Ricerche


PhET: Ricerca e Sviluppo:Come sono progettate le simulazioni PhET, ed il processo di ricerca per perfezionare le simulazioni per promuovere al meglio l'apprendimento.



PhET effettua analisi sia sulla progettazione che sull'utilizzo delle simulazioni per meglio comprendere:
  1. Quali caratteristiche rendono questi strumenti per l'apprendimento efficaci e perché
  2. Cosa attrae gli studenti e come essi interagiscono con questi strumenti d'apprendimento, e cosa influenza tale processo
  3. Come, quando e perché tali strumenti sono efficaci in diversi ambienti di apprendimento
I principi di progettazione delle simulazioni di PhET si basando sullo stile ai apprendimento degli studenti (Bransford et al., 2000) e dalle nostre interviste (vedi PhET Design Process). Per ogni simulazioni vengono fatte da 4 a 6 interviste individuali. Queste interviste forniscono una ricca fonte di dati per studiare il progetto dell'interfaccia e per l'apprendimento degli studenti. La PhET Look and Feel descrive sommariamente i principi di progettazione della nostra interfaccia, uno studio completo si trova in un paio di pubblicazioni di Adams et al., 2008.

Le indagini rispondono a domande del tipo:

"Una simulazione di PhET può sostituire una strumentazione di laboratorio?"
I nostri studi hanno mostrato che le simulazioni di PhET sono molto efficaci per la comprensione concettuale; comunque ci sono molti obiettivi di laboratorio manipolativo che le simulazioni non raggiungono. Per esempio, specifiche competenze relative al funzionamento di apparecchiature. A seconda degli obiettivi del tuo laboratorio, può essere più efficace usare solo le nostre simulazioni o una combinazione con le vere strumentazioni.

"Gli studenti apprendono se mi limito a dire loro di andare a casa a giocare con una simulazione?"
La maggior parte degli studenti non hanno la spinta necessaria per passare il tempo a giocare con una simulazione scientifica (sono divertenti, ma non così divertenti) nel proprio tempo libero a meno che non vi sia un diretta motivazione come un buon voto. Questo è uno dei motivi che ci spinge a indirizzare il progetto su come integrare al meglio le simulazioni nei compiti a casa.

"Qual è il momento migliore per usare le simulazioni nel mio corso?"
Abbiamo verificato che le simulazioni PhET sono molto efficaci nella lezione frontale, nelle attività di classe, in laboratorio e nei compiti a casa. Sono progettate con testi minimi in modo da essere facilmente integrate in ogni momento del corso.

I nostri obiettivi immediati:

L'Uso della analogia per costruire conoscenza: Gli studenti utilizzano le analogie nelle simulazioni per dare senso a fenomeni non familiari. Le Rappresentazioni giocano per gli studenti un ruolo chiave nell'uso dell'analogia.

Le Simulazioni come strumento di cambiamento delle regole: Le Simulazioni sono conformate a regole socio-culturali delle scienze, ma possono anche essere usate per cambiare le regole tradizionali su come gli studenti si comportano in aula.

Le caratteristiche specifiche che promuovono l'apprendimento e esplorazione attiva: I nostri criteri di progettazione identificano caratteristiche chiave delle simulazioni che le rendono strumenti produttivi per l'attività degli studenti. Adesso ci auguriamo di studiare nei dettagli come ciascuna caratteristica condizioni la comprensione nello studente.

L'integrazione delle simulazioni nei compiti a casa:
Le simulazioni hanno caratteristiche uniche che non sono disponibili nella maggior parte degli strumenti di apprendimento (interattività, animazione, feedback dinamico, che consentono l'esplorazione proficua)

Efficacia delle simulazioni in chimica: Abbiamo appena iniziato lo studio gli sviluppi di come e dove le simulazioni in chimica possano essere strumenti di apprendimento efficaci.

Pubblicazioni e relazioni

Caratteristiche importanti per una progettazione efficace delle simulazioni (principalmente da dati di interviste)

Indagine sull'uso in classe

Sulle simulazioni di PhET

Percezioni degli studenti sull'apprendimento

Altre pubblicazioni dei ricercatori di PhET

Pubblicazioni sulle simulazioni di PhET da ricercatori esterni

  • Constructionism and microworlds as part of a 21st century learning activity to impact student engagement and confidence in physics, Wickham, C. M., Girvan, C., & Tangney, B., (2016, Feb). Sipitakiat, A., & Tutiyaphuengprasert, N. (Eds.) Proceedings of Constructionism 2016. Paper presented at Constructionism 2016, Bangkok Thailand (34-41).
  • Effectiveness of an inquiry-based learning using interactive simulations for enhancing students’ conceptual understanding in physics , Fan, Xinxin, (2015). PhD Thesis, School of Education, The University of Queensland.
  • Use of physics simulations in whole class and small group settings: Comparative case studies, A.L. Stephens & J.J. Clement , Computers & Education 86, 137-156, 2015.
  • Balancing Act: Do Preservice Teachers in an Integrated Mathematics/Science Course Categorize a Levers Problem as Mathematics or Science?, P. Cormas, Annual meeting of the Association for Science Teacher Education (ASTE), San Antonio, January, 2014.
  • Investigating the Relationship Between the Substance Metaphor for Energy and Its Proposed Affordances and Limitations, L. M. Goodhew and A. D. Robertson, in preparation for 2014 Physics Education Research Conference Proceedings, edited by P. V. Englehardt, A. D. Churukian, and D. L. Jones (AIP, Minneapolis, MN), 2014.
  • Not a magic bullet: the effect of scaffolding on knowledge and attitudes in online simulations, Roll, I., Briseno, A., Yee, N., & Welsh, A., In J. Polman, E. Kyza, I. Tabak, & K. O’Neill, proceedings of the International Conference of the Learning Sciences. (30%), 2014.
  • Students’ adaptation and transfer of strategies across levels of scaffolding in an exploratory environment, Roll, I., Yee, N., Briseno, A, In proceedings of the International Conference on Intelligent Tutoring Systems. Honolulu, HI, 2014.
  • The impact of computer simulations as interactive demonstration tools on the performance of Grade 11 learners in electromagnetis, Kotoka J and Kriek J., African Journal of Research in Mathematics, Science and Technology Education 18(1), 2014.
  • Animation or Simulation: Investigating the Importance of Interactivity for Learning Solubility Equilibria, Akaygun, S. & Jones, L. L., In J. P. Suits & M. J. Sanger, (Eds.) Pedagogic Roles of Animations and Simulations in Chemistry Courses, (pp. 127-159), Washington, DC: Oxford University Press, 2014.
  • How Does Level of Guidance Affect Understanding When Students Use a Dynamic Simulation of Liquid-Vapor Equilibrium?, Akaygun, S. & Jones, L. L., In I. Devetak, & S. A. Glazar, (Eds), Learning with understanding in the chemistry classroom, (pp. 243-263), Dordrecht, The Netherlands: Springer, 2014.
  • Multimodal study of visual problem solving in chemistry with multiple representations, S. Hansen, Dissertation, Teachers College, Columbia University, 2014.
  • Designing online scaffolds for interactive computer simulation, Chen, C.-H., Wu, I.-C., & Jen, F.-L, Interactive Learning Environments, 21(3), 229–243, 2013.
  • Computer simulations and clear observations do not guarantee conceptual understanding, Renken, M. D., & Nunez, N., Learning and Instruction, 23, 10–23, 2013.
  • Applying cognitive developmental psychology to middle school physics learning: The rule assessment method, Hallinen, N. R., Chi, M., Chin, D. B., Prempeh, J., Blair, K. P., & Schwartz, D. L., 1513, 158–161, 2013.
  • “Re-Simulating”: Physics Simulations for Blind Students, Bulbul, M. S., Demirtas, D., Garip, B., & Oktay, O., Presented at the New Perspectives in Science Education., 2013.
  • Electromagnetic Induction, Yochum, H., et.al., Science & Children. 51(2):63-67, 2013.
  • Teacher candidates' knowledge construction with technology, Zhou, G., & Xu, Z., Knowledge construction and multimodal curriculum development (pp.112-127). IGI Global, 2013.
  • Enhancing Students’ Scientific Literacy In Science Education Using Interactive Simulations: A Critical Literature Review, Fan, X. & Geelan, D.R., Journal of Computers in Mathematics and Science Teaching, 32(2), 125-171, 2013.
  • Radiation and Atomic Literacy for Nonscientists, Johnson, A, Science 342(6157): 436-437, 2013.
  • Students’ Conceptual Change in Electricity and Magnetism using Simulations: a Comparison of Cognitive Perturbation and Cognitive Conflict, Dega, BG, Kriek J & Mogese, TF, Journal of Research in Science Teaching 50(6)pp.677-698, 2013.
  • Teacher education using computer simulations—pre and in-service primary school teacher training to teach science, Pinto, A., Barbot, A., Viegas, C., Silva, A. A., Santos, C. A., & Lopes, J. B., Learning Science in the Society of Computers, 28–36., 2012.
  • Designing a Web-Based Science Learning Environment for Model-Based Collaborative Inquiry, Sun, D., & Looi, C.-K., Journal of Science Education and Technology, 2012.
  • The learning effects of computer simulations in science education, Rutten, N., van Joolingen, W. R., & van der Veen, J. T., Computers & Education, 58(1), 136–153, 2012.
  • Adding value to physics education technology simulations. , Kruhlak, R. J., Vanholsbeeck, F., & Coghill, C., 2012.
  • Inquiry-based Lessons and PhET Simulations - A Great Match for Middle School Classrooms, Zimmer, E., Presented at the Society for Information Technology & Teacher Education International Conference 2012: AACE, Chesapeake, VA., 2012.
  • Effectiveness of Computer Simulations in Physics Teaching/Learning, Aklilu, T., LAMBERT Academic Publishing GmbH &Co. KG and licensors, 2012.
  • Effects of Computer Simulations on Undergraduate Science Students Physics Achievement, Aklilu, T., Bereket, G., Melak, M., & Tefaye, G., A stand-alone paper virtually presented at the 2012 Annual international Conference of NARST held on March 25-28/2012 at Indianapolis, Indian, USA, 2012.
  • Integrating Information Technology and Science Education for the Future: A Theoretical Review on the Educational Use of Interactive Simulations, Xinxin Fan & David Geelan, in Proceedings of the 2012 Australian Computers in Education Conference: It's time, Australian Council for Computers in Education, Australia, 2012.
  • Effectiveness of Scientific Visualizations in Year 11 Chemistry and Physics Education, David Geelan, in Proceedings of the 2012 Australian Computers in Education Conference: It's time, Australian Council for Computers in Education, Australia, 2012.
  • The usefulness of log based clustering in a complex simulation environment, Kardan, S., Roll, I., & Conati, C. (to appear), In S. Trausen-Matu & K. Boyer, proceedings of the International Conference on Intelligent Tutoring Systems, 2012.
  • Identifying & Resolving Problematic Student Thinking About Ionizing Radiation, Maidl, R., et al., National Conference on Undergraduate Research, Weber State College, Ogden, UT, UNC Asheville, 2012.
  • Inservice science teachers' views of a professional development workshop and their learning of force and motion concepts, Ramlo, S., Teaching and Teacher Education, 28(7), pp 928-935, 2012.
  • Learning Science Through Computer Games and Simulations., Committee on Science Learning Computer Games, S. A. E., Education, B. O. S., Education, D. O. B. A. S. S. A., National Research Council, National Academies Press, 2011.
  • Science modelling in pre-calculus: how to make mathematics problems contextually meaningful. , Sokolowski, A., Yalvac, B., & Loving, C., International Journal of Mathematical Education in Science and Technology, 42(3), 283–297, 2011.
  • Discussion-based strategies for use of simulations and animations in middle and high school science classrooms, Leibovitch, A., Stephens, L., Price, N., & Clement, J., Proceedings 
of
 the 
NARST
 2011
 Annual 
Meeting, 2011.
  • Effectiveness of Computer Simulations in the Teaching/ Learning of Physics, Aklilu, T., Tilahun T., and Mesfin T., A stand-alone paper presented at the 2011 Annual international Conference of NARST held on April 3-6/2011 Orlando, Florida, USA, 2011.
  • The use of Interactive Computer Simulations with regard to access to Education – a social justice issue, Kaheru, SJM, Mpeta M and Kriek J, Journal of Educational Studies 10(2) pp 89 - 106, 2011.
  • The contribution of simulations to the practical work of foundation physics students at the University of Limpopo, Mhlongo, R, Kriek, J and Basson I, Multicultural education and technology journal. 5(4) p 288-302, 2011.
  • Explaining across contrasting cases for deep understanding in science: An example using interactive simulations, Chase, C. C., Shemwell, J. T., & Schwartz, D. L., 2010.
  • In-service science teachers’ views about learning physics after a one week workshop, Ramlo, S. & Nicholas, J., Human Subjectivity, 1, pp 109-120, 2010.
  • Teachers’ beliefs and their intention to use interactive simulations in their classrooms, Kriek, J. and Stols, G., South African Journal of Education 30 pp. 439 - 456, 2010.
  • Spatial Learning and Computer Simulations in Science, Lindgren, R., & Schwartz, D. L., International Journal of Science Education, 31(3), 419–438, 2009.
  • Student perspectives on learning physics and their relationship with learning force and motion concepts: A study using Q methodology, Ramlo, S., Human Subjectivity, 2, pp 73-90, 2008.
  • Pengembangan Lembar Kerja Siswa Berbasis Inkuiri Melalui Media Virtual PhET Untuk Melatihkan Keterampilan Berpikir Kritis Siswa Pada Materi Pemanasan Global, K. Rohmah, Rachmadiarti F. & Setiawan B., Universitas Negeri Surabaya (Indonesian).
  • Kerja laboratorium Melalui Phet untuk meremediasi miskonsepsi siswa kelas VIII SMP Negeri 1 Sungai Raya pada materi Hukum Archimedes, Diar Dwi Winarto, Tanjungpura University (Indonesian).
  • Scientific Inquiry in Mathematics: A Case of Implementing Scientific Simulations for Analyzing Problems on Motion., Sokolowski, A..
  • Teachers using interactive simulations to scaffold inquiry instruction in physical science education, Geelan, D.R. & Fan, X., In J. Gilbert and B. Eilam (Eds.) Science Teachers' Use of Visual Representations. Dordrecht: Springer..
  • Action Research Paper for Master's in Interdisciplinary Studies at University of Northern Colorado: The Effect of Computer Simulations on Learning High School Physics, K. Bibbey.
  • Impact of Electronic Simulations on students’ learning in Lebanese 10th Grade Electricity Courses. (Ph.d research), F. Yehya.
  • Comparison between two active methodologies for learning basic electric circuit’s concepts: demonstrative experiments and interactive simulations, D. Lopez.
  • Evaluating a Novel Instructional Sequence for Conceptual Development in Physics Using Interactive Simulations, Fan, X., Geelan, D. & Gillies, R., Submitted to the International Journal of Science Education, Under Review.