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教育中的变革性应用/Phun

来自维基教科书,开放世界中的开放书籍


Phun 由 Emil Ernerfeldt 为其在乌默奥大学的论文项目创建。它用于向学生介绍与物理相关的主题,如工程、模拟、动画和艺术。[1]

Phun 可以成为课堂上的有用工具,教师和学生可以使用它通过学习物理定律来创造有意义的学习体验,但不是学生习惯的那种技术性、科学性的水平,当他们被介绍到这样的学术主题时。 Phun 为学生提供了“有趣的”活动,学生可以参与其中,甚至不知道他们在练习物理。Phun 的变革意义在于它鼓励从传统的学习实践转变为更现代的学习实践,允许学生在没有公式和方程的情况下学习,然后期望他们用纸和笔解决以物理为中心的难题。Phun 不仅可以应用于通常教授物理的中学学生,还可以应用于更小的学生,让他们学习基本的数学和科学技能。Phun 本质上是建构主义的,它允许学生根据自己的经验积极参与和“构建”自己的知识。根据 Phun 的创造者,该工具基于建构主义方法来促进学习。简而言之,根据 Papert 和 Harel(1999)的说法,建构主义是通过制作来学习。

从教师的角度看 Phun

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每次我站在我的高中,情绪支持教室的前面,教低于年级的学生用长除法做除法时,我都努力思考为什么我要教它,以及如何以更有意义的方式教给我的学生,让他们看到和理解相关性。当我想到这个例子时,我想起了我在高中的日子,不得不听完同样无聊、无关紧要的信息,这些信息当时对我毫无意义。如果我的老师,无论是科学老师还是数学老师,能够想出一种更好、更吸引人的方式来教我关于数学和科学的知识,我会从这些课程中获得更多收获。有了 Phun 这样的应用程序,触手可及,教师需要让他们的学生接触到这些令人兴奋、有意义的工具,并让他们从现实生活中的经验中创造自己的意义。

Phun 是一个在课堂上使用的很棒的工具;但是,为了获得更好的结果,需要用足够的脚手架来提供该应用程序的使用。教师需要意识到,这个应用程序只是一个沙盒。如果要进行有意义的学习,学生需要参与现实的任务,这些任务涉及与同伴的合作。

就其本身而言,Phun 仅仅会停留在学生的记忆中,作为一种极好的个人体验,使用动画应用程序探索物理概念。教师有责任将该应用程序更进一步。教师可以提供需要主动的、有建设性的、有意的、真实的和合作的学习过程的任务。因此,学生可以通过有意义的任务积极参与其中,在他们正在操作的环境中操纵物体和参数,并观察其操作结果。学生有机会反思他们的经验,并将新体验融入他们对世界的先验知识。此外,他们还可以为需要学习什么来理解所观察到的内容设定目标。在任何情况下,学生都在主动和自愿地尝试实现认知目标,思考和学习更多,因为他们在实现目标。最佳情况是看到学生自然地在一个学习和知识构建社区中共同工作,利用彼此的技能并吸收彼此的知识。即使该应用程序中没有内置协作功能,但仍有空间用其他资源填补这一空白。

从学生的角度看 Phun

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我记得我在高中上物理课的时候,不得不坐在物理课上很长时间,正好赶上午餐时间。我会坐在那里,等着老师给我们一些公式来解决与重力、力、质量等相关的难题,然后简单地代入数字来计算答案。一旦我有了公式,我就可以开始了,并且大部分问题都答对了。但有一个问题。我真的不知道自己在做什么,以及公式、数字和答案的意义。我知道我在进行某种与物理相关的数学运算,可能与艾萨克·牛顿提出的东西有关。我没有可以将我的公式与之关联的任何经验,而且我真的不在乎,因为这些公式与我的生活没有关联。现在,我真的很想接触 Phun。在物理中使用 Phun 将会给我机会构建我自己的意义,至少是关于物理学的基本知识,并且它会吸引我的注意力,并让我更多地参与到学习过程中。

即使从研究生的角度来看,我们谈论和体验 Phun 的那一节课也吸引了我,并让我真正想了解更多关于物理学以及它与我们制造的用来击倒砖墙的弹射器的关系。正是这种类型的引导式教学允许学生探索和询问尚未学习的应用程序。

应用程序描述

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Phun 是一款教育性的娱乐软件,它以卡通的方式设计和探索 2D 多物理场模拟。它的长期目标是将基于视觉物理学的模拟带给大众。

Phun 的创建是为了:

• 让物理变得有趣。

• 促进年轻人对科学和技术的兴趣。

• 启用使用建构主义方法的学习

• 使用快速且稳定的尖端方法进行多物理场模拟和求解器

• 使用高度的交互性,简单高效的界面,鼓励创造力和探索。


使用该程序

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加载应用程序后,屏幕顶部会出现三个工具栏。最上面的栏是菜单栏。菜单栏下方是模拟控制栏。最后一个栏是工具箱,其中包含 12 个工具,例如绘图工具、画笔工具、方框工具、圆形工具等等。

此外,还有一些非常方便的鼠标控制。

1. 鼠标左键:根据您使用的工具,可以绘制或移动物体。2. 鼠标右键:通常用于旋转,但当您将鼠标右键拖动到空白处时,您可以平移。3. 鼠标滚轮:滚动以放大或缩小。4. 同时按下鼠标左键和右键:平移视图。

变革潜力

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主要变革潜力之一是它使物理变得有趣,这在现实世界中很难实现。此外,它还激发了孩子们、青年人、学生甚至成年人对科学和技术的兴趣。Phun 是一种鼓励创造力和探索的工具,它使学习能够使用建构主义方法,非常类似于复杂系统的 Netlogo。

使用 Phun,用户可以体验基本概念的相关性,例如时间、空间、能量和动量守恒、摩擦力、恢复力、粘度、空气阻力、流体流动、不可压缩性(或更确切地说,反之)、机制和约束。

此外,该工具可以从互联网上免费下载,并且可以自定义为不同的语言。对于拥有计算机但因科学相关软件成本高昂而难以获得教学和学习资源的学校来说,这是一个很好的资源。

示例活动

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塔楼建造

塔楼破坏


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剪刀叉车示例

Phun 示例。

Phun 教程

Phun 教程和各种材料。

工具指南

简要解释 Phun 中的工具,以更改、与模拟中的事物交互并创建事物。

Bernd 的 Phunlet 制造器

创建并下载您的 Phunlets。

蜡笔物理豪华版

一款 2D 物理益智/沙盒游戏,您可以在其中体验如果您的绘画神奇地变成真实的物理物体会是什么样子。用您的艺术眼光和对物理的创造性运用来解决难题。

麻省理工学院 2D 物理在线应用程序

麻省理工学院几年前创建的,似乎是所有这些更新版本的母体。

悬挂测试

皮卡和拖车的悬挂动画。

参考文献

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Bodin, K. (2008). Phun!. Retrieved April 2, 2009, from: http://www.vrlab.umu.se/research/phun/

Papert, S. & Harel, I. (1991). Situating Constructionism. Norwood, NJ: Ablex Publishing.

Wikipedia. (2008). Constructionism. Retrieved April 2, 2009, from: http://en.wikipedia.org/wiki/Constructionist_learning

  1. ^ Phunland. (2009). 2D Physics Sandbox. Retrieved April 16, 2009, from: http://www.phunland.com/wiki/Home
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