Физическое образование
Образование в области физики или преподавание физики относится к методам обучения, которые в настоящее время используются для преподавания физики . Профессия называется педагог физики или учитель физики . Исследования в области физического образования относятся к области педагогических исследований, направленных на улучшение этих методов. Исторически физика преподавалась в средней школе и колледже преимущественно лекционным методом вместе с лабораторными упражнениями, направленными на проверку понятий, излагаемых на лекциях. Эти концепции лучше понимаются, когда лекции сопровождаются демонстрациями, практическими экспериментами и вопросами, которые заставляют студентов задуматься над тем, что произойдет в ходе эксперимента и почему. Студенты, которые участвуют в активном обучении , например, проводя практические эксперименты, учатся посредством самопознания. Методом проб и ошибок они учатся менять свои предубеждения о физических явлениях и открывать лежащие в их основе концепции. Образование в области физики является частью более широкой области естественнонаучного образования .
Древняя Греция [ править ]
Аристотель написал то, что сейчас считается первым учебником физики. [1] Идеи Аристотеля преподавали в неизменном виде до позднего средневековья , когда учёные начали делать открытия, которые им не соответствовали. Например, открытие Коперника противоречило идее Аристотеля о Землецентрической Вселенной. Идеи Аристотеля о движении не были вытеснены до конца 17 века, когда Ньютон опубликовал свои идеи.
Сегодняшние студенты-физики часто думают о физических концепциях в терминах Аристотеля, несмотря на то, что им преподают только концепции Ньютона. [2]
Гонконг [ править ]
Средние школы [ править ]
В Гонконге физика является предметом общественного экзамена. Местные учащиеся 6-го класса сдают государственный экзамен на получение Гонконгского диплома о среднем образовании (HKDSE). [3]
По сравнению с другими учебными программами, включающими GCSE, GCE и т. д., которые изучают все больше и больше по различным темам, программа Гонконга изучает более глубоко и требует больше проблем с расчетами. [4] Темы сужены до меньшего количества по сравнению с A-level из-за недостаточного количества учебных часов в средних школах Гонконга, к которым относятся температура , тепло , внутренняя энергия , изменение состояния , газы , положение , движение , сила , движение снаряда. , работа , энергия , мощность , импульс , равномерное круговое движение , гравитация , волна , свет , звук , электростатика , цепи , электромагнетизм , радиация , радиоактивность , модель атома , ядерная энергия , вселенная , астрономия , звезды , модель Резерфорда , фотоэлектрический эффект , Бор модель , частицы , наномасштаб , здание , транспорт , возобновляемые источники энергии , глаз , ухо , неионизирующее излучение и ионизирующее излучение и т. д. [4]
В некоторых школах учащимся разрешается выбирать физику в качестве факультативного предмета только начиная с 4-го класса. [5] некоторые школы предоставляют обязательную учебную программу по физике в третьем классе, а затем позволяют учащимся выбирать в четвертом классе, [6] а некоторые другие школы позволяют учащимся выбирать физику в качестве факультативного предмета начиная с третьего класса. [7] Кроме того, в большинстве школ английский язык используется в качестве средства обучения физике. [6] [7] тогда как в некоторых школах китайский язык используется в качестве средства обучения физике. [5]
Помимо лекций в аудиториях и лабораториях, школы Гонконга организуют внеклассные мероприятия, чтобы мотивировать учащихся изучать физику. [8]
Университеты [ править ]
Основные программы по чистой физике реализуются в Китайском университете Гонконга (CUHK), [9] Гонконгский университет науки и технологий (HKUST) [10] и Университет Гонконга (HKU). [11] Темы включают инженерную физику , механику , термодинамику , жидкости , волны , оптику , современную физику , лабораторию , тепло , электромагнетизм , количественные методы , вычислительную физику , астрономию , астрофизику , классическую механику , квантовую механику , квантовую информацию , статистическую физику , теоретическую физику , компьютер. моделирование , мягкая материя , практическая электроника , современная физика , приборостроение , статистическая механика , физика твердого тела , метеорология , нанонаука , оптическая физика , теория относительности , физика элементарных частиц и т. д. [12]
В разных университетах Гонконга существуют разные подходы к чтению лекций по физике. В CUHK наиболее важные знания, включая количественные методы и компьютерное моделирование, изучаются на факультете физики, что может позволить студентам глубже изучить концепцию, применимую к физическим задачам. [12] тогда как в HKUST количественные методы и компьютерное моделирование изучаются студентами на курсах, проводимых факультетом математики и факультетом компьютерных наук соответственно, что позволяет студентам изучать границы со знаниями различных аспектов. [13]
CUHK также предлагает дополнительные курсы по теоретической физике. [14] и программа развития международных исследований, предлагаемая HKUST. [13] В этом потоке дополнительные темы включают астрофизику , физику элементарных частиц , вычислительную физику и квантовую физику . Практика решения теоретических систем и обсуждение физических идей очень глубоки, что способствует достижению выпускниками высокого уровня понимания физики. Однако возможности трудоустройства для выпускников с теоретическим образованием в Гонконге слишком узки. Большинство выпускников продолжают обучение за границей или становятся учителями. [14]
Более того, основные программы по прикладной физике предлагаются только в большинстве других университетов Гонконга .
Соединенное Королевство [ править ]
Средние школы [ править ]
Англия, Уэльс и Северная Ирландия [ править ]
На уровне GCSE учащиеся могут изучать физику либо как отдельный предмет, отдельно от биологии и химии (так называемая «тройная наука»), либо как часть так называемого курса «комбинированных наук», в котором все три науки объединены между собой. в одну квалификацию, дающую два GCSE. На GCSE студентам преподают основы широкого спектра физических концепций, включая энергию , волны , механику Ньютона , электричество , теплофизику и ядерную физику и другие. Существует также практический элемент (известный как «обязательные практические занятия»), который проводится в классе, а затем оценивается с помощью вопросов в выпускных экзаменационных работах. Благодаря этому учащиеся теоретически могут сдать необходимый практический элемент GCSE, не проведя ни одного эксперимента. [15]
Студенты, желающие продолжить изучение физики после окончания выпускных экзаменов GCSE, могут затем выбрать изучение этого предмета в качестве квалификации уровня A (длительностью два года) или уровня AS (длительностью один год). Физика уровня A также включает в себя обязательные практические занятия, но, в отличие от GCSE, они оцениваются учителями в классе. Студентам, успешно сдавшим экзамен, предоставляется «практическая аккредитация», которую требуют некоторые университеты, прежде чем допустить студента на определенные научные курсы. На выпускных экзаменах еще остаются вопросы по практической технике, но правильный ответ на эти вопросы не способствует практической аккредитации. Большая часть содержания курса физики A-level разрабатывается (хотя и довольно подробно) по темам, рассматриваемым на GCSE, с добавлением модулей, отсутствующих в курсе GCSE, таких как физика элементарных частиц . [16] Несмотря на то, что в настоящее время физика содержит значительно меньше математической строгости, чем в прошлом, она по-прежнему широко считается самым требовательным доступным курсом уровня A и одним из наименее популярных предметов пропорционально ее доступности. Существует некоторая обеспокоенность тем, что недостаточное количество молодых людей в возрасте от 17 до 18 лет заканчивают школу с хорошими оценками по физике, чтобы удовлетворить потребности современного рынка труда. [17]
Шотландия [ править ]
В Шотландии Highers и Advanced Highers заменяют GCSE и A-level соответственно. Содержание квалификаций довольно схоже. Поскольку шотландские школьники после 16 лет заканчивают школу на год раньше, чем их сверстники в остальной части Великобритании, содержание первого года обучения по физике, предлагаемого в большинстве шотландских университетов, аналогично второму году обучения по физике A-level. [18]
Университеты [ править ]
Содержание большинства университетских курсов физики в Великобритании модерируется Институтом физики (IOP) и называется «аккредитованным IOP». Целью этого является обеспечение того, чтобы все студенты-физики получили знания и навыки, необходимые для работы в качестве профессионального физика. [19] Физику можно изучать как 3-летнюю степень бакалавра наук (4 года в Шотландии) или как интегрированную степень магистра , в которой студенты, окончившие первые 3 или 4 года обучения, затем сдают последний «год магистратуры» без необходимости повторной подачи заявления. на любые магистерские курсы. Альтернативно, студенты, которые первоначально подают заявку на получение степени бакалавра физики, могут подать заявку на обучение в магистратуре после окончания учебы.
Стратегии преподавания [ править ]
Стратегии преподавания – это различные методы, используемые для облегчения обучения учащихся с разными стилями обучения .Различные стратегии обучения призваны помочь учащимся развить критическое мышление и усвоить материал.Выбор стратегии обучения зависит от изучаемой концепции, а также от интереса учащихся.
Методы/подходы преподавания физики
- Лекция. Чтение лекций — один из наиболее традиционных способов преподавания естественных наук. Благодаря удобству этого метода и тому факту, что по нему обучается большинство учителей, он остается популярным, несмотря на определенные ограничения (по сравнению с другими методами он мало способствует развитию критического мышления и научного отношения у учащихся). Этот метод ориентирован на учителя.
- Декламация: также известна как метод Сократа . В этом методе студент играет большую роль, чем на лекции. Учитель задает вопросы с целью подсказать мысли учащихся. Этот метод может быть очень эффективным для развития мышления высшего порядка у учащихся. Чтобы применить эту стратегию, учащиеся должны быть частично проинформированы о содержании. Эффективность метода декламации во многом зависит от качества вопросов. Этот метод ориентирован на студентов.
- Демонстрация: В этом методе учитель проводит определенные эксперименты, за которыми учащиеся наблюдают и задают вопросы. После демонстрации учитель может объяснить эксперимент дальше и проверить понимание учениками с помощью вопросов. Этот метод важен, поскольку наука не является полностью теоретическим предметом.
- Лекция-демонстрация: Как следует из названия, это комбинация двух вышеперечисленных методов: лекции и демонстрации. Учитель проводит эксперимент и одновременно объясняет его. С помощью этого метода учитель может предоставить больше информации за меньшее время. Как и в случае с демонстрационным методом, учащиеся только наблюдают; они не получают никакого собственного практического опыта. Невозможно преподавать все темы с помощью этого метода. [20]
- Лабораторная деятельность: В лабораториях студенты проводят физические эксперименты и собирают данные, взаимодействуя с физическим оборудованием. Обычно студенты следуют инструкциям лабораторного руководства. Эти инструкции часто проводят учащихся шаг за шагом через эксперимент. Типичные цели обучения включают закрепление содержания курса посредством взаимодействия с реальным миром (аналогично демонстрациям) и мышления как физики-экспериментаторы . В последнее время были предприняты некоторые попытки сместить лабораторную деятельность в сторону последней цели, отделив ее от содержания курса, предоставив студентам возможность принимать собственные решения и ставя под сомнение понятие «правильного» экспериментального результата. В отличие от демонстрационного метода, лабораторный метод дает студентам практический опыт проведения экспериментов на уровне профессиональных ученых. Однако для правильной работы часто требуется значительное количество времени и ресурсов. [21]
Исследования [ править ]
| Количество публикаций о идеях студентов по библиографии Дуита (2005 г.) | |
|---|---|
| Фрагмент | Публикация |
| Механика (сила)* | 792 |
| Электричество (электрическая цепь) | 444 |
| Оптика | 234 |
| Модель частицы | 226 |
| Теплофизика (тепло/температура) | 192 |
| Энергия | 176 |
| Астрономия (Земля в космосе) | 121 |
| Квантовая физика | 77 |
| Нелинейные системы (хаос) | 35 |
| Звук | 28 |
| Магнетизм | 25 |
| относительность | 8 |
| * Преобладающее понятие в скобках. Адаптировано из материалов Р. Дуита, Х. Ниддерера и Х. Шекера (см. ссылку). | |
Исследования в области физического образования — это изучение того, как преподается физика и как студенты изучают физику. Это подобласть образовательных исследований .
См. также [ править ]
- Американская ассоциация учителей физики
- Мост из бальзового дерева
- Инвентаризация концепций
- Конкурс по падению яиц
- Фейнмановские лекции
- Гарвардский проект по физике
- Модель помощника по обучению
- Список понятий физики в учебных программах начального и среднего образования
- Автомобиль-мышеловка
- Комитет по изучению физических наук
- Физика прежде всего
- SAT Предметный тест по физике
- Физика
- Научное образование
- Преподавание квантовой механики
- Математическое образование
- Инженерное образование
- Дисциплинарные исследования в области образования
Ссылки [ править ]
- ^ Анджело Арменти (1992), Физика спорта , том. 1 (2, иллюстрированное издание), Springer, ISBN 978-0-88318-946-7 цитируя Р.Б. Линдсея, «Основные понятия физики» (Ван Ностранд Рейнхольд, Нью-Йорк, 1971), Приложение 1.
- ^ Ибрагим Абу Халлун; Дэвид Хестенс (1985), «Представления здравого смысла о движении» (PDF) , American Journal of Physics , 53 (11): 1056–1065, Бибкод : 1985AmJPh..53.1056H , doi : 10.1119/1.14031 , заархивировано из оригинала ( PDF) от 11 сентября 2006 г., цитируется во многих научных книгах.
- ^ «Введение в экзамен по физике HKDSE» . Управление экзаменов и оценки Гонконга . Проверено 1 мая 2020 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б «Введение в физику HKDSE» . Бюро образования . Проверено 1 мая 2020 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б «Пример школы в Гонконге, которая позволяет учащимся выбирать физику в качестве факультативного предмета начиная с 4-го класса, а также пример школы, использующей китайский язык для преподавания физики» (PDF) . Средняя школа Новой Азии . Проверено 1 мая 2020 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б «Пример школы в Гонконге, в которой предусмотрена обязательная учебная программа по физике в третьем классе, а также пример школы, использующей английский язык для преподавания физики» . Средняя школа Святой Терезы . Проверено 1 мая 2020 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Пример школы в Гонконге, которая позволяет учащимся выбирать физику в качестве факультативного предмета начиная с 3-го класса (PDF) . YMCA Христианского колледжа Гонконга . 2019 . Проверено 1 мая 2020 г.
- ^ «Уголок физики» . YMCA Христианского колледжа Гонконга . Проверено 1 мая 2020 г.
- ^ «Кафедра физики» . Китайский университет Гонконга . Проверено 1 мая 2020 г.
- ^ «Кафедра физики» . Гонконгский университет науки и технологий . Проверено 1 мая 2020 г.
- ^ «Кафедра физики» . Университет Гонконга . Проверено 1 мая 2020 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б «Список курсов» . Китайский университет Гонконга . Проверено 1 мая 2020 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б «Бакалавр физики» . Гонконгский университет науки и технологий . Проверено 1 мая 2020 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б "ДОПУСК" . Китайский университет Гонконга . Проверено 1 мая 2020 г.
- ^ «Субъекты AQA» . Проверено 26 апреля 2021 г.
- ^ «AQA AS и физика A-level» . Проверено 26 апреля 2021 г.
- ^ «Летние курсы в Оксфорде: 15 самых сложных предметов A-level в рейтинге» . 15 февраля 2021 г. Проверено 26 апреля 2021 г.
- ^ «Эдинбургский университет, таблица дипломной программы: Физика (бакалавр с отличием)» . Проверено 26 апреля 2021 г.
- ^ «Аккредитация и признание ученых степеней Института физики» . Проверено 26 апреля 2021 г.
- ^ вайдья (1999). Преподавание естественных наук в XXI веке . Глубокие и глубокие публикации. стр. 181–201. ISBN 978-8171008117 .
- ^ Смит, Эмили М.; Холмс, Нью-Йорк (июнь 2021 г.). «Лучшая практика для учебных лабораторий» . Физика природы . 17 (6): 662–663. Бибкод : 2021NatPh..17..662S . дои : 10.1038/s41567-021-01256-6 . ISSN 1745-2481 . S2CID 236359744 .
Дальнейшее чтение [ править ]
 | этот для дальнейшего чтения раздел Возможно, нуждается в очистке . ( июнь 2014 г. ) |
ПЕР Отзывы:
- Роберт Дж. Байхнер (2009). «Введение в исследования в области физического образования». У Чарльза Р. Хендерсона; Кэтлин А. Харпер (ред.). Начало работы в ПЕР . Отзывы в ПЕР. Том. 2.
- Лилиан К. Макдермотт и Эдвард Ф. Редиш (1999). «Ресурсное письмо: PER-1: Исследования в области физического образования» . Американский журнал физики . 67 (9): 755–767. Бибкод : 1999AmJPh..67..755M . дои : 10.1119/1.19122 . Архивировано из оригинала 12 января 2013 г.
Разнообразный:
- Дуит Р., Х. Ниддерер и Х. Шекер (2006). «Преподавание физики». Справочник исследований по естественнонаучному образованию : 606.
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - Лилиан К. Макдермотт (1993). «Комментарий гостя: Как мы учим и как учатся студенты — несоответствие?» . Американский журнал физики . 61 (4): 295–298. Бибкод : 1993AmJPh..61..295M . дои : 10.1119/1.17258 . Архивировано из оригинала 12 января 2013 г.
- Х. Данке; и др. (2001). «Научное образование против науки в академии: вопросы — дискуссии — перспективы (в исследованиях в области естественнонаучного образования — прошлое, настоящее и будущее)»: 43–48.
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь )
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
