物理教育

物理教育または物理指導とは、現在物理を教えるために使用されている教育方法を指します。その職業は物理教育者または物理教師と呼ばれます。物理教育研究とは、それらの方法を改善しようとする教育研究の分野を指します。歴史的に、物理は高校や大学レベルで主に講義方式と、講義で教えられた概念を確認することを目的とした実験室演習によって教えられてきました。これらの概念は、講義にデモンストレーション、実地実験、実験で何が起こるか、そしてなぜ起こるかを学生が熟考することを要求する質問が伴うと、よりよく理解されます。実地実験などの能動的な学習に参加する学生は、自己発見を通じて学びます。試行錯誤によって、物理学の現象についての先入観を変え、根本的な概念を発見することを学びます。物理教育は、より広い科学教育の領域の一部です。

古代ギリシャでは、アリストテレスが現在では最初の物理学の教科書と考えられているものを著しました。^[1]アリストテレスの考えは、科学者がそれに合わない発見をし始めた中世後期まで、変わることなく教えられていました。例えば、コペルニクスの発見は、アリストテレスの地球中心の宇宙の考えと矛盾していました。アリストテレスの運動に関する考えは、ニュートンが彼の考えを発表した17世紀末まで覆されることはありませんでした。

今日の物理学の学生は、ニュートンの概念しか教えられていないにもかかわらず、物理学の概念をアリストテレス的な観点から考えることが多い。^[2]

教授戦略とは、さまざまな学習スタイルを持つ学生の教育を促進するために使用されるさまざまなテクニックです。さまざまな教授戦略は、学生が批判的思考を発達させ、教材に取り組むのを支援することを目的としています。教授戦略の選択は、教える概念、そして学生の興味によって異なります。

物理学の教授法/アプローチ

• 講義: 講義は科学を教える伝統的な方法の 1 つです。この方法は便利で、ほとんどの教師がこの方法で教えられているため、一定の制限があるにもかかわらず人気が続いています (他の方法と比較すると、学生の批判的思考や科学的態度を育む効果はほとんどありません)。この方法は教師中心です。
• 暗唱:ソクラテス式教授法 としても知られています。この方法では、学生は講義よりも大きな役割を果たします。教師は学生の思考を促す目的で質問をします。この方法は、生徒の高次の思考を発達させるのに非常に効果的です。この戦略を適用するには、学生に内容について部分的に知らせる必要があります。暗唱法の有効性は、質問の質に大きく依存します。この方法は学生中心です。
• デモンストレーション:この方法では、教師が特定の実験を行い、生徒がそれを観察し、質問します。デモンストレーションの後、教師は実験についてさらに説明し、質問を通じて生徒の理解度をテストします。科学は完全に理論的な科目ではないため、この方法は重要です。
• 講義とデモンストレーション：その名の通り、これは上記の2つの方法、講義とデモンストレーションを組み合わせたものです。教師は実験を行い、同時に説明します。この方法により、教師はより短い時間でより多くの情報を提供することができます。デモンストレーション方法と同様に、生徒は観察するだけで、実践的な経験を得ることはありません。この方法ではすべてのトピックを教えることは不可能です。^[3]
• 実験室活動:実験室では、学生に物理実験を行わせ、物理機器を操作してデータを収集させます。通常、学生は実験マニュアルの指示に従います。これらの指示は、多くの場合、学生に実験を段階的に進めさせます。一般的な学習目標には、実世界でのやり取り (デモンストレーションに類似) を通じてコースの内容を強化することと、実験物理学者のように考えることが含まれます。最近では、コースの内容から切り離し、学生に独自の決定を行わせ、「正しい」実験結果の概念に疑問を投げかけることで、実験室活動を後者の目標にシフトさせる取り組みが行われています。デモンストレーション方式とは異なり、実験室方式では、学生にプロの科学者のように実験を行う実践的な経験を与えます。ただし、適切に機能するには、かなりの時間とリソースが必要になることがよくあります。^[4]
• 問題解決型学習: 8～10 人の学生と講師が集まり、「ケース」またはトリガー問題を学習します。1 人の学生が議長を務め、もう 1 人がセッションを記録する筆記者を務めます。学生は問題の用語と問題を理解するために対話し、考えられる解決策と一連の学習目標について話し合います。グループは個人学習のために解散し、その後戻って結果を共有します。このアプローチは、英国の多くの医学部で使用されています。この手法は、独立性、関与、コミュニケーション スキルの開発、新しい知識と現実世界の問題の統合を促進します。ただし、この手法では、学生 1 人あたりのスタッフ数、講義ではなくファシリテーターとしての意欲、およびトリガー シナリオの適切な設計と文書化が必要です。^[5]この手法は、物理学の教育に効果的であることが実証されています。^{[6] [7]}

物理教育研究は、物理学がどのように教えられ、学生がどのように物理学を学ぶかを研究するものです。これは教育研究のサブフィールドです。

• 香港の物理教育
• イギリスの物理教育

ウィキメディア・コモンズには、物理​​教育に関連するメディアがあります。

PER レビュー:

• Robert J. Beichner (2009)。「物理教育研究入門」。Charles R. Henderson、Kathleen A. Harper (編)。PER 入門。PER レビュー。第 2 巻。
• Lillian C. McDermott & Edward F. Redish (1999). 「リソースレター: PER-1: 物理教育研究」. American Journal of Physics . 67 (9): 755–767. Bibcode :1999AmJPh..67..755M. doi :10.1119/1.19122. 2013-01-12にオリジナルからアーカイブされました。

その他:

• Duit, R.、H. Niedderer、H. Schecker (2006)。「物理学の指導」。科学教育研究ハンドブック：606。{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
• Lillian C. McDermott (1993)。「ゲストコメント: 教える方法と生徒の学び方---ミスマッチ?」American Journal of Physics 61 ( 4): 295–298。Bibcode :1993AmJPh..61..295M。doi :10.1119/1.17258。2013-01-12にオリジナルからアーカイブ。
• H. Dahncke 他 (2001)。「科学教育と学術界における科学：疑問、議論、展望（科学教育研究 － 過去、現在、未来）」43～48 ページ。 {{cite journal}}:ジャーナルを引用するには|journal=(ヘルプ)が必要です