Výuka pomocí metod aktivního učení v kurzu pokročilé termodynamiky a statistické fyziky

Zdeňka Koupilová, Petr Kácovský

Abstrakt


V posledních dvou desetiletích lze ve fyzikálním vzdělávání pozorovat postupný přechod od tradičního přístupu, kterému dominuje učitel, k aktivnímu učení, pro které je ústřední postavou vzdělávacího procesu student. Tento článek popisuje takovýto přechod v případě pokročilého univerzitního kurzu termodynamiky a statistické fyziky určeného budoucím středoškolským učitelům fyziky.

Hlavními cíli, které motivovaly náš příklon k metodám aktivního učení, bylo ověřit jejich použitelnost v podmínkách naší fakulty, zlepšit průběžnou práci studentů v průběhu semestru a inspirovat je coby budoucí učitele. Metodami, které jsme k dosažení těchto cílů zvolili, byly zejména Peer Instruction a Just-In-Time Teaching, jejichž použití popisuje většina publikovaných studií na příkladech velkých studijních skupin; oproti tomu jsme měli v našich kurzech vždy nejvýše 10 studentů. Aktivní metody učení byly určující nejen pro podobu samotné výuky, ale pro celý design kurzu včetně cílené práce s motivací studentů, jejich domácí přípravy, zápočtových testů či vlastní zkoušky. Prezentované výsledky jsou založeny na tříleté zkušenosti s výukou takto koncipovaného kurzu.

I přes zvýšené časové nároky (kladené jak na studenty, tak na vyučující) považujeme průběh kurzu za úspěšný – zvolené metody umožnily všem studentům, aby se do výuky aktivně zapojili na jejich aktuální úrovni porozumění dané látce. Kromě značného prohloubení konceptuálního vhledu do tématu jsme také zaznamenali pozitivní změnu postojů studentů ve vztahu k vlastní výuce.

Full Text:

PDF (English)

Reference


Bonwell, C. & Eison, J. (1991). Active Learning: Creating Excitement in the Classroom. AEHE-ERIC Higher Education Report No. 1. (Washington D.C.: Jossey-Bass).

Burgan, M. (2006). In defense of lecturing. Change, 38(6), 30-34.

Etkina, E. & van Heuvelen, A. (2007). Investigative Science Learning Environment – A Science Process Approach to Learning Physics. In: Research Based Reform of University Physics (eds. E. F. Redish & P. Cooney), AAPT.

Felder, R. M. & Brent, R. (2009). Active Learning: An Introduction. ASQ Higher Education Brief 2(4).

Freeman, S., Eddy, S. L., McDonough, M., Smith, M. K., Okoroafor, N., Jordt, H. & Wenderoth, M. P. (2014). Active learning increases student performance in science, engineering, and mathematics. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 111(23), 8410-8415.

Georgiou, H. & Sharma, M. D. (2015). Does using active learning in thermodynamics lectures improve students’ conceptual understanding and learning experiences? European Journal of Physics, 36, 1-13.

Hake, R. R. (1998). Interactive-engagement versus traditional methods: A six-thousand-student survey of mechanics test data for introductory physics courses. American Journal of Physics, 66(1), 64-74.

Halliday, D., Resnick, R. & Walker, J. (2013). Fyzika 1. Brno: VUTIUM.

Hattie, J. & Marsh, H. W. (1996). The Relationship Between Research and Teaching: A Meta-Analysis. Review of Educational Research, 66(4), 507-542.

Levy, P., Lameras, P., McKinney, P., & Ford, N. (2011). The features of inquiry learning: theory, research and practice. Pathway to Inquiry Based Science Teaching, European Commission.

Mandíková, D. & Trna, J. (2011). Žákovské prekoncepce ve výuce fyziky. Brno: Paido.

Mazur, E. (1997). Peer instruction: a user’s manual. Upper Saddle River: Prentice Hall, Inc.

Mazur, E. (2009). Farewell, lecture? Science, 323(5910), 50–51.

McDermott, L. C. (1996). Physics By Inquiry – volume 1. Canada: John Wiley & Sons, Inc.

Meyers, C. & Jones, T. B. (1993). Promoting active learning: Strategies for the college classroom. San Francisco: Jossey-Bass.

Novak, G. M., Patterson, E. T., Gavrin, A. D. & Christian, W. (1999). Just-in-Time Teaching: Blending Active Learning with Web Technology. Upper Saddle River: Prentice Hall, Inc.

Obdržálek, J. (1996). Termodynamika a molekulová fyzika. Ústí nad Labem: UJEP.

Obdržálek, J. (2015). Termodynamika, molekulová fyzika a úvod to statistické fyziky. Praha: MatfyzPress.

O’Kuma, T. L., Maloney, D. P. & Hieggelke, C. J. (2000). Ranking Task Exercises in Physics. Upper Saddle River: Prentice-Hall, Inc.

Pollock, S. et al. (n. d.). Concept Tests and Course Materials from CU Boulder. Available from: http://www.colorado.edu/physics/EducationIssues/cts/

Prince, M. J. (2004). Does Active Learning Work? A Review of the Research. Journal of Engineering Education, 93, 223-231.

Prince, M. J., Felder, R. M. & Brent, R. (2007). Does Faculty Research Improve Undergraduate Teaching? An Analysis of Existing and Potential Synergies. Journal of Engineering Education, 96, 283-294.

Rieger, G. W. & Heiner, C. E. (2014). Examinations That Support Collaborative Learning: The Students’ Perspective. Journal of College Science Teaching, 43(4), 41-47.

Simkins, S. & Maier, M. H. (2010). Just-in-Time Teaching: Across the Disciplines, Across the Academy. Sterling: Stylus Publishing, LLC.

Sokoloff, D. R. & Thornton, R. K. (2004). Interactive Lecture Demonstrations – Active Learning in Introductory Physics. USA: Wiley.

Specht, L. & Sandlin, P. (1991). The differential effects of experiential learning activities and traditional lecture classes in accounting. Simulation and Gaming, 22, 196-210.

Spitzer, M. (2014). Digitální demence: Jak připravujeme sami sebe a naše děti o rozum. Brno: HOST.

Tulving, E. & Donaldson, W. (1972). Organization of Memory. New York: Academic Press.

Watkins, J. & Mazur, E. (2010). Just-in-Time Teaching and Peer Instruction. In: Just-in-Time Teaching: Across the Disciplines, Across the Academy (eds. S. Simkins & M. H. Maier), Sterling: Stylus Publishing, LLC.

Whitney, H. M. (2011). Low-tech alternatives to clickers. The chronicle of higher education. Available from: http://chronicle.com/blogs/profhacker/low-tech-alternatives-to-clickers/34184

Yeo, S. & Zadnik, M. (2001). Introductory Thermal Concept Evaluation: Assessing Students’ Understanding. The Physics Teacher, 39, 496-504.

Zhang, P., Ding, L. & Mazur, E. (2017). Peer Instruction in introductory physics: A method to bring about positive changes in students’ attitudes and beliefs. Physical Review Special Topics – Physics Education Research, 13.


Na tento článek odkazuje

  • Aktuálně neexistují žádné citace.