Z górki na pazurki

POGRANICZA NAUCZANIA FIZYKI Międzynarodowa Konferencja GIREP

Opatija 26-31 08.07

Dr Józefina Turło

ZDF IF WFAiIS UMK w Toruniu

jtutlo@fizyka.umk.pl

F

A CH

W B T

M I. Wprowadzenie

Miejsce fizyki w naukach przyrodniczych

metody i język przedmiot badań

II. Dydaktyka fizyki jako dyscyplina naukowa

Dydaktyka fizyki posiada:

przedmiot i cele badań,

metody postępowania badawczego,

układ treści obejmujący rezultaty jej badań.

(Z metodologii badań pedagogicznych, S. Nalaskowski, 1994)

Dydaktyka fizyki odpowiada na pytania:

czego uczyć? po co uczyć? jak uczyć?

Spełnia funkcje:

diagnostyczną

prognostyczną

instrumentalno-techniczną

Podstawowe pojęcia dydaktyki:

nauczanie, kształcenie (uczenie się), samokształcenie - "long life learning", wychowanie.

Dydaktyka - z gr.didaktikos -pouczający, didasko – uczę

Filozofia przyrody Nauki przyrodnicze

i ich metodologia Historia nauk przyrodniczych

Pedagogika Dydaktyka przedmiotów

przyrodniczych Psychologia

Inne dyscypliny

Socjologia/Antropologia/Lingwistyka/Etyka/ J. obce/Technologia Informacyjna

Dyscypliny powiązane z dydaktyką przyrodniczą

Wielokrotne powiązania dydaktyki przedmiotów przyrodniczych

z innymi dyscyplinami

Zwrócenie uwagi na

„Scientific Literacy”

Poprawa jakości nauczania

Polepszenie praktyki

Standardy w nauczaniu

Rozwój zawodowy nauczycieli

Badania z zakresu dydaktyki przedmiotów przyrodniczych

Aktualna tematyka badań, mająca na celu poprawę praktyki nauczania przedmiotów przyrodniczych

Międzynarodowe badania monitorujące np. TIMSS,

PISA, ROSE

Aktualna tematyka badań, mająca na celu poprawę praktyki nauczania

przedmiotów przyrodniczych

Międzynarodowe Czasopisma

poświęcone dydaktyce przedmiotów przyrodniczych 1. International Journal of Science Education

2. European Journal of Science Education

3. International Journal of Educational Research 4. Journal of Research in Science Teaching

5.Journal of the Learning Sciences 6.Journal of College Science Teaching 7.Research in Science Education

8.Education in Science

9.Environmental Science and Technology 10.School Science Review

11.School Science and Mathematics 12.Science Education

13.Studies in Science Education 14.Science and Teacher

15.Science Teacher Education

16.Science Education International 17.Primary Science

18.Science and Children

19.Science Teacher (American) 20.Teaching Science

Międzynarodowe Czasopisma

poświęcone dydaktyce przedmiotów przyrodniczych cd…

21. Science Progress 22. Steps International

23. Social Studies of Science

24. Bulletin of Science, Technology and Society 25. Speculations in Science and Technology 26. Journal for Studies in Science Education 27. Journal of Biological Education

28. Journal of Chemical Education

29. Journal of Environmental Education 30. Naturwissenschaft in Unterricht

31. Zetschrift fur Didaktik der Naturwissenschaften, Biologie, Chemie, Physik 32. Physics Education

33. Physics Teacher

34. American Journal of Physics 35. European Journal of Physics

36. Physik in der Schule, La Fisica Nella Scuola, Matematyka a fyzika ve Skole,etc.

37. Computers in Physics

Polska: Fizyka w Szkole, Foton, Nauczanie Przedmiotów Przyrodniczych

III. Działania międzynarodowej organizacji GIREP

International Research Group on Physics Teaching

 Członkowie GIREP-u to nie tylko nauczyciele fizyki wszystkich szczebli edukacji. Są to na ogół osoby o wszechstronnych zainteresowaniach z zakresu różnych dziedzin wiedzy.

 Główną cechą filozofii GIREP-u jest międzynarodowa współpraca i międzykulturowa wymiana, połączona z idealizmem i entuzjazmem, co może zapewnić postrzeganie fizyki jako intelektualne wyzwanie i jeden z centralnych filarów współczesnej kultury.

 Doskonałość w dziedzinie fizyki musi być jednakże uzupełniona doskonałością w zakresie metod nauczania/uczenia się.

 Przedmioty przyrodnicze w ogólności, a w szczególności fizyka znalazły się w ostatniej dekadzie w trudnej sytuacji, ponieważ zainteresowanie uczniów fizyką spadło, co odbiło się na małej liczbie studentów zainteresowanych jej studiami.

 Tak więc, rola „scientific literacy” i rozumienie przedmiotów przyrodniczych przez społeczeństwo stało się przedmiotem dyskusji politycznej na forum społeczeństwa globalnego, w którym wiedza odgrywa najważniejszą rolę.

 Reakcją na to było zaproponowanie programów, które promują jakość nauczania przedmiotów przyrodniczych i matematyki (priorytet UE na lata 2007-2023)

 Sytuacja ulega zmianie: kraje, które jeszcze pokolenie temu rozpoczynały swój rozwój, dokonały ogromnego postępu i osiągnęły stan, w którym kraje rozwinięte mogą czerpać korzyści z ich podejścia i doświadczenia w zakresie edukacji.

Prof..Manfred Euler, Prez. GIREP-u, Aktualnie – Prof. A.L. Ellermeijer

Konferencje GIREP, historia:

1. 1967 (Lausanne, Switzerland): in collaboration with the International

Commission of Mathematics Teaching, preliminary informal meeting on the co-ordination of mathematics and physics teaching at the secondary school.

2. 1968 (Malvern, UK): Study and discussion of the Nuffield Physics.

3. 1969 (Copenhagen, Denmark): Energy in the lower secondary school, Quantum mechanics and Relativity in the higher secondary school.

4. 1972 (Kiel, Germany): joint GIREP-UNESCO Meeting on the implementation of curricula in science education with sepcial regard to physics teaching.

5. 1973 (Venezia, Italy): "Electricity, magnetism and mechanics in the secondary school".

6. 1976 (Montpellier, France): Two main topics: "First steps in teaching physics at the beginning of secondary school", and "Probability and Statistics in

physics teaching".

7. 1978 (Oxford, UK): joint ICPE-GIREP Meeting on "The role of the Laboratory in Physics Teaching".

8. 1979 (Rehovot, Israel): two topics: "Teaching Waves and Oscillations" and

"Current Problems in Physics Teaching".

9. 1981 (Balatonfüred, Hungary): "Nuclear Physics, Nuclear Power".

10. 1984 (Zeist, Netherlands): "The many faces of teaching and learning mechanics".

Konferencje GIREP, historia:

11. 1986 (Elsinore, Denmark): "COSMOS - an Educational Challenge".

12. 1989 (Balatonfüred, Hungary): "Energy Alternatives - Risk Education".

13. 1991 (

Torun, Poland

14. 1993 (Braga, Portugal): "Light and Information".

15. 1995 (Udine, Italy): joint ICPE-GIREP Meeting on "Teaching the science of condensed matters and new materials".

16. 1996 (Ljubljana, Slovenia): joint ICPE-GIREP Meeting on" New Ways of Teaching Physics".

17. 1998 (Duisburg, Germany): "Hands-On experiments in physics education"

18. 2000 (Barcelona, Spain): "Physics Teacher Education Beyond 2000"

19. 2002 (Lund, Sweden); „Physics in new fields and modern applications”

20. 2004 (Ostrava, Czech Republik): Teaching and Learning Physics in New Contexts,

21. 2006 (Amsterdam, Netherlands):”Modelling in Physics and Physics Education”

22. GIREP / EPEC Conference 2007 - Frontiers of Physics Education, 26 - 31 August 2007, Opatija, Croatia.

23. 2008 (Nicosia, Cyprus): Physics Curriculum Design-development, validation

Wykłady plenarne:

• George Smoot

• Reinders Duit

• Lillian C. McDermott

• Norman Reid

• Laurence Viennot

• Petar Pervan

• George N. Vlahakis

• Monika Plisch

• David Wark

• Matko Milin

IV. GIREP / EPEC Conference 2007 - Frontiers of Physics Education, 26 - 31 August 2007, Opatija, Croatia.

Warsztaty - dyskusje:

• Nauczanie elektromagnetyzmu

• Cechy teorii kwantów w nauczaniu fizyki

• Uczenie się poprzez zaciekawienie

• Badania na lekcjach fizyki

• Hands-on – nano „wchodzi do szkoły”

• Twórcze odkrywanie dotyczące kropli i kapania

• Interdyscyplinarne nauczanie – stymulujące i

motywujące hands-on eksperymenty

Wykłady plenarne

1. Prof. George Smoot – Uniwersytet Berkeley (USA) – Laureat nagrody Nobla (wspólnie z J. Mather) za odkrycie anizotropii mikrofalowego promieniowania kosmicznego (Szkokholm, 8.12.2006).

Wykład – Historia i los Wszechświata http://physics.berkeley.edu

Wykłady plenarne

2. Prof. Reinders Duit – IPN, Instytut nauczania Przedmiotów Przyrodniczych Leibniz-a, Uniwersytet w Kilonii. Czołowy europejski badacz z zakresu

dydaktyki fizyki.

Wykład – Badania z zakresu dydaktyki fizyki – nieodłącznym warunkiem zwiększenia efektywności nauczania i uczenia się fizyki.

„Ścisły związek programów nauczania z krytyczną analizą praktyki edukacyjnej”

Uczenie się „science”

 Rozwój pojęć

 Rola języka

 Podstawy i motywacja

 Formalne i nieformalne uczenie się

Kultura, płeć, społeczeństwo i uczenie się science

 Science dla wszystkich

 Uczniowie specjalnej troski i wybitnie uzdolnieni

 Warunki uczenia się w mieście i na wsi

Nauczanie science

 Metody nauczania

 Praca praktyczna – eksperymenty

 Dyskusje, debaty

 Rola nowych technologii i potrzeby uczniów

Programy nauczania, ewaluacja, ocena

 Science literacy

 Historia reform

 Standardy

 Reformy systemu edukacji

 Ocena szkolna

Kształcenie nauczycieli science

 Wiedza, „misconceptions”, postawy nauczycieli

 Rozwój zawodowy

 Nauczyciel – badacz – dydaktyk science

Główne rozdziały: „Handbook of Science Education Research”

Wykłady plenarne

3. Prof. Lillian C. McDermott – Wydział Fizyki Uniwersytetu w Waszyngtonie – Dyrektor Grupy Dydaktyki Fizyki.

Wykład – Badania w zakresie dydaktyki fizyki – kluczem do polepszenia efektów uczenia się od poziomu podstawowego aż do otrzymania dyplomu

Uczenie się to zarówno fizyka stosowana jak i sztuka!

Instytut badawczy docenia badania w zakresie dydaktyki fizyki. W programie 3 h W + 3 h LAB + 1 h TUTORIALS.

Wykłady plenarne

4. Prof. Norman Reid – Uniwersytet Gasgow – Szkocja. Dyrektor Centrum Nauczania Przedmiotów Przyrodniczych.

Wykład – Jak osiągnąć sukces w nauczaniu. Co mówią badania?

Z badań wynika, że przeciążanie trudnymi pojęciami pamięci (working memory) powoduje spadek efektywności uczenia się.

Wykłady plenarne

5. Prof. Laurence Viennot – Uniwersytet Denis Diderot – Paryż. Członek

międzynarodowych i francuskich Komisji ds. Edukacji. Autor kilku rozdziałów w książkach: Reasoning in Physics (Kluwer 2001) and Teaching Physics

(Kluwer 2003).

Wykład – Jak uatrakcyjniać nauczanie fizyki - przy pomocy jakich zagadnień?

Nie wystarczy naukowe przedstawianie interesujących tematów. Należy również przywiązywać dużą wagę do stosowania odpowiednich metod.

Prezentacje słowne

I. Sesja pierwsza

1. Modelowanie w nauczaniu fizyki 2. Historia fizyki

3. Kształcenie nauczycieli (dr K.Przegiętka, dr J.Turło – Projekt EU TRAIN) 4. Fizyka w szkole 1

II. Sesja druga

1. Fizyka uniwersytecka 1 2. Fizyka w kontekście 1 3. Fizyka kwantowa

4. Proste eksperymenty III. Sesja trzecia

1. ICT i multimedia w nauczaniu – uczeniu się fizyki 2. Komunikowanie się w nauczaniu fizyki

3. Nowe metody nauczania – uczenia się fizyki 1 4. Fizyka w szkole 2

Prezentacje słowne

IV. Sesja czwarta

1. Fizyka uniwersytecka 2 2. Pojęcia fizyczne 1

3. Fizyka w kontekście 2 4. Techniki motywacyjne V. Sesja piąta

1. Fizyka uniwersytecka 3 2. Fizyka w kontekście 3

3. Nowe metody nauczania – uczenia się fizyki 2 Sesje plakatowe

VI. 42 plakaty VII. 42 plakaty

Sesja specjalna

Dr Mirko Orlic, dr Marijan Herak – Instytut Geofizyki, Wydział Przyrodniczy Uniwersytetu w Zagrzebiu.

Wykład – Andrija Mohorovicic – sławny chorwacki geofizyk.

Andrija Mohorovicic urodził się 150 lat temu 23.01.1857 w Volosko niedaleko

Opatiji. Zajmował się meteorologią i sejsmologią. Odkrył nieciągłość struktury skorupy ziemskiej nazwanej Warstwą Moho.

Imprezy towarzyszące

Wizyta w najstarszej szkole Chorwacji Susak

Zwiedzanie okolicy Opatiji

Uroczysta kolacja

„

Nie mogę nikogo nauczyć czegokolwiek,

Mogę jedynie spowodować, aby uczeń zaczął myśleć”

Socrates

„Dobre nauczanie polega bardziej na stawianiu właściwych pytań, niż na dawaniu gotowych odpowiedzi”

Josef Albers

Dziękuję za uwagę!

Wykorzystano zdjęcia ze strony:

http://www.ffri.hr/GE2

Podnoszenie kwalifikacji zawodowych dydaktyków science

w Europie (ESERA-European Science Education Research Assoc.)

1. Szkoła letnia ESERA 2006,

Braga, Portugal, 59 PhD studentów, 8 grup, 23 wykłady, np.: R. Duit – Badania w zakresie dydaktyki science nieodzowne dla polepszenia

praktyki edukacyjnej, H. Niedderer- Badania procesu uczenia się- cele, strategie, metody i wybrane wyniki

2. Streszczenia PhD prac członków ESERA, np.:

PhD studies, Finlandia Niina Nurkka:

Developing and evaluating a research-based teaching-learning sequence on the moment of force.

Jarkko Lampiselkä:

Demonstration in Chemistry Instruction in the Upper Secondary School Antti Savinainen:

High School Students’ Conceptual Coherence of Qualitative Knowledge in the Case of the Force Concept

Pekka E. Hirvonen

Effects of the use of the surface charge theory-based approach to understanding of direct current circuits in university studies

Aija Ahtineva

Textbook B dissemination of knowledge and inspiration to study?

Heikki Saari

Pupils’ conceptions of models and modelling in secondary school physics teaching

PhD studies, Wielka Brytania A. H. Mashhadi:

What is the nature of the understanding of the concept of 'wave-particle duality' among Advanced Level Physics students?

Olga Gioka

Formative assessment in teaching graphing skills in investigation lessons: a study of teachers’

goals, strategies, assessment criteria and feedback John. T. Leach:

Progression in understanding of some ecological concepts in children aged 5 to 16 John Osborne:

Teaching for conceptual understanding: Developing and evaluating a Turkish students' understanding of solubility concept through a specific teaching intervention.

PhD studies, Francja Cécile de Hosson:

A contribution to the analysis of the interactions between the history of science and science education. An elaboration of an educational tool of the optical mechanism of vision for primary and secondary school

Philippe Colin:

Two Models for a physical situation : the case of optics. Students' difficulties, teachers' viewpoints and guidelines for a didactical structure

Ugo Besson:

A mesoscopic approach to teaching fluid statics. Study of students' conceptions, design and experimentation of a teaching sequence.

Kalogiannakis Michail:

Has the introduction of ICT in French secondary schools resulted in a shifting of roles for teachers involved? A case study concerning physics teachers

Sylvie Rainson:

Superposition of electric fields and causality: a thesis by Sylvie Rainson Andrée Dumas Carré:

Problem solving in physics in small groups. Contributions and difficulties Andrée Dumas Carré

Tutoring in computerised environments of learning mechanics

PhD studies, Niemcy Jürgen Petri:

A student's learning pathway in atomic physics - a case study in upper secondary school Shu-Chiu Liu:

The Alternative Models of the Universe: A Cross-Cultural Study on Students’ and Historical Ideas about the Heavens and the Earth with a View towards Reshaping Science Instruction

PhD studies, Holandia L.M. Doorman

Modelling motion: from trace graphs to instantaneous change R.J. Genseberger

Interest Oriented Teaching of Physics and Chemistry. A study of educational development at the Open Schoolgemeenschap Bijlmer in the Netherlands

Lisette van Rens:

Effective chemical education for “learning to inquire” in upper secondary school M.J. Vollebregt

A problem-posing approach to teaching an initial particle model C.W.J.M. Klaassen

A problem-posing approach to teaching the topic of radioactivity Gerard D. Thijs:

Classroom developmental study on the role of practical work in conceptual development, in particular in basic mechanics

Wolter Kaper:

Learning to Teach Thermodynamics. Discussions that are problem-posing to teacher and students, leading to thermodynamic understanding

PhD studies: Norway Camilla Schreiner:

Exploring a ROSE-garden: Norwegian youth's orientations towards science – seen as signs of late modern identities

Sonja M. Mork

ICT in Science Education. Exploring the Digital Learning Rolf V. Olsen:

Achievement tests from an item perspective: An exploration of single item data from the PISA and TIMSS studies, and how such data can inform us about students’ knowledge and thinking in science

Astrid Sinnes

Approaches to Gender Equity in Science Education Stein Dankert Kolstø

Science Education for Citizenship. Thoughtful Decision-Making About Science-Related Social Issues.

Are Turmo

Science education and large-scale international comparative achievement studies Berit Bungum

Perceptions of Technology Education. A cross-case study of teachers realizing technology as a new subject of teaching

Carl Angell:

Students understanding of physics. A study based on selected physics items in TIMSS.

PhD studies: Sweden Olle Eskilsson:

A longitudinal study on 10-12-year-olds´conceptions of the transformations of matter Åsa Ryegård (2004):

Interaction Between Practical and Theoretical Knowledge - A Study in Electronics Education at University Level

Britt Lindahl:

Pupils’ responses to school science and technology?

Margareta Enghag:

Miniprojects and Context Rich Physics Problems.

Margareta Ekborg:

Natural Science for Sustainable development?

Else-Marie Staberg:

Different Worlds, Different Values. How girls and boys meet physics, chemistry and technology at the upper level of compulsory school

Kristian Ramstedt:

Electrical Girls and Mechanical Boys. On Group Differences in Tests - a Method Development and a Study of Differences Between Girls and Boys in National Tests in Physics

Oferty PhD w Europie (np. UK, Niemcy, Austria, Czechy, Słowacja…) – przykłady:

Np. UK - www.kcl.ac.uk (King’s College London):

DEPS (Dept. of Edu. and Professional Studies)- EdD(Dr in Edu) i Dr in Professional Studiem (DrPS)

ESRC (Educ.Studies Research Center)-stypendia STEG (Science&Technology Education Group)

LSCG (London Science Chalange Group (Nuffield+ASE SLC,TTA) Prof. P. Black – twórca!

www. ioe.ac.uk (Institute of EducationUniversity London)

Science Learning Centre London od 2004: DfES, Sci Museum, Univ., cel- promocja aktywnych metod nauczania i warsztatow dla N.

www.education.Leeds.ac.uk/research

Science and Mathematics Education + Doctoral studies, np.:

Doctoral Studies in Progress

Brin Best

Logovisual Pedagogy In The Classroom: An Evaluation.

Jay Nur Ahmad

Teaching And Learning Introductory Electrochemistry In Malaysian Secondary Schools.

Katie Hall

A longitudinal study into the attitudes of PGCE students and NQTs towards practical work in science.

Jan Haskins

Experiences drawn upon by post-16 students whilst exploring environmental subject matter through photography.

Christine Kelly

The development of research skills in undergraduate students in the biosciences.

Recent completions

Maria Theresa Guerra-Ramos

Ideas about science in Mexican primary education: curriculum demands and teachers' thinking.

Matthew Binding

Code switching strategies in science lessons in Kenyan primary schools: an analysis of their contribution to the meaning making process.

Daz Twigger

A longitudinal study of the acquisition of selected science concepts by secondary school children.

Peter Laws

Conceptions of teaching among student teachers of science and English.

Filiz Mirzalar-Kabapinar

Teaching for conceptual understanding: Developing and evaluating Turkish students' understanding of the solubility concept through a specific teaching intervention.

Sabri Kocakulah

A study of the development of Turkish first year university students' understanding of electromagnetism and the implications for instruction.

Paul Mushi

Training engineers in Tanzania: the relationship between formal industry and the Faculty of Engineering at the University of Dar es Salaam.

www.york.ac.uk - Centre for Innovation and Research in Science Education (CIRSE) od 2005 roku

Tematyka prac – nauczanie „science”, programy nauczania, projekty edukacyjne, np.:

SALTERS Advanced Science, 21st Century Science…

Osoba „Scientifically literate” powinna:

 Rozumieć i doceniać wpływ nauki i techniki na życie codzienne,

 podejmować decyzje osobiste oparte o wiedzę naukową, np.dot. zdrowia, diety, wykorzystania zasobów energii, itp.,

 krytycznie oceniać informacje uzyskane z różnych źródeł (lub je pomijać),

 być merytorycznie przygotowana do dyskusji z innymi na tematy dotyczące

zagadnień naukowych.