让专家过程可见：理论家在研究中使用假设和类比的方式与目的
摘要：物理学家解决问题的方式可以指导方法的开发，帮助学生学习和提高解决复杂问题的能力。基于认知任务分析的框架，我们与理论物理学家进行了半结构化访谈（N=11），以了解他们在专业研究中使用的认知过程和技能。在众多的描述中，这里我们阐述了两个理论家普遍认为是他们工作中必不可少的活动：做出假设和使用类比。理论家们描述了在整个研究过程中做出假设的情况，特别是在确定他们项目的方向和目标、建立模型与数学的相互作用以及在故障排除时修订模型时。他们描述了关于模型的假设如何影响他们的数学决策，以及数学步骤如何反馈到模型的适用性上。我们发现，理论家们用类比来产生新的项目思路，克服概念上的挑战。理论家们有意识地寻找或构建类比，这表明这是一种学生可以练习的能力。当将知识从一个系统映射到另一个系统时，理论家们使用数学相似性较高的系统；然而，这些系统并不总是具有相似的表面特征。最后，我们讨论了理论家们使用假设和类比的方式之间的联系，并提供了有关应用于教学的潜在新研究方向。
作者：Mike Verostek, Molly Griston, Jesus Botello, Benjamin Zwickl
论文ID：2204.13652
分类：Physics Education
分类简称：physics.ed-ph
提交时间：2022-11-11