Learning physics with Controllable Worlds: Perspectives for examining and augmenting physics students’ engagement with digital learning environments

Elias Euler har forskat om digitala lärandemiljöer i fysikundervisningen.

Fakta
Disputation

2020-11-19

Titel (sv)

Learning physics with Controllable Worlds: Perspectives for examining and augmenting physics students’ engagement with digital learning environments

Författare

Elias Euler

Handledare

Bor Gregorcic, Uppsala universitet Profesor Cedric Linder, Uppsala universitet

Opponent

Professor Michael C. Wittmann, University of Maine

Institution

Institutionen för fysik och astronomi

Lärosäte

Uppsala universitet

Länkar
Läs hela avhandlingen (pdf)

Abstract in English:

In this thesis I present a collection of case studies involving small groups of participants using ‘Controllable Worlds’—i.e., a particular class of physics digital learning environment (DLE) including simulations, ‘microworlds,’ and educational games that provides users with control over manipulable virtual environments. Throughout the thesis I employ and develop several perspectives for the interpretation, analysis, and instructional guidance of physics students’ engagement with DLEs. While this thesis focuses in particular on participants’ use of the 2D Newtonian software Algodoo and the PhET simulation My Solar System, I also contribute to a more general scholarly discussion on student interaction and technology use in physics education. One such contribution, which relates to my development of an overarching taxonomy for learning environments, is the theoretical distinctions between ‘constrained’ and ‘less-constrained’ DLEs and between DLEs with high and low degrees of ‘semi-formality.’

The work of this thesis is largely based on five peer-reviewed publications, the content of which can be organized into three broader themes. In Theme 1, called ‘Bridging the physical and formal,’ I incorporate the perspectives of semi-formalisms, modeling, Papertian constructionism/microworlds, and informal learning to examine the ways in which less-constrained DLEs such as Algodoo can mediate between the ‘physical world’ and ‘formal world’ of physics. In Theme 2, called ‘Embodiment and the making of meaning,’ I incorporate the perspectives of multimodal social semiotics, embodied cognition, and kinesthetic/embodied learning activities in order to form a multi-perspective analytic model for examining a pair of students’ embodied interactions against the backdrop of the PhET simulation My Solar System. In Theme 3, called ‘The responsive role of the teacher,’ I incorporate the perspectives of responsive teaching, the variation theory of learning, and the grounded theory family of methods in order to explore a teaching arrangement that combines less-constrained DLEs like Algodoo with the feedback of a responsive teacher.

Especially as compared to PER work that aims to measure learning gains or conceptual mastery via assessment tools, I opt to focus instead on the mechanisms of meaning-making that occur between the ‘pre’ and ‘post.’ Thus, I am able to contribute to the theoretical picture of students’ meaning-making in digitally-rich physics learning environments. Across all of the studies in this thesis, I show how the use of technology like Controllable Worlds can lead to student behavior which is productive for physics teaching and learning in ways that may be altogether unexpected.

Sidan publicerades 2020-11-17 13:25 av Susanne Sawander


Relaterat

Komplexa textsamtal i fysikundervisningen

Att arbeta med textsamtal i NO-undervisningen är komplext. Det konstaterar Jenny Uddling som i sin forskning belyser både möjligheter och begränsningar till språk- och kunskapsutveckling som erbjuds under textsamtalen i fysikklassrummet.

Det manliga geniet är norm på fysikutbildningen

Anders Johanssons forskning om normer och identiteter på fysikutbildningen visar att stereotypen av fysikern som ett manligt geni är djupt rotad. Högst status har teoretisk fysik medan experimentell fysik ses som något man väljer om man inte klarar de mer krävande teoretiska delarna.

Lärlingsläraren – en studie om hur vård- och yrkeslärares uppdrag formas i samband med införandet av gymnasial lärlingsutbildning

Annica Lagströms avhandling "Lärlingsläraren - en studie om hur vård- och yrkeslärares uppdrag formas i samband med införandet av gymnasial lärlingsutbildning" tar upp vad lärlingslärarens uppdrag blir när en stor del av utbildningen arbetsplatsförläggs och hur uppdraget formar lärlingsläraren?

Viktigt – men inget för mig

Syftet med Magnus Oskarssons avhandling "Viktigt - men inget för mig" är att beskriva elevers intresse för naturvetenskap och jämföra det med skolans NO-undervisning och med vad kursplanerna beskriver.

Curriculum in the Era of Global Development – Historical Legacies and Contemporary Approaches

Det övergripande syftet med Beniamin Knutssons avhandling "Curriculum in the Era of Global Development - Historical Legacies and Contemporary Approaches" är att undersöka den historiska framväxten av, samt nutida ansatser inom, utbildning om globala utvecklingsfrågor i det svenska skolsystemet.

Middle School Mediocrity; Quality and Inequality in Secondary Education

Centrala teman i Kristian Koerselmans avhandling "Middle School Mediocrity; Quality and Inequality in Secondary Education" är parallellskolesystem, linjedelning och segregering i högstadier och gymnasier.

”Ja bare skrivar som e låter”: En studie av en grupp Närpesungdomars skriftpraktiker på dialekt med fokus på sms

I Anna Greggas Bäckströms avhandling ""Ja bare skrivar som e låter": En studie av en grupp Närpesungdomars skriftpraktiker på dialekt med fokus på sms" studeras en grupp Närpesungdomars skriftpraktiker medfokus på sms såväl på standardsvenska som på dialekt.

Lärares intentioner och kunskapsfokus vid ämnesintegrerad naturvetenskaplig undervisning i skolår 7-9

Målet med Helena Perssons avhandling "Lärares intentioner och kunskapsfokus vid ämnesintegrerad naturvetenskaplig undervisning i skolår 7-9" är att öka kunskaperna om ämnesintegrerad naturvetenskaplig undervisning.

Resa i röstens landskap. En narrativ studie av hur lärare blir professionella röstanvändare.

Syftet med Christin Furus avhandling "Resa i röstens landskap. En narrativ studie av hur lärare blir professionella röstanvändare." är att utforska och belysa vad det innebär att bli professionell röstanvändare i läraryrket.

Idén om medarbetarskap: En studie av en idés resa in i och genom två organisationer

Syftet med Karin Kilhammars avhandling "Idén om medarbetarskap: En studie av en idés resa in i och genom två organisationer" är att öka kunskapen kring idén om medarbetarskap och hur den tar sig uttryck i organisationers praktik.

Doing research in primary school: information activities in project-based learning

Syftet med Anna Lundhs avhandling "Doing research in primary school: information activities in project-based learning" är att beskriva och illustrera hur informationskompetenser tar form, och de möjligheter till lärande som barn möter, i informationsaktiviteter under de första skolåren i början av 2000-talet.

Students’ experiences and perceptions of good teaching practice

Kyriaki Doumas avhandling "Students' experiences and perceptions of good teaching practice" handlar om elevers erfarenheter och uppfattningar av god undervisningspraktik i litteratur och fysik under ett läsår på gymnasiet i Grekland.

Applying the ICF-CY to identify everyday life situations of children and youth with disabilities

Margareta Adolfssons avhandling "Applying the ICF-CY to identify everyday life situations of children and youth with disabilities" fokuserar på vardagssituationer för barn och ungdomar med funktionsnedsättningar.

Decision-making in health issues: Teenagers’ use of science and other discourses

Syftet med Mats Lundströms avhandling "Decision-making in health issues: Teenagers' use of science and other discourses" är att utveckla kunskap om unga individers resonemang och hur de motiverar sina ställningstaganden avseende tillförlitlighet och beslutsfattande i frågor med anknytning till hälsa.

”Vi har nästan blivit för bra”: lärares sociala representationer av förskolan som pedagogisk praktik

Syftet med Ingrid Granboms avhandling ""Vi har nästan blivit för bra": lärares sociala representationer av förskolan som pedagogisk praktik" är att beskriva och analysera lärarnas konstruktion av mening och vardagskunskap beträffande förskolan som pedagogisk praktik.

Skolan som politiskt narrativ: En studie av den skolpolitiska debatten i Sveriges riksdag 1991 – 2002

Anna Forssells avhandling "Skolan som politiskt narrativ: En studie av den skolpolitiska debatten i Sveriges riksdag 1991 - 2002" handlar om hur den skolpolitiska debatten i Sveriges riksdag gestaltas, särskilt med avseende på skolans roll i samhället såväl idag som i framtiden.

Skolportens digitala kurser
Kommande disputationer
SKOLPORTENS MAGASIN
Nytt nr ute nu!

Nytt nr ute nu!

Intervju: Mer läsning lyfter eleverna i alla ämnen i skolan – inte bara i svenska. Möt Jenny Edvardsson! Stort tema: Skolmisslyckanden.

Läs mer och prenumerera här!
Skolportens konferenser
5 mest lästa på FoU
Mer undervisning på fritids när högre krav ställs på fritidshem

Tiden då frilek utgjorde hela eller större delen av fritidsverksamheten är förbi. Numera ska fritidshemmen innefatta mer undervisning och utbildning och vara ett komplement till det eleverna lär sig i klassrummet under skoltid. Björn Haglund, docent i barn- och ungdomsvetenskap, forskar om fritidshemmens uppdrag.

Godtycklighet i litteraturundervisningen hotar läsupplevelsen

Undervisningen av skönlitteratur på gymnasiet präglas i stor utsträckning av mätbarhet och enskilda lärares prioriteringar. Utrymmet för elevens läsupplevelse är beroende av individuella lärarinitiativ snarare än centrala styrdokument. Det visar en avhandling av Spoke Wintersparv vid Umeå universitet, som undersöker läsupplevelsens roll i litteraturundervisningen.

Flickors rop på hjälp

Flickor med adhd och autism osynliggörs. De får diagnos senare än ­pojkar och dålig respons när de själva söker hjälp. Psykologen Maria Bühler upprörs över deras ­långvariga psykiska lidande.

Stort tapp för elevernas inlärning under pandemins skolstängningar

Elever i grundskolan lärde sig lite eller ingenting när de studerade hemma under den tid skolan var stängd på grund av coronapandemin. Det visar en ny studie från forskare på Institutet för social forskning vid Stockholms universitet och University of Oxford som jämfört nederländska elevers skolresultat med tidigare år. Eleverna som drabbades värst var de med lägre utbildade föräldrar.

Samsyn ger tryggare skoldag

Fyra grundskolor i Tranemo kommun har utvecklat ett gemensamt arbetssätt för mindre stress och mer glädje. Nya pedagogiska verktyg, tydliga strukturer och rutiner gör skoldagen tryggare för alla.