קידום הרגלי עבודה רפלקטיביים בפתרון בעיות בפיזיקה

צוות מוביל

חברי צוות מוביל

שותפי הפרויקט בישראל

Prof. Kenneth Heller, School of Physics and Astronomy, University of Minnesota, USA
Prof. Patricia Heller, Department of Curriculum and Instruction, University of Minnesota, USA
Prof. Chandralekha Singh, Dep. of Physics and Astronomy, University of Pittsburgh
Prof. Charles Henderson, Department of Physics, Western Michigan University, USA

אדמיניסטרציה:

תקציר

פתרון בעיות נחשב על ידי רבים ממורי הפיזיקה כהזדמנות לימודית שנועדה לקדם הן הבנה מושגית והן גישת מומחה להתמודדות עם בעיות חדשות. עם זאת, דרכי הוראה מסורתיות בכיתת הפיזיקה (הן בתיכון והן במכללה) מתמקדות לא אחת בהיבטים פרוצדורליים של פתרון בעיות מוכרות, ואינן ממצות את הזדמנות הלמידה עד תום. המחקר מתמקד בשלושה היבטים קשורים: א) תהליכי למידה בהקשר של פתרון בעיות; ב) דעות ונורמות של מרצים, מתרגלים ומורי פיזיקה בהקשר של פתרון בעיות; ג) עיצוב מבוסס מחקר של משאבי הוראה ומסגרות פיתוח מקצועי לתמיכה במורים לפיזיקה בקידום הרגלי עבודה רפלקטיביים בפתרון בעיות בפיזיקה.

ההיבט הראשון של המחקר עניינו אפיון התהליכים שבהם תלמידים מחדדים ומעדנים את הבנתם המושגית כאשר הם בוחנים פתרונות שגויים ולומדים דוגמאות פתרון המשקפות את הידע המוסכם בקהילה המדעית. בפרט, חקרנו את היכולת של תלמידים לבצע תהליכים של  תיקון עצמי כאשר הם  משווים בין פתרונם לבין פתרון לדוגמא (כלומר, יכולתם לזהות וליישב קונפליקטים אפשריים בין המודל המנטלי שביסוד גישתם לפתרון לבין הידע המוסכם בקהילה המדעית המשוקף בדוגמת הפתרון). בפרט, השווינו את רמת האבחון של התלמידים במשימות אבחון עצמי בהן ניתנים ללומדים זמן ומשאבים לאיתור והסבר של שגיאות בפתרונות שלהם, והם מקבלים גמול על השלמת משימות אלו. המחקר חשף קשיים של תלמידים באבחון עצמי של פתרונותיהם, הראה כי עם תמיכה מתאימה גם תלמידים עם ידע מקדים מצומצם יחסית מרוויחים מפעילויות אבחון עצמי, ומיפה את תרומתם של סוגי משאבים שונים לאבחון ע"י התלמידים (מקורות 1-5 ברשימה לקריאה נוספת מטה).

ההיבט השני של המחקר עניינו אפיון פרקטיקות ועמדות של מרצים ומתרגלים בקורסי מבוא לפיזיקה באוניברסיטה בהקשר של הוראת פתרון בעיות (לדוגמא אופן הניסוח של בעיות, דוגמאות פתרון ודרכי הערכה). המחקר מלמד כי השקפות המרצים והמתרגלים תואמות במידה רבה את השקפתם של החוקרים הקוגניטיביים לגבי הרגלי הלמידה שבאמצעותם הסטודנטים מפתחים הבנה מושגית באמצעות פתרון בעיות. עם זאת, הם לא ראו את תפקידם כאחראים לפתח הרגלי למידה אלה. ערכים סותרים זוהו גם אצל מתרגלים. (מקורות 6-14 ברשימה לקריאה נוספת מטה).

ההיבט השלישי של המחקר עניינו פיתוח מבוסס מחקר של אסטרטגיות וחומרי הוראה לקידום הרגלי עבודה רפלקטיביים בפתרון בעיות בפיזיקה. בפרט, בדקנו את השפעתה של התערבות חינוכית המכילה סדרת פעילויות מתוקשבות התומכות בתלמידים באבחון דוגמאות פתרון שגויות מעשה ידי המורה. התלמיד נדרש לבצע אבחון המעוגן בעקרונות ובמושגים פיזיקליים והמערכת נותנת לתלמידם משוב לתלמידים על אבחונם. המחקר התמקד בתלמידי תיכון המתמחים בפיזיקה, והפעילויות הותאמו לתכני תכנית הלימודים בפיזיקה בתיכון בישראל. במחקר על זוגות תלמידים העוסקים בפעילויות מעין אלה נמצא שהנחיות אלו מעודדות את התלמידים לדון בקריטריונים המבדילים בין פרשנויות מקובלות מדעית ופרשנויות חלופיות למושגים ולעקרונות הנדונים. התערבות שנתית עם פעילויות ממוחשבות חוזרות ונשנות הראה שיפור בנטיית ויכולת התלמידים לאבחן את עצמם בהשוואה להתערבות מסורתית יותר באבחון עצמי. כיוון נוסף הוא תכנון מסגרות פיתוח מקצועי למורים. (מקורות 15-19 ברשימה לקריאה נוספת מטה).

 

לקריאה נוספת:

א) תהליכי למידה בהקשר של פתרון בעיות;

  1. Yerushalmi, E., & Magen, E. (2006). Same old problem, new name? Alerting students to the nature of the problem solving process. Educ., 41, 161-167, doi:10.1088/0031-9120/41/2/007.
  2. Yerushalmi, E., & Polingher, C. (2006). Guiding students to learn from mistakes, Educ., 41, 532-538, doi:10.1088/0031-9120/41/6/007.
  3. Yerushalmi, E., Cohen, E., Mason, A., & Singh, C., (2012), What do students do when asked to diagnose their mistakes? Does it help them? I: An atypical quiz context, Phys Rev – ST PER 8, 020109. doi:10.1103/PhysRevSTPER.8.020109.
  4. Yerushalmi, E., Cohen, E., Mason, A. & Singh, C., (2012), What do students do when asked to diagnose their mistakes? And does it help them? II. A more typical quiz context, accepted for publication, Phys Rev – ST PER 8, 020110, doi:10.1103/PhysRevSTPER.8.020110.
  5. Mason, A., Yerushalmi, E., Cohen, E., & Singh, C. (2016). Learning from mistakes: The effect of students' written self-diagnoses on subsequent problem solving. The Physics Teacher, 54(2), 87-90.

 

ב) דעות ונורמות של מרצים, מתרגלים ומורי פיזיקה בהקשר של פתרון בעיות

  1. Henderson, , Yerushalmi, E., Heller, P., Kuo, V., & Heller, K. (2004). Grading student problem solutions: The challenge of sending a consistent message, Am. J. Phys., 72, 164-169, doi:10.1119/1.1634963.
  2. Henderson, C. Yerushalmi, E., Heller, K., Heller, P., & Kuo, V. (2007). Physics faculty beliefs and values about the teaching and learning of problem solving part II: Procedures for measurement and analysis. Phys Rev – ST PER, 3, 020110, doi:10.1103/PhysRevSTPER.3.020110.
  3. Yerushalmi, E., Henderson, C., Heller, K., Heller, P., & Kuo, V. (2007). Physics faculty beliefs and values about the teaching and learning of problem solving part I: Mapping the common core. Phys Rev – ST PER, 3, 020109, doi:10.1103/PhysRevSTPER.3.020109.
  4. Yerushalmi, E., Cohen, E., Heller, K., Heller, P., & Henderson, C. (2010), Instructors reasons for choosing problem features in a calculus-based introductory physics course, Phys Rev – ST PER 6, 020108, doi:10.1103/PhysRevSTPER.6.020108.
  5. Lin, S., Henderson, C., Mamudi, W., Singh, C., & Yerushalmi, E., (2013), Teaching assistants’ beliefs regarding example solutions in introductory physics, Phys Rev – ST PER 9, 010120, 10.1103/PhysRevSTPER.9.010120.
  6. Good, M., Marshman, E., Yerushalmi, E., & Singh, C. (2018). Physics teaching assistants’ views of different types of introductory problems: Challenge of perceiving the instructional benefits of context-rich and multiple-choice problems. Phys Rev – PER, 14(2), 020120.
  7. Marshman, E., Sayer, R., Henderson, C., Yerushalmi, E., & Singh, C. (2018). The challenges of changing teaching assistants’ grading practices: Requiring students to show evidence of understanding. Canadian Journal of Physics, 96(4), 420-437.
  8. Marshman, E. M., Maries, A., Sayer, R. T., Henderson, C., Singh, C., & Yerushalmi, E. (2020). Physics postgraduate teaching assistants’ grading approaches: Conflicting goals and practices. European Journal of Physics.
  9. Good, M., Marshman, E., Yerushalmi, E., & Singh, C. (2020). Graduate teaching assistants’ views of broken-into-parts physics problems: Preference for guidance overshadows development of self-reliance in problem solving. Phys Rev – PER, 16(1), 010128.

 

ג) עיצוב מבוסס מחקר של משאבי הוראה ומסגרות פיתוח מקצועי.

  1. Yerushalmi, E., Puterkovski, M., & Bagno, E., (2012), Knowledge integration while interacting with an online troubleshooting activity, J Sci Educ Technol, doi: 10.1007/s10956-012-9406-8.
  2. R., & Yerushalmi, E., (2013), Problem Solving vs. Diagnosing Incorrect Solutions: the Case of Sixth Grade Students Studying Electric Circuits, Int. J. of Sci. and Math. Ed.; doi: 10.1007/s10763-013-9461-5.
  3. Yerushalmi, E., & Eylon, B., (2013), Supporting Teachers who introduce Curricular Innovations into Their Classrooms: a Problem-Solving Perspective. Phys Rev – ST PER .9, 010121, doi: 10.1103/PhysRevSTPER.9.010121
  4. Ailabouni, S., Safadi, R., & Yerushalmi, E. (2014), The Impact of Diagnosing Teacher-Made Erroneous Solutions, Aided by Online Prompts and Feedback, On Students' Diagnostic Skills, In Eshet-Alkalai, Y., Caspi, A., Geri, N., Kalman, Y., Silber-Varod, V. & Yair, Y. (Eds.), Learning in the Technological Era: Proceedings of the the 9th Chais Conference for the Study of Innovation and Learning Technologies, 2014. The Open University of Israel, Raanana.
  5. מגן א. עילבוני ס. ספדי ר. ו ירושלמי ע. פעילויות למידה מטעויות באופטיקה גאומטרית וגלים חד ממדיים – מדריך למורה

ליצירת קשר