又到了每年一度的诺贝尔奖揭晓时间,相信很多人对诺奖获得者的奖金怎么花会很感兴趣。今天我们故事的主角是2001年诺贝尔物理学奖获得者卡尔·威曼(Carl Wieman),他用诺奖奖金创设了非营利教育项目PhET,为全世界学生提供了更好的科技教育资源,并获得了创新教育的顶级奖项。

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卡尔·威曼 via Stanford.edu


卡尔·威曼,美国斯坦福大学凝聚态物理学家。他以“在碱金属原子稀释气体中(制成)玻色-爱因斯坦凝聚的成就,以及关于凝聚特性的早期基础研究”与沃尔夫冈·克特勒和埃里克·康奈尔三人共同获得2001年的诺贝尔物理学奖。

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2001年颁奖典礼(左3:卡尔·威曼) via nobelprize.org


威曼不仅是世界上顶尖的凝聚态物理学家,同时他也对科技教育投入了十足的关心。当他还是一位助教的时候,他以科学家的思维向学生讲授知识,尽管花费了很多精力,却发现一个令人沮丧的事实:很多研究生花了十七年的时间学习,来到了他的实验室,他们却没有足够但能力进行项目研究,甚至无法理解什么是物理学。


于是,威曼教授对教学进行研究,他发现,在传统课堂“授课-作业-考试”模式中的几个问题:


知识记忆问题:

在一节精彩的课堂结束后,威曼向学生进行提问六个课堂知识相关的问题,大多数学生只能答对一个。


认识基本概念问题:

通过对十四个案例的研究,他发现在传统课堂中学生只掌握了30%的基本概念。


科学问题解决的问题:

在课程结束之后,学生并不能将孤立的概念系联成连贯的知识结构,无法完成从新手到专业的转变。


面对学生学习的困难,威曼教授提出“即时教学(JiTT)”、“课堂相应系统(CRS)”和“复杂在线模拟(PhET)三项教学技术作为解决方案。(关于威曼教授对教育的研究,详见参考资料)


在获得2001年诺贝尔物理学奖之后,威曼用诺奖奖金以及国家科学基金基金和卡夫利基金会提供的赠款,启动PhET的开发(值得一提的是,2001年诺奖奖金是历年的最高峰)。

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PhET的界面演示 via PhET


PhET的使命是“通过免费的互动模拟软件推动全球的科学和数学教育”,它是一个非营利的、开源的组织,任何人都可以从PhET的网站下载或使用模拟软件,教师可以进行更好的课堂演示,并帮助学生深入认识科学。


卡尔·威曼说:“我希望这些互动模拟软件能够为学生提供更有价值的学习科学的工具,它们比传统媒体更有优势,吸引了各种背景的学生,并希望教师能够灵活地使用这些工具。”

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卡尔·威曼利用PhET讲课 via PhET


尽管PhET仍需要在筹款下运行,但它已经远远超过了威曼最初的疯狂梦想。目前,PhET已经被翻译成包括中文在内的90多种语言,在200多个国家和地区中应用。


科技学堂曾详细介绍过中文版PhET的特点和使用方法,点击了解详情:http://www.sciclass.cn/Information/InformationInfo?information_id=9252


PhET在科技教育中深入人心,在美国,PhET被广泛应用于STEM教育中,威曼说,他甚至很少遇到在高中阶段没用使用过PhET的学生。


PhET也推动了世界科技教育的创新。在9月27日举行的“世界教育创新峰会(WISE)”中,PhET在15个入围的项目中脱颖而出,成为6个获得“2017 WISE教育项目奖”之一。


从顶尖的凝聚态物理学家,卡尔·威曼转型为世界知名的教育家。他将自己的科技教育经验和成果出版成书:Improving How Universities Teach Science: Lessons from the Science Education Initiative,在这本书里,你可以进一步认识威曼的科技教育思想。


参考资料:

[1] Carl Wieman : Why Not Try A Scientific Approach To Science Education?

[2] Carl Wieman : A Scientific Approach To Science Education - Research On Learning

[3] Carl Wieman : A Scientific Approach To Science Education - Reducing Cognitive Load

[4] Carl Wieman : A Scientific Approach To Science Education - Beliefs, Guided Thinking And Technology

[5] Carl Wieman : A Scientific Approach To Science Education - Technology And Institutional Change