Investigaciones

Phet lleva a cabo investigaciones sobre el diseño y uso de las simulaciones interactivas para su mejor entendimiento:

Qué características hacen que estas herramientas de aprendizaje sean eficaces y por qué.
Cómo los estudiantes participan e interactúan con estas herramientas para aprender, y qué influye en este proceso.
Cuándo, cómo y por qué estas herramientas son eficaces en una variedad de entornos de aprendizaje.

Los principios de diseño de la simulación Phet se basan en la investigación sobre cómo aprenden los estudiantes (Bransford et al., 2000) y de las entrevistas sobre nuestra simulación (ver Diseño y Proceso de PhET ). Entre cuatro y seis estilos de entrevistas de intercambio de opiniones con alumnos individuales se hacen con cada simulación. Estas entrevistas ofrecen una rica fuente de datos para el estudio de diseño de la interfaz y el aprendizaje del estudiante. En el Aspecto y Estilo de PhET se describen brevemente los principios de diseño de interfaz y un análisis completo se encuentra en el par de artículos de Adams et al., 2008.

Bransford, J.D., Brown, A. L. And Cocking, R. R. (2000). How People Learn, Brain, Mind, Experience, and School. Washington, D.C.: National Academy Press

Investigar las respuestas a las preguntas más frecuentes:

"¿Pueden las simulaciones de Phet reemplazar el equipo de laboratorio real?"

Nuestros estudios han demostrado que las simulaciones de Phet son más eficaces para la comprensión conceptual; sin embargo, hay muchas objetivos de prácticas de laboratorio que las simulaciones no tienen en cuenta. Por ejemplo, las habilidades específicas relacionadas con el funcionamiento del equipo. Dependiendo de los objetivos de su laboratorio, puede ser más eficaz utilizar únicamente las simulaciones o una combinación de las simulaciones y equipos reales.

"¿Aprenden los estudiantes si solamente les digo que vayan a casa e interactúen con una SIMULACIÓN DE PhET?"

La mayoría de los estudiantes no tienen el impulso necesario para pasar el tiempo interactuando con una simulación de ciencia (son divertidos, pero no tan divertidos) en su tiempo libre a menos que haya una motivación directa como su grado. Esta es una de las razones por las que se está llevando a cabo el proyecto de la mejor manera para integrar las simulaciones PhET en la tarea.

"¿Dónde es el mejor lugar de mi curso para el uso de las simulaciones Phet?"

Hemos encontrado que las simulaciones Phet son muy eficaces en conferencias, en las actividades de clase, laboratorio y las tareas. Están diseñados con un mínimo de texto por lo que fácilmente puedan ser integrados en todos los aspectos de un curso.

Nuestros intereses inmediatos son:

El uso de la analogía para la construcción de la comprensión: Los estudiantes usan analogías en las simulaciones para dar sentido a los fenómenos desconocidos. Las representaciones juegan un papel clave en el uso de la analogía por los estudiantes.

Simulaciones como herramientas para el cambio de las normas en el aula: Las Simulaciones están determinadas por normas socio-culturales de la ciencia, pero también se pueden utilizar para cambiar las normas tradicionales de cómo los estudiantes se involucran en el aula.

Las características específicas de las simulaciones promueven el aprendizaje y la exploración dedicada: Nuestros principios de diseño son identificar las características clave de las simulaciones que los hacen herramientas productivas para la participación de los estudiantes. Ahora queremos estudiar en detalle cómo cada característica impacta la comprensión del estudiante.

La integración de las simulaciones en las tareas: Las simulaciones tienen características únicas que no están disponibles en la mayoría de las herramientas de aprendizaje (interactividad, animación, retroalimentación dinámica y permitir la exploración productiva)

Eficacia de las simulaciones de Química: Acabamos de empezar a investigar sobre dónde y cómo las simulaciones de química pueden ser herramientas eficaces aprendizaje.

Publicaciones y Presentaciones

Características importantes para el diseño de una simulación efectiva (en su mayoría datos de la entrevista)

Factors promoting engaged exploration with computer simulations , N. S. Podolefsky, K. K. Perkins, and W. K. Adams, Phys. Rev. ST Phys. Educ., Res. 6, 020117, 2010.
Computer simulations to classrooms: tools for change , N. S. Podolefsky, K. K. Perkins and W. K. Adams, 2009 Physics Education Research - Conference Proceedings. AIP Press, in review , 2010.
Student Choices when Learning with Computer Simulations , N. S. Podolefsky, K. K. Perkins and W. K. Adams, 2009 Physics Education Research - Conference Proceedings. AIP Press, in review , 2010.
What Levels of Guidance Promote Engaged Exploration with Interactive Simulations? , W. K. Adams, A. Paulson and C. E. Wieman, PERC Proceedings, 2009.
How does the type of guidance student use of an interactive simulation? , A. Paulson, K. Perkins, and W. Adams, Phys. Rev.ST Phys. Educ. Res., in review, 2009.
A Study of Educational Simulations Part I - Engagement and Learning , W. K. Adams, S. Reid, R. LeMaster, S. B. McKagan, K. K. Perkins, M. Dubson and C. E. Wieman , Journal of Interactive Learning Research, 19(3), 397-419 , July 2008.
A Study of Educational Simulations Part II - Interface Design , W. K. Adams, S. Reid, R. LeMaster, S. B. McKagan, K. K. Perkins, M. Dubson and C. E. Wieman, Journal of Interactive Learning Research, 19(4), 551-577 , October 2008.
Developing and Researching PhET simulations for Teaching Quantum Mechanics , S. B. McKagan, K. K. Perkins, M. Dubson, C. Malley, S. Reid, R. LeMaster, and C. E. Wieman, American Journal of Physics, 76, 406 , May 2008.
Research-Based Design Features of Web-based Simulations , W. K. Adams, N. D. Finkelstein, S. Reid, M. Dubson, N. Podolefsky, C. E. Wieman, R. LeMaster, Talk presented at AAPT Summer Meeting, 2004.

Investigaciones sobre su uso en clase

Teaching Physics using PhET Simulations , C. Wieman, W. Adams, P. Loeblein, and K. Perkins, The Physics Teacher, in press, 2010.
A Research-Based Curriculum for Teaching the Photoelectric Effect , S. B. McKagan, W. Handley, K. K. Perkins, and C. E. Wieman, American Journal of Physics, 77, 87, January 2009.
High-Tech Tools for Teaching Physics: the Physics Education Technology Project , N. D. Finkelstein, W. K. Adams, C. K. Kller, k. K. Perkins, C. E. Wieman and the PhET Team, Journal of Online Teaching and Learning, September 2006.
Assessing the Effectiveness of a Computer Simulation in Introductory Undergraduate Environments , C. J. Keller, N. D. Finkelstein, K. K. Perkins, and S. J. Pollock, PERC Proceedings, 2006.
When learning about the real world is better done virtually: a study of substituting computer simulations for laboratory equipment , N.D. Finkelstein, W. K. Adams, C. J. Keller, P. B. Kohl, K. K Perkins, N. S. Podolefsky, S. Reid, R. LeMaster , Phys. Rev. ST Phys. Educ. Res. 1, 010103, 2005.
Assessing the effectiveness of a computer simulation in conjunction with Tutorials in Introductory Physics in undergraduate physics recitations , C. J. Keller, N.D. Finkelstein, K. K. Perkins, and S. J. Pollock, PERC Proceedings, 2005.
Incorporating Simulations in the Classroom - A survey of Research Results from the Physics Education Technology Project , K. K. Perkins, W. K. Adams, N. D. Finkelstein, M. Dubson, S. Reid, R. LeMaster and C. E. Wieman, Talk presented at AAPT Summer Meeting, 2004.
Can Computer Simulations Replace Real Equipment in Undergraduate Laboratories? , N. D. Finkelstein, K. K. Perkins, W. Adams, P. Kohl, and N. Podolefsky, PERC Proceedings, 2004.

Acerca de las simulaciones PhET

An interactive optical tweezer simulation for science education , T. T. Perkins, C. V. Malley, M. Dubson, and K. K. Perkins , Proc. of SPIE Vol. 7762, 776215, 2010.
Making Science Simulations and Websites Easily Translatable and Available Worldwide: Challenges and Solutions , W. K. Adams, H. Alhadlaq, C. V. Malley, K. K. Perkins, J. B. Olson, F. Alshaya, S. Alabdulkareem, and C. E. Wieman , Journal of Science Education and Technology, accepted, 2010.
Laptops and Diesel Generators: Introducing PhET Simulations to Teachers in Uganda , Sam McKagan, The Physics Teacher, 48, 63-66, January 2010.
Student Engagement and Learning with PhET Interactive Simulations , W. K. Adams, Multimedia in Physics Teaching and Learning Proceedings, 2010.
Making On-Line Science Course Materials Easily Translatable and Accessible WorldWide: Challenges and Solutions , W. K. Adams, H. Alhadlaq, C. V. Malley, K. K. Perkins, J. B. Olson, F Alshaya, S. Alabdulkareem, C. E. Wieman , Multimedia in Physics Teaching and Learning Proceedings, 2009.
Making On-Line Science Course Materials Easily Translatable and Accessible Worldwide: Technical Concerns , C. V. Malley, J. B. Olson, Multimedia in Physics Teaching and Learning Proceedings, 2009.
PhET: Simulations That Enhance Learning , C.E. Wieman, W.K. Adams, K.K. Perkins, Science, 322/682-683 , October 2008.
Oersted Medal Lecture 2007: Interactive simulations for teaching physics: What works, what doesn't, and why , C.E. Wieman, K.K. Perkins, W.K. Adams, American Journal of Physics, 76, 393 , May 2008.
PhET: Interactive Simulations for Teaching and Learning Physics , Katherine Perkins, Wendy Adams, Michael Dubson, Noah Finkelstein, Sam Reid, Carl Wieman, Ron LeMaster , The Physics Teacher, 44(1), 18 , 2006.
A Powerful Tool For Teaching Science , C. E. Wieman and K. K. Perkins, Nature Physics, p. 290-292 , May 2006.
Transforming Physics Education , C. E. Wieman and K. K. Perkins, Physics Today, November 2005. (pdf)
Free On-line Resource Connects Real-life Phenomena to Science , K. K. Perkins and C. E. Wieman, Physics Education, p. 93-95, January 2005.
The Physics Education Technology Project: A New Suite of Physics Simulations , K. K. Perkins, W. K. Adams, N. Finkelstein, R. LeMaster, S. Reid, M. Dubson, N. Podolefsky, K. Beck and C. Wieman, Poster Presented at AAPT Summer Meeting, 2004.
Should a Fortran-savvy educator learn Java, Flash, both, or neither? , M. Dubson, Talk presented at AAPT Summer Meeting, 2004.

Percepciones de los estudiantes sobre el aprendizaje

Students know what physicists believe, but they don't agree: A study using the CLASS survey , Kara E. Gray, Wendy K. Adams, Carl E. Wieman, and Katherine K. Perkins, Physical Review Special Topics, November 2008.
A deeper look at student learning of quantum mechanics: the case of tunneling , S. B. McKagan, K. K. Perkins, and C. E. Wieman, Physical Review Special Topics: PER, 4, 020103 , October 2008.
Why we should teach the Bohr model and how to teach it effectively , S. B. McKagan, K. K. Perkins, and C. E. Wieman, Physical Review Special Topics: PER, 4, 010103 , March 2008.
Reforming a large lecture modern physics course for engineering majors using a PER-based design , S. B. McKagan, K. K. Perkins, and C. E. Wieman, Proceedings of the Physics Education Research Conference 2006, 2007.
A new instrument for measuring student beliefs about physics and learning physics: the Colorado Learning Attitudes about Science Survey , W. K. Adams, K. K. Perkins, N. Podolefsky, M. Dubson, N. D. Finkelstein and C. E. Wieman, Phys. Rev. ST Phys. Educ. Res. 2, 010101, 2006.
Exploring Student Understanding of Energy through the Quantum Mechanics Conceptual Survey , S. B. McKagan and C. E. Wieman, PERC Proceedings 2005, 2006.
Towards characterizing the relationship between students' interest in and their beliefs about physics , K.K. Perkins, M.M. Gratny, W.K. Adams, N.D. Finkelstein and C.E. Wieman, PERC Proceedings, 2005.
The surprising impact of seat location on student performance , K. K. Perkins and C. E. Wieman, The Physics Teacher, 43, p. 30-33 , 2005.
Minimize Your Mistakes by Learning from Those of Others , C. E. Wieman, The Physics Teacher, 43, 252-253 , 2005.
The Design and Validation of the Colorado Learning Attitudes about Science Survey , W. K. Adams, K. K. Perkins, M. Dubson, N. D. Finkelstein and C. E. Wieman, PERC Proceedings, 2004.
Correlating Student Beliefs With Student Learning Using The Colorado Learning Attitudes about Science Survey , K. K. Perkins, W. K. Adams, N. D. Finkelstein, S. J. Pollock, and C. E. Wieman, PERC Proceedings, 2004.