Original: http://geocalc.clas.asu.edu/html/Modeling.html
David Hestenes
Teorija modeliranja ima za cilj razjašnjavanje uloge modela i modeliranja u naučnom znanju i praksi. Pruža temelje realističkoj filozofiji nauke i konstruktivističkoj metodologiji poučavanja. Pedagogija modeliranja i njena primjena u nastavi fizike obrađena je na web stranici Programa za modeliranje.
Sažetak. Naučno razmišljanje temelji se na evoluiranoj ljudskoj sposobnosti da slobodno stvara i manipulira mentalnim modelima u mašti. Ova sposobnost modeliranja omogućila je ranim ljudima da se kreću prirodnim svijetom i nose sa izazovima preživljavanja. Zatim je pokrenuo dizajn i upotrebu alata za oblikovanje i kontrolu okoline. Govorni jezik olakšao je razmjenu mentalnih modela u zajedničkim aktivnostima poput lova i održavanju plemenskog pamćenja kroz pričanje priča. Evolucija kulture ubrzala se izumom pisanog jezika, što je omogućilo stvaranje moćnih simboličkih sistema i alata za razmišljanje. To uključuje namjerni dizajn matematičkih alata koji su od suštinske važnosti za fiziku i inženjerstvo. Mentalni model koordiniran sa simboličkim prikazom naziva se konceptualni model. Konceptualni modeli pružaju simboličke izraze sa značenjem. Ovaj esej predlaže teoriju modeliranja kognitivne strukture i procesa. Ponuđene su osnovne definicije, principi i zaključci. Uzorak je potkrepljujućih dokaza iz različitih kognitivnih nauka. Teorija daje osnovu za naučnu pedagogiju nazvanu Instrukcije za modeliranje, koja se široko primjenjuje s dokumentiranim uspjehom i nedavno je prepoznata nagradom za izvrsnost u obrazovanju iz fizike Američkog fizičkog društva.
Hestenes, SemiotiX, novembar 2015.
http://semioticon.com/semiotix/2015/11/.
Teorija modeliranja za matematičko i prirodno obrazovanje
Sažetak. Matematika je opisana kao znanost o obrascima. Prirodna nauka se može okarakterizirati kao istraživanje obrazaca u prirodi. Za obje domene središnje je poimanje modela kao jedinice koherentno strukturiranog znanja. Teorija modeliranja bavi se modelima kao osnovnim strukturama u spoznaji, kao i naučnim znanjem. Održava oštru razliku između mentalnih modela s kojima ljudi razmišljaju i konceptualnih modela koji se javno dijele. Ovo podržava stav da se spoznaja u nauci, matematici i svakodnevnom životu u osnovi sastoji u stvaranju i korištenju mentalnih modela. Pregledavamo i proširujemo elemente teorije modeliranja kao temelja za istraživanje i razvoj u obrazovanju iz matematike i prirodnih nauka.
D. Hestenes, Teorija modeliranja za matematičko i naučno obrazovanje, u R. Lesh, P. Galbraith, C. Hines, A. Hurford (ur.) Modeliranje matematičkih kompetencija učenika (New York: Springer, 2010).
© Američki institut za fiziku (http://www.aapt.org).
Napomene za teoriju modeliranja nauke, spoznaje i podučavanja
Sažetak. Teorija modeliranja pruža zajedničku osnovu za interdisciplinarna istraživanja u naučnom obrazovanju i mnogim granama kognitivne nauke, sa implikacijama na naučnu praksu, dizajn nastave i veze između nauke, matematike i zdravog razuma.
Hestenes, Napomene za teoriju modeliranja nauke, spoznaje i poučavanja, U E. van den Berg, A. Ellermeijer i O. Slooten (ur.) Modeliranje u fizici i fizičkom obrazovanju,(U. Amsterdam 2008).
© Američki institut za fiziku(http://www.aapt.org).
Igre modeliranja u Newtonovom svijetu
Sažetak. Osnovni principi Newtonove mehanike mogu se protumačiti kao sistem pravila koji definiraju miješanje igara za modeliranje. Zajednički cilj ovih igara je razviti potvrđene modele fizičkih pojava. Ovo je polazna točka za obećavajući novi pristup nastavi fizike u kojem se studente od početka uči da je u nauci „modeliranje naziv igre“. Glavna ideja je naučiti sistem eksplicitnih principa i tehnika modeliranja, upoznati studente sa osnovnim skupom fizičkih modela i pružiti im puno prakse u izradi modela, validaciji modela eksperimentom i primeni modela kako bi objasnili, predvidjeti i opisati fizičke pojave. Nažalost, potpuna primjena ovog pristupa zahtijevaće veliku reviziju standardnih nastavnih materijala koja tek treba biti izvršena. Ovaj članak iznosi fizičko, epistemološko, istorijsko i pedagoško obrazloženje pristupa.
Hestenes, Am. J. Phys.,60: 732-748 (1992).
© Američki institut za fiziku(http://www.aapt.org).
Modeliranje softvera za učenje i bavljenje fizikom
Sažetak. Ovo je početni izvještaj dugoročnog istraživačkog programa o dizajnu integriranih računarskih softverskih sistema za obrazovanje fizike, i općenito matematičko obrazovanje. Program se temelji na teoriji nastave koja se centralno bavi konstrukcijom, validacijom i upotrebom naučnih modela za objekte i procese u stvarnom svijetu. Cilj mu je razviti detaljnu teoriju softverskog dizajna koja podržava i koordinira sve aspekte konceptualnog i računskog modeliranja. Teorija se primjenjuje na dizajn svestrane radne stanice za modeliranje za učenje i bavljenje fizikom putem računara, uključujući koordinaciju eksperimentalnih i teorijskih aktivnosti.
Hestenes, u: Razmišljanje o fizici za podučavanje,Ed. Carlo Bernardini i dr., 25-65 (1995).
© Plenum Press.
Filozofija je zapisana u toj sjajnoj knjizi koja nam je uvijek legla pred očima – mislim na Univerzum – ali ne možemo je razumjeti ako prvo ne naučimo jezik i ne shvatimo simbole u kojima je napisan. Ova knjiga napisana je matematičkim jezikom, a simboli su trokuti, krugovi i drugi geometrijski likovi, bez čije pomoći nije moguće razumjeti niti jednu riječ; bez koje se uzalud luta mračnim lavirintom.
– Galileo Galilei
- Modeli i teorije
- Nulti zakon fizike
- Generički zakoni i principi mehanike čestica
- Procesi modeliranja
© D. Hestenes. Prvobitno objavljeno kao poglavlje 9 u prvom izdanju New Foundation for Classical Mechanics
Posljednja izmjena 9. maja 2016.