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斯洛文尼亚中学物理概念学习
西蒙乌伦 伊凡格丽
在过去的十年中，教育研究者们一直在寻找新的、创新的教学方法。信息和通信技术（ICT）具有很强的说教潜力，项目科卢什（科学概念学习）鼓励在现代教育过程中使用ICT。在本文中，我们提出了物理概念学习。在斯洛文尼亚中学我们通过实验研究了这种学习的有效性。两组参加了物理导论课的三年级的学生 参加了这项研究。实验组采用概念学习的方式进行教学，对照组采用传统的说明性教学。在进行了明确的关于电学的主题的课程后，我们对学生的知识进行了测试。评估了五个思维过程——知识（回忆）、分析、比较、推理和评价。我们发现概念学习比传统教学更有效。
关键词：传统教学，概念学习物理，信息和通信技术，模拟，physlets。
1引言
在过去的二十年中，许多研究者一直在寻找新的、创新的物理教学方法。他们中的一些人系统地收集和整理了以前的研究，通过特定的领域。麦克德莫特和里德 （1999）和 萨克（2003）的文章包含了500多个关于创新教学方法的研究和项目。许多先前的研究包括对当代物理教学中的计算机模拟潜力的调查（ 波多尔夫斯基，帕金斯和亚当斯，2010；萨达吉亚尼，2011；李，郭和浩，2008；维曼，2007）。
zagrave;i在 guograve;过 qugrave;去 de的 egrave;r二 shiacute;十 niaacute;n年 zhōng中 ， xǔ许 duō多 yaacute;n研 jiū究 zhě者 yī一 zhiacute;直 zagrave;i在 xuacute;n寻 zhǎo找 xīn新 de的 、 chuagrave;ng创 xīn新 de的 wugrave;物 lǐ理 jiagrave;o教 xueacute;学 fāng方 fǎ法 。 tā他 men们 zhōng中 de的 yī一 xiē些 reacute;n人 xigrave;系 tǒng统 de地 shōu收 jiacute;集 heacute;和 zhěng整 lǐ理 le了 yǐ以 qiaacute;n前 de的 yaacute;n研 jiū究 ， tōng通 guograve;过 tegrave;特 digrave;ng定 de的 lǐng领 yugrave;域 。 deacute;德 mograve;莫 tegrave;特 heacute;和 R e D e a d （ 1 9 9 9 ） heacute;和 T H A C K E R （ 2 0 0 3 ） de的 weacute;n文 zhāng章 bāo包 haacute;n含 le了 5 0 0 duō多 gegrave;个 guān关 yuacute;于 chuagrave;ng创 xīn新 jiagrave;o教 xueacute;学 fāng方 fǎ法 de的 yaacute;n研 jiū究 heacute;和 xiagrave;ng项 mugrave;目 。 xǔ许 duō多 xiān先 qiaacute;n前 de的 yaacute;n研 jiū究 bāo包 kuograve;括 duigrave;对 dāng当 dagrave;i代 wugrave;物 lǐ理 jiagrave;o教 xueacute;学 zhōng中 de的 jigrave;计 suagrave;n算 jī机 moacute;模 nǐ拟 qiaacute;n潜 ligrave;力 de的 diagrave;o调 chaacute;查 （ P o d o l e f s k y ， pagrave;帕 jīn金 sī斯 heacute;和 yagrave;亚 dāng当 sī斯 ， 2 0 1 0 ； S A D A G H I A N I ， 2 0 1 1 ； lǐ李 ， guō郭 heacute;和 hagrave;o浩 ， 2 0 0 8 ； W i m a n ， 2 0 0 7 ） 。
For example, Wieman (2007) noted that computer simulations are new, very powerful ways to engage students in educational activities. To exploit the great potential of Information and Communication Technology was one of the key goals of the COLOS (Conceptual Learning of Science) project (Hauml;rtel, 1995). With the rapid progress of the computer technology in recent years, the conceptual learning is fast becoming a very promising teaching approach, also in the field of Physics.
例如，维曼（2007）指出，计算机模拟是使学生参与到教育活动中的一种新的，非常强大的方式。利用信息和通信技术的巨大潜力是COLOS（概念性科学学习）项目的关键目标之一（ 哈特尔，1995）。近年来，随着计算机技术的飞速发展，概念学习迅速成为一种很有前途的物理教学方法。
2物理概念学习
动机是自然科学和技术科学教育的关键问题之一。在教育中，尤其是在物理教学和学习中，学生的积极性和主动性是至关重要的。被动的、没有动力的学生、模式解决原则的模板和最小创造力学习在当代教育中是没有前途的。计算机和ICT由于其将动机和研究问题解决方法纳入教育的能力而具有说教潜力。积极参与和问题解决是科学概念学习的重要特征，这是科洛斯小组成员所提倡的。COLOS项目成立于1988，由斯坦福大学的茨冯科法扎仁教授（米勒等人，1995）。该项目的主要目标是在ICT的帮助下改进教学和学习，并刺激教育软件的生产和使用。
2.1物理概念在概念学习中的作用
物理学的概念学习经常使用模型、动画和模拟来解决问题的方法（克里斯蒂安等，2006）。开始的时候，模拟需要昂贵的图形工作站（如太阳、HP、硅图hellip;）而个人电脑硬件的提高，尤其是平台独立的软件，如flash和java，提供了大量的新功能。万维网使得，用像flash或java这样的语言写的仿真，在世界任何地方通过标准的浏览器运行成为可能。这种能力给改进教育过程带来了许多机会。在过去的十年中我们开始用java 程序–小应用程序；当一个程序被定位在物理的一个小的、特定的领域，我们谈论physlets（基督教等等.，2006）。
如何有效地支持概念学习，这一问题引起了许多研究者的关注（程，1999）。物理教材由于其特有的特点，可以有效地支持这种学习。首先physlets是交互材料，其中过程以一定的间隔发生，并且模型和学生之间存在交互作用。学生有可能改变条件，并立即观察其影响。此外，在处理新物理现象时，physlets使我们能够改变相关的参数，并立即看到我们的行为的后果。因此，这可以帮助学生理解这一现象的主要概念。
ruacute;如 heacute;何 yǒu有 xiagrave;o效 digrave;地 zhī支 chiacute;持 gagrave;i概 niagrave;n念 xueacute;学 xiacute;习 ， zhegrave;这 yī一 wegrave;n问 tiacute;题 yǐn引 qǐ起 le了 xǔ许 duō多 yaacute;n研 jiū究 zhě者 de的 guān关 zhugrave;注 （ cheacute;ng程 ， 1 9 9 9 ） 。 wugrave;物 lǐ理 jiagrave;o教 caacute;i材 yoacute;u由 yuacute;于 qiacute;其 tegrave;特 shū殊 de的 tegrave;特 diǎn点 ， kě可 yǐ以 yǒu有 xiagrave;o效 digrave;地 zhī支 chiacute;持 zhegrave;这 zhǒng种 xueacute;学 xiacute;习 。 shǒu首 xiān先 ， P o s i p l e shigrave;是 jiāo交 hugrave;互 caacute;i材 liagrave;o料 ， qiacute;其 zhōng中 guograve;过 cheacute;ng程 yǐ以 yī一 digrave;ng定 de的 jiagrave;n间 geacute;隔 fā发 shēng生 ， bigrave;ng并 qiě且 moacute;模 xiacute;ng型 heacute;和 xueacute;学 sheng生 zhī之 jiān间 cuacute;n存 zagrave;i在 jiāo交 hugrave;互 zuograve;作 yograve;ng用 。 xueacute;学 sheng生 yǒu有 kě可 neacute;ng能 gǎi改 biagrave;n变 tiaacute;o条 jiagrave;n件 ， bigrave;ng并 ligrave;立 jiacute;即 guān观 chaacute;察 qiacute;其 yǐng影 xiǎng响 。 cǐ此 wagrave;i外 ， zagrave;i在 chǔ处 lǐ理 xīn新 wugrave;物 lǐ理 xiagrave;n现 xiagrave;ng象 shiacute;时 ， wugrave;物 lǐ理 tǐ体 shǐ使 wǒ我 men们 neacute;ng能 gograve;u够 gǎi改 biagrave;n变 xiāng相 guān关 de的 cān参 shugrave;数 ， bigrave;ng并 ligrave;立 jiacute;即 kagrave;n看 dagrave;o到 wǒ我 men们 de的 xiacute;ng行 weacute;i为 de的 hograve;u后 guǒ果 。 yīn因 cǐ此 ， zhegrave;这 kě可 yǐ以 bāng帮 zhugrave;助 xueacute;学 sheng生 lǐ理 jiě解 zhegrave;这 yī一 xiagrave;n现 xiagrave;ng象 de的 zhǔ主 yagrave;o要 gagrave;i概 niagrave;n念 。
In the didactical sense there are three different types of Physlets:
在教学意义上，有三种不同类型的physlets：
- 插图：我们用它们来表现这些现象，
- 探索：用于探索特定物理现象的物理体，
- 问题：它们有助于测试学生获得的知识。
- 图1显示了一个探索简谐运动的小物件。
tuacute;图 1 xiǎn显 shigrave;示 le了 yī一 gegrave;个 tagrave;n探 suǒ索 jiǎn简 xieacute;谐 yugrave;n运 dograve;ng动 de的 xiǎo小 wugrave;物 jiagrave;n件 。
Physlets can be used as simulation models in numerous learning web applications. They can be used as an element of almost any curriculum with almost any teaching approach, so they could also play an important role in the conceptual learning of Physics.
在许多网络学习应用程序中， physlets可以作为仿真模型来使用。它们几乎可以作为使用任何教学方法的任何课程的一个元素，因此它们也可以在物理概念学习中发挥重要作用。
2.2概念学习的实际应用
学生物理概念学习的基本和首要目标是在接受它的理论和数学背景之前体验这些现象（格利克，2006）。学生应该熟悉现象或规律的概念，如果需要的话，之后可以引入方程，把它们按照真实的方式呈现出来——一种试图呈现现实的模型（米勒等人，1995）。
xueacute;学 sheng生 wugrave;物 lǐ理 gagrave;i概 niagrave;n念 xueacute;学 xiacute;习 de的 jī基 běn本 heacute;和 shǒu首 yagrave;o要 mugrave;目 biāo标 shigrave;是 zagrave;i在 jiē接 shōu收 dagrave;o到 lǐ理 lugrave;n论 heacute;和 shugrave;数 xueacute;学 begrave;i背 jǐng景 zhī之 qiaacute;n前 tǐ体 yagrave;n验 zhegrave;这 xiē些 xiagrave;n现 xiagrave;ng象 （ G e l i i ， 2 0 0 6 ） 。 xueacute;学 sheng生 yīng应 gāi该 shuacute;熟 xī悉 xiagrave;n现 xiagrave;ng象 huograve;或 guī规 lǜ律 de的 gagrave;i概 niagrave;n念 ， ruacute;如 guǒ果 xū需 yagrave;o要 de的 huagrave;话 ， yǐ以 hograve;u后 kě可 yǐ以 yǐn引 rugrave;入 fāng方 cheacute;ng程 ， bǎ把 tā它 men们 agrave;n按 zhagrave;o照 zhēn真 shiacute;实 de的 fāng方 shigrave;式 cheacute;ng呈 xiagrave;n现 chū出 laacute;i来 — — yī一 zhǒng种 shigrave;试 tuacute;图 cheacute;ng呈 xiagrave;n现 xiagrave;n现 shiacute;实 de的 moacute;模 xiacute;ng型 （ M u l l e r děng等 reacute;n人 ， 1 9 9 5 ） 。
Following the main goals of the conceptual learning of Physics, in this study the teacher had quite a different role through the conceptual learning than through the traditional lessons. He was not that of the authoritative fount of all knowledge, but that of the initiator, organizer, adviser and connector of the whole process. The big emphasis was on the understanding of the basic concepts of the particular phenomenon. Communication was vertical and horizontal, so teacher immediately got feedback from students about their understanding of the task or phenomenon. There was a bit more noise in the classroom because the students worked in pairs. Each lesson contained following main stages:
在物理概念学习的主要目标之后，在这项研究中，教师在概念学习中与在传统课程中有着截然不同的作用。他不是所有知识的权威源泉，而是整个过程的始作俑者、组织者、顾问和连接者。重点是对特定现象的基本概念的理解。沟通是相互的，因此教师立即得到学生关于他们对任务或现象的理解的反馈。教室里有一点噪音，因为学生们俩人一组地工作。每堂课包含以下主要阶段：
- 课程的出发点是检查学生的预知知识，通常是通过与学生的讨论。
- 通过让学生接触特定主题的物理例子来激励学生，通常涉及演示实验。
- 在基于概念的交互材料（主题的学习）的帮助下对现象进行研究
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在新的基于问题的
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