התרומה של מדעי המחשב ללמידת פיזיקה חישובית
צוות מוביל:
- פרופ' מוטי בן ארי
- ד"ר מיכל ארמוני
צוות פרויקט:
- רבקה טאוב
תקציר:
המחקר עוסק בהשפעות של בניית סימולציה ממוחשבת של מערכת פיזיקלית על תהליכי למידה של רעיונות ומושגים בפיזיקה.
המחקר בוחן את תהליך הלמידה המושרה ע"י קורס מדע חישובי לתלמידי תיכון (הנלמד לבגרות במכון דוידסון). המחקר מתמקד ביחסים בין הדיסציפלינות של פיזיקה ומתמטיקה ובין הדיסציפלינה של מדעי המחשב בהקשר של הקורס, ובהשפעה של העיסוק במדעי המחשב במסגרת הקורס על תהליכי הלמידה בפיזיקה. בפרט, אנו מנתחים ומאפיינים את התרומה של מדעי המחשב ללמידה משמעותית של רעיונות ומושגים בפיזיקה. ממצאים מראים שללמידת פיזיקה בהקשר של מדעי המחשב ישנם יתרונות וחסרונות. מחד, מדעי המחשב תורמים ללמידת פיזיקה והתרומה מתבטאת בשלבים שונים של תהליך הלמידה. למשל, כאשר התלמידים בונים סימולציה ממוחשבת של מערכת פיזיקלית הם למעשה מייצגים את הידע הפיזיקלי שלהם בדרך אחרת. הייצוג הקונקרטי הזה של הידע שלהם משקף להם אותו ולכן משמש כאבן בוחן בעזרתה הם יכולים להעריך את הידע שלהם. עוד ראינו כי בהקשר של קורס מדע חישובי מדעי המחשב תומכים ומעודדים התפתחות של אסטרטגיות מתקדמות יותר לפתרון בעיות. מאידך, למידת יותר מדיסציפלינה אחת בו זמנית גורמת לעיתים לבלבול בקרב התלמידים. אנו מסיקים כי רצוי להוסיף תמיכה מותאמת בעת למידת הקורס, כזו שתחזק את היתרונות ותחליש את החסרונות בלמידת קורס אינטרדיסציפלינרי כזה.
זהו מחקר הדוקטורט של רבקה טאוב.
לקריאה נוספת:
- Taub, R., Armoni, M., & Ben-Ari, M. (2013). The contribution of computer science to learning computational physics. In Proceedings of the 6th International Conference on Informatics in Schools (ISSEP'13), Oldenburg, Germany. In I. Diethelm & R. Mittermeir (Eds.), Lecture Notes in Computer Science 7780, 127-137. Berlin, Germany: Springer.
- Taub, R., Armoni, M., & Ben-Ari, M. (2014). Abstraction as a bridging concept between computer science and physics. In Proceedings of the 9th Workshop in Primary and Secondary Computing Education (WiPSCE'14), Berlin, Germany, 16-19.
- Taub, R., Armoni, M., Bagno, E., & Ben-Ari, M. (2015). The effect of computer science on physics learning in a computational science environment. Computers & Education 87, 10-23.
- Taub, R., Armoni, M., and Ben-Ari, M. (2018). Physics conceptual understanding in a computational science course. Journal of Computational Science Education, 9(2), 2-13.