基于研究的物理活动设计的三种途径

大学物理课程中通常使用多种活动，包括实验、辅导课和工作室课程。教师必须在采用基于研究的活动、自行设计活动或修改现有活动之间做出选择。教师的选择取决于他们自身的目的以及其所选活动的目的。为协助他们针对自身情况开发或修改活动，我们考察基于研究的活动以确定其目标以及与之相关的活动特征。由于大多数活动要求学生执行任务以辅助学习，我们对来自十一种不同基于研究的课程的六十六项活动按学生行为进行了编码。该编码方案包含十个类别四十九个代码，由部分活动子集、与部分活动设计者的访谈以及美国物理教师协会 2014 年实验报告的建议发展而来。结果经 k-means 聚类分析揭示出三种设计簇。我们将这些簇标记为像科学家一样思考、学习概念、建立模型。这三种簇反映了多样的设计目标。在像科学家一样思考簇中，活动强调学生设计实验、讨论、误差分析、合理性检验、支持主张以及作出假设或简化。学习概念簇聚焦于结果预测与实验观测。建立模型簇强调讨论与回答不使用所收集数据的物理或数学问题。本工作将物理活动中出现的共同特征与设计者的目标及策略相联系。由此，它可为教师提供一条更直接的途径来创建达成其预期成果的活动。