中学与大学本科低年级教育中的狭义相对论教学：文献综述
物理教育
2021-07-21 v3
摘要
本综述对中学与大学本科低年级阶段狭义相对论（SRT）教育的研究进行了概览与分析。当前国际上对将 SRT 作为现代物理入门引入大学前教育兴趣渐增。因此，需要深入了解 SRT 教育中的学习机会与挑战。SRT 教育研究领域仍处于早期阶段，尤其在中学层面，且缺乏对学习结果的实证评估。为指引未来研究方向，需要对迄今报道的结果进行概览与综合。我们选取了 40 篇文章并按报道的学习困难、教学方法与研究工具进行分类。分析显示，各教育层级学生均在使用参考系、SRT 公设与相对论效应方面存在学习困难。在所报道的教学序列、教材与学习活动中，从这些不同角度切入上述困难。一些教学方法聚焦于思想实验以表达 SRT 的概念特征，而另一些则使用虚拟环境提供相对论效应的真实可视化。从所报道的教学方法中可识别出三个学习目标：培养概念理解、培养对科学史与科学哲学的理解、以及获得对 SRT 及一般物理学的动机与信心。为定量比较不同教学策略的学习结果，需要对评估工具进行更彻底的评估。
引用
@article{arxiv.2011.08059,
title = {Teaching and learning special relativity theory in secondary and lower undergraduate education: A literature review},
author = {Paul Alstein and Kim Krijtenburg-Lewerissa and Wouter R. van Joolingen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.08059},
year = {2021}
}