2003-02-08). 「医学における学習と教育のABC：問題解決型学習」 . BMJ . 326 (7384): 328– 330. doi : 10.1136/bmj.326.7384.328 . PMC 1125189. PMID 12574050 .  
  6. ^アルゴー、アウェケ・シシグ;ハイレ、ベイエン・バシュ。アヤリュー、ベイエン・テスフォー。クマ、シフェラウ・ガディサ (2016-12-14)。「問題ベース学習 (PBL) 指導が生徒のモチベーションと物理の問題解決スキルに及ぼす影響」。EURASIA 数学、科学、技術教育ジャーナル。13 (3)。土井：10.12973/eurasia.2017.00647a。
  7. ^ Nicholus, Gumisirizah; Muwonge, Charles Magoba; Joseph, Nzabahimana (2023-11-14). 「物理学の教育と学習における問題解決型学習アプローチの役割：体系的な文献レビュー」. F1000Research . 12 : 951. doi : 10.12688/f1000research.136339.2 . ISSN 2046-1402 . PMC 10646338. PMID 37970065 .   

さらに読む

その他:

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