调查的结论(鳕鱼1998一个,1998年b,1998年c,1999年一个)可能是总结如下。

1. 归一化平均获得< g >提供一个一致的分析进行预测和后续测试数据概念的理解在不同的高中,学生群体的学院和大学。62门课程的调查(1998年鳕鱼一个,1998年b,1998年c)的相关性

   与(% <预备考试> < g >) + 0.02。

   (2)

   这就构成了一个实验性的理由使用< g >作为比较措施当然效率在不同学生人口平均预备考试成绩相差很大,并且通常反映了相对较小的相关性的单身学生的< g >与预备考试的成绩在一个给定的类(鳕鱼1998一个,2001年b卡明斯et al . 1999年,2001年Meltzer)。

   平均期末测验分数(% <期末测验>)和实际平均增益(% <增加>)不太适合比较课程有效性在多样化的群体,因为他们的相关性(% <预备考试>)是重要的。的相关性

   (% <期末测验>)+ 0.55(% <预备考试>),

   (3)

   的相关性

   <增加>(%)% <预备考试>是- 0.49。

   (4)

   这两个相关性将预期。注意,在没有指令,高正相关(% <期末测验>)(% <预备考试>)将预期。成功使用的归一化增益分析的预备调查和后续测试数据和其他物理教育研究(见教育研究可以科学研究吗?)质疑一般沉闷的评估,进行预测和后续测试设计(主1956、1958克伦巴赫1970年Furby,库克和坎贝尔1979)。预备考试和期末测验文献的回顾(支持和反对),看到维(1997)。

2. 14 T课程(2084名学生)调查了

   < < g > >14 t= 0.23±0.04 sd

   (5)

   考虑到元素MD / FCI的本质问题(许多物理教师认为他们太容易被用在考试)和相对较低的< g > = 0.23(即,只有23%的可能得到实现),看来T课程未能传达多少牛顿力学的基本概念理解的平均学生。

3. 48即课程(4458名学生)调查了

   < < g > >48即= 0.48±0.14 sd

   (6)

   < < g > >_48即是两倍多的< < g > >_{14 t}。的区别(< < g > >_48即——< < g > >_{14 t})超过6个标准差(SD)的< < g > >_{14 t}几乎2 SD的< < g > >_48即,让人想起当差异比较指令传递给学生大量和一对一的指导(布鲁姆1984)。这表明,即课程可以比T课程更有效提高牛顿力学概念的理解。尽管它是不可能在这个调查学生随机分配一个大同质性T和IE课程,对比T和IE的数据都来自相同的机构和通用的入门程序制度(鳕鱼1998b)。因此,似乎不太可能近2-SD区别< < g > >的IE和T课程可以占学生人群的差异。

   警报的批评者初稿(和最近贝克尔2001年一个,见下文)指出,< < g > >的区别可能是部分原因是明显较小的平均入学即课程(4458/48 = 93)比T课程(2084/14 = 149)。然而,这样的计算平均值类大小是无效的,因为在一些情况下(鳕鱼1998b类表我),相当均匀的指令和学生人口被融合进一个“课程”的< g >计算number-of-student-weighted平均个人的< g >的类。正确计算收益率平均类注册为IE类和2084/34 = 4458/63 = 71 61 T类,所以平均班级规模非常相似。

4. 详细分析的随机和系统误差进行了(鳕鱼1998一个),但不会重复。可能的系统误差认为是问题模棱两可,孤立的假阳性(正确答案错误的原因),和不可控变量在测试条件下,如教学测试和试题泄漏,分数当然时间力学,后续测试和预备考试动机的学生,霍桑/约翰·亨利的效果。可以得出结论是极其不可能随机或系统误差中起着重要作用几乎2-SD区别的< < g > > T和IE的课程。

5. 结论1 - 3分析支持(鳕鱼1999以上一个)的调查数据的科恩的(1988)“效果”偏差。影响大小是常用的荟萃分析(例如,光et al . 1990年,猎杀1997,玻璃2000),强烈建议,许多心理学家(汤普森1996、1998、2000)和生物学家(约翰逊1999年,安德森等人。2000年,汤普森2001)作为首选替代(或至少添加)通常不合适(柯克Rozeboom 1960卡1993,1994年科恩,1996)t测试和p值与零假设测试。

   迈克耳孙和莫雷卡佛(1993)受到(1887)数据简单的方差分析(方差分析)发现统计意义与方向光旅游相关(p < 0.001)。他写道:“有趣的是推测历史的进程如何改变了迈克耳孙和莫雷如果训练使用腐败的形式的科学方法首先,测试零假设。他们可能会认为有证据重要的差异在光的速度与方向有关,因此有证据的光辉的醚……幸运的是迈克尔逊和莫雷……(第一次)…解释他们的数据对他们的研究假设。”(我的斜体)。符合科学方法论的物理科学家迈克耳孙和莫雷等(见教育研究可以科学研究吗?),Rozeboom(1960)写道:“……科学实验的主要目的不是为了沉淀的决定,但要作出相应的调整在一个接受的程度,或认为,被测试的假设或假说”。(见一个lso Anderson 1998.)

   效果偏差(d)被定义为科恩(1988:20,44岁)

   d = |米一个米B| / [(SD一个2+ SDB2)/ 2)0.5

   (7)

   其中m_一个和m_B在原始的人口意味着表达(原始测量)单元,而分母的均方根A和B组的标准差的意思,有时也被称为“汇集标准差。”为的精准医疗sent survey, Eq. (7) becomes

   d = [< < g > >48即——< < g > >14 t]/ [(SD48即2+ SD14 t2)/ 2)0.5

   (8)

   插入的测量值< < g > >_{14 t}= 0.23±0.04 sd和< < g > >_48即= 0.48±0.14 sd Eq。(8)收益率:

   d = [(0.48) - (0.23)] / [(0.142+ 0.042)/ 2)0.5= 2.43

   (9)

   上面的“d”可以与之相比:

   (一)

   科恩(1988:24)的经验法则,基于典型的结果在社会科学研究中,即d = 0.2, 0.5, 0.8分别意味着“小”“媒介,”和“大”的效果。然而,科恩警告说,这个形容词“…是相对的,不仅彼此,但行为科学领域或更特别的具体内容和研究方法被使用在任何给定的调查。”

   (b)

   的course-enrollment N-weighted < d > = 0.57 31测试/对照组研究获得的成就(2559名学生)Springer et al .(1999:表2)在小组学习的影响的荟萃分析大学生在科学、数学和工程学。

   然而,尺寸偏差的影响目前研究远远大于预期的基础上,科恩的经验法则,或根据激飞等人的结果。这种差异可能与事实,在这个调查中,与大多数教育研究荟萃分析(例如,Springer et al . 1999,斯莱文1995年和约翰逊et al . 2000年):

   (1)

   所有课程覆盖了几乎相同的材料(这里介绍牛顿力学);

   (2)

   材料是很复杂的概念和违反直觉的;

   (3)

   的相同测试(MD或FCI)管理IE和T类;

   (4)

   测试被广泛认可的有效性和一致的可靠性,一直精心设计来测量材料的关键概念的理解,和远优于plug-in-regurgitation类型的测试常用的“成就”的措施;

   (5)

   测量单位指标归一化学习获得从开始到结束的过程,不“成就”的课程;

   (6)

   测量单元< g >不显著相关的材料被测试的学生最初的知识;和

   (7)

   “治疗”都是仿照教育研究人员发表在《纪律被测试。我认为施普林格等人荟萃分析可能低估了小组学习的潜力发展概念的理解和解决问题的能力。

   什么是值得的,传统的t以及(斯莱文1992:157 - 162、Snedecor和科克伦1989:83 - 102),假设正常的分布与目前观察到(图2),收益率t= 11,p< 0.001。套用汤普森(1996),p双尾概率(0到1.0)的结果(意味着差异和SD),考虑到样本大小和假设样本来自人口的零假设H₀完全是真的,即,结果的概率假设H₀是真的。讨论共同的误解p匡威(H的概率₀是正确的结果),看到科恩柯克(1994)和(1996)。因为< g >分布的方差为IE和T课程明显不同(F = SD_即²/ SD_T²= 12),我使用了一个近似的标准t以及由于Satterthwaite(1946),讨论Snedecor和科克伦(1989:96 - 98)罗森塔尔et al . (2000:33-35)。)

   直接影响大小偏差也可以计算为每个预备考试和期末测验研究符合情商。(10):

   d =(% <邮报> - % < pre >) / ((SD精准医疗2+ SD帖子2)/ 2)0.5

   (10)

   然而,应该注意的是,预备考试和期末测验比较当然效率在不同学生人口平均预备考试成绩相差很大,“d”是一个相对贫穷的指标,因为与“< g >”:

   (一)

   “d”取决于实际的光(unrenormalized)平均% <增加>,其大小,情商表示。(4),往往是负相关的% <预备考试>;

   (b)

   % <增加> ' s是羞愧与SD:给定两个类都相同统计重大% <增加>的年代,更均匀的类(SD越小_精准医疗 ²+ SD_帖子 ²)将获得更高的“d”。

   忽视这些问题,为调查的33个课程SD的可用(鳕鱼1998 b),我获得平均效应值:

   < d >_{9 t}9 t = 0.88±0.32 sd课程(1620名学生)< < g > >_{9 t}= 0.24±0.03 sd;和

   < d >_24日即= 2.16±0.75 sd 24即课程(1843名学生)< < g > >_24日即= 0.50±0.12 sd。

   加权平均d和g,如施普林格et al .(1999)的研究中,符合类入学N(理由是d和< g >从较大的类更适合实际影响非常大的学生数量)收益率:

   < d >_{9 t-nweighted}9 t = 1.05课程(1620名学生)< < g > >_{9 t-nweighted}= 0.26,

   < d >_{24 ie-nwighted}= 2.16 24即课程(1843名学生)< < g > >_{24 ie-nweighted}= 0.52,

   不是大大不同于非加权平均值。

   目前< d >_24日即= 2.16可以相比:(1)类似的d_1即= 1.91 (< g >_1即= 0.48)由Zeilik et al。(1998)一个IE天文学导论(331名学生)在新墨西哥大学的1995年春天,和(2)较小course-enrollment N-weighted平均< d > = 0.30六前/后研究取得的成就(764名学生)Springer et al .(1999年,表2)。

   正如上面结论3中提到的,的,的评论家早期草案指出,< d >差异可能部分是由于明显较小的平均入学即课程(1843/24 = 77)比T课程(1620/9 = 169)。然而,这样的计算平均值类大小是无效的理由。正确计算平均班级人数表示平均类招生类和1620/31 = 1843/39 = 47的IE为T类52,所以班级的平均入学率非常相似。

6. 考虑到MD / FCI测试的基本性质,目前IE方法,其实施需要改进,即课程的没有达到< g >大于0.69。事实上,我们可以看到图1和图2IE的七个课程(717名学生)< g >的接近T课程。病历的七个低收入< g >课程(鳕鱼1998 b)表明,实现问题可能发生由:减轻

   (1)

   学徒教育教师新的IE方法;

   (2)

   强调科学的本质和学习整个课程;

   (3)

   小心注意激励因素和提供激励重视IE-activities年级;

   (4)

   识别潜在的低增益和积极干预的学生;

   (5)

   考试管理中大量的问题调查的概念理解程度引起IE方法;和

   (6)

   使用IE方法课程的所有组件和紧密集成这些组件。

   个人经验与印第安纳州即课程和通信的大部分即教师在调查中表明,类似的实现困难可能发生或多或少在所有IE课程,可能是部分负责广泛< g >的年代,明显对IE的课程图1和图2。

7. 我有策划(鳕鱼1998一个)平均得分的课后解决问题力学基础测试(Hestenes和威尔斯1992)[可供30(3259名学生)调查的62门课程)和那些概念FCI。有很强的正相关关系(r = 0.91 + MB和FCI分数。这种相关性和IE的比较和T课程在同一机构(鳕鱼1998一个)暗示IE方法提高解决问题的能力。

早期批评的调查已经在鳕鱼反击(1998c)。威廉·贝克尔(2001一个),一个权威经济学贡献评估教育研究(贝克尔和鲍莫尔1995),和执行的编辑经济教育杂志http://www.indiana.edu: 80 / ~经济学一般,在他的吹毛求疵的评论最近的教育研究”通过透镜的理论数据,提高其他反对鳕鱼(1998一个):

1. 周围的数量变化意味着测试成绩的20名学生与平均的200名学生不能指望是相同的。62年样本估计的标准误差。(课程)。,每个62年接收同等重量忽略这种异质性。

   但只SD的< < g > >的48 IE和14 T课程都是(不是标准错误)。例如,我给< < g > >_48即= 0.48±0.14 (SD)。传播(SD) < g >的值即课程很大,29%的< < g > >_48即。在误差分析(鳕鱼1998一个),我举出证据表明大传播的< g >_即由于随机误差分布加上其他因素,如课程的变化在系统误差和教育学和/或实现的有效性。在我看来,试图考虑异质性由于课程入学人数将增加分析。

   关键的一点,似乎忽视了贝克,是区别_ (< < g > >_48即——< < g > >_{14 t})是大型相比传播数据;更多的从技术上讲,“效果”,d = 2.43(见上图,Eq。(9)]是相对较大。因此,它是非常不可能的细节< g >平均过程会影响结论,即课程可以比T课程更有效提高牛顿力学概念的理解。这一观点被证实的事实course-enrollment N-weighted < < g > >_{48 ie-nweighted}= 0.49和< < g > >_{14 t-nweighted}= 0.24 non-N非常接近加权平均< < g > >_48即= 0.48 < < g > >_{14 t}= 0.23。

2. 不幸的是,关闭测量结果的差距“g”代数相关的起始位置的学生反映在预备考试:g预备考试的分数上升,最大得分>期末测验分数>预备考试分数。任何试图回归后续测试-预备考试分数变化,或其标准化差距关闭测量g,在预备考试分数产量进行预测的偏差估计效果。鳕鱼(1998)没有提及这种偏见当他讨论他的回归和相关性的平均归一化增加,平均获得分数和期末测验分数平均预备考试分数。这些回归受到经典的错误变量问题,回归到平均水平与使用相关的问题作为解释性指标变量进行预测未知的能力。即使是那些在统计继续教育忽视这个回归谬误,而被称为经济学家的关注。(通过)。诺贝尔奖得主米尔顿·弗里德曼(1992)。

   第一句话是基于贝克尔的偏微分法克/y = (x-Q) / (qy)²同意鳕鱼(1998一个45、脚注)。这里问问题的数量在考试,x和y的数量是正确的反应在预备考试和期末测验,分别和g = (x - y) / (Q - y)。但贝克尔的分化,而数学上正确的,物理意义不大,因为x是一个学生,不总的来说,独立(y);对于一个类,平均< x >是不独立的平均< y >。事实上,正如上面所述,62门课程的调查,相关的平均期末测验分数< x >预备考试平均分数< y >是+ 0.55,而平均归一化的相关性获得< g >与< y > + 0.02是一个非常低。

   关于贝克的其他批评# 2:(a)虽然贝克尔,和Chizmar Ostrosky(1998)的预备考试分数作为衡量学生的“能力/资质”过程中,MD / FCI预备考试成绩反映了学生的“最初的知识状态,”,根据我的经验,没有如果任何与他们的“能力/资质。”(b)在my opinion, "classic errors in variables problem and regression to the mean problem" do not invalidate my calculation of correlation coefficients in Eqs. (2-4), and are not responsible for a significant fraction of the nearly 2-SD difference in the average normalized gains of IE and T courses found in Hake (1998一个,1998年b,1998年c)。

   (说句题外话,贝克尔g涉及“托比特书模式”(诺贝尔经济学奖得主詹姆斯•托宾的名字命名),意味着经济学家弗兰克Ghery(1972)是第一个提出使用g, g显然没有意识到(我)是早期使用的心理学家那些原先对战争持消极。(1949)。)

3. 当研究忽视了班级规模。(看到我的计数器这上面调查结论和贝克尔的批评下1。)。和样本选择问题,读者应该问题样品的研究结果无论大小或多样性解释变量:

   。鳕鱼不给我们任何的迹象开始和结束入学,这是重要的信息如果想解决摩擦的结果。

   贝克可能是不知道提交(未发表的物理评论��物理教育研究缺乏档案但是web上可用)同伴纸(鳕鱼1998b——称为“ref。17日“1998年鳕鱼一个)。数据表Ia, b, c 1998鳕鱼b清楚地表明哪些课程,没有与“匹配”数据分析,即。数据,只有期末测验分数的学生也被进行预测包含在后续测试的平均得分。在大多数课程,匹配数据。表Ia, b, c的< g >显示没有明显的依赖数据是否匹配。在脚注“c”的表,我估计,从我的经验与前/后测试印第安纳大学的1263名学生,“规范化获得的错误可能是少于5%的类20�50名学生和不到2%的类有超过50名学生。”Saul (1998, p. 117) states ". . . . I found that the matched and unmatched results . . . from his extensive pre/post FCI studies . . . . are not significantly different." Consistent with the view that the use of some unmatched data had little influence on the survey results, an analysis of所有的匹配数据调查(4 T课程招收292名学生,34即课程招收3511名学生)收益率:

   < < g > >4 t-matched= 0.24±0.05 sd, < < g > >34 ie-matched= 0.50±0.13 sd;

   (11)

   < < g > >4 t-matched&nweighted= 0.23 < < g > >34 ie-matched&nweighted= 0.51

   (12)

   匹配数据< < g > >的方程式。(11 & 12)非常接近的完整数据集14 T课程招收2084名学生和48即课程招收4458名学生。

   < < g > >_{14 t}= 0.23±0.04 sd, < < g > >_48即= 0.48±0.14 sd。。(5、6)

   b。如果测试管理是自愿的,教师观察到他们的平均类分数很低在预备考试可能不管理期末测验。等多的研究,这是一个问题,描述的鳕鱼(1998)教练选入参与,管理测试和传输数据。

   贝克可能忽略的鳕鱼(1998秒。二世,调查方法和目标)声明:“这种模式的数据请求。(由教师自愿提交的数据)。倾向于事先选定结果偏向于支持优秀课程,在FCI显示相对较高的收益。在任何科学研究一样,偏见在探测器可以好好利用,如果适当的研究目标是建立。我们所做的不尝试访问平均介绍力学课程的有效性。相反,我们试图回答一个问题的实际的物理教师感兴趣:教室使用IE方法可以增加介绍力学课程的有效性远远超出传统方法获得的?”

   c。鳕鱼(1998一个)。赞美(s)与大型国家相关的力量测试样品。(但没有)。充分理解或者试图调整许多样本选择问题的产生和期末测验的分数。

   我已经解决了贝克尔的所谓的“样本选择问题”。在我看来,贝克尔无法欣赏的事实,使用规范化获得< g >消除的需要调整预备考试的分数。此外,观察近2-SD区别IE的< < g > > ' s和T课程似乎压倒的较小影响“隐变量”中讨论有重要的“隐变量”(1997年泥炭)?在下面。

4. 。有相对强劲的推论的证据。(显然alm et al。(1998)和Chizmar Ostrosky (1998))。支持假设定期使用一分钟的变体的论文(其中一个老师停止上课,要求每个学生写什么他或她认为是关键,仍然需要澄清的一个类)增加学生的学习。类似的支持无法找到其他的方法。然而,这并不是说,选择教学方法不工作。它只是说,没有令人信服的统计证据说他们做的。(我的重点)。

   贝克尔省略了提到的困难(Snedecor和科克伦1989年17章,“多元线性回归”)在标准回归分析(如Chizmar和Ostrosky(1998)和alm et al .(1998))与一个因变量Y和多个自变量“X”,例如,(1)组间关联的假设X, (2) X和Y的非线性关系,(3)遗漏重要的X, X(4)测量误差。

   在任何情况下,贝克尔显然认为有没有令人信服的统计证据那

   (一)

   即课程比T可以更有效提高课程概念的理解牛顿力学,和

   (b)

   替代教学技巧(保存分钟论文)“工作”。If economics faculty share Becker's belief "b", then it is little wonder that their teaching methods are "still dominated by注入式教学法课堂演示”(贝克尔2000年美国瓦茨,2001)。考虑到分钟的论文只有替代技术显示“工作”,为什么经济学教师接受贝克/瓦特索赔(显然被贝克自己视为未经证实的),“它们的评级。(将)。上,随着学生学习什么,当学生积极参与课堂学习体验”?(我的斜体。)

   贝克的“引人注目的统计证据”标准包含在他的“11点的标准,所有的推论的研究可以将地址不同程度的细节。”Becker writes: "Outside of economics education I could find no examples of education researchers checking alternative regression model specifications . . . (as). . . can be seen in Chizmar and Ostrosky (1998) . . .(and) . . . Becker and Powers (2001)." Thus it would appear that all inferential studies by non-economists fail to fully satisfy point #6 of Becker's criteria: "Multivariate analyses, which includes diverse controls for things other than exposure to the treatment that may influence outcomes (e.g., instructor differences, student aptitude . . . [called "hidden variables" below]), but that cannot be dismissed by randomization (which typically is not possible in education settings)."

   但如果这些变量的影响小,诱导治疗相比,治疗是许多异构控制和测试组在鳕鱼(1998一个,1998年b,1998年c),那么,在我看来,多元分析,与各种各样的不确定性,可疑的价值证明在治疗的疗效有重要的“隐变量”(1997年泥炭)?在下面。

   此外,贝克,他在推论统计econocentric浓度,省略了“强有力的证据”的标准,大多数物理科学家认为是至关重要的,但在很大程度上忽视了经济学教育人员(曾经):(a)仔细考虑可能的系统的错误,(b)的表示生unmassaged数据,实验可以重复和其他调查人员检查,并(c)相关程度的研究结论是独立消息来源的证实其他调查人员在其他情况下,对一个社区(见地图教育研究可以科学研究吗?下文)。

   说句题外话,我自己的经验与论文(鳕鱼1998分钟一个ref。40;鳕鱼1998bref。58和表IIc)是它们能构成一个重要的但相对较小的部分有效的互动,与Chizmar的结果一致,Ostrosky(1998),他发现一个相当微小minute-paper效应:一个大约增加7%期末测验TUCE桑德斯(1991)相对于预备考试分数TUCE得分(单侧p = 0.025)。(典型的曾经,Chizmar和Ostrosky(1998)没有指定尺寸产生影响。)贝克继续以往文学张冠李戴分钟论文威尔逊(1986)(或间接猫冠军安吉洛和交叉[1993]),而不是加州大学伯克利分校的物理学家查尔斯·施瓦茨(1983);参见鳕鱼(2001c)。

5. 在以后的交流,贝克尔(2001b)写你的研究不充分解决相关的样本选择问题与主题的方式进入你的学习。。(见我的回答在上面的“3 b”)从预备考试。,摩擦期末测验。(见我的回答在上面的“3 a”)。和类平均水平的影响。吉姆·赫克曼。(赫克曼et al . 1998年,2000年赫克曼,赫克曼et al . 2001年)。。,他获得了诺贝尔经济学奖的工作选择问题,不幸的是,你似乎知道它和后续计量经济学和统计学的发展。有许多赫克曼的工作在教育研究中的应用包括我自己最近的贡献。(2001年贝克尔和权力)。

   我回顾了赫克曼(2000)和赫克曼et al。(1998),和同意贝克,赫克曼的工作可能是与教育相关的研究。然而,赫克曼et al .(1998)的研究涉及危险,对照组成员可能表现不同测试组的成员他们(对照组成员)一直在测试组。赫克曼我不了解这方面的工作,或任何其他方面被诺贝尔委员会在赫克曼(2000),相关控制(T)和测试(IE)组参与者在鳕鱼(1998一个,1998年b,1998年c),后者研究的参与者都来自相同的通用物理学导论课程,和我解决以上各种选择的问题,这也是赫克曼的交易。

表示在调查结论情商,(2)调查的鳕鱼(1998一个,1998年b,1998年c)相关的归一化增益与% < g > <预备考试> + 0.02是一个非常低。然而,开放的研究问题仍然存在是否任何“隐变量”(a)(高压)(平均超过一个类的,例如,数学能力、空间想象能力、科学推理技能,物理能力、性别、性格类型、动机、社会经济水平,种族,智商,坐,GPA)与< g >显著相关,和(b)的任何这样的相关性代表因果关系(库克1979年坎贝尔,光et al . 1990年,斯莱文1992)。

一个课程(IU94S鳕鱼的1998b、表Ic N = 166, < g > = 0.65),鳕鱼et al。(1994)发现显著的平均数学pretest-score高和low-normalized-gain学生之间的差异。后面的课程(IU95S鳕鱼的1998b、表Ic N = 209, < g > = 0.60),单个学生的g和预备考试成绩之间的相关系数在数学和空间的可视化,分别测量+ 0.32 + 0.23(鳕鱼1995)。最近,招生加权相关系数0.32 + 4课程与单个学生之间总入学率N = 219 g和数学技能预备考试分数据报道(2001年Meltzer)。

前期工作由克莱门特(2001)表明正相关的单个学生g的预备调查(1995年Lawson)的科学推理。Halloun的测量和Hestenes(1998)和Halloun(1997)表明,单个学生g之间存在正相关,预备考试分数对科学的看法的调查(瓦什)。鳕鱼(1995),亨德森et al .(1999),麦卡洛(2000),伽利略项目(2001),和梅尔泽(2001)报道性别差异(< g >_男性> < g >_女性在< g >的一些类。(鳕鱼计算性别差异的影响大小为0.58 IU95S(见上图)。Meltzer计算性别差异影响大小的0.44和0.59两个类(N = 59, 78)爱荷华州立大学,但没有观察到显著的性别差异在两个其他类(N = 45, 37)东南路易斯安那州大学)。

然而,< g >依赖上述高压的小相对于< g >的很强的依赖程度的互动(2.43效果,Eq。9),并将倾向于平均在多元化的比较广泛多样化的人口在测试和对照组。因此,我认为这是非常不太可能高压影响可能会占相当大比例的近2 SD差异的平均< g >的48 IE和14 T课程。当然,然而,这种影响可能是巨大的,只有少数的非随机分配课程的比较,强调了梅尔泽(2001)。

有长期争论教育研究可以或者应该是“科学”(例如,箴杜威:1929、1966、安德森等人。1998年,邦吉2000年Redish 1999年,迈耶2000年,2001年,菲利普,这本2000年,菲利普斯2000;反对:1985年林肯和古巴,原理图�1995 n, 1997年艾斯纳,Lagemann 2000)。在我看来,实质性的教育研究必须“科学”的表示。我有偏见的预测(2000年鳕鱼一个)是,物理教育研究,甚至是教育研究一般:(a)的血腥战争“范式”(1989年计)的教育研究将由2009年,停止,用规的话说,一个“生产和解的范例,”(b)将遵循实用主义的路径或波普尔的“零打碎敲的社会工程”这种模式和平,所提出的计,但(c)大部分将进入到这个“阳光平原”路径标志着“科学方法”练习,大多数研究科学家:

1. “经验:系统调查。(通过定量、定性或其他方式)。自然的找到事物的结构可复制的模式和方式改变(过程)。

2. 理论:建设和分析模型代表模式的本质。”(Hestenes 1999).

3. “持续的互动、交流、评价和批评,以建立一个。社区地图。”(Redish 1999).

目前的讨论研究,后者功能是证明了这一事实FCI规范化获得结果IE和T课程是一致的与鳕鱼(1998一个,1998年b,1998年c)现在已经获得的物理教育研究(每)组在马里兰大学(扫罗Redish et al . 1997年,1998年,Redish 1999年斯坦伯格,Redish 1999),蒙大拿大学(Francis et al . 1998), Rennselaer和塔夫茨大学(卡明斯et al . 1999年),北卡州立大学(Beichner et al . 1999), Hogskolan达拉-瑞典(Bernhard 2001),卡内基梅隆大学(2001年约翰逊),和纽约城市大学的唐纳利(斯坦伯格和2002)。此外,每组已经超越了最初的调查显示,例如,(a)可能有显著差异在各种IE方法的有效性(扫罗1998,Redish 1999);和(b) FCI数据进行分析,以显示一个类的分配不正确的答案,从而表明常见错误的学生模型(包和Redish 2001)。因此在物理教育研究,就像在传统的物理研究中,可以执行定量实验,也可以复制(或否定)由其他调查人员和扩展,从而导致不断的建设更精致和广泛的“社区地图。”

下面的教训是来自我自己的物理教育改革运动的解释,因此,有些主观的和不完整的。他们是为了促进讨论,而不是任何确定的最终分析。前六课处理互动参与,最后8与实现。

教训1:使用IE策略可以提高的有效性概念上困难的课程远远超出了传统的方法。

教育研究在生物学(鳕鱼1999b,1999年c)、化学(赫伦和Nurrenbern 1999),和工程(镶嵌地块et al . 2000一个,2000年b),介绍科学教育一般(Stockstad 2001),尽管是广泛和物理学那样系统(Redish麦克德莫特和Redish 1999年1999),与后者一致表明,在概念上困难的地区,即方法是更有效的比T (passive-student)方法在提高学生的理解。此外,有一些初步的证据,即物理课程学习本质上保留1到3年课程结束后(1997年Chabay弗朗西斯et al . 1998年,Bernhard 2001)。我认为没有理由怀疑增强理解和保留将造成更大的使用IE方法在其他科学,甚至是不科学的,地区,但实质性的研究急需在这个问题(见下面的课3和4)。

教训2:使用IE和/或高科技方法,本身并不保证优越的学生学习。

正如前面指出的,这些数据图1表明七IE的课程(717名学生)< g >的接近T课程。五的广泛使用的高科技微机实验室(桑顿1990年·索科洛夫,1998)。病历的七个低收入< g >课程(鳕鱼1998b)表明,实现问题发生。

明显失败的另一个例子即/高科技方法描述了卡明斯et al。(1999)。他们认为一个标准在伦斯勒理工学院物理工作室课程组工作和电脑使用引入课堂教学的组成部分。教室似乎互动和学生似乎从事他们自己的学习。测量的< g >使用FCI和力量运动的概念评价(桑顿·索科洛夫1998)屈服值接近1998 T课程(鳕鱼的特征一个,1998年b,1998年c)。卡明斯et al。(1999)表明,标准的低< g >伦斯勒理工学院工作室课程可能是由于这样的事实,“空中英语教室中使用的活动主要是“传统”活动适应环境适应工作室,包含电脑的使用。”Thus, the apparent "interactivity" was a product of T methods (supported by high technology),不发布的IE方法开发的物理教育研究者和基于认知科学家的见解和/或优秀的课堂老师,至于调查课程。这个解释是一致的这一事实卡明斯et al。(1999)测量< g > 0.35�0.45的范围修改后的伦斯勒理工学院工作室课程使用物理教育研究方法:(a)互动讲座示威(桑顿和·索科洛夫1998),和(b)合作小组解决问题(海勒1992年Hollabaugh,海勒et al . 1992年)。

应该强调,尽管高技术,本身没有灵丹妙药,它可以是非常有利的促进的互动,如,例如:

(一)

电脑教室通信系统(见,例如,Dufresne et al . 1996年,Mazur 1997年,亚伯拉罕森1999年,伯恩斯坦和莱德曼2001年,更好的教育Inc . 2001);

(b)

正确的实施微机实验室(桑顿·索科洛夫1990);

(c)

交互式计算机动画使用后双手和头脑实验和苏格拉底的对话(鳕鱼2001一个);

(d)

电脑执行教程(赖夫和斯科特1999);

(e)

即时教学1998年(诺瓦克和帕特森,诺瓦克等。1999年,Gavrin 2001)。

教训三:高质量的标准化考试的认知和情感影响课程是必不可少的测量的相对有效性非传统的教育方法。

表示在介绍的惯性,所以伟大的教育机构(见13课),三十年的物理教育研究展示了徒劳passive-student讲座的介绍性课程被忽视,直到高质量的标准化考试,可以轻松管理成千上万的学生,成为可用。这些测试产生越来越令人信服的证据,即方法提高概念理解和解决问题的能力远远超过做T方法。这些测试也可能表明实现问题,即课程(1998年鳕鱼b)。据我所知,学科之外的其他物理,天文学(亚当斯等人。2000年,Zeilik et al . 1997, 1998, 1999),并可能经济学(桑德斯1991年,肯尼迪1997年齐格弗里德,Chizmar Ostrosky 1998年,奥尔古德和沃尔斯塔德1999)尚未开发任何这样的测试,因此,不能有效判断的必要性或功效的改革努力。在我看来,所有的学科都应该考虑构建高质量的标准化考试的基本入门课程的概念。

的漫长而艰苦的过程,构建有效的和可靠的多项选择测试已经被Aubrecht讨论(1991),Halloun和Hestenes (1985一个),Hestenes et al。(1992), Beichner (1994), McKeachie(1999),和马宏升et al。(2001)。在我看来,这种来之不易的诊断测试,涉及共同入门课程是国有资产的重要组成部分的保密性也应该保护称MCAT(医学院入学考试)。否则测试问题可能迁移到学生文件,从而削弱教育研究依赖于这些测试的有效性。建议管理诊断测试和报告他们的研究结果,以保护机密性和提高评估价值已由鳕鱼(2001b)。

有关的测试情感影响:

(一)

管理马里兰物理学的期望(MPEX)调查1500名学生学习微积分物理导论的六个学院和大学显示“大专家和新手的期望之间的差距,。学生期望的趋势恶化而不是改善由于微积分物理导论”(Redish et al . 1998年)。这里的“期望”一词用来指学生的组合认识论关于学习和理解物理和学生的信仰预期对他们的物理课程(Elby 1999)。Elby(2001)最近进行的课程旨在帮助学生培养对知识和学习更复杂的信仰以MPEX衡量。

(b)

亚利桑那州立大学“对科学的看法调查”(瓦什)(Halloun Hestenes 1998, 1997年Halloun)(可用于物理、化学、生物学和数学http://modeling.la.asu.edu/R&E/Research.html)表明,学生对物理学的观点,(我)经常偏离物理学家的观点;(2)可以被分为四个不同的概要文件:专家,高过渡,过渡低,和民间;(3)在大学和高中是相似的;和(四)关联显著与归一化得到FCI g。很可能是学生的态度和理解科学和教育不可逆转地印在早期(但看到Elby [2001])。如果是这样,纠正措施等待急需转变K�12教育远离死记硬背和钻(通常是鼓励政府下达的标准化测试)的增强理解和批判性思维(鳕鱼2000b,2000年c2000年Mahajan和鳕鱼Benezet 1935/36)(见第10课)。

第四课:教育研究与发展(R&D)由学科专家(DE)和相同的质量和性质与传统科学/工程研发、需要开发潜在有效的教育方法在每个学科。但是DE应该利用的见解(a) DE在其他学科教育研发,(b)认知科学家,(c)教师和教育学校的毕业生,和(d)课堂教师。

Redish(1999)列举了理由物理学家物理学部门的参与,不仅是教师教育的学校,在物理教育研究。类似的争论可能会适用于其他学科。物理学奖,Redish给这些参数:

(一)

物理学家有良好的访问物理课程和学生来测试新的课程;

(b)

物理学家和他们的部门直接受益于物理教育研究;

(c)

教育学校纪律教育研究基金有限;和

(d)

理解的物理类需要深刻反思的物理和认知心理学的理解物理。

可以自己补充说,研究人员必须优秀物理教师的内容和知识(见“教学内容”第七课)的深度不太可能发现non-physicists之一。

学科教育研究专家的教育需要博士学位项目至少同样严格的传统研究的专家。程序应包括,除了标准的学科研究生课程,一些接触:教育的历史和哲学,计算机科学,统计学、政治科学,社会科学,经济学,工程学(见第十一课),最重要的是,认知科学(即。、哲学、心理学、人工智能、语言学、人类学和神经科学)。所需的广博的知识有效的教育研究是类似于生态研究要求(温和1997)。根据物理科学资源中心(2001)和UMd-PERG (2001b),现在有大约12个物理教育在物理的博士项目部门和一半数量的物理和教育之间的跨学科项目或认知心理学在美国。在我看来,所有的科学学科在教育研究应该考虑提供博士学位项目。

但是研究人员和纪律教育,如何,大学教师一般来说,利用的见解:学科专家在其他学科教育研发,认知科学家、教师和教育学校的毕业生,和课堂老师?(当前教育�研究经济学和物理之间的分裂是显示在上面批评的调查)在我看来,尽管大多数刚性部门分离学科研究型大学,网络有可能这些团体之间加强合作,交换显著(黑线鳕,1999c,2000年d)。当然成功的保护生态环境http://www.consecol.org/Journal/证明了网络的价值在促进跨学科理解和努力。起点可能是web指导各种学科的建设与REDCUBE相似http://www.physics.indiana.edu/ redcube(1999年鳕鱼b),它提供了一个进入点相关的大量文献和网络资源再保险搜索,D不断进步,C焊割在UndergraduateB的日记E教育。的9/8/99 version contains 47 biology-educator profiles, 446 references (including 124 relevant to general science education reform), and 490 hot-linked URLs on (a) biology associations, (b) biology teachers' websites, (c) scientific societies and projects (not confined to biology), (d) higher education, (e) cognitive science and psychology, (f) U. S. government, and (g) searches and directories.

第五课:有效的教育方法在每一个学科的发展需要一个重新设计的过程连续长期使用教室,反馈,评估、研究分析和修正。

威尔逊和戴维斯(1994)表明,所使用的“重新设计的过程,”如此成功地推进技术在航空、铁路、汽车、和电脑可以适应K�12教育改革通过“系统设计学校。”Redesign processes in the reform of introductory undergraduate physics education have been undertaken and described by McDermott (1991) and by Hake (1998一个)。在我看来,“重新设计”K�12和本科水平可以大大帮助有前途的“教学与学习奖学金”运动(2000年卡内基学院)受波伊尔波伊尔委员会(1990)和(1998)。

第六课:尽管非传统IE方法似乎比T方法更为有效,有还需要更多的研究来开发更好的策略来提高学生的学习。

测试元素如FCI,看起来,合理有效的课程应该屈服< g > 0.8以上,但到目前为止没有一个0.7以上,据我所知,被报道。这个和前/后MPEX测试上的表现不佳的学生理解科学的本质和教育(Redish et al . 1998年)表明,需要做更多的工作来提高IE方法。现在看来,理解科学可能提高:

(一)

学生的学徒研究经历(柯林斯等。1989年,布朗et al . 1989年);

(b)

epistemolgically面向教师、材料、和课堂活动(Elby 2001);和

(c)

在学生入学的课程特色的互动和纪律来自不同领域的专家,都在同一时间在同一个教室(Benbasat和盖斯2001年)。

在我看来,大学应该给更多的支持,基金会,和政府的发展科学的教育牵头纪律教育研究与认知科学家和教育专家。用认知心理学家安德森et al。(1998),

时候放弃哲学教育和科学教育。。。如果要取得进展更科学的方法,传统的哲学。(如激进建构主义)。会发现像民间医药的学说。它们包含一些元素的真理和错误信息的元素。。。只有当一个科学教育的发展,各种真相从幻想�现在开始发展�将在教育实践被戏剧性的改善。(我的重点)。

j。j Duderstadt(2001),密歇根大学的名誉主席和国家科学院的椅子委员会在科学、教育和公共政策(COSEPUP)http://www4.nationalacademies.org/pd/cosepup.nsf,痛切地认为

人力资本的发展成为一个占主导地位的时代的国家重点知识,比较重视军事安全和卫生保健。然而联邦投资必要的知识基础来解决这一问题需要在微乎其微的。在FY01。。。(2001财政年度)。这个国家将投资超过2470亿美元的研发。多少将联邦政府投资研究指向学习,教育,和学校吗?不到3亿美元。大多数行业花费每年3%到10%的收入用于研发活动。按照这个标准,我们经济的教育部门(包括K�12、高等教育和工作培训),这相当于6650亿美元,应该每年在研发投资200亿美元或更高,大致相同的数量级为卫生保健部门。。(关注)。许多术语“科学教育”意义的研究,科学家将分类指导的科学方法和受到严格审查的科学界。(见教育研究可以科学研究吗?上图)。一个有趣的模型进行的研究在教育和学习是由国防部国防高级研究项目局(DARPA)。通过一个过程使用富有远见的项目经理将意义重大,灵活,和长期的资金基础和应用研究的最好的研究人员认定关键防御技术,美国国防部高级研究计划局已经能够捕捉贡献最好的国家的科学家和工程师在高度创新的项目。。也许我们需要一个教育高级研究项目署(EARPA)。。美国研究企业的功能关注很多人相信什么是我们国家最引人注目的优先级,知识社会的教育质量。如果过去50年的科学政策的特点,可以作为过渡国家重点“从枪到药片,”我建议未来50年将过渡”从药物到大脑。”IT IS TIME THAT WE REALIZED THAT OUR NATION'S INTELLECTUAL CAPITAL, THE EDUCATION OF OUR PEOPLE, THE SUPPORT OF THEIR IDEAS, THEIR CREATIVITY, AND THEIR INNOVATION, WILL BECOME THE DOMINANT PRIORITY OF A KNOWLEDGE-DRIVEN NATION . . .(我的重点)。

然而,它应该强调,更好的发展策略来增强学生的学习不会改善教育制度,除非(a)大学和K�12老师(见第10课)教育有效实施这些策略,(b)研究型大学教育开始思考的学生的学习而不是交付指令(见12课h)。Duderstadt(2001)的话说,

以外的新的机制来刺激和支持研究的科学教育,我们也需要开发更有效的机制,我们所学到的东西转移到学校,学院和大学。例如,认知心理学和神经科学的进展在过去的十年里理解的学习是相当大的。然而这项研究几乎没有影响我们的学校。正如我的一位同事曾经说过,“如果医生用研究像老师一样,他们仍将与水蛭治疗病人。”(我的重点)。

第七课:教师拥有内容知识和“教学内容知识”更倾向于提供有效的指导。

“教学内容知识”显然是一词是由舒尔曼(1986、1987),但它的重要性一直被有效课堂教师。内容知识之间的区别和“教学内容知识,“可以了HH-type问题考虑的介绍。内容知识通知老师,根据牛顿第一定律,在砖以一个恒定的速度移动的垂直向上的惯性参考系的实验室,力的大小在砖的学生的手是常数时间和W级,所以砖上的合力为零。另一方面,教学内容知识通知老师,学生可能会认为,例如,(一个),因为需要合力产生运动,砖的学生的手上的力是恒定的,大于W,或(b),因为砖的重量减少,因为它离地球节节高升时,砖的学生的手上的力量减少时间,但总是大于W,或(c)没有任何力量对砖的学生的手因为学生的手向上,砖必须移动到远离手的方式。此外,教学内容知识提供了一个难得的工具包的策略(见,例如,“流行的IE方法”的列表上面的部分相同的名称)指导学生从这些误解转向牛顿解释。不幸的是,这种知识可能需要许多年才能获得(井et al . 1995年)。

第八课:学院和大学教师倾向于高估自己的教学工作的有效性,因此往往看不到教育改革的必要性。

这种趋势的例子看到不前(1997)(由Hilborn[1998]反击),格里菲思(1997)(反击Hestenes[1998])、高盛(1998),Mottman (1999一个,1999年b斯坦伯格)(反击Kolitch[1999],[1999],和Hilborn[1999]),和卡尔(2000)。

第九课:这种自满情绪有时会反击,管理高质量的标准化考试的理解和“视频窥探。”

(一)

哈佛大学的Eric Mazur(1997)非常满意他的介绍性课程教学。他收到了非常积极的学生评估和他的学生做的相当好“困难”考试的问题。因此,它令人震惊,当他的学生几乎没有任何更好的表现比他们的“困难”“简单”FCI期中考试。因此,他即Mazur制定和实施同伴教学方法代替他之前T passive-student讲座。这种变化导致了更高的< g > ' s FCI,相比之下所示的红色和绿色三角点附近的平均预备考试成绩70%图1。

(b)

最喜欢Mazur哈佛本科生科学课程的教师感到自豪。然而,录像带私人宇宙(Schneps和萨德勒1985)显示哈佛毕业生被要求“季节的原因是什么?”Most of them confidently explain that the seasons are caused by yearly changes in the distance between the Sun and the Earth! Similarly most MIT faculty regard their courses as very effective preparation for the difficult engineering problems that will confront their elite graduates in professional life. However, the videotape简单的头脑体(安嫩伯格/ 2002)显示了麻省理工学院的毕业生有大麻烦手电筒灯泡,给定一个灯泡,一个电池,一个线。

10课:在美国本科教育的一个主要问题是学生的准备不足,部分原因在于大学教育不足的K�12老师。

根据美国国家研究委员会(1999年),第三届国际数学和科学调查(TIMSS)表明,

美国学生最严重的表现是人口3。(中学的最后一年。对应于美国高中毕业生)。在一般的数学和科学知识的评估,美国高中生参与国的底部附近的得分。评估的高等数学和物理给学生学过这些话题的一个子集,没有国家的平均得分显著低于美国。TIMSS结果表明,一个相对较小的比例的美国学生达到高绩效标准比其他国家的学生。

这不仅仅是一种物理挣扎。根据爱泼斯坦(1997 - 98),

虽然现在众所周知,大量的大学生到达大教育和认知缺陷很多教师和行政的同事们没有意识到许多学生失去了意义或概念的理解在小学。大量的学生。(布隆菲尔德学院、新泽西州和雷曼,纽约州立大学)。不能要求一组分数和小数,不能放在一个数轴。很多人不理解除一小部分,没有具体的部门本身的过程的理解。阅读以外的统治者那里有10个细分,面积和体积的基本操作的意义,是普遍的困难。最无法处理比例推理也没有任何形式的问题,必须从英语翻译。我们的诊断测试,现在已经被十多个机构表明,到处都有这样的学生。。(甚至韦尔斯利[J。爱普斯坦,1999年,未出版的手稿])。

卡蒂·干草堆(1999),美国高等教育协会主任(AAHE)教育的信任http://www.edtrust.org/击中要害,

高等教育。(与行长兼首席执行官)。被排除在循环和摆脱困境....(在努力改善美国的公立学校的释放一个国家处于危险之中1983年)。现在无论是在政策表改进策略制定和在地面上,他们正在实施,大多数学院和大学领导人保持无知的他们的机构扮演的角色在帮助K�12所学校得到更好的�,他们现在扮演的角色在维持现状。我们如何让我们的学生满足高标准如果高等教育继续产生相同的老师甚至不满足这些标准?我们要如何让我们的高中学生努力工作以满足新的、更高的标准如果大多数学院和大学将继续承认他们不管他们甚至研读高中吗?(我的重点)。

据美国国家科学基金会的顾问委员会(1996),

许多教师在SME&T。(科学、数学、工程和技术)。在高等教育层面继续责怪学校发送准备不充分的学生。但是,越来越多的高等教育社区已经认识到这一事实K�12系统的教师和校长都是受过教育的人在本科层面,主要是在情况下,SME&T项目不够重视的重要组成部分对美国教师的质量负责。(我的重点)。

最近,一些物理学本科教育已采取纠正措施。根据斯坦和Hehn (2000)物理教师教育联盟美国物理教师协会(PhysTEC)是一种/ NSF项目“....增加物理部门的作用,与教育部门合作创造更多的和有所准备未来的教师。在未来五年内.... (PhysTEC) ....将建立一个初始的成员超过20共享越来越感兴趣的大学和学院修改他们的老师准备程序。”(我的斜体)。

幸运的是,尽管一般的失败职前教师教育,几个项目已经建立了在过去的几年中提高教学技能和内容的知识在职物理教师。主站的25个这样的项目列表看到鳕鱼(2000c)。

格伦委员会(2000)建议可能是一个正确方向的一步。该委员会的请求50亿美元在开始的第一年,

(一)

建立一个正在进行的系统来提高数学和科学教学质量的K�12年级;

(b)

的数量显著增加数学和科学教师改进的质量在他们准备;和

(c)

改善工作环境,为了使教学工作更有吸引力K�12数学和科学教师。(我的斜体。)

最近,美国国家安全委员会/ 21世纪(哈特- Rudman委员会)(2001一个)警告说,“。美国需要高质量的人力资本在科学、数学和工程实现。(部分原因)。美国。(K�12)。教育制度不执行,以及它应该,”,并建议“国家安全科学技术教育法案基金综合项目生产所需数量的科学和工程专业人士以及在科学和数学师资。”

11课:跨学科合作导师、部门、机构和专业组织合成,需要整合,改变在整个混乱的教育系统。

尽管更多的研究来开发更好的策略来增强学生的学习(第六课)是必需的,这本身不会整个混乱的教育体制改革,一直强调的托拜厄斯(1992一个,1992年b,2000),Sarason (1990、1996), Hilborn(1997),威尔逊和戴维斯(1994)。在我看来,一个工程改善教育方法(镶嵌地块2000一个,2000年b)似乎是必需的。Bordogna(1997)表达了工程的本质是“整合所有知识用于某些目的。工程师必须能够工作在许多不同的学科和领域�,使连接将导致更深的见解,更有创造性的解决方案,并把事情做好。在诗歌的意义上,套用卡尔维诺的话说(1988),工程师必须善于把正确和混乱使愿景成为关注焦点。”(我的斜体。)看来,“工程”被Bordogna类似于“综合科学”所看到的温和(1998)。

12课:各种制度和政治因素,包括文化的研究型大学,教育改革缓慢。下面列出的这些属于美国,但在其他国家可能存在类似的障碍。

中列出的制度和政治因素的托拜厄斯(2000)是阻碍教育改革与文化相关联的(那些最研究型大学在斜体表示):

(一)

跳级(美联社)课程作为一个过滤器,而不是一个泵。

(b)

课堂和标准化测试(称MCAT坐,GRE)驱动课程在传统的方向。

(c)

教学的有效性没有晋升/任期的决定或影响国家部门排名。

(d)

高中科学课程不需要大学录取;许多大学毕业需要很少或根本没有科学。

(e)

客户对于科学不种植在那些不希望获得博士学位的。

(f)

班级规模太大。

托拜厄斯的名单我将添加:

(g)

K�12的失败系统将物理�最基本的科学的正确理解和基本生物学和化学�到所有学生的所有成绩(1999年1993年福特1989年,斯沃茨,锤,Neuschatz 1999年,莱德曼1999年,利2000)。

在物理诺贝尔得奖人莱昂莱德曼的话说,

我们已经观察到99%的高中的生物课在9日(或10)年级,化学在10或11年级,幸存者,物理在11或12年级。这是按字母顺序正确,但任何逻辑科学和教育标准,错误的订单。这一改革。(“物理第一”)。集中于安装一个连贯的标准相匹配的综合科学课程,高中毕业生应该理解和能够做。并不是很自然的下一步邀请历史教师,艺术和文学的老师,来帮助开发这些连接的学习领域的生物学家e·o·威尔逊(1998)所说的“一致”?

安诺(1959)在这个方向迈出了早期在阿默斯特,但他试图弥合“二缺口”被废弃后不久他的离开。其他一些试图链接科学和文科教育,例如,托拜厄斯和鳕鱼(1988),托拜厄斯和阿贝尔(1990),美国科学促进会(1990)报告“自由艺术的科学。”

(h)

研究型大学的失败:

1. 能够充分履行其义务教育未来的K�12教师(2000年鳕鱼b,2000年c)(见第10课)。

2. 认为教育的学生的学习而不是交付指令(巴尔和泰格1995 Duderstadt 2000年,2001年)。一个强调学习范式可能鼓励:
   
   • 前面提到的教学和学习的奖学金运动(2000年卡内基学院)受波伊尔波伊尔委员会(1990)和(1998);
     
   • 国家科学院的学术领导能力http://www.thenationalacademy.org/决策者,力求“教育学术领导人持续,集成的制度变革,极大地提高了学生的学习”;
     
   • 认证机构的威胁如教唆(工程与技术认证委员会(http://www.abet.org/与其强调)问责制实际学生的学习(Van Heuvelen和安德烈2000,海勒2000、2000年鳕鱼b,2000年c);和
     
   • 透射型竞争从远程教育讲座服务集团(1998年Marchese Duderstadt 2000)。

3. 有效地考虑至关重要的多学科教育等社会问题。

卡尔的高压球阀(1996),加州大学-圣克鲁斯的前总理,

。我们需要鼓励创新的方法看问题,远离越来越专业化的学术发展新的跨学科领域,可以从新的角度解决复杂的实际问题。

(我)

社会的失败支付好K�12老师他们的价值。物理学家也Langenberg(2000),总理马里兰大学系统的和协会的主席系统头像http://www.nashonline.org/表明,

平均而言,教师工资应该比现在高出大约50%。一些老师,包括最好的,那些教短缺领域(如数学和科学)和那些教最具挑战性的环境中(如城市)应该工资两倍目前的规范。简单的算法应用到公开的数据显示,增加的成本将只有0.6%的GDP。(即。10年来,约6000亿元)。二十分之一我们支付的卫生保健。我断言,如果我们不能把自己的小马,我们将支付更高昂的代价。(我的重点。)

类似的提案与类似的成本估计在10年(约4500亿美元)已经取得了独立物理学家肯·海勒(2001)。更严格地说是美国国家安全委员会/ 21世纪(哈特- Rudman委员会)(2001 b)估计,在未来10年耗资640亿美元提高公立中学科学和数学教师的工资,年平均起薪将从目前的25000美元提高到50000美元。

13课:教育系统的巨大的惯性可能会阻止长期国家改革。

冰川的惯性几乎不可动摇美国的教育制度不是很好理解。最近一期的代达罗斯(1998)包含论文研究在教育和历史学家更快速发展的机构如电力系统、通讯、医疗保健和农业。旨在帮助回答问题带来的挑战物理学诺贝尔得奖人肯尼斯•威尔逊在引用的描述代达罗斯(1998):

如果其他主要美国“系统”有如此变化,有效地证明了能力教育“系统”为何如此奇异抵制变革呢?什么教训其他系统的努力适应和进化要教我们带来改变成功��在美国的学校?

克利福德斯(1999),前的编辑物理老师物理教育研究的长期尖刻的批评家,写道:

有各种各样的证据,证据和索赔,每个最新的时尚。(建构主义,“组”和“对等”指令,“交互”)。产生优越的学习和快乐的学生。特别是,学生与设备交互或演讲做得更好“力概念库存”考试(Hestenes et al . 1992年)。理查德鳕鱼的证据(1998)metastatistical研究是如此引人注目,唯一令人惊讶的结果是,很多学校和大学仍在老式的教学方式。可能的交互技术主题报道的减少,或者需要新的教学技能的方法,教师觉得尴尬。无论如何,新方法不是席卷全国。(我的重点。)

新的教育方法有,不时地席卷全国(例如,“新数学”PSSC(物理科学研究委员会)物理,凯勒计划(个性化教学系统))然后消失不见。1986年历史(霍尔顿,安诺1993、1997、1998年,Sarason 1990年,1996年,古巴1999年)表明,当前教育改革的努力,像它的前辈们一样,没有持久的影响。这将是最不幸的,考虑到当前必须:

(一)

教育更有效的科学专业和science-trained专业人员;

(b)

提高科学素养的奇低的水平在一般人群;和

(c)

解决重大science-intensive问题(经济、社会、政治和环境),这些问题也困扰着我们。

14课:“教育不是火箭科学,它要困难得多。”

宇航员和天体物理学家乔治·纳尔逊援引Redish (1999)。

我自己的信念,受制于40年的研究在超导和磁性,28年的物理教学,16年的教育研究,有效的教育(包括物理教学和教育研究)是比固态物理学。当然,后者是几个数量级比火箭科学。核物理学家乔Redish(1999)写道

的原则我们的初稿的社区地图物理教育是不同性格的法律我们将写下一个社区的物质世界地图。他们不太喜欢数学定理和更像启发式。这并不意外,因为我们正在讨论的现象是更复杂和更早的发展阶段。

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我想把这篇文章献给已故阿诺德安诺有远见的美国物理教育研究的先驱和智慧的主要来源,教育激励,鼓励我(鳕鱼1991)和其他许多人在过去的几十年里。我感谢大卫Hestenes见解和援助,沃纳维圣人评论统计,比尔•贝克刺激计量经济学视角,和优秀的裁判建议改进这篇文章。我也感谢李盖斯建议我写这篇文章的评论,和他非常有价值的评论手稿。最后,我感谢美国国家科学基金会资助通过NSF资助由于/ mdr - 9253965。

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