Кінематика описує рух предметів за допомогою цифр, діаграм, слів та рівнянь і викладається у школах по всьому світу як частина навчальної програми з фізики.
Наше сучасне дослідження на Маврикії показує, що люди, яким доводиться викладати кінематику в класі - викладачі фізики - не розуміють концепцій, які це підтримують. Це відображає дослідження, проведене в іншому місці, яке досліджувало, як вчителі фізики борються з низкою ключових понять, таких як пори року.
Наше дослідження сприяє ширшому дослідженню важливості знань викладачів для ефективного навчання. Якщо вчитель не розуміє ключових основних понять у своєму предметі, його учні погано навчаться. Вчитель може вміти визначати швидкість, але якщо він не розуміє суміжних понять - таких як переміщення та час - він намагатиметься ефективно навчати.
Може здатися, ніби це дослідження говорить про очевидне. Збір даних та перевірка знань викладачів дозволяє дослідникам розробляти науково обґрунтовані вказівки для навчальних закладів вчителів. Це важливо, оскільки помилкові уявлення про фізику чи науку загалом, якщо тільки вчителі не застосовують зовсім іншого підходу до свого професійного розвитку.
Це вірно як з точки зору власних знань, так і підходу до викладання. Вчителі зобов’язані добре знати зміст знань та методи викладання. Це дозволить їм передавати знання, вміння та цінності студентам під час та поза навчальним процесом.
Якщо вчителі не розуміють понять, яким їх потрібно викладати, існує ризик того, що все більше студентів уникатимуть науки, особливо фізики.
Концептуальне розуміння вчителів
Наше дослідження є частиною більш широкого дослідницького проекту, який вивчає, як технології можуть бути інтегровані в ефективне викладання та вивчення фізики в середніх школах Маврикія.
Ми працювали з 26 вчителями фізики з 26 середніх шкіл. Вони вчили в середньому п’ять років. Їх студенти були віком від 16 до 17 років.
Дослідження складалося з попереднього тесту, трьох навчальних семінарів та тесту після семінару. Тести проводили за допомогою добре встановленої анкети, яка називалась Тестом розуміння графіка в кінематиці. Він широко використовується для перевірки знань учнів з кінематики. Однак він рідко використовується для перевірки знань викладачів щодо вмісту фізики, яким вони діляться зі студентами.
Стандартна розширена анкета складається з 26 запитань із множинним вибором. Ми додали ще два пункти, пов’язані з мисленням: пояснення, який підхід був використаний для досягнення відповіді, і ступінь впевненості вчителів у своїй відповіді.
Результати попереднього тесту були надзвичайно тривожними. Жоден вчитель не відповів правильно на всі запитання. У більшості випадків їх помилки спричиняли помилкові уявлення. Наприклад, одне питання пропонувало респондентам визначити найбільшу зміну швидкості на основі графічного співвідношення прискорення та часу. 38% вчителів вважали "час" постійною фізичною величиною замість окремої змінної. Це призвело їх до неправильного висновку.
Коли вчителі не розуміють понять, що лежать в основі будь-якої наукової теорії, вони не можуть ефективно викладати цю теорію. Ось чому наступним кроком після попереднього тестування було покращення знань викладачів.
Розуміння майстер-класів
26 вчителів повинні були взяти участь у трьох професійних семінарах - один тиждень протягом трьох тижнів - як частина нашого втручання.
Семінари, які зосереджувались на концепціях в кінематиці, проводились провідним дослідником у співпраці з членами дослідницької групи. Використовували мультимедіа, що змушувало вчителів відмовитись від традиційних освітніх підходів. Це дозволило їм розвинути своє концептуальне розуміння та критичне мислення.
Той самий опитувальник був поданий після семінарів, і результати показали значне покращення. Дані показують середній приріст приблизно 22% відповідей викладачів до тестування та після тестування. Це свідчить про сильний позитивний зв’язок між творчими майстернями та результатами випробувань викладачів. Їхня здатність працювати над концепціями та вирішувати проблеми явно посилилася.
Звичайно, кілька практикумів або разовий курс підвищення кваліфікації не допоможуть усунути помилкові уявлення всіх викладачів. Усунення твердих помилок є постійним процесом, який відбуватиметься лише шляхом постійних спільних зусиль.
Звідси родом навчальні заклади вчителів. Їм потрібно переглянути, як вони готують викладачів до розуміння концепції, та переконатись, що вони використовують найкращі можливі підходи для підготовки вчителів до викладання фізики.