A study of multiple representations based on thinking process survey in university introductory physics course students

基于大学物理入门课程学生思维过程调查的多重表征研究

• 批准号: 21K02891
• 负责人: 右近 修治
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tokyo City University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K02891/
• 关键词: multiple representations; 多様表現; 物理教育研究（PER）; DBER; 物理教科書; 概念的理解; 学生の仕事とエネルギー理解; 数式表現; 物理教育研究(PER); 相互型演示実験授業（ILDs); アクティブ・ラーニング型授業; デジタル教科書; learning attitude; 問題解法スキル; 思考過程調査

本研究の目的は，理工系大学初年度生を対象とした物理教育研究（PER）による調査結果に基づき，多様表現（multiple representations）を活用した教材群を開発することである。多様表現を活用した，いかなる教材群が問題解法スキルを向上させ，素朴概念の変容を引き起こし，高い学習効果をもたらすのか。現在までに蓄積されている多様表現に関する認知学習理論と物理学固有の題材がDBER（discipline-based education research）として結合することにより，具体的実践的に答えることができる可能性がある。2022年度は多様表現を構成する要素の一つである数式表現に焦点を当てた。学生が物理学で出会う数式は計算手段としてのみあるのではなく，物理世界を数理モデル化した表現であり，物理概念そのものの表現でもある。一方，物理学における数式は特殊文字を用いて高度に記号化されており，解読するためには一定のスキルを必要とする。Ａ高校73名，東京都市大学必修物理学選択者78名対象に数式表現理解に関する調査を実施し，教員にとって自明と思われる数式に対してさえ，その意味が学生に適切に伝わっていない可能性があることが明らかになっている。また2021年度に引き続き，物理概念理解と多様表現との関りを，力学教科書の「運動エネルギーと仕事」「エネルギー保存の法則」を具体的な題材として検討を進めている。22年度にも東京都市大学理工学部初年度生199名対象として「仕事とエネルギー概念調査」を実施し，21年度と合わせて371名からデータを得ることができた。また調査後の聞き取り調査実施者は総計15名となった。調査結果より，学生が持つ仕事やエネルギーに関する誤った理解を改善するために，文章表現や図解表現，数式表現等の多様表現が大きな役割を果たす可能性があることが明らかになってきている。

The purpose of this study is to explore the application of multiple representations in the development of teaching materials for junior college students of science and engineering. Multi-performance, middle class, problem solving, simple concept, high quality learning Now, there are many aspects of cognitive learning theory and physics inherent in the subject matter of DBER (discipline-based education research) and the possibility of specific practical answers. In 2022, the focus of multiple performance elements was on the right time. Students in physics will be able to express themselves in mathematical terms, in computational terms, in mathematical terms, in physical terms. In physics, the number of words is highly symbolic. A University 73 students, Tokyo Metropolitan University compulsory physics candidates 78 students related to the study of numerical expression understanding, teachers for self-knowledge, numerical expression for self-knowledge, meaning for students for appropriate possibilities In 2021, the introduction of "physical concept understanding and multi-dimensional performance", the mechanics textbook "sports development and official affairs","development and preservation of the law", the specific theme and the discussion of progress. In 2012, 199 junior students from Faculty of Science and Technology of Tokyo Metropolitan University participated in the "Concept Survey of Career Development" and 371 students participated in the "Concept Survey of Career Development" in 2011. After the survey, the survey was conducted by a total of 15 people. The results of the survey show that students have improved their understanding of the relationship between work and life, article performance, solution performance, numerical performance, etc.

项目成果

認知ツールとしての多様表現

作为认知工具的多样化表达

• 发表时间: 2023
• 作者: 右近 修治

教科書の研究ー物理教科書は生徒の学びとどう関わるのかー

教科书研究：物理教科书与学生学习有何关系？

• 发表时间: 2021
• 期刊: 青山学院大学 教職研究
• 作者: 竹内京子;青木直史;荒井隆行;鈴木恵子;世木秀明;秦若菜;安啓一;右近修治
• 通讯作者: 右近修治

科学教育と単位

科学教育和单位

• 发表时间: 2021
• 期刊: 理科教室
• 作者: 右近修治

「エネルギー保存則」どう教えるか

如何教授能量守恒定律

• DOI: 10.24594/apej.186.0_20
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Association for Phyiscs Education of Japan
• 作者: Arai;T.;向平和;右近 修治
• 通讯作者: 右近 修治

物理教育における数式表現

物理教学中的数学表达

• DOI: 10.24594/apej.190.0_50
• 发表时间: 2023
• 期刊: Journal of Association for Phyiscs Education of Japan
• 作者: 竹内京子;青木直史;荒井隆行;鈴木恵子;世木秀明;秦若菜;安啓一;右近 修治
• 通讯作者: 右近 修治