Peran generatif Percobaan di Fisika dan dalam Pengajaran Fisika: Sebuah Saran untuk Rekonstruksi epistemologis ISMO T. Koponen dan TERHI MA NTYLA Departemen Ilmu Fisik, University of Helsinki, Finlandia Abstrak. Dalam experimentality mengajar fisika merupakan komponen integral dalam memberikan awal titik pembentukan pengetahuan dan konseptualisasi. Namun, epistemologi percobaan tidak sering ditujukan langsung dalam literatur pendidikan dan pedagogis. Ini waran upaya untuk menghasilkan rekonstruksi diterima peran epistemologis eksperimen dalam fisika dengan menggambar wawasan dari sejarah dan filsafat fisika. Menuju bahwa akhirnya, peran percobaan 'dalam fisika abad ke-19 dibahas. Kami mengusulkan sini rekonstruksi, yang didasarkan pada gagasan bahwa dalam epistemologi eksperimen inductivelike generatif pembenaran pengetahuan adalah sentral. Pandangan generatif memungkinkan untuk mempertahankan aspek-aspek eksperimen yang membuat mereka bertujuan untuk belajar dan dapat memberikan titik awal untuk konstruksi siswa sendiri pengetahuan. Rekonstruksi juga membantu untuk hamil percobaan dengan peran historis mereka yang benar dan membantu untuk membawa kembali generatif penggunaan eksperimen dalam mengajar, yang, setelah semua, tidak pernah lenyap dari praktek fisika. 1. Pengantar Percobaan memiliki peran begitu sentral dalam pendidikan fisika yang hampir tidak ada gagal untuk menyebutkan buku fisika yang merupakan 'ilmu eksperimental' dan bahwa dalam fisika 'pengetahuan didasarkan pada eksperimen'. Dari pernyataan ini tampaknya ada menjadi kesepakatan umum di antara fisikawan melakukan ilmu mereka, filsuf menafsirkan kegiatan fisikawan ', dan akhirnya, pendidik ilmu pengetahuan mencoba untuk memberikan gambaran fisika untuk siswa mereka. Namun, segera setelah epistemologis peran eksperimen perlu dibuat lebih pasti, ada spektrum yang luas pandangan mulai dari percobaan sebagai dasar untuk sederhana induksi pandangan bahwa percobaan yang digunakan untuk teori-teori membantah. Oleh

karena itu, ada kebutuhan untuk membayar lebih memperhatikan epistemologi percobaan dalam fisika pendidikan. Peran verificatory eksperimen adalah sikap fisikawan disukai ', diungkapkan oleh Feynman dkk. (1963) menyebutkan: "Tes pengetahuan semua percobaan. Percobaan adalah satu-satunya hakim kebenaran ilmiah '. Fisikawan sering menyebutkan eksperimen dalam peran teori 'mendukung' (Einstein 1970; Ilmu Pengetahuan & Pendidikan (2006) 15:31-54? Springer 2006 DOI 10.1007/s11191-005-3199-6 Weinberg 1993), tetapi gagasan bahwa percobaan adalah untuk membantah teori oleh pemalsuan (Popper 1935/2002) adalah, bagaimanapun, membantah (Einstein 1970, hlm 21 23; Weinberg, 1993 102). Ilmu pengetahuan 'buku' ', di sisi lain, mengikuti skema pembenaran verificatory, dan menampilkan fisika sebagai rantai logis kemajuan yang stabil, eksperimen berbasis verifikasi prediksi pada teori (Kuhn 1996). Berlawanan dengan konsepsi ini, inductivist pandangan tentang peran eksperimen yang umum dalam literatur fisika abad ke-19 (lihat misalnya Robin 1904; Duhem 1914/1954). Namun, menjelang akhir ke-19 abad, ada pergeseran ke hipotetis-deduktif pandangan ilmu pengetahuan, dan pertanyaan yang berhubungan dengan logika penemuan disisihkan mendukung logika membenarkan pengetahuan teoritis (Suppe 1977; Giere 1988). Selama dua dekade telah terjadi peningkatan kritik terhadap dominan pandangan bahwa peran utama dari percobaan ini dalam memverifikasi, atau menyangkal pengetahuan; epistemologi dan filsafat eksperimen eksperimen jauh lebih kaya daripada digambarkan dalam akun standar ilmu pengetahuan (Hacking 1983; Franklin 1986, 1999; Giere 1988, 1999; Gooding et al. 1993). Baru-baru ini telah telah menyarankan bahwa yang ideal inductivist, atau apa yang bisa disebut - dari luas perspektif - 'pengetahuan pembenaran generatif' mungkin masih menjadi penting bagian dari melakukan ilmu (jika tidak berbicara tentang ilmu pengetahuan), dan telah benar-benar pernah ditinggalkan (Nickles 1993). Gagasan ini menunjukkan bahwa, juga di fisika pendidikan, ada kebutuhan untuk mempertimbangkan kembali dan reanalyse peran eksperimen dalam menghasilkan pengetahuan baru dan dalam membentuk makna konsep teoritis. Alasan lain untuk membayar perhatian pada epistemologi eksperimen adalah karena dengan fakta bahwa pertanyaan hari ini terkait dengan peran eksperimen dalam

menghasilkan pengetahuan tidak sering ditujukan langsung dalam literatur pendidikan fisika. Literatur pendidikan konsentrat, tentu saja, terutama pada pendidikan aspek melakukan percobaan; pada peran mereka pada pembelajaran dan praktis terkait dengan mengajar pertanyaan. Pertanyaan-pertanyaan ini sering dibahas dalam kerangka disebut sebagai pandangan konstruktivis pribadi pada pembelajaran (Trumper 2003). Dalam konstruktivisme masalah pribadi yang berhubungan dengan pembelajaran telah diselesaikan, dan ada juga studi informatif pada fisika pendidikan pekerjaan laboratorium yang digunakan untuk mendukung proses kognitif siswa membentuk pengetahuan (Van Heuvelen 1991; Redish 1994, 1999; Hammer 1996; Sokoloff & Thornton 1997; McDermott et al. 2000). Namun, pertanyaan dibahas dalam konstruktivisme pribadi sering terpisah dari epistemologis masalah mengenai asal tujuan (atau intersubjektif dan berbagi) pengetahuan bahwa ilmu memproduksi dan bagaimana pengetahuan ini dibenarkan. Masih ada kebutuhan untuk rekonstruksi epistemologis peran eksperimen dalam fisika, jujur untuk peran mereka sebagai dikandung dalam sejarah fisika. Kami mengusulkan sini satu kemungkinan untuk rekonstruksi, yang dapat digunakan sebagai dasar untuk perencanaan eksperimen pendidikan. Hal ini didasarkan pada 32 ISMO T. Koponen DAN TERHI MA NTYLA ide, bahwa kita harus lebih memperhatikan pembenaran generatif pengetahuan. Artinya, kita harus membayar lebih memperhatikan fenomenologis fisika dan empirisme sebagaimana dicontohkan dalam praktek 19thcentury yang fisika. Kami membahas sejarah dan filsafat fisika di panjang, yang diperlukan untuk membuat argumentasi yang masuk akal dan dapat diterima. Kami percaya bahwa rekonstruksi yang dihasilkan membantu untuk menghindari perangkap sederhana inductivism dan ruang lingkup yang sempit penggunaan verificatory eksperimen. Hal ini juga mempertahankan aspek-aspek eksperimen, yang membuat mereka tujuan untuk belajar dengan memberikan titik awal untuk konstruksi siswa sendiri ' pengetahuan. 2. Eksperimen dan Eksperimentasi dalam Fisika Pendidikan Demonstrasi dan kerja praktek di laboratorium telah lama diterima sebagai bagian integral dari pembelajaran fisika (Wellington 1998; Trumper 2003) dan sulit - bahkan tidak mungkin - untuk membayangkan kemungkinan sebagai rasional

pengajaran fisika tanpa pekerjaan eksperimental. Banyak reformasi pendidikan fisika telah mengandalkan pada keyakinan bahwa belajar dapat ditingkatkan melalui cara-cara pengembangan di mana percobaan dilakukan dalam fisika kelas serta dengan mengembangkan bahan studi yang sesuai dan eksperimental model mengajar (Duit & Confrey 1996). Para reformis dan perancang kurikulum baru telah cukup sering diambil dukungan untuk ide-ide mereka dari pandangan konstruktivis pembelajaran (untuk tinjauan, lihat Niaz et al 2003.; Trumper 2003). Para peneliti tidak setuju, bagaimanapun, pada signifikansi eksperimental bekerja di ilmu pendidikan (Lazarowitz & Tamir 1994; Putih 1996). Telah ditemukan bahwa pekerjaan praktis berdampak kecil pada siswa pemahaman (Watson et al, 1995.), bahwa kegunaan pekerjaan laboratorium menuju tujuan pembelajaran konsep-konsep ilmiah sulit untuk menafsirkan dan agak tidak pasti (Hodson 1993, 1996), dan bahwa manfaat dari laboratorium bekerja pada pemahaman siswa tentang karakter pengetahuan fisika juga dipertanyakan (Millar 1989). Hasil miskin diduga Hasil dari eksperimen cara dilakukan. Dalam beberapa kasus, jelas alasan ketidakefektifan adalah penggunaan verificatory terlalu langsung dari percobaan; permintaan kognitif laboratorium pada khususnya cenderung rendah, karena percobaan yang digunakan terutama sebagai cara untuk mengkonfirmasi hanya apa telah diajarkan (Lazarowitz & Tamir 1994; Berry & Sahlberg 1996; Trumper 2003). Yang lainnya ekstrim, penggunaan induktif disederhanakan dari percobaan, seperti dalam apa yang disebut "Penemuan belajar 'yang berasal pada tahun 1960, juga telah terbukti menjadi pendekatan berhasil. Kegagalan telah dianggap berasal, untuk tingkat besar, dengan gagasan palsu inductivism dalam ilmu pengetahuan dan farstretched gagasan siswa sebagai 'peneliti pemula' (Hodson 1992; Niaz et al. 2003; Trumper 2003). PERAN generatif EKSPERIMEN 33 2.1. TUJUAN PENDIDIKAN DALAM konstruktivisme PRIBADI Banyak peneliti dan pendidik (Redish 1994, 1999; Hammer 1996; Hestenes 1998) telah mengakui kebutuhan untuk kerangka teoritis untuk fisika pendidikan. Menjelang akhir ini, Redish (1994) menyarankan penggunaan prinsip-prinsip yang didasarkan pada kognitif studi, yang kepedulian pemahaman siswa dan proses belajar. Kerangka mengakui pentingnya kognisi pribadi pada pembelajaran telah dikembangkan secara bertahap selama dua

terakhir dekade, dan menurut Trumper (2003), dapat dilihat sebagai versi 'Model pembelajaran konstruktivis pribadi' atau hanya 'konstruktivisme pribadi'. Fitur utama dari itu adalah bahwa 'itu dimulai dengan apa yang siswa ketahui, lanjutkan dengan apa yang mereka dapat belajar dengan mengatur interaksi mereka dengan dunia fisik di sekitar mereka, dan menghubungkan pembelajaran ini ke mendasari prinsip-prinsip pengetahuan ilmiah '(Trumper 2003, h. 650). Pribadi konstruktivisme dapat diambil, bukan, sebagai panduan tentang cara mengajar, bukan apa yang harus mengajar, dan hal ini berguna untuk memisahkan ide-ide konstruktivis tentang belajar dari epistemologi konstruktivisme (Gil-Perez et al, 2002;. Trumper 2003). Adopsi konstruktivisme pribadi sehingga tidak berarti mengakui epistemologi konstruktivis, yang harus ditolak di sini sebagai cacat konsepsi pengetahuan (lihat misalnya, Matthews 1997, 2000; Nola 1997; Niaz et al. 2003). Berdasarkan pribadi, kegiatan laboratorium konstruktivisme yang konseptual lebih menuntut daripada memverifikasi percobaan sederhana telah diusulkan oleh banyak penulis (Arons 1993; Redish 1994; Sokoloff & Thornton 1997). Penulis yang berbeda menekankan tujuan pendidikan pekerjaan laboratorium berbeda, tetapi tujuan umum diterima adalah bahwa siswa harus memiliki (1) kesempatan untuk berpartisipasi dalam akuisisi dan pembangunan pengetahuan, (2) untuk melihat bagaimana pengetahuan yang dicapai dan dibenarkan, dan (3) untuk memahami bagaimana arti konsep-konsep dan hukum dalam fisika dihasilkan. Dalam mencapai tujuan ini, interaksi sosial siswa memiliki peran penting. Siswa harus memiliki kesempatan untuk mengekspresikan ide-ide mereka dalam kata-kata mereka sendiri, untuk mencerminkan tentang belajar sendiri dan memperbaiki kesalahan, dan membuat eksplisit mereka penalaran intuitif sendiri (Redish 1994, 1999; Hammer, 1996; McDermott et al. 2000). Model pengajaran yang efektif, dalam rangka mencapai tujuan pendidikan, juga harus memperhatikan aspek-aspek kognitif belajar, seperti pengetahuan mengorganisir (Reif 1987, 1995; Van Heuvelen 1991;. Bagno et al, 2000) dan proses memproduksi pengetahuan (Etkina et al, 2002;. Mei & Etkina 2002). Dalam ini model mengajar, proses belajar siswa sering didukung dengan menggunakan

mengatur prinsip-prinsip dan representasi visual mereka, misalnya konsep peta dan gambar (Reif 1987, 1995; Van Heuvelen 1991;. Bagno et al, 2000). Model pembelajaran menekankan aspek prosesual menghasilkan pengetahuan seringkali didasarkan pada sifat investigasi konseptualisasi dan pada 34 ISMO T. Koponen DAN TERHI MA NTYLA pengamatan sebagai sumber pengetahuan. Sebagai contoh Etkina et al. (2002) dan Mei dan Etkina (2002) menggabungkan berbagai jenis eksperimen, yang digunakan untuk membimbing siswa untuk membedakan antara bukti pengamatan dan kesimpulan, kesimpulan eksperimen untuk menguji dan melihat penerapan ide-ide mereka. McDermott et al. (2000) telah menyatakan pandangan yang sama, dan mereka juga mencatat kebutuhan untuk membangun konsep mulai dari pengamatan. Konsep melanjutkan pembentukan dari observasi dan eksperimen, bagaimanapun, tidak satunya cara untuk mempromosikan partisipasi siswa aktif dan investigasi karakter pembelajaran. Sebuah contoh yang baik disediakan oleh metodologi pemodelan, di mana peran utama dari percobaan ini untuk menguji dan memvalidasi model, dan ada demikian dominasi yang jelas terhadap pandangan hipotetis-deduktif pada peran percobaan (Hestenes 1992;. Wells et al 1995). Contoh ini menunjukkan bahwa tujuan pendidikan dalam konstruktivisme pribadi dapat dikombinasikan dengan tujuan berbeda bias epistemologis, berdasarkan pandangan yang berbeda tentang pembenaran pengetahuan. 2.2. Epistemologis TUJUAN KERJA LABORATORIUM Tujuan pendidikan sebagaimana diuraikan di atas dalam konstruktivisme pribadi lakukan tidak, bagaimanapun, menjamin keaslian eksperimen fisika dalam mengajar. Selain ini, dua gol tambahan epistemologis perlu ditetapkan, mensyaratkan bahwa 4 eksperimen dipahami sebagai sumber pengetahuan, tetapi tidak hanya ini, perlu diakui bahwa 5 percobaan sebagai bentuk penalaran secara konseptual sebanding dengan teori. Melalui sejarah dan analisis filosofis, kami berpendapat bahwa epistemologi yang sesuai memenuhi persyaratan tersebut dapat didasarkan pada eksperimen dalam bentuk generatif pembenaran pengetahuan. Dalam rangka untuk memotivasi dan membenarkan tujuan disarankan perlu untuk menganalisis secara lebih rinci peran percobaan dalam fisika dan menggambar wawasan tentang itu dari sejarah dan filosofi fisika. Atas dasar ini, menjadi mungkin untuk menghasilkan rekonstruksi, benar cukup untuk cara-cara yang digunakan dalam eksperimen fisika, tetapi yang juga memberikan perhatian yang tepat untuk faktor-faktor kognitif dalam belajar dan pentingnya peran aktif sendiri pembelajar dalam belajar (Nersessian 1984, 1995;

Izquierdo-Aymerich & 'Adu riz-Bravo 2003). Sangat penting dalam rekonstruksi adalah struktur dan proses produksi pengetahuan dan cara yang cocok untuk mewakili mereka untuk tujuan pembelajaran. 3. J Primer filosofis untuk Epistemologi dari Percobaan Berbagai eksperimen epistemologi kaya 'tidak ditangkap oleh koheren skema filosofis; ilmu pengetahuan eksperimental terlalu kompleks untuk ini. Namun demikian, kita perlu perspektif yang koheren pada epistemologi eksperimen dan PERAN generatif EKSPERIMEN 35 untuk menghubungkan pandangan filosofis yang relevan. Kami berikan di sini ikhtisar dari sudut pandang mereka (untuk diberi nomor dari P1 ke P6), yang membentuk dasar dari rekonstruksi untuk diproduksi. Kami menekankan disini peran percobaan dalam pengetahuan konstruksi. Sudut pandang yang dipilih menolak perbedaan yang tegas antara 'konteks penemuan' dan 'konteks pembenaran' (Reichenbach 1951). Telah dikemukakan, bahwa pembagian ini telah membuat para filsuf terlalu menekankan peran teori dan telah menyebabkan 'mengabaikan eksperimen' di filsafat (Franklin 1986, 1999; Nickles 1993;. Gooding et al 1993). P1. Konsekuensial pembenaran pengetahuan adalah salah satu peran epistemologis eksperimen, tetapi bukan satu-satunya yang penting. Pandangan bahwa utama peran percobaan adalah untuk memverifikasi prediksi teoritis (peran verificatory dari percobaan), disebut di sini 'konsekuensial pembenaran pengetahuan' berikut Nickles (1993). Pembenaran konsekuensi pengetahuan sebagai hanya peran epistemologis eksperimen telah konsepsi dominan peran epistemologis eksperimen hingga filosofis cukup baru tulisan tentang fisika (lihat misalnya Hacking 1983; Gooding et al, 1993;. Nickles 1993). Sebagai sarana pembenaran, itu secara inheren terkait dengan perbedaan antara 'konteks penemuan' dan 'konteks pembenaran' (Reichenbach 1951), yang juga merupakan asumsi dasar di balik View disebut Diterima (RV) pada teori (Suppe 1977). Menurut RV, satu-satunya peran eksperimen, yang menghasilkan analisis logis yang bermakna, adalah terbatas pada konsekuensial pembenaran; menggunakan eksperimen untuk mengkonfirmasi atau menolak prediksi teoritis. P2. Selesai teori memiliki struktur hirarkis bertingkat. RV dikandung ilmu sebagai ia berpikir untuk mengembangkan: awalnya terdiri dari empiris generalisasi berdasarkan pengamatan tingkat bawah, kemudian istilah teoritis diperkenalkan oleh definisi dan hukum atau generalisasi teoritis dirumuskan dalam hal dari mereka. Jadi, ada kemajuan atas dan abstraksi

dari fakta-fakta khusus untuk teori (Suppe 1977, hal 17). Kritik terhadap struktur bertingkat teori sebagaimana dibahas dalam RV yang paling sering diarahkan terhadap kemungkinan untuk menyimpulkan secara logis struktur dari tingkat yang lebih tinggi dari orang-orang pada tingkat yang lebih rendah, bukan untuk struktur bertingkat itu sendiri. Untuk Misalnya, pandangan alternatif untuk RV disarankan oleh Toulmin (1969) juga mempekerjakan struktur bertingkat. Namun, untuk Toulmin ini tidak berarti yang menurunkan tingkat struktur dapat disimpulkan dari struktur tingkat yang lebih tinggi, hanya itu kesimpulan tentang fenomena dapat ditarik sesuai dengan mereka (Toulmin 1969). P3. Pengamatan adalah teori-sarat dan pengakuan fenomena dipandu oleh teori. Dalam beberapa alternatif RV, makna konsep-konsep empiris menjadi perhatian. Sebagai contoh, Hanson (1958) telah menekankan pentingnya proses penemuan, dimana konsep-konsep dan hukum menerima makna awal mereka. Untuk Hanson, semua pengamatan adalah 'teori-sarat' dan pengakuan fenomena, pengamatan dan fakta yang dipandu oleh teori. Menurut dia, 'Teori fisika memberikan pola dalam data yang muncul dimengerti'. (Hanson 1958, hal 344). Logika penemuan itu terdiri dari fitting pengamatan dan fenomena pola teoritis yang ada (Hanson 1958, hal 90). P4. Teori tidak perlu interpretasi, melainkan makna dari konsep-konsep dan hukum dibangun melalui konstruksi mereka. Kekurangan dapat diperbaiki RV adalah yang melihat teori sebagai sistem formal ditafsirkan membutuhkan aturan empiris penafsiran. Bertentangan dengan ini, dalam View disebut Semantic (SV), yang fenomena yang dibahas dalam hal model dan perhatian dipandu ke pertanyaan tentang bagaimana pertandingan antara eksperimen dan teori yang sudah dibuat oleh cara konstruksi, melalui penggunaan model atau dalam hal hirarki model (Suppe 1977; van Fraassen 1980; Giere 1988, 1999). Sebagai catatan Giere, dalam SV, menjadi mungkin untuk memulai konstruksi makna dari tingkat dasar dan melanjutkan ke tingkat superordinate, dan 'salah satu tidak harus khawatir tentang bagaimana untuk menempatkan signifikansi empiris ke dalam struktur formal jika salah satu menghindari lompatan awal abstraksi jauh dari makna yang ada di sana sepanjang di tingkat dasar '(Giere 1999, hal 117).

P5. Eksperimen dan teori saling terkait. Dalam SV, menjadi mungkin untuk memahami pembangunan makna teoritis dan empiris sebagai yang inheren terjalin. Terjalinnya sangat jelas dalam empirisis berdasarkan pandangan SV, seperti misalnya dalam empirisisme Konstruktif (van Fraassen 1980). Empirisisme konstruktif memerlukan pandangan bi-directional pada eksperimen, dimana 'teori merupakan faktor dalam desain eksperimental' dan, pada sisi lain, adalah faktor eksperimentasi dalam konstruksi teori "(van Fraassen 1980, hal 77). Pandangan ini setuju dengan versi Duhem dari empirisme, di mana eksperimen juga dipahami sebagai 'kelanjutan dari teori', dan sebagai Duhem 'catatan eksperimen dalam fisika adalah tidak hanya pengamatan fenomena; itu, selain itu, interpretasi teoritis fenomena ini '(Duhem 1914/1954, hal 144). Selain itu, untuk Duhem, penggunaan instrumen itu sendiri menjadi hanya mungkin melalui interpretasi teoritis fenomena pada yang operasi mereka didasarkan. Gagasan ini juga ciri empiris sehingga peran terjalin teori dan eksperimen dalam fisika. Mereka memberikan baik untuk teori dan eksperimen sama pentingnya dalam pembentukan pengetahuan. P6. Pembenaran generatif pengetahuan pada dasarnya adalah bagian dari teori konstruksi. Dengan pengertian Hanson tentang pentingnya proses Penemuan (P3), ditambah dengan Duhem dan gambar van Fraassen tentang bagaimana hasil percobaan dicocokkan dengan teori (P5), kita semakin dekat ke empirisme abad ke-19 dan konsepsi yang metode ilmiah. Para sudut pandang yang muncul dari pertimbangan-pertimbangan ini menekankan konteks penemuan dan peran eksperimen di dalamnya, tetapi menolak induktif sederhana konsepsi produksi pengetahuan. Pandangan eksperimen, yang menekankan proses penemuan dan pembentukan pengetahuan baru, tanpa terjebak dalam directionality satu disederhanakan dari induktif skema, disebut di sini pembenaran generatif pengetahuan, berikut ini PERAN generatif EKSPERIMEN 37 saran oleh Nickles (1993). Dengan demikian, eksperimen yang dasar dan sumber pengetahuan baru dan mereka ditafsirkan dalam teori yang ada, tetapi dalam proses itu, tubuh pengetahuan teoritis yang terlibat juga menjadi berubah. (Hacking 1983; Nickles 1993). Sebagai Nickles garis besar, generatif pembenaran adalah konstruktif; teori dibenarkan oleh konstruksi, 'langsung oleh penalaran untuk teori dari apa yang sudah kita ketahui''''tentang dunia sebagai maupun tidak langsung dengan penalaran dari teori '(Nickles 1993, hal 306). 4. Dukungan untuk Justifikasi sejarah Generative

Dalam rangka untuk mencari dukungan sejarah untuk mengklaim bahwa pembenaran generatif pengetahuan adalah peran epistemologis otentik untuk percobaan, kami menyediakan dalam berikut gambaran epistemologi percobaan 'di ke-19 abad. Selama masa itu, empirisme adalah salah satu dari benua utama filosofis sikap, yang tidak hanya mempengaruhi pandangan ahli fisika tetapi juga setidaknya sebagian hasil perkembangan dalam metodologi fisika. Empirisme sehingga membuka sudut pandang yang relevan mengenai mewakili dan pengorganisasian pengetahuan empiris dan pada konstruksi teori yang berhubungan dengan itu. Jika tidak diambil terlalu jauh, jenis-jenis pandangan empiris tidak bertentangan dengan realisme moderat (Cartwright 1983; Hacking 1983; Rupa 1986). Di samping empirisisme, bagaimanapun, kemajuan penting yang dibuat dalam garis reduksionis dan realis pandangan, misalnya dalam teori kinetik dan teori atom materi (Brush 1983). Namun, karena pembenaran generatif adalah menarik di sini, kami berkonsentrasi terutama pada empirisme dan garis pemikiran, yang mendasari itu. 4.1. PENEMUAN PENGGUNAAN generatif PERCOBAAN Para generativists awal, seperti Bacon dan Newton, berpendapat bahwa yang terbaik titik awal untuk membangun teori ini mulai dari apa yang sudah diketahui tentang fenomena (Nickles 1993, hal 304). Dalam hal ini, Newton metode induktif, yang mengambil pengamatan dan percobaan sebagai dasar untuk sehingga pengetahuan dapat diambil sebagai formulasi pertama dari pembenaran generatif. Menurut pandangan Newton, adalah mungkin untuk menyimpulkan hukum-seperti representasi melalui generalisasi induktif, yang merangkul keteraturan dan umum fitur berulang ditemukan di alam. Dalam metode Newton, bagaimanapun, deskripsi matematika dari keteraturan dipisahkan dari penemuan penjelasan fisik. Para matematika deskripsi yang induktif generalisasi, berdasarkan pengamatan, akhirnya diuji terhadap diamati fakta. Metode Newton sudah lama diselenggarakan sebagai yang ideal untuk ilmu fisik, jika tidak realisasi dalam praktek nya, serta dalam konstruksi teori (Duhem 1914 / 1954; Darrigol 2000). Bagian matematika dari metode Newton 38 ISMO T. Koponen DAN TERHI MA NTYLA berubah selama abad ke-18 ke dalam kuat 'neo-Newtonian' matematika fisika dicontohkan oleh mis. Prancis 'Laplacian fisika' (lihat juga

Sikat 1983; Smith & Bijaksana 1989; Darrigol 2000). Kemajuan dilakukan melalui baris ini pembangunan dalam konstruksi teori, tetapi peran sempit dilihat dari percobaan akhirnya menghambat penemuan-penemuan baru di dalamnya. Dalam fisika eksperimental, metode induktif Newton jauh berubah di akhir abad 18 dan berevolusi menjadi lebih ketat eksperimental pendekatan, di mana hasil eksperimen yang tidak digunakan sebagai dasar hipotesis, tapi diambil dalam arti phenomenalist, memang, mereka diambil sebagai representasi dari keteraturan yang ditemukan dalam fenomena yang berbeda. Ini adalah dominan bentuk percobaan fisika di Jerman sampai dengan 1830 dan tujuannya adalah untuk 'menemukan fenomena baru, memeriksa sifat fenomena dan menyediakan koneksi antara fenomena yang berbeda ', dan kemudian atas dasar ini melalui induksi dan generalisasi - untuk menghasilkan hukum eksperimental (Jungnickel & McCormmach 1986, hal 120). Sebuah kasus menarik dari induktif seperti eksperimen dikombinasikan dengan investigasi fenomenologis tanpa representasi matematika disediakan oleh Faraday dan penelitian tentang elektromagnetisme (Gooding 1990). Pekerjaan Faraday adalah jelas bebas dari teori matematika. Sebuah Fitur ditandai gaya Faraday eksperimen adalah eksplorasi dan penggunaan imajinatif praktek eksperimental, kemungkinan untuk bervariasi dan mengubah setup eksperimental dan situasi. Dalam karya Faraday, yang induktif-seperti, experimentality generatif mengambil bentuk logika yang melekat dan koherensi eksperimen sendiri, dalam bentuk 'penalaran eksperimental' (Gooding 1990; Darrigol 2000). Dalam sejarah ilmu pengetahuan, Faraday metode eksperimen lebih merupakan perkecualian, namun pengaruhnya adalah tetap jauh menjangkau. Hal mendasar yang terkena eksperimental Jerman penelitian 1830-1860 dan mendorong keyakinan bahwa eksperimen fenomenologis penelitian dapat menjadi sumber pengetahuan baru yang berharga. Dalam kasus ini, eksperimen dikandung di dalam peran menghasilkan pengetahuan baru, yang kemudian epistemologis dibenarkan melalui metode di mana itu diproduksi. Ini cara melakukan percobaan dengan tujuan untuk menghasilkan baru pengetahuan disebut experimentality generatif dalam apa yang berikut. 4.2. Menyempurnakan METODOLOGI: PENGUKURAN PRECISION Artikulasi penuh dengan pertanyaan metodologis terkait dengan akuisisi pengetahuan melalui eksperimen, bagaimanapun, diperlukan pembangunan pengukuran presisi dan teknik instrumentasi. Kesempurnaan metodologi pengukuran fisik berlangsung pesat 1820-1840 di benua penelitian di Perancis, melalui karya eksperimentalis seperti

de la Rive sebagai dan Regnault (Duhem 1914/1954; Darrigol 2000; Chang 2001), dan di Jerman oleh Gauss, Ohm dan Magnus (Jungnickel & McCormmach PERAN generatif EKSPERIMEN 39 1986). Gauss tidak hanya mempengaruhi tradisi Jerman eksperimental Penelitian berkonsentrasi pada fenomena, tetapi metode Regnault juga terinspirasi perkembangan tradisi ini. Sebuah dampak yang kuat juga datang melalui Faraday pekerjaan. Peralatan eksperimen dan pengukuran perangkat menjadi bagian pemeriksaan fenomena alam, dan inilah jenis kombinasi eksperimen dan teori, yang menjadi karakteristik ke Jerman 'Fenomenologis' percobaan fisika (Jungnickel & McCormmach 1986). Perkembangan Jerman paralel gaya eksperimental yang dikembangkan oleh William Thomson, yang juga memperoleh metode eksperimental dasar dari Regnault (Smith & Bijaksana 1989; Chang 2001). Untuk Thomson tujuan dari penelitian eksperimental adalah 'pengamatan sistematis dan eksperimen, yang telah mereka untuk objek pembentukan hukum dan pembentukan teori ' (Smith & Bijaksana 1989, hal 122). Dalam penelitian Thomson, neo-Newtonian Teori konstruksi memiliki peran penting dan terpadu eksperimental dan bagian teori fisika. Menurut Thomson, tujuan dari teori adalah untuk memungkinkan masuknya hasil eksperimental ditemukan banyak matematika bentuk, yang menghasilkan sendiri untuk analisis matematika rinci. Meskipun pekerjaan Thomson didominasi teoritis, bimbingan dan dukungan dari fisika eksperimental dalam mengembangkan itu substansial (Smith & Wise 1989). Gaya eksperimen dikembangkan di Jerman 1830-1840 dan di Inggris oleh William Thomson di the1840s bergantung baik pada generatif pembenaran pengetahuan (dipengaruhi oleh Newton dan pekerjaan Faraday) dan, di sisi lain, pada pengukuran kuantitatif yang tepat (dipengaruhi oleh Bekerja Regnault itu). 4.3. ALASAN-ALASAN empirisme dan generatif Pendekatan fenomenologis pada fisika menemukan barangkali yang paling bermanfaat penampilan dalam penelitian oleh Helmholtz dan Hertz. Cita-cita ilmu pengetahuan, menurut Helmholtz, adalah semacam penyatuan metode ilmiah terhadap pengetahuan obyektif, yang dimungkinkan melalui metodologis empirisme (von Helmholtz 1886/1995; Jurkowitz 2002). Meskipun Sikap Helmholtz adalah empiris dan fisika fenomenologis, juga tegas berakar pada realisme dan memiliki rasa yang kuat dari reduksionisme membangun ke dalamnya (Heidelberger 1998; Darrigol 2000; Jurkowitz 2002). Menurut

Helmholtz view - lebih menyerupai orang-orang dari Thomson - pembentukan pengetahuan dimulai dengan (1) mengumpulkan fakta, (2) organisasi berikutnya fakta-fakta menjadi yang mencakup lebih, dan (3) pembangunan hukum dibatasi. Ini kemudian dilanjutkan dengan (4) organisasi hirarkis pengetahuan dan (5) induktif kesimpulan terhadap hukum-hukum yang lebih umum dan konsep. Yang ada Teori demikian diperluas sehingga menjadi mungkin untuk membuat kesimpulan dan prediksi di daerah baru fenomena, awalnya tidak berisi berbagai 40 ISMO T. Koponen DAN TERHI MA NTYLA validitas teori (Jurkowitz 2002). Helmholtz konsepsi ilmu pengetahuan sangat mirip filsafat Whewell, yang juga menggabungkan generatif, induktif-seperti penggunaan eksperimen dengan pengujian konsekuensi hipotesis (Whewell 1847). Helmholtz empiris dan pandangan fenomenologis tercermin dalam bukunya eksperimental gaya, yang sekaligus eksplorasi dan juga dibatasi oleh teori. Dalam penelitian Helmholtz perangkat baru yang terus-menerus membayangkan dan dirancang dalam menanggapi masalah baru dan dengan tujuan untuk memecahkan seperti masalah (Darrigol 2000, hal 263). Campuran serupa fenomenologi dan gaya eksplorasi eksperimen terlihat dalam karya eksperimental Hertz, sangat mirip dengan yang ditemukan dalam karya Faraday. Perbedaan penting, bagaimanapun, adalah Hertz yang membuat ekstensif menggunakan teori dalam menganalisis operasi perangkat dan dalam meningkatkan kinerja mereka (Buchwald 1994; Darrigol 2000). Helmholtz dan Hertz sehingga berhasil mempertahankan berbuah koeksistensi antara empirisme metodologis dan jenis tertentu realisme, dan untuk menghubungkan mereka dengan menggunakan eksperimen generatif.Keuntungan dari campuran ini adalah bahwa ia menyediakan hubungan epistemologis yang jelas antara teori dan eksperimen. Filsafat ilmu Hertz dalam banyak hal berdasarkan pada unsur-unsur sudah ada dalam konsepsi filosofis Helmholtz. Dalam kasus Hertz, bagaimanapun, pandangan empiris digabungkan dengan pandangan bahwa teoriteori mewakili dunia dengan cara yang melampaui pengamatan langsung dan deskripsi mereka (Heidelberger 1998, hal 23). Untuk Hertz, instrumental penggunaan teori sangat penting dan ia berpikir bahwa teori 'meliputi fenomenologis atau faktual isi hukum teoritis tanpa mengacu

untuk setiap penyebab fenomena '(Heidelberger 1998, hal 18). Hertz dibayar banyak perhatian pada kecukupan empiris deskripsi, dan ini perawatan kecukupan empiris belakang epistemologis yang luar biasa kejelasan dan ketertiban dari eksposisi sistematis tentang teori elektrodinamika (Darrigol 2000). Sebagai Heidelberger (1998) telah dibahas, Hertz berpikir bahwa representasi fisik dari teori ini adalah perlu, tetapi mereka dapat dikembangkan dengan aman hanya setelah teori deskriptif didirikan. Representasi demikian mengandaikan suatu matematika lengkap deskripsi hasil eksperimen pada tingkat fenomenologis. Dalam hal ini menghormati, yang Duhem dan pandangan van Fraassen (lihat P4 dan P5) menjelaskan Hertz pendekatan pada pembentukan teori dalam elektrodinamika sangat baik. Dalam Selain itu, gagasan dari teori ladenness-konsep (P3) ciri Hertz juga melihat pada peran teori dalam membimbing eksperimen. Hertz bekerja sehingga memberikan contoh yang baik dari penggunaan generatif eksperimen dikombinasikan dengan analisis teoritis dari setup eksperimental dan instrumentasi. 4.4. ALASAN-ALASAN DI generatif abad ke-20 FISIKA Bentuk penelitian eksperimental yang dikembangkan di akhir abad 19 adalah berpengaruh dalam penataan penelitian eksperimental abad ke-20. Percobaan, yang didasarkan pada analisis teoritis yang cermat dari instrumentasi, tapi masih kreatif dan imajinatif, ditemukan dalam karya-karya oleh banyak eksperimentalis terkemuka dari abad ke-20; contoh yang baik adalah, misalnya, Kamerlingh Onnes-(Reif-Acherman 2004) dan Millikan (van Fraassen 1980; Hacking 1983). Karakter serupa eksperimen juga menjadi ciri khas laboratorium dilembagakan besar seperti laboratorium Cavendish, Cambridge (Kim 2002), Physikalisch-Technische Reichanstalt, Berlin (Heidelberger 1998) dan Ryerson Fisik laboratorium, Chicago (Hacking 1983). Lembaga-lembaga ini dan yang serupa lainnya telah memberikan banyak pendidikan dasar eksperimentalis terkemuka dan telah mengajarkan fisikawan bagaimana dan mengapa percobaan dilakukan. Dari akhir abad 19 dan seterusnya, fisika menjadi lebih terlibat dengan fenomena mikroskopik. Entitas bunga - atom, elektron dan foton - yang jauh dihapus dari apa yang mudah diamati. Akibatnya, perkembangan berlangsung, yang menekankan pembenaran konsekuensial. Namun, penggunaan eksperimen generatif masih jelas dalam eksperimental gaya J.J. Thomson (Kim 2002). Hal ini juga dapat diakui dalam banyak percobaan lain yang dilakukan di laboratorium Cavendish di awal abad ke-20, dan juga dalam cara Rutherford menggunakan

percobaan (Kim 2002; Hon 2003). Dengan kemajuan dalam teknik eksperimental dan pengembangan teori kuantum, bagaimanapun, situasi berubah dan laporan dan publikasi memang menunjukkan bahwa abad ke-20 fisikawan tidak suka untuk mempresentasikan hasil mereka dalam bentuk pembenaran generatif. Hal ini juga tercermin dalam filsafat abad ke-20 ilmu pengetahuan, di mana pembenaran konsekuensial adalah konsepsi yang dominan (Hacking 1983; Gooding et al. 1993; Nickles 1993). Dalam mencari pembenaran generatif dan jejak dalam abad ke-20 fisika, perhatian harus dibayar sekarang untuk seluruh rangkaian eksperimen, dan tidak dengan percobaan tunggal saja. Selain itu, rincian eksperimental adalah dari penting, berkaitan dengan gagasan tentang apa yang telah dibutuhkan, dalam praktek, untuk menghasilkan hasil yang dilaporkan (Hacking 1983; Galison 1997). Di bawah seperti pengawasan, ada banyak percobaan, di mana karakteristik aspek pembenaran generatif memang ditemukan; percobaan mengubah Teori di mana mereka ditafsirkan, sampai sebuah 'penutupan yang memadai ditemukan' (Nickles 1993). Sebagai Hacking (1983, hal 56) telah mencatat, tidak ada pertumbuhan hanya dan akumulasi pengetahuan tetapi juga pertumbuhan dan akumulasi metode. Metodologi yang lama tidak hilang, tetapi mereka tergabung sebagai bagian dari struktur yang berkembang dari berbagai metodologi. Kami telah sehingga alasan bagus untuk percaya, sebagai Nickles (1993) menunjukkan, bahwa generatif 42 ISMO T. Koponen DAN TERHI MA NTYLA pembenaran pengetahuan telah metodologi otentik dalam produksi dan konstruksi pengetahuan teori di abad ke-19 fisika, dan tidak pernah benar-benar ditinggalkan, itu masih relevan dalam praktek fisika eksperimental modern. 5. Generatif Experimentality: Sebuah Saran untuk epistemologis Rekonstruksi Fisika diajarkan di sekolah dan dalam program universitas pengantar, untuk sebagian besar, sebuah produk dari abad ke-19 dan kemudian diberi bentuk yang sekarang. Ada demikian semua alasan untuk percaya bahwa dasar cocok untuk epistemologis peran eksperimen dalam fisika mengajar harus menarik wawasan dari sejarah dan filsafat fisika pada zaman itu. Namun, itu bukan ide yang baik untuk copy eksperimen sejarah, karena ilmu pengetahuan sekolah bukanlah ilmuwan ilmu pengetahuan, melainkan rekonstruksi didactical diperlukan bukan (Nersessian

1995; Izquierdo-Aymerich & 'Adu riz-Bravo 2003). Para epistemologis rekonstruksi peran eksperimen dalam fisika, yang cocok untuk tujuan pedagogis dan didactical, dan yang membuat percobaan bermakna untuk mahasiswa, harus memenuhi, di samping tujuan pendidikan, juga dua gol epistemologis dibahas dalam Bagian 2. Para epistemologis rekonstruksi memenuhi persyaratan tersebut dapat didasarkan pada percobaan di bentuk pembenaran generatif pengetahuan. Dalam apa yang berikut, kita berkembang di sini rekonstruksi atas dasar ini dan menunjukkan bagaimana filsafat P1-P6 tempat dibahas dalam Bagian 3 buku konstruksi. Rekonstruksi epistemologis tentang peran eksperimen dalam generatif pembenaran pengetahuan disebut experimentality sini generatif. Hal ini dapat scaffolded nyaman menggunakan skema tradisional yang didasarkan pada hirarki abstraksi tingkat pengetahuan seperti yang dikandung dalam RV (P1 persyaratan dalam Bagian 3). Skema terdiri dari tingkat kualitas (I), kuantitas dan hukum (II), dan teori (III) diuraikan dalam Tabel I. Dengan cara ini, kita dapat menggambarkan pembentukan pengetahuan generatif berlangsung di diulang langkah-langkah deskripsi fakta yang teramati, hipotesis generasi berdasarkan ditafsirkan percobaan, dan akhirnya, pengujian empiris hipotesis. Para persyaratan epistemologis P1-P6 diakui dalam Bagian 3 dilambangkan dalam Tabel I, P2 struktur bertingkat tercermin dalam struktur tingkat tiga. Ini skema memenuhi persyaratan untuk struktur mengorganisir dan menyediakan kemungkinan untuk membahas proses pembentukan pengetahuan dalam struktur ini. Skema yang diuraikan dalam Tabel I memiliki banyak fitur yang ditemukan dalam fisika abad ke-19 dan yang diwakili oleh misalnya pemikiran Helmholtz (Jurkowitz 2002; von Helmholtz 1886/1995). Selain itu, berisi aspek-aspek dapat ditemukan dari konsepsi Whewell terhadap logika penemuan, serta aspek tercermin dalam filsafat Duhem tentang ilmu pengetahuan. Dari perspektif ini, PERAN generatif EKSPERIMEN 43 skema kami agak tidak biasa dan sangat baru, tetapi menyediakan perancah, yang mendukung pembangunan dipandu pengetahuan. Dengan demikian, kami pikir itu lebih baik dibandingkan dengan saran lain diajukan dalam ilmu pendidikan sastra dan dengan demikian berfungsi sebagai alat yang menjanjikan bagi mendukung pembelajaran. Experimentality generatif dimulai selalu dari kualitas dan menghasilkan kuantitas dari kualitas. Percobaan kemudian menetapkan makna empiris untuk kuantitas dan hukum (bandingkan dengan Duhem 1914/1954 pada jumlah dan kualitas, dengan Hanson 1958 dan Nersessian 1984 tentang makna empiris).

Urutan, yang termasuk ke experimentality generatif, yang skematis ditunjukkan pada Gambar 1a. Secara singkat, langkah-langkah dari A ke C mewakili eksperimen dalam fase penemuan (konteks penemuan), dan langkah D adalah fase konsekuensial pembenaran (konteks pembenaran). Generatif experimentality dengan demikian sangat berbeda dari, sederhana satu arah induktif skema, yang ditunjukkan pada Gambar 1b untuk perbandingan, dan juga berbeda dari urutan verificatory langsung ditunjukkan pada Gambar 1c. Langkah A dari experimentality generatif ditunjukkan pada Gambar 1a adalah urutan, di mana aspek-aspek tertentu dari peristiwa alam menunjukkan bahwa mereka dapat didiskusikan dalam kerangka dari beberapa teori yang dikenal, yang kemudian bertindak sebagai dasar untuk mengisolasi fenomena untuk studi lebih dekat (mengenali fenomena membutuhkan teori). Tahap akhir dari A melibatkan mencari tahu yang bersangkutan kualitatif dependensi untuk studi lebih lanjut. B Langkah melibatkan merancang dan merencanakan eksperimen kuantitatif dengan tujuan untuk mengubah kualitas menarik untuk jumlah, dan yang penting kualitatif dependensi hukum kuantitatif. Berikut eksperimen interpretasi dari teori (lihat P4 dan P5). Kemudian, eksperimen yang dilakukan. Pertama, dengan mengubah setup eksperimental, 'fenomena distabilkan' (atau percobaan 'membuat fenomena', Hacking 1983; Buchwald 1994). Kedua, melalui siklus berulang keaslian fenomena dan relevansinya sehubungan dengan peristiwa alam dievaluasi (lihat P4-P6). Langkah C memperluas wilayah validitas teori, yang merupakan awal titik desain eksperimental dan interpretasi. Dalam proses ini, jumlah atau hukum yang diambil sebagai representasi umum atau ideal dan mereka terlampir pada teori sebagai bagian pengetahuan baru. Ini mengarah ke ditambah jumlah set dan hukum - pengetahuan baru (kotak NK pada Gambar 1) - dan akhirnya, untuk diperpanjang teori dengan jangkauan yang lebih luas penerapannya daripada awalnya. Reorganisasi teori mungkin juga diperlukan. Dengan cara ini, generatif percobaan mempengaruhi struktur teori dan mengubahnya. Bagian ini memenuhi persyaratan P5-P6, dan paralel dengan empirisme. Langkah D adalah untuk pembenaran konsekuensial dan untuk memverifikasi percobaan untuk menguji teori ditambah baru. Sangat penting bahwa prediksi baru sukses dalam situasi yang sesuai dengan area yang lebih luas dari fenomena atau bahwa

fenomena yang berbeda yang terlibat (P1 dan P6). III TEORI Baru pengetahuan JUMLAH II & HUKUM C Saya KUALITAS Sebuah BD Saya II III Saya II III N.K. N.K. (A) (b) (C) Gambar 1. Urutan produksi pengetahuan baru sesuai untuk (a) experimentality generatif. Sebagai perbandingan, sederhana (b) induktif dan (c) urutan konsekuensial yang ditampilkan. Potongan pengetahuan baru direbut teori dinotasikan dengan NK PERAN generatif EKSPERIMEN 45 Dalam skema generatif, representasi dari fakta empiris dari pusat bunga; teori dipandang sebagai klasifikasi yang efektif dan cara organisasi dependensi terungkap dalam percobaan. Hal ini memiliki keuntungan bahwa jarak antara konsep-konsep dan hukum dari pengamatan yang menyempit. Meskipun rekonstruksi epistemologis adalah penyederhanaan kotor, fisikawan (Seperti yang kita percaya) akan menemukannya akrab karena dirancang untuk mencerminkan metodologi fisika, seperti yang ditemui dalam sejarah fisika. Dalam mengajar fisika, hal ini memberikan gambaran yang cukup otentik dari struktur pengetahuan dan proses untuk menghasilkannya. 6. Aplikasi Rekonstruksi epistemologis dan Hasil Belajar Rekonstruksi yang disajikan di atas telah digunakan sebagai dasar 'filosofis' dalam suatu kursus, Yayasan Konseptual Fisika (CFP, satu tahun, dalam tiga bagian, bersama-sama 15 ECTS), bagi guru mahasiswa di Departemen Ilmu Fisik,

Universitas Helsinki (Koponen et al 2004.). Ini juga telah digunakan dalam bentuk yang agak dimodifikasi dalam perencanaan laboratorium bekerja untuk sekolah mengajar (Koponen et al 2004;. Lavonen et al 2004.). Akibatnya, 2001 2004 rekonstruksi epistemologis didasarkan pada peran generatif percobaan telah digunakan dalam kasus-kasus konkret beberapa latihan yang berbeda, untuk Misalnya dalam mengilustrasikan pembentukan konsep dan dalam produksi undang-undang. Sebuah contoh dari urutan pengajaran berdasarkan rekonstruksi, di kasus hukum induksi, yang diuraikan dalam Tabel II. Biasanya, pengajaran urutan dibagi antara tingkat yang berbeda seperti dijelaskan dalam Tabel II. Tujuan pendidikan dibahas dalam Bagian 2 tercermin dalam cara urutan pengajaran dirancang. Selama urutan ini, siswa bekerja di kecil kelompok dan didorong untuk berpartisipasi dalam diskusi, tentang bagaimana memahami fenomena yang bersangkutan. Mereka juga dipandu untuk membahas kecukupan percobaan, validitas hasil mereka dan percobaan ' relevansi sehubungan dengan fenomena yang diteliti. Dalam rangka untuk mengevaluasi apakah tujuan pendidikan dan tujuan epistemologis dicapai, kami telah mengumpulkan tiga jenis bukti: umpan balik tertulis, siswa belajar ' laporan, dan terkait peta konsep dimodifikasi. 6.1. BELAJAR KONSEP DAN HUKUM CONSTRUCT Dalam tugas, di mana makna konsep dan hukum-hukum dibangun, siswa diminta untuk mewakili bagaimana beberapa terkenal konsep yang dikembangkan dan apa jenis eksperimen yang diperlukan untuk membangun maknanya. Dua konsep dipilih sebagai contoh: temperatur dan resistivitas. Selain ini, dua hukum - hukum Ohm II dan Faraday dan hukum induksi Henry dipilih. Urutan mengajar terdiri dari kuliah biasanya 90 menit tentang struktur teori dan proses untuk menghasilkan pengetahuan (berdasarkan 46 ISMO T. Koponen DAN TERHI MA NTYLA pada rekonstruksi) dan latihan (90 menit masing-masing) berikut kuliah. Para peta dan laporan tertulis yang dihasilkan oleh siswa selama urutan mengajar dianalisis secara kualitatif, dalam rangka untuk mengevaluasi epistemologis peran percobaan tercermin dalam peta-peta dan laporan. Coding skema berdasarkan atribut yang tercantum dalam Tabel I yang digunakan untuk mendeteksi peran yang berbeda dari percobaan. Wawancara digunakan untuk mengkonfirmasi penafsiran yang benar terhadap siswa representasi. Kebanyakan siswa dibangun arti suhu berhasil.

Dari representasi siswa adalah mungkin untuk membedakan tiga tingkat abstraksi yang diberikan dalam Tabel I. Pada tingkat I, suhu yang terhubung dengan pengalaman hangat, pengamatan kualitatif dari perubahan negara (mencair, pembekuan, penguapan), dalam II untuk ekspansi termal cairan (skala termometer cair) dan kemudian hukum gas empiris untuk Tabel II. Pengajaran urutan hukum induksi (durasi 90 menit) Percobaan Tingkat Interpretasi Saya Kualitas (30 menit) pengamatan kualitatif dengan magnet, solenoida dan kumparan. Korelasi antara arus dalam solenoida dan diinduksi tegangan di koil menunjukkan percobaan dengan dua kumparan Gerakan magnet batang menghasilkan arus dalam kumparan di dekatnya. Perubahan dalam arus dalam solenoida menghasilkan induksi mirip efek fi Fenomena ini diakui Kuantitas dan II hukum (40 menit) Percobaan dengan dua kumparan A (Primer) dan B (sekunder) adalah dirancang. Precise pengukuran (MBL) dilakukan dengan mengubah arus dalam kumparan A dan induksi tegangan pada kumparan B. Perilaku sistem dianalisis menggunakan dikenal teori (hukum Ampere, Biot dan Savart hukum, jumlah magnetik kerapatan fluks dan fluks diperkenalkan) Korelasi antara tingkat perubahan arus dalam A dan diinduksi tegangan di B diwakili grafis. Hasil ditafsirkan dengan menggunakan fluks magnet kepadatan dan fluks. Linear invarian dihasilkan antara tingkat

perubahan tegangan fluks dan induksi fi tentatif hukum induksi III Teori (20 menit) Generalisasi: umum hukum induksi diusulkan. Baru percobaan yang dirancang dengan yang berbeda geometri dan situasi (jumlah belitan dalam koil bervariasi, posisinya tingkat bervariasi, berbeda dari perubahan di saat digunakan) Prediksi berdasarkan induksi hukum diuji. Dengan keberhasilan mereka, umum hasil ini didirikan fi umum yang baru hukum didirikan. Posisi hukum baru di Teori diteliti PERAN generatif EKSPERIMEN 47 membentuk gas skala termometer dan suhu absolut. Cita-cita gas hukum dan konsep suhu mutlak dibahas di tingkat III. Percobaan dibahas dalam peran generatif di 93% dari semua jawaban, seperti ditunjukkan dalam Tabel III. Konsep resistivitas dibahas dalam konteks hukum Ohm dan II dalam hal ini siswa diproduksi penjelasan tertulis, yang dikumpulkan dan dianalisis. Konsep resistivitas terbukti agak lebih menuntut dari suhu, sebagian mungkin karena pilihan untuk mendiskusikan secara bersamaan dengan hukum Ohm II. Sekarang hanya 74% dari siswa disajikan eksperimen dalam peran generatif dan 10% memperkenalkan hukum Ohm II sebagai dasar teori atau hanya menyatakan dan memperkenalkan eksperimen dalam peran memverifikasi hasil, yaitu dalam peran konsekuensial. Pembangunan arti hukum-hukum fisika dipelajari dengan menggunakan Ohm hukum dan II hukum induksi (hukum Faraday dan Henry). Peran experimentality dalam menetapkan hukum pada prinsipnya agak mirip, namun ada perbedaan konseptual yang signifikan antara mereka. Dalam hukum Ohm II, besaran kuantitas terkait satu sama lain, dalam hukum induksi, waktu laju perubahan kuantitas terkait dengan nilai kuantitas lain. Dalam hal hukum induksi, langkah-langkah dijelaskan dalam Tabel II dibahas dan siswa dibimbing untuk membayar perhatian kepada mereka.

Dalam kedua kasus, siswa mulai dengan pengamatan kualitatif (tahap I) dan kemudian berkembang melalui tahap-tahap II dan III. Membangun Ohm hukum II tersebut menghasilkan dalam ilustrasi lebih baik tentang 'eksperimen kuantitatif' dengan percobaan terlihat dalam peran generatif dalam 74% kasus (sama seperti dalam kasus resistivitas, karena tugas-tugas ini dirawat bersama-sama). Induksi hukum ternyata menjadi lebih menuntut dan tidak semua kelompok selesai dengan sukses. Dalam representasi terbaik, pembangunan hukum induksi dibahas lebih sepanjang garis yang ditunjukkan dalam Tabel II, dan peran percobaan ini adalah generatif pada 63% dari semua kasus, seperti yang ditunjukkan pada Tabel III. Dalam laporan-laporan, variasi percobaan dasar yang disarankan untuk membuat umum dari hukum dan masuk akal untuk menguji hukum tentatif, sesuai dengan fase pengujian konsekuensial. Tabel III. Peran percobaan yang digunakan oleh guru siswa dalam pembelajaran konsepkonsep dan hukum. Fraksi relatif dalam masing-masing kelas diberikan (jumlah siswa dalam kurung) Konsep / hukum Generative Induktif Undefined konsekuensial Suhu 93% (13) - - 7% (1) Resistivitas dan Hukum Ohm II 74% (37) 10% (5) - 16% (8) Hukum Induksi 63% (24) 5% (2) 8% (3) 24% (9) 48 ISMO T. Koponen DAN TERHI MA NTYLA Hasil dibahas di sini menunjukkan bahwa dengan menggunakan rekonstruksi, mahasiswa guru berhasil untuk lebih mengatur pengetahuan mereka tentang fisika konsep dan hukum. Persentase besar siswa memilih untuk generatif peran percobaan menunjukkan bahwa siswa telah belajar untuk mengenali peran percobaan dalam konseptualisasi. Hal ini menunjukkan bahwa pendidikan dan tujuan epistemologis ditetapkan untuk urutan mengajar dicapai memuaskan. 6.2. RENCANA BELAJAR KARYA LABORATORIUM UNTUK SEKOLAH Departemen Ilmu Fisik secara teratur menjalankan sebuah laboratorium guru Tentu saja: Percobaan di Laboratorium Sekolah (ESL, 10 ECTS), yang untuk tujuan perencanaan praktis dan merancang eksperimen sekolah. Dalam ESL, mikrokomputer berbasis laboratorium (MBL) yang digunakan secara ekstensif.Siswa merencanakan dan melaksanakan serangkaian percobaan pada bidang subjek tertentu 5-10 (Mekanik, listrik dan magnet, panas dan energi, gelombang dan optik, dan fisika modern). Dalam perencanaan eksperimen, experimentality generatif digunakan dalam bentuk tepat dimodifikasi. Belajar selama kursus

dengan demikian difokuskan pada pemahaman prosedural (misalnya keputusan-keputusan yang harus dibuat tentang apa dan bagaimana mengukur dan bagaimana untuk menyajikan data diukur). Dalam ESL rencana, merancang dan pelaksanaan eksperimen dilakukan di kecil kelompok studi. Dalam rencana proyek, peta konsep yang digunakan dan evaluasi rencana sebagian didasarkan pada peta ini. Setelah persetujuan dari rencana proyek disusun oleh kelompok studi, percobaan yang dilakukan sebagai penyelidikan utilitas mereka. Pada akhirnya, kelompok menghasilkan laporan tentang tugas, termasuk presentasi dari eksperimen, bersama dengan deskripsi penggunaan yang dimaksudkan dalam pengajaran di kelas. Tingkat keberhasilan dalam menerapkan percobaan pada peran generatif dievaluasi dengan menggunakan skala lima-kelas dari yang sangat baik untuk gagal (lihat Tabel IV). Aspek lain dievaluasi adalah: Tabel IV. Evaluasi karakteristik dari percobaan yang digunakan oleh guru siswa dalam perencanaan laboratorium bekerja. Fraksi relatif adalah untuk sampel N = 109. Karakteristik Bagus (%) Baik (%) Fair (%) Miskin (%) Gagal (%) Derajat generativitas 32 52 14 1 1 Realisasi percobaan 11 40 36 13 Kualitatif arti 15 55 23 4 3 Kuantitatif desain 15 45 37 3 PERAN generatif EKSPERIMEN 49 kemungkinan untuk mewujudkan eksperimen dalam praktek (instrumentasi, desain dan aspek teknis), mendukung percobaan memberikan pemahaman kualitatif konsep (berdasarkan kriteria pada Tabel I di tingkat I) dan desain kuantitatif (Tabel I, tingkat II). Hasil evaluasi dari 2001-2004 untuk N 109 siswa ditunjukkan pada Tabel IV. Dari hasil yang ditunjukkan pada Tabel IV terlihat bahwa kursus laboratorium

menghasilkan hasil yang baik sehubungan dengan kemungkinan praktis untuk menyadari dan menerapkan eksperimen dalam konteks sekolah, dan ini berkorelasi baik dengan tingkat pembangkitan dari percobaan yang direncanakan. Dukungan yang percobaan memberikan makna kualitatif untuk membangun konsep dan desain kuantitatif dari eksperimen juga berkorelasi baik dengan derajat dari pembangkitan mereka. Hasil ini menunjukkan bahwa experimentality generatif mengarah ke keahlian yang diinginkan dalam perencanaan percobaan sekolah. 7. Diskusi dan kesimpulan Motivasi di balik penelitian ini adalah gagasan bahwa ada pandangan tentang peran eksperimen dalam fisika pendidikan sering tidak perlu dibatasi dan terlalu sempit scoped. Misalnya, dalam buku teks tradisional, ada penekanan pada percobaan dalam peran pembenaran konsekuensial. Pada sisi lain, banyak saran untuk meningkatkan pengajaran memanfaatkan pendidikan eksperimen, yang kurang lebih mengatur pertanyaan epistemologis disisihkan dalam mendukung pengajaran yang berpusat pada siswa. Namun demikian, keutamaan pendidikan eksperimen, yang dirancang dalam rangka 'konstruktivisme pribadi', adalah bahwa mahasiswa sebagai titik awal pengajaran yang diambil lebih baik ke akun. Terdapat model pembelajaran konstruktivisme dalam pribadi, yang juga membayar perhatian yang tepat untuk peran eksperimen dalam fisika pada umumnya, namun ada tampaknya masih menjadi perlu untuk membuat lebih pasti tujuan epistemologis dari eksperimen tersebut. Analisis historis eksperimen dalam fisika abad ke-19, yang kami telah diuraikan di sini, memiliki tujuan untuk memberikan latar belakang untuk alternatif saran, yang membuka cara untuk mengurus epistemologi percobaan sebagai sumber pengetahuan baru dan yang memperhitungkan aspek-aspek penting untuk belajar. Kami menyarankan di sini sebuah bidang pendidikan berorientasi rekonstruksi, yang dimaksudkan untuk membawa kembali dalam fisika pendidikan diabaikan dimensi epistemologis eksperimen, penggunaan mereka di generatif pembenaran. Generatif pembenaran pengetahuan mengakui kemungkinan itu, untuk tingkat besar, teori dan teori dapat didasarkan pada eksperimen. Dalam experimentality generatif metodologi kuantitatif percobaan memiliki peran sentral. Menghadiri untuk metodologi dan kuantitatif fitur, dalam beberapa hal, menentang percobaan pendidikan karena mereka

tidak selalu sederhana, dan mereka tidak dirancang di tempat pertama dari 50 ISMO T. Koponen DAN TERHI MA NTYLA sudut pandang siswa (misalnya dirancang untuk menantang prasangka mereka). Eksperimen semacam itu dapat, bagaimanapun, akan digunakan untuk membantu konseptualisasi siswa dalam mendukung pembelajaran. Siswa masih bisa memiliki kepuasan berpartisipasi dalam menciptakan pengetahuan bagi diri mereka sendiri meskipun sekarang menjadi sangat dipandu oleh guru dan dibatasi oleh empiris pengamatan. Dalam ringkasan, rekonstruksi, yang kami telah mengembangkan dengan menggambar wawasan dari sejarah fisika dan filsafat, membantu untuk menghilangkan epistemologis perangkap inductivism sederhana atau menggunakan verificatory sempit scoped eksperimen. Pandangan generatif memungkinkan untuk mempertahankan aspek-aspek eksperimen, yang membuat mereka bertujuan untuk belajar dengan memberikan awal titik untuk konstruksi siswa sendiri pengetahuan selama proses pembelajaran. Rekonstruksi juga membantu untuk hamil percobaan dalam mereka peran historis yang benar dan membawa kembali dalam mengajar penggunaan generatif percobaan yang, setelah semua, tidak pernah lenyap dari praktek fisika. Ucapan Terima Kasih Kami ingin mengakui diskusi berguna dengan Prof Emer. Kaarle Kurki-Suonio tentang topik karya ini. Kami juga ingin berterima kasih kepada Dr Ari Ha ma la inen untuk menyediakan data yang tidak dipublikasikan dari ESL.