Using Simulations to Teach PhysicsI: PhET simulations: Free, researched, web‐based resources

Kathy PerkinsUniversity of Colorado

Physics Simulation Resources

Comprehensive lists: http://apphysicsb.homestead.com/vls.htmlhttp://fnoschese.wordpress.com/physics‐applets‐animations/

Falstad Gizmos ($$)

The PhET TeamUniversity Faculty, Post-docs,

K-12 Teachers, Software Developers

NSF

Carl Wieman and Sarah Gilbert

King Saud University

The O’Donnell Foundation 

Hewlett Foundation 

University of Colorado 

Funders

Your Prior Knowledge of PhET?

• Used PhET sims in your own teaching? 

• Used in online learning? 

Workshop Goals

1. Design features that support learning

2. Ways to integrate into & leverage for online learning• What are important supporting technologies? 

3.  Research based tips to help guide use in class.

What is PhET?Suite of 127 interactive sims on science and math!

Currently Java and Flash  will move to HTML5 (slowly)

Is sim engaging? Student learning?

Thoughts or Reflections? 

Your thoughts here:• Seeing the invisible – changes and redistribution • Bar graphs change – vocabulary ‘capacitance’ • Immediate feedback • Putting together pieces • Easy to change • Easy to explore, investigate • Dielectric constant • Student motivation / affect : • Visual – seeing what is going on 

Thoughts? What aspects do you see supporting your students’ learning? 

Finding PhET

http://phet.colorado.edu

Or download!(300 MB)

Making PhET Accessible

• Open‐use License: Creative Commons – Attribution(Commercial companies = Request to donate to project)

• Easy to translate for World‐wide Use: Over 3000 translations in 74 languages

• Over 45 million sims run per year, and growing

Make easy to use Flexibility for you to   Pick and choose which sims to use Customize use …

to your environment and your learning goal Search database of activities (>800 by PhET or Teacher‐users) 

CCK in grade school: “Make the light bulb light” 

CCK in college: “Explain why the light dims when you turn the heater on”

Circuit Construction Kit

Made for easy use

… In online “Lecture”• As a visualization in lecture –• Interactive – clicker questions • Interactive lecture demos 

… In online “Lab”• Labs around it • Tutorial group problem solving 

… In online Homework/Assignments• Outside material – Open play • Homework

?Ideas, Benefits, Drawbacks, and Challenges for  Integrating PhET in online learning?

Use in lecture ‐ Visualization

Work by PhET Collaborator: Jack Barbera (UNC)Jessica R. VandenPlas (NAU)

Common expert visualization

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Perc

enta

ge o

f Stu

dent

s **Static (N = 164, No Sim)

**Static (N = 112, With Sim)

Answer ChoicesA B C D

No Sim (N=164)Sim (N=112)

CorrectWhat if you cool the gas? 

Use in lecture – Interactive Engagement

The pie graph shows the energy of the Skater, where could she be on the track?

A

B

C

DEPE

KE

“Lecture”

“Lab” 

Homework

?Use of PhET sims

Opportunity for student scientist‐like

exploration

Research‐Based DesignDesigned to support inquiry learning

Provide real‐time, animated feedback as students play

Implicitly scaffold inquiry through design 

of controls and representations

Make simulations highly interactive 

Use accurate, dynamic visual representations

Show the invisible

Provide an intuitive interface, usable 

without instructions 

Create a game‐like environment

Allow actions that would be difficult or impossible in the 

real world

“Lecture”

“Lab” 

Homework

?Use of PhET sims

Opportunity for student scientist‐like

exploration

But, no silver bullet: Context and Activity

critical

• Start with open exploration / play (5‐10 min)– Establish student ownership of the sim

• Minimize or eliminate “sim‐specific directions”• Use open, investigative questions

Research‐based: Tips for Productive Inquiry

Set the canon angle to 45 degrees …

Explore all the things that affect projectile 

distance.

Make easy to useTechnologies: Embed Sims

Make easy to useYour Recommended Technologies?

Your recommendations: • Camtasia: Screencapture, voice over, mouse visual, etc.  (online lectures)

Next Generation PhET Sims

HTML5/Touch/iPadIncreased data in/outIncreased customizationWhat do you want? 

• Suite of interactive simulations (>125)• Physics, chemistry, math

Expanding into biology, earth science• Research‐based and user‐tested

• Free! Online or downloadable (~300 MB)• Easy to use and incorporate in class

http://phet.colorado.edu