Intuitive physics knowledge, physics problem solving and the role of mathematical equations

The present work explores the role that mathematical equations play in modifying students’ physical intuition (diSessa, 1993). The work is carried out assuming that students achieve a great deal of the refinement in their physical intuitions during problem solving (Sherin, 2006). The study is guided by the question of how the use of mathematical equations contributes to this refinement. The authors aim at expanding on Sherin´s (2006) hypothesis, suggesting a more bounding relation between physical intuitions and mathematics. In this scenario, intuitions play a more compelling role in “deciding” which equations are acceptable and which are not. Our hypothesis is constructed on the basis of three cases: the first published by Sherin (2006) and two more from registries of our own. The three cases are compared and analyzed in relation to the role of mathematical equations in refining – or not – the intuitive knowledge students bring to play during problem solving

El aprendizaje de empuje y sus variaciones contextuales: un análisis de caso desde la teoría de clases de coordinación

Un fenómeno relevado en numerosas oportunidades en el ámbito de la investigación en educación en física, es que la utilización de conceptos físicos durante la resolución de problemas está inexplicablemente relacionada a las diferencias contextuales de los problemas. En este trabajo se adopta la Teoría de Clases de Coordinación (diSessa y Wagner, 2005) para entender cómo dos contextos diferentes están involucrados en la coordinación del concepto de empuje de dos alumnos universitarios de física. Las nociones de proyección y de alineamiento, junto con la consideración de que definiciones diferentes pueden proveer diferentes familias de proyecciones han permitido abordar dos cuestiones en este estudio de caso: a) Por qué los estudiantes pueden resolver un problema y no otro siendo que ambos involucran el mismo concepto, y b) Por qué las explicaciones generadas por el entrevistador, aunque correctas y variadas, no les ayudan a superar su confusión.There is plenty of evidence that indicates that the use of physical concepts during problem solving depends on context. There is not as yet an understanding of why this happens. Coordination Class Theory (diSessa y Wagner, 2005) is adopted here to illuminate how two different contexts are involved during the coordination of buoyancy by two university physics students while they solve two problems. The theoretical ideas involved in the description of the case study presented are those of alignment, concept projection and that each definition provides a family of projections. This allowed to address two issues: a) Why these students can solve one buoyancy problem and not another one; and b) Why the interviewer’s explanations, both correct and diverse, did not help students overcome their misunderstanding.Fil: Buteler, Laura Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física; ArgentinaFil: Coleoni, Enrique Andres. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola; Argentin

Aprendiendo empuje durante la resolución de problemas: un análisis desde la Teoría de Clases de Coordinación

El cas que es presenta en aquesta investigació aporta llum sobre quins aprenentatges conceptuals ocorren (o no) durant l'activitat de resoldre problemes. El cas està acotat a tres estudiants que resolen tres problemes d'hidrostàtica ia l'activitat cognitiva que esdevé al voltant del concepte d'empenta durant aquestes tres instàncies de resolució. La Teoria de classes de Coordinació desenvolupada per diSessa i Wagner (2005) permet entendre com i quan aquests estudiants realitzen progressos conceptuals a partir de certes dificultats trobades durant el procés de resolució. S'intenta d'aquesta manera «capturar» alguns aspectes de la dinàmica de aprenentatge i la seva relació amb les característiques contextuals dels problemes.The present work describes certain details of the conceptual understanding that does and does not occur during a particular problem solving activity. The case studied focuses on three introductory physics students (university level) as they approach three problems on static fluids. The cognitive activity registered takes place around the concept of buoyant force. To carry out the analysis, Coordination Class Theory (diSessa and Wagner, 2005) is used to carry out the analysis. Ultimately, we are able to understand how and when these students make a conceptual progress in their understanding after overcoming particular difficulties. A description is achieved of some aspects of the learning dynamics and its relation to the context-specific traits of the situations.El caso que se presenta en esta investigación arroja luz sobre qué aprendizajes conceptuales ocurren (o no) durante la actividad de resolver problemas. El caso está acotado a tres estudiantes que resuelven tres problemas de hidrostática y a la actividad cognitiva que acontece en torno al concepto de empuje durante esas tres instancias de resolución. La Teoría de Clases de Coordinación desarrollada por diSessa y Wagner (2005) permite entender cómo y cuándo estos estudiantes realizan progresos conceptuales a partir de ciertas dificultades encontradas durante el proceso de resolución. Se intenta de este modo «capturar» algunos aspectos de la dinámica de aprendizaje y su relación con las características contextuales de los problemas

Exploring the Relation Between Intuitive Physics Knowledge and Equations During Problem Solving

Solving many quantitative problems does not necessarily lead to an improved Physics understanding. However, physicists, who have learned physics largely through quantitative problems solving, often have a refined physical intuition. Assuming that the refinement of physical intuitions occurs, to a great extent, during problem solving, the question that guides this study is: how do equations contribute (or not) to the refinement of students’ intuitions? We approach this study within a knowledge-in-pieces perspective and we describe intuitions using diSessa’s (1993) phenomenological primitives. We present a study in which two cases, corresponding to two groups of students solving a problem involving buoyancy are compared. We discuss how the use of equations does or does not contribute to the refinement in students’ intuitions.Fil: Buteler, Laura Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física; ArgentinaFil: Coleoni, Enrique Andres. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física; Argentin

2nd World Conference on Physics Education (2ND WCPE)

São Paulo, Brasil. 10 al15 de julio de 2016

Aprendizajes de un profesor de física en formación: lo didáctico y lo afectivo

The present work is a descriptive study that examines the learning process of a preservice physics teacher his professional practice, considering both cognitive and affective dimensions. Using a qualitative-interpretive methodology, written self-records from six classes were analyzed, with four examples selected for detailed examination. These records pertain to the active period of his Practicum. The results address various aspects of teaching knowledge, particularly related to teaching strategies and students’ ideas about physics: the value of trigger questions, the importance of students\u27 ideas in discourse, and the sophistication in the use of conjectural scripts for planning. The study highlights the dynamic nature of emotional scenarios in response to episodes of teacher-knowledge learning.El presente es un estudio descriptivo del proceso de aprendizaje de un estudiante de profesorado en física durante su práctica profesional, que considera dimensiones cognitivas y afectivas. Utilizando una metodología cualitativo-interpretativa, se analizaron autoregistros escritos correspondientes a seis clases y se seleccionaron cuatro ejemplos para un examen detallado. Los mismos corresponden al periodo de práctica activa de un estudiante de profesorado. Los resultados involucran diferentes aspectos del saber docente, relacionados con el conocimiento de estrategias de enseñanza y de las ideas de los estudiantes sobre la física: el valor de las preguntas disparadoras, la importancia de las ideas de los estudiantes en el discurso, y la sofisticación en el uso de guiones conjeturales para la planificación. El estudio muestra el dinamismo de los escenarios emocionales frente a episodios de aprendizaje del saber docente

Refinando el principio de Arquímides mediante la experimentación en clase, un análisis desde la progresividad del discurso

A case study of a real class is presented during which students analyze the situation of a container of water, located on the pan of abalance. They are asked if (and how) the scale reading will be altered by placing a floating wooden body in the water. The researchquestion is what role the experiment occupies in the social mechanism of progressivity. The analysis shows that the experiment canstrongly influence the discursive dynamics in the classroom. In the case analyzed, it operates as an element that fixes a part of thesemantic structure. The study enriches the understanding of interactions in the classroom and how they could be fostered; at the sametime, it provides information about how to generate the conditions for an experiment to be relevant from the point of view of learningconcepts and can be interpreted in depth by students.Se presenta un estudio de caso de una clase real durante la cual los estudiantes analizan la situación de un recipiente con agua, ubicadosobre el platillo de una balanza. Se les pregunta si se alterará (y cómo) la lectura de la balanza al colocar en el agua un cuerpo demadera que flota. La pregunta de investigación es qué rol ocupa el experimento en el mecanismo social de la progresividad. El análisismuestra que el experimento puede incidir fuertemente en la dinámica discursiva en el aula. En el caso analizado opera como un elementoque fija una parte de la estructura semántica. El estudio enriquece la comprensión de las interacciones en el aula y de cómopodrían fomentarse; a la vez, aporta información acerca de cómo generar las condiciones para que un experimento tenga relevanciadesde el punto de vista de aprendizaje de conceptos y pueda ser interpretado en profundidad por los estudiantes

Refining Archimedes' principle through classroom experimentation, an analysis from discourse progressiveness

Se presenta un estudio de caso de una clase real durante la cual los estudiantes analizan la situación de un recipiente con agua, ubicadosobre el platillo de una balanza. Se les pregunta si se alterará (y cómo) la lectura de la balanza al colocar en el agua un cuerpo demadera que flota. La pregunta de investigación es qué rol ocupa el experimento en el mecanismo social de la progresividad. El análisismuestra que el experimento puede incidir fuertemente en la dinámica discursiva en el aula. En el caso analizado opera como un elementoque fija una parte de la estructura semántica. El estudio enriquece la comprensión de las interacciones en el aula y de cómopodrían fomentarse; a la vez, aporta información acerca de cómo generar las condiciones para que un experimento tenga relevanciadesde el punto de vista de aprendizaje de conceptos y pueda ser interpretado en profundidad por los estudiantes.A case study of a real class is presented during which students analyze the situation of a container of water, located on the pan of a balance. They are asked if (and how) the scale reading will be altered by placing a floating wooden body in the water. The research question is what role the experiment occupies in the social mechanism of progressivity. The analysisshows that the experiment can strongly influence the discursive dynamics in the classroom. In the case analyzed, it operates as an element that fixes a part of the semantic structure. The study enriches the understanding of interactions in the classroom and how they could be fostered; at the same time, it provides information about how to generate the conditions for an experiment to be relevant from the point of view oflearning concepts and can be interpreted in depth by studentsFil: Baudino Quiroga, Nicolás. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física; ArgentinaFil: Coleoni, Enrique Andres. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física; ArgentinaXIV Conferencia Interamericana sobre Educación en FísicaSan José de Costa RicaCosta RicaUniversidad Estatal a Distancia de Costa RicaUniversidad de San Carlos de Guatemal

Alumnos que resuelven, alumnos que explican: análisis de explicaciones durante la resolución de un problema de Física

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Las intervenciones del investigador durante la entrevista clínica grupal : un análisis metodológico

Ponencia presentada en el X Encontro Nacional de Pesquisa em Educação em Ciências – X ENPEC Águas de Lindóia, SP – 24 a 27 de Novembro de 2015.Las entrevistas grupales son una de las formas más usuales de indagación aceptadas en la comunidad de investigadores en Educación en Física. Las intervenciones del entrevistador no son azarosas sino que están ligadas a la agenda de investigación y constituyen además, una habilidad que el entrevistador desarrolla en sucesivas instancias de entrevista. En este estudio, analizamos las intervenciones de un entrevistador durante una tarea de resolución de problemas llevada a cabo por tres estudiantes. El objetivo es entender mejor cómo son las intervenciones del entrevistador y cómo, al mismo tiempo, logra que los estudiantes mantengan una actitud de indagación a la vez que progresa en su agenda de investigación. Los resultados muestran cómo dos tipos diferenciados de intervenciones, neutrales y perturbativas, se presentan a lo largo de la entrevista y cómo estos tipos de intervenciones se articulan con los procesos de aprendizaje conceptual, que son los que el entrevistador desea indagarGroup interviews are a very common practice within the Physics Education Research community. Although designed a priori, as they take place, the interviewer intervenes to probe some of the students’ lines of reasoning in a certain way. These interventions are not random, but rather guided by the research agenda at hand, and they represent the researcher’s expertise as such. In this study we analyze an interviewer’s interventions during a problem solving interview in which a group of students approach a problem solving task. The aim of our analysis is to better understand those interventions and how they are aligned with the need to keep students’ attitude as one of doing science, while progressing on the research agenda of the interviewer. Results show two distinct types of interventions: neutral an perturbative, and their analysis show how these articulate with the research agenda: that of obtaining data on students’ learning at a conceptual level.publishedVersionFil: Coleoni, Enrique A. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física; Argentina.Fil: Coleoni, Enrique A. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Física Enrique Gaviola; Argentina.Fil: Buteler, Laura M. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física; Argentina.Fil: Buteler, Laura M. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Física Enrique Gaviola; Argentina.Fil: Baudino Quiroga, Nicolás. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física; Argentina.Fil: Baudino Quiroga, Nicolás. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Física Enrique Gaviola; Argentina.Otras Ciencias de la Educació