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。

は の purpose, this study institute department of university at the beginning of year born を like と seaborne し た physical education research (PER) に よ に る survey base づ き, many others in performance (multiple representations) を use し た materials group を open 発 す る こ と で あ る. More than others in performance を use し た, い か な る が problem solution teaching material group ス キ ル を upward さ せ, simple concept の - let を lead き up こ し, high い learning services fruit を も た ら す の か. Now ま で に accumulation さ れ て い る more than others in performance に masato す る cognitive learning theory inherent の と physics subject が DBER (discipline - -based education research) と し て combining す る こ と に よ り, specific be practice に answer え る こ と が で き る possibility が あ る. In 2022, the <s:1> multiple performances を constitute する elements <s:1> である である numerical expressions に focus を when てた. Students will が で out physics う number type は calculation means と し て の み あ る の で は な く, physical world を mathematical モ デ ル change し た performance で あ り, physical concept そ の も の の performance で も あ る. Side, physics に お け る several special characters type は を with い て highly に mark さ れ て お り, solution 読 す る た め に は certain の ス キ ル を necessary と す る. A university, 73, Tokyo metropolitan university compulsory physics sentaku is 78 as に number type performance understand seaborne に masato す る survey を be し, faculty に と っ て self-evident と think わ れ る number type に し seaborne て さ え, そ の means に が student appropriate に 伝 わ っ て い な い possibility が あ る こ と が Ming ら か に な っ て い る. ま た に led 2021 き 続 き, physical concept understanding と many others performance と の masato り を, mechanics textbooks の "sports エ ネ ル ギ ー と shi" "エ ネ ル ギ ー save の rule" を specific な subject と し て beg を 検 into め て い る. 22 year に も Tokyo metropolitan university department of technology at the beginning of year born 199 like と seaborne し て "shi と エ ネ ル ギ ー concept investigation" を be し, the 21st annual と close わ せ て 371 か ら デ ー タ を have る こ と が で き た. After the また investigation, it was found that a total of 15 practitioners were investigated. Survey results よ り, student が つ shi matter や エ ネ ル ギ ー に masato す る mistakenly っ た understand を improve す る た め に, articles や 図 solution performance, several type performance の many others such as large が き な "を cut fruit た す possibility が あ る こ と が Ming ら か に な っ て き て い る.

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