Learning about friction: group dynamics in engineering students’ work with free body diagrams

Abstract

In educational research, it is well-known that collaborative work on core conceptual issues in physics leads to significant improvements in students' conceptual understanding. In this paper, we explore collaborative learning in action, adding to previous research in engineering education with a specific focus on the students' use of free body diagrams in interaction. By looking at details in interaction among a group of three engineering students, we illustrate how they collectively construct a free body diagram together when learning introductory mechanics. In doing so, we have focused on both learning possibilities and the dynamic processes that take place in the learning activity. These findings have a number of implications for educational practice.

Examining self-managed problem-based learning interactions in engineering education

“…In making this point, Ben abolishes the usual interactional preference for group togetherness ("YOUR SIX"); rather than the PBL report being viewed as the collaborative task it is intended to be, the incongruities in tutor feedback override the group's sense of solidarity, where individual accountability comes into action. Ben's loudened assertion is accompanied by a physical pointing gesture (line 2) towards Sam's specific section of the report (see figure 3.2), ensuring he is heard not only by Sam, but by the rest of the group, too (Berge and Weilenmann 2014). Essentially, Ben calls out Sam's overperformance, thus threatening Sam's stance as an equal -and average -group member.…”

“…At this point, she also makes reference to the PBL resources which are available on the desk for each of the members to read themselves. By directly handling the PBL worksheet (see figure 3.1) -coupled with her use of "let's see" (line 14) -Caitlin directs attention towards a publicly available object, making clear that this is not an individualistic task, but a collective one that they hold joint epistemic responsibility for (Berge and Weilenmann 2014). It is only after these exhaustive rebuttals, and more specifically, Caitlin's physical engagement with the PBL worksheet, that Paul withdraws pressure (not shown in the extract), and another student interjects with a new issue.…”

Výzkum interakce mezi spolužáky: přehled konverzačněanalytických studií

“…Z tabulky 1 vyplývá, že výzkum interakce mezi spolužáky v nejazykových předmětech je poměrně omezený. Přitom existující studie ukazují potenciál konverzační analýzy například pro podrobné postihnutí toho, jak studenti fyziky společně v interakci zakreslují diagramy a řeší zadanou úlohu (Berge & Weilenmann, 2014). Zdá se, že konverzační analýza pro výzkum toho, jak spolužáci v různých předmětech pracují s pomůckami a učebními materiály, stejně jako to, jak společně vytvářejí, interpretují nebo používají různé artefakty, stále čeká na své plné využití.…”

“…Například ukazují, jak při společné produkci textu mluvčí diskutují o obsahu psaného textu, navrhují možné formulace, překládají z nebo do mateřského jazyka, píšou a zároveň čtou vznikající text a diskutují o vhodnosti použitých formulací (Herder et al, 2018;Jakonen, 2019;Kunitz, 2015;Sundrarajun & Kiely, 2010). Podobně ve výuce fyziky studenti společně kreslí silový diagram, zanášejí a interpretují síly působící na zakreslená tělesa a opravují chybně zakreslené vektory (Berge & Weilenmann, 2014). Některé studie se zabývají specificky tím, jak žáci a studenti společně rozmýšlejí pracovní postup pro řešení zadaného úkolu.…”

Characteristics of Assessment Instrument for Diagram and Verbal Representation Ability of High School PhysicsStudents in Physics with Partial Credit Model

“…The ability of representation diagrams becomes one of the fundamental ability of Physics learning. The representation diagram is used to analyze the forces acting on the object [15]. Students who describe the diagram correctly can solve the problem correctly rather than misrepresent the diagram or not at all [16].…”