教育中的變革性應用/Phun


Phun 由 Emil Ernerfeldt 為其在烏默奧大學的論文專案建立。它用於向學生介紹與物理相關的主題,如工程、模擬、動畫和藝術。[1]
Phun 可以成為課堂上的有用工具,教師和學生可以使用它透過學習物理定律來創造有意義的學習體驗,但不是學生習慣的那種技術性、科學性的水平,當他們被介紹到這樣的學術主題時。 Phun 為學生提供了“有趣的”活動,學生可以參與其中,甚至不知道他們在練習物理。Phun 的變革意義在於它鼓勵從傳統的學習實踐轉變為更現代的學習實踐,允許學生在沒有公式和方程的情況下學習,然後期望他們用紙和筆解決以物理為中心的難題。Phun 不僅可以應用於通常教授物理的中學學生,還可以應用於更小的學生,讓他們學習基本的數學和科學技能。Phun 本質上是建構主義的,它允許學生根據自己的經驗積極參與和“構建”自己的知識。根據 Phun 的創造者,該工具基於建構主義方法來促進學習。簡而言之,根據 Papert 和 Harel(1999)的說法,建構主義是透過製作來學習。

每次我站在我的高中,情緒支援教室的前面,教低於年級的學生用長除法做除法時,我都努力思考為什麼我要教它,以及如何以更有意義的方式教給我的學生,讓他們看到和理解相關性。當我想到這個例子時,我想起了我在高中的日子,不得不聽完同樣無聊、無關緊要的資訊,這些資訊當時對我毫無意義。如果我的老師,無論是科學老師還是數學老師,能夠想出一種更好、更吸引人的方式來教我關於數學和科學的知識,我會從這些課程中獲得更多收穫。有了 Phun 這樣的應用程式,觸手可及,教師需要讓他們的學生接觸到這些令人興奮、有意義的工具,並讓他們從現實生活中的經驗中創造自己的意義。
Phun 是一個在課堂上使用的很棒的工具;但是,為了獲得更好的結果,需要用足夠的腳手架來提供該應用程式的使用。教師需要意識到,這個應用程式只是一個沙盒。如果要進行有意義的學習,學生需要參與現實的任務,這些任務涉及與同伴的合作。
就其本身而言,Phun 僅僅會停留在學生的記憶中,作為一種極好的個人體驗,使用動畫應用程式探索物理概念。教師有責任將該應用程式更進一步。教師可以提供需要主動的、有建設性的、有意的、真實的和合作的學習過程的任務。因此,學生可以透過有意義的任務積極參與其中,在他們正在操作的環境中操縱物體和引數,並觀察其操作結果。學生有機會反思他們的經驗,並將新體驗融入他們對世界的先驗知識。此外,他們還可以為需要學習什麼來理解所觀察到的內容設定目標。在任何情況下,學生都在主動和自願地嘗試實現認知目標,思考和學習更多,因為他們在實現目標。最佳情況是看到學生自然地在一個學習和知識構建社群中共同工作,利用彼此的技能並吸收彼此的知識。即使該應用程式中沒有內建協作功能,但仍有空間用其他資源填補這一空白。

我記得我在高中上物理課的時候,不得不坐在物理課上很長時間,正好趕上午餐時間。我會坐在那裡,等著老師給我們一些公式來解決與重力、力、質量等相關的難題,然後簡單地代入數字來計算答案。一旦我有了公式,我就可以開始了,並且大部分問題都答對了。但有一個問題。我真的不知道自己在做什麼,以及公式、數字和答案的意義。我知道我在進行某種與物理相關的數學運算,可能與艾薩克·牛頓提出的東西有關。我沒有可以將我的公式與之關聯的任何經驗,而且我真的不在乎,因為這些公式與我的生活沒有關聯。現在,我真的很想接觸 Phun。在物理中使用 Phun 將會給我機會構建我自己的意義,至少是關於物理學的基本知識,並且它會吸引我的注意力,並讓我更多地參與到學習過程中。
即使從研究生的角度來看,我們談論和體驗 Phun 的那一節課也吸引了我,並讓我真正想了解更多關於物理學以及它與我們製造的用來擊倒磚牆的彈射器的關係。正是這種型別的引導式教學允許學生探索和詢問尚未學習的應用程式。
Phun 是一款教育性的娛樂軟體,它以卡通的方式設計和探索 2D 多物理場模擬。它的長期目標是將基於視覺物理學的模擬帶給大眾。
Phun 的建立是為了:
• 讓物理變得有趣。
• 促進年輕人對科學和技術的興趣。
• 啟用使用建構主義方法的學習
• 使用快速且穩定的尖端方法進行多物理場模擬和求解器
• 使用高度的互動性,簡單高效的介面,鼓勵創造力和探索。
載入應用程式後,螢幕頂部會出現三個工具欄。最上面的欄是選單欄。選單欄下方是模擬控制欄。最後一個欄是工具箱,其中包含 12 個工具,例如繪圖工具、畫筆工具、方框工具、圓形工具等等。
此外,還有一些非常方便的滑鼠控制。
1. 滑鼠左鍵:根據您使用的工具,可以繪製或移動物體。2. 滑鼠右鍵:通常用於旋轉,但當您將滑鼠右鍵拖動到空白處時,您可以平移。3. 滑鼠滾輪:滾動以放大或縮小。4. 同時按下滑鼠左鍵和右鍵:平移檢視。
主要變革潛力之一是它使物理變得有趣,這在現實世界中很難實現。此外,它還激發了孩子們、青年人、學生甚至成年人對科學和技術的興趣。Phun 是一種鼓勵創造力和探索的工具,它使學習能夠使用建構主義方法,非常類似於複雜系統的 Netlogo。
使用 Phun,使用者可以體驗基本概念的相關性,例如時間、空間、能量和動量守恆、摩擦力、恢復力、粘度、空氣阻力、流體流動、不可壓縮性(或更確切地說,反之)、機制和約束。
此外,該工具可以從網際網路上免費下載,並且可以自定義為不同的語言。對於擁有計算機但因科學相關軟體成本高昂而難以獲得教學和學習資源的學校來說,這是一個很好的資源。

Phun 示例。
Phun 教程和各種材料。
簡要解釋 Phun 中的工具,以更改、與模擬中的事物互動並建立事物。
建立並下載您的 Phunlets。
一款 2D 物理益智/沙盒遊戲,您可以在其中體驗如果您的繪畫神奇地變成真實的物理物體會是什麼樣子。用您的藝術眼光和對物理的創造性運用來解決難題。
麻省理工學院幾年前建立的,似乎是所有這些更新版本的母體。
皮卡和拖車的懸掛動畫。
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
- ^ Phunland. (2009). 2D Physics Sandbox. Retrieved April 16, 2009, from: http://www.phunland.com/wiki/Home