R P r y b r s E l e o e e t T a m u t a U c o c r u m N n t c g d R e v h r p N e r a n e I i e r e d G h o e b M o s f d l A o i . o t b i r d a e T k c f E h . R d e b F e w r . S ~ u S I r c o t I A 6 k N o h L 5 o E k e : t t i d o w s a m o ] f i t r I e M S U L I B R A R I E S . — _ _ _ A N I N T E R P R E T I V E S T U D Y O F T W O E X P E R I E N C E D H I G H S C H O O L P H Y S I C S T E A C H E R S ' K N O W L E D G E , C O N C E P T I O N S , A N D C L A S S R O O M T R E A T M E N T O F T H E S U B J E C T - M A T T E R V o h m m I B y R i b h i A . A b u - S n e i n e h A D I S S E R T A T I O N S u b m i t t e d t o M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y i n p a r t i a l f u l f i l l m e n t o f t h e r e q u i r e m e n t s f o r t h e d e g r e e o f D O C T O R O F P H I L O S O P H Y D e p a r t m e n t o f T e a c h e r E d u c a t i o n 1 9 8 8 A B S T R A C T A N I N T E R P R E T I V E S T U D Y O F T W O E X P E R I E N C E D H I G H S C H O O L P H Y S I C S T E A C H E R S ' K N O W L E D G E , C O N C E P T I O N S , A N D C L A S S R O O M T R E A T M E N T O F T H E S U B J E C T - M A T T E R B Y R i b h i A b u - S n e i n e h T h e s t u d y d e s c r i b e d , a n a l y z e d , a n d i n t e r p r e t e d t w o h i g h s c h o o l p h y s i c s t e a c h e r s ' k n o w l e d g e , c o n c e p t i o n s , a n d t r e a t m e n t o f t h e s u b j e c t - m a t t e r t h e y t a u g h t . D u r i n g a f o u r - m o n t h l o n g s t u d y , t w o t e a c h e r s ' p h y s i c s a n d p h y s i c a l s c i e n c e c l a s s e s w e r e o b s e r v e d f o r t h r e e t o f o u r h o u r s a d a y , t h r e e d a y s a w e e k . E a c h t e a c h e r w a s f o r m a l l y i n t e r v i e w e d f o u r t i m e s , e a c h w i t h a d u r a t i o n o f f i f t y t o n i n e t y m i n u t e s . D a t a s o u r c e s i n c l u d e d t r a n s c r i p t s o f a l l i n t e r v i e w s a n d r e c o r d i n g s o f p o r t i o n s o f m a n y l e s s o n s , f i e l d n o t e s , w o r k s h e e t s , a n d a v a r i e t y o f o t h e r h a n d o u t s . A n a l y s e s o f d a t a w e r e d o n e i n t h e t r a d i t i o n o f i n t e r p r e t i v e r e s e a r c h . I t w a s f o u n d t h a t t h e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e a n d c o n c e p t i o n s o f p h y s i c s c o u l d b e c o n c e p t u a l i z e d a n d d e s c r i b e d a l o n g f o u r m a j o r k n o w l e d g e c l u s t e r s t h v o c a b u l a r y o f p h y s i c s , h i g h e r - o r d e r r e l a t i o n s , m a t h e m a t i c s , a n d p h i l o s o p h y a n d h i s t o r y o f p h y s i c s . A n a l y s e s o f t h e f o u r t h c l u s t e r s h o w e d t h a t e a c h t e a c h e r h e l d a m i x t u r e o f i n c o n g r u e n t v i e w s , b o t h t r a d i t i o n a l a n d r e l a t i v i s t i c , a b o u t t h e n a t u r e o f p h y s i c s k n o w l e d g e . I n t e r p r e t a t i o n o f t h e s e v i e w s c a l l e d a t t e n t i o n t o t w o f a c t o r s t h a t c o u l d h a v e s t r o n g l y i n f l u e n c e d t h e m : t h e t e x t b o o k u s e d , a n d t h e t e a c h e r s ' f o r m a l e d u c a t i o n . T h e t e a c h e r s ' t r e a t m e n t o f t h e s u b j e c t - m a t t e r w a s i n v e s t i g a t e d a l o n g f i v e m a j o r a r e a s : p l a n n i n g , i n s t r u c t i o n , t e a c h e r s ' d e c i s i o n s , a n d t e a c h e r s ' c h a r a c t e r i z a t i o n s o f a s p e c t s o f t h a t t r e a t m e n t . A n a l y s e s o f d a t a i n t h e s e a r e a s s h o w e d h o w i n s t r u c t i o n w a s d r i v e n m a i n l y b y p l a n n i n g , h o w a b s t r a c t k n o w l e d g e w a s a v o i d e d , a n d h o w t e a c h e r s c o n c r e t i z e d a n d d e s t r u c t u r e d t h e t a u g h t p h y s i c s k n o w l e d g e i n t h e i r a t t e m p t s t o a c h i e v e t h e i r g o a l s i f w i d e c o n t e n t c o v e r a g e a n d h i g h e n r o l l m e n t . I n s o d o i n g , b o t h t e a c h e r s s e e m e d t o h a v e c o m p r o m i s e d t h e i r p r o f e s s i o n a l i d e a l s t o c a p e w i t h w o r k p l a c e r e a l i t i e s . \ T o g i v e a c o m p r e h e n s i v e p i c t u r e o f t h e s e t t i n g , o t h e r r e l a t e d i s s u e s w e r e b r i e f l y i n v e s t i g a t e d i n c l u d i n g t h e t e a c h e r s ' c o n c e p t i o n s o f t h e i r r o l e s , o f t h e i r s t u d e n t s , a n d o f l e a r n i n g . T e a c h e r s ' e x p e r i e n t i a l h i s t o r y w a s a l s o n a r r a t e d t o t r a c e t h e o r i g i n s o f s o m e o f t h e i r v i e w s . I m p l i c a t i o n s o f t h i s r e s e a r c h f o r t h e d i s c u s s i o n o n t h e n a t u r e o f t e a c h e r k n o w l e d g e , f o r t e a c h e r e d u c a t i o n , f o r c u r r i c u l u m d e s i g n , a n d f o r t e a c h e r e p i s t e m o l o g y w e r e p o i n t e d o u t . C a p y r i g h t b y R I B H I A . A B U - S N E I N E H 1 9 8 8 T o : t h e m e m o r y o f m y f a t h e r , A b d e l - M u h d i ; m y m o t h e r , R a s h i d e h ; m y w i f e , B a s i m a h ; a n d m y c h i l d r e n , B a s e l , A d e l , O l a , a n d R a n a . H a i f a , A b e e r , A C K N O W L E D G E M E N T S I w o u l d l i k e t o e x p e s s m y s i n c e r e t h a n k s a n d a p p r e c i a t i o n t o t h e m e m b e r s o f m y d i s s e r t a t i o n c o m m i t t e e , p r o f e s s o r s J a m e s G a l l a g h e r , C h r i s t O p h e r C l a r k , E d w a r d S m i t h , a n d P e t e r S i g n e l l . J a m e s G a l l a g h e r c h a i r e d t h e c o m m i t t e e a n d p r o v i d e d m e w i t h g u i d a n c e a n d s u p p o r t t h r o u g h o u t t h i s p r o j e c t . P r e l i m i n a r y d i s c u s s i o n s w i t h C h r i s t o p h e r C l a r k h e l p e d m e f r a m e w o r k m y r e s e a r c h p r o p o s a l . T w o h i g h s c h o o l p h y s i c s t e a c h e r s p a r t i c i p a t e d i n t h i s s t u d y . W i t h o u t t h e i r p a r t i c i p a t i o n a n d c o o p e r a t i o n t h i s w o r k w o u l d n o t h a v e s e e n l i g h t . U n f o r t u n a t e l y , t h e y h a v e t o r e m a i n a n o n y m o u s . I a m i n d e b t e d t o a n u m b e r o f p r o f e s s o r s w i t h w h o m I h a d h e l p f u l d i s c u s s i o n s d u r i n g t h e t i m e i n w h i c h t h i s w o r k w a s c o n d u c t e d . I b e n e f i t e d f r o m s e v e r a l d i s c u s s i o n s I h a d w i t h D o u g C a m p b e l l , A n d y A n d e r s o n , a n d S u s a n F l o r i o - R u a n e . V e r y o f t e n I h a d s t i m u l a t i n g d i s c u s s i o n s w i t h m y f r i e n d s A r m a n d o C o n t r e r a s , A n t o n i o B e t t e n c o u r t , a n d D a v i d C l i n e . A r m a n d o , D a v i d , A n t o n i o : T h a n k y o u . M y t h a n k s a r e e x t e n d e d t o M s . K a r l e n e T u p p e r w h o t y p e d t h i s d i s s e r t a t i o n . F i n a l l y , I a m v e r y g r a t e f u l t o A m e r i c a - M i d e a s t E d u c a t i o n a l a n d T r a i n i n g S e r v i c e s , a n d m y h o m e i n s t i t u t i o n s , v i t h e U n i v e r s i t y G r a d u a t e s U n i o n a n d H e b r o n T e c h n i c a l E n g i n e e r i n g C o l l e g e , f o r f i n a n c i n g m y s t u d i e s a t M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y . v i i T A B L E O F C O N T E N T S C h a p t e r P a g e I . T E A C H E R K N O W L E D G E A N D C O N C E P T I O N S O F P H Y S I C S A N D P H Y S I C S T E A C H I N G . . . . . . . . . W h a t t h e S t u d y i s A b o u t . . . . . . . . . . B a c k g r o u n d K n o w l e d g e a n d I n f o r m a t i o n . . . D i l e m m a s a n d D e c i s i o n s . . . . . . . . . . . l O H l — ‘ H I I . R E L A T E D L I T E R A T U R E . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 T e a c h e r K n o w l e d g e o f t h e S u b j e c t M a t t e r : E v a d e d o r T a k e n f o r G r a n t e d . . . . . . . . . 1 8 L o o k i n g f o r a W i d e r P e r s p e c t i v e . . . . . . . 2 4 H i s t o r i c a l B e g i n n i n g s o f R e s e a r c h o n T e a c h e r T h i n k i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 R e s e a r c h o n T e a c h e r T h i n k i n g a n d K n o w l e d g e . 2 9 I I I . B A C K T O H O W A R D H I G H F O R A N E W R E S E A R C H . . . . . 4 4 T h e S c h o o l . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 4 T h e T e a c h e r s . . . . . . . . . . . . . . . . 4 5 M r . S t e w a r t . . . . . . . . . . . . . . . 4 5 M r . D a v i s . . . . . . . . . . . . . . . . 4 8 M e t h o d o l o g y . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 9 R e - E n t r y N e g o t i a t i o n s . . . . . . . . . . 5 0 D a t a C o l l e c t i o n . . . . . . . . . . . . . 5 1 P h e n o m e n o l o g y . . . . . . . . . . . . . 5 2 P a r t i c i p a n t O b s e r v a t i o n . . . . . . . . 5 4 F i e l d n o t e s . . . . . . . . . . . . . 6 1 R e c o r d i n g . . . . . . . . . . . . . 6 2 W o r k s h e e t s , H a n d o u t s , P l a n s , a n d C h a r t s . . . . . . . . . . . . . . . 6 3 I n t e r v i e w i n g . . . . . . . . . . . . . 6 3 I n f o r m a l I n t e r v i e w s . . . . . . . . 6 4 F o r m a l I n t e r v i e w s . . . . . . . . . 6 5 D a t a A n a l y s i s . . . . . . . . . . . . . 7 0 I V . F I N D I N G S A N D I N T E R P R E T A T I O N S : T E A C H E R S ' K N O W L E D G E A N D C O N C E P T I O N S O F P H Y S I C S / S C I E N C E . . 8 1 T e x t b o o k s . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1 I n t r o d u c t o r y P h y s i c a l S c i e n c e ( P S ) . . . 8 2 H a r v a r d P r o j e c t P h y s i c s . . . . . . . . . 8 6 T e a c h e r s ' V i e w s A b o u t t h e T e x t b o o k s . . . . . 8 9 I P S T e x t b o o k . . . . . . . . . . . . . . . 9 2 H P P T e x t b o o k . . . . . . . . . . . . . . . 9 5 D e s c r i p t i o n o f t h e T e a c h e r s ' K n o w l e d g e o f P h y s i c s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 3 v i i i C h a p t e r F I N D I N G S A N D I N T E R P R E T A T I O N S : M A T T E R W A S T R E A T E D I N C L A S S R O O M . . . . . . P l a n n i n g f o r t h e S u b j e c t M a t t e r . . . . . A M a c r o - L e v e l D e s c r i p t i o n o f t h e T e a c h e r s ' K n o w l e d g e o f P h y s i c s . . . . . . . . . K n o w l e d g e o f V o c a b u l a r y T e r m s o f P h y s i c s . . . . . . . . . . . . . . K n o w l e d g e o f H i g h e r - O r d e r P h y s i c s R e l a t i o n s . . . . . . . . . . . . . T e a c h e r s ' M a t h e m a t i c a l K n o w l e d g e . T e a c h e r s ' P h i l o s O p h i c a l a n d H i s t o r i c a l K n o w l e d g e o f S c i e n c e . . . . . . T e a c h e r s ' K n o w l e d g e o f t h e D e v e l O p m e n t a n d G r o w t h o f S c i e n t i f i c K n o w l e d g e . . . . T e a c h e r s ' K n o w l e d g e o f S c i e n t i f i c H i s t o r i c a l A c c o u n t s . . . . . T e a c h e r s ' K n o w l e d g e o f t h e L o g i c a n d R e a s o n i n g i n O r g a n i z i n g a n d S e q u e n c i n g P h y s i c s k n o w l e d g e T e a c h e r s ' K n o w l e d g e o f t h e N a t u r e o f S c i e n t i f i c K n o w l e d g e . . . . . . . A M i c r o - L e v e l D e s c r i p t i o n o f T e a c h e r s ' K n o w l e d g e o f P h y s i c s : C o n s e r v a t i o n o f M o m e n t u m . . . . . . . . . . . . . . T e a c h e r s ' K n o w l e d g e o f t h e L a w o f C o n s e r v a t i o n o f M o m e n t u m . . . . . . . T e a c h e r s ' K n o w l e d g e o f t h e V o c a b u l a r y T e r m s P e r t i n e n t t o t h e T a p i c . . . K n o w l e d g e o f H i g h e r - O r d e r P h y s i c s R e l a t i o n s . . . . . . . . . . . . . T e a c h e r s ' M a t h e m a t i c a l K n o w l e d g e . T e a c h e r s ' P h i l o s O p h i c a l a n d H i s t o r i c a l K n o w l e d g e . . . . . . . . . . . . . D i s c u s s i o n : T e a c h e r s ' K n o w l e d g e o f t h e s u b j e c t M a t t e r 0 O O O O O I O O O O O T h e P r o j e c t P h y s i c s . . . . . . . . . T h e I P S C o u r s e . 0 O O O O O I O O O 0 K n o w l e d g e O r g a n i z a t i o n a n d C o n t e n t s i n t h e T e a c h e r s ' P l a n s . . . . . . . . . D a y N o . l . . . . . . . . . . . . . D a y N o . 2 D a y N o . 3 . . . . . . . . . . . . D a y N o . 4 . . . . . . . . . . . . 5 6 D a y N o . C O O O O O O O O O O O 0 D a y N o . . . . D a y N o . 7 O O O O O O O O O O O 0 K n o w l e d g e L e f t O u t o f T e a c h e r s ' P l a n s H O W T H E S U B J E C T P l a n n i n g t o T e a c h C o n s e r v a t i o n o f M o m e n t u m P a g e 1 0 4 1 0 4 1 0 8 1 1 1 1 1 2 1 1 5 1 1 5 1 1 7 1 2 1 1 3 1 1 3 5 1 3 5 1 3 6 1 3 8 1 3 8 1 4 5 1 6 0 1 6 2 1 6 4 1 6 8 1 7 1 1 7 2 1 7 4 1 7 4 1 7 5 1 7 6 1 7 6 1 7 8 1 7 8 1 7 9 C h a p t e r V I . V I I . T e a c h i n g P h y s i c s : O v e r v i e w I s s u e s I n s t r u c t i o n D r i v e n b y P l a n n i n g . . . W h a t t h e T e a c h e r s D o W h e n T h i n g s G o W r o n g . . . . . . . . . . . . . . . . F o r m s o f I n s t r u c t i o n : T h e T e a c h e r s ' L e s s o n T y p e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . R e c i t a t i o n - D i s c u s s i o n T y p e . L e c t u r e T y p e . . . . . . . . H a n d s - O n A c t i v i t y L e s s o n s P r o b l e m S o l v i n g S e s s i o n s . D e m o n s t r a t i o n s . . . . . . . O t h e r L e s s o n T y p e s . . . . . . . . . S o m e R e m a r k s o n L e s s o n T y p e s . . . . . F a c t o r s I n f l u e n c i n g t h e T e a c h e r s ' C h o i c e o f a L e s s o n T y p e . . . . . . . . . . T e a c h e r s ' C o n c e p t i o n s o f T h e i r L e s s o n T y p e s . T e a c h e r s ' D e c i s i o n s A b o u t T r e a t m e n t o f t h e C o n t e n t s o f T h e i r L e s s o n s . . . . . . . E n g i n e e r i n g S u c c e s s . . . . . . . . . W h e r e E n g i n e e r i n g S u c c e s s L e d T e a c h e r s . C o n c r e t i z i n g a n d D e s t r u c t u r i n g . . M a k i n g P h y s i c s R e l e v a n t . . . . . . T e a c h e r s ' L o n g - T e r m I n s t r u c t i o n a l O b j e c t i v e s . . . . . . . . . . . E x p o s i n g S t u d e n t s t o t h e S w e e p o f t h e s u b j e c t I O I O O O O O I O O 0 M a k i n g P h y s i c s I n c l u s i v e . A D D I T I O N A L R E L A T E D I S S U E S . . . . . . . . T h e T e a c h e r s ' R o l e C o n c e p t i o n s . . . . . T h e T e a c h e r s ' K n o w l e d g e a n d C o n c e p t i o n s o f O f S t u d e n t s . 0 O O O O O O O O O C O O I T h e T e a c h e r s ' C o n c e p t i o n s o f S t u d e n t s L e a r n i n g 0 O O O O O O O O O O O O O 0 H i s t o r y o f P h y s i c s T e a c h i n g : A N a r r a t i v e o f S t r u g g l e f o r S u r v i v a l . . . . . . . S O M E C O N C L U D I N G I D E A S A N D D I S C U S S I O N S R e c a p i t u l a t i n g S o m e H i g h l i g h t s o f t h e S t u d y . . . . . . . . . . . . . . . . . F u r t h e r R e f l e c t i o n s a n d I m p l i c a t i o n s . . P e r s o n a l K n o w l e d g e R e v i s i t e d . . . . E x p e r t i s e a n d P r o f e s s i o n a l i s m i n T e a c h e r E d u c a t i o n . . . . . . . . . . . . . T e a c h e r A c t i o n s , T e a c h e r I n t e n t i o n s , a n d t h e M i l i e u o f T e a c h i n g . . . . T e a c h e r E d u c a t i o n . . . . . C u r r i c u l u m C o n s t r u c t i o n . . . . . . T e a c h e r E p i s t e m o l o g y . . . . . . . . L i m i t a t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . N o t e s f o r F u r t h e r R e s e a r c h . . . . P a g e 1 8 9 1 9 2 2 1 2 2 1 7 2 2 0 2 2 1 2 2 2 2 2 5 2 2 9 2 3 1 2 3 2 2 3 5 2 5 2 2 5 5 2 5 6 2 6 3 2 7 6 2 8 3 2 9 7 2 9 9 3 0 5 3 1 1 3 1 2 3 1 4 3 1 8 3 2 4 3 3 4 3 3 5 3 4 9 3 4 9 3 5 1 3 5 3 3 6 0 3 6 2 3 6 3 3 6 6 3 6 8 A p p e n d i x : A . P l a n n i n g f o r C o n s e r v a t i o n o f M o m e n t u m a n d T w o O t h e r L e s s o n s i n t h e I P S C o u r s e . . . . . . . . 3 7 0 B . E x a m p l e s o f L e s s o n s W h o s e P l a n s A p p e a r e d i n A p p e n d i x A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 8 2 C . S o m e E x a m p l e s o f L e s s o n T y p e s . . . . . . . . . 3 9 8 D . H u m a n S u b j e c t s C l e a r a n c e . . . . . . . . . . . . 4 2 1 B I B L I O G R A P H Y . O O O O O O O O O O O O 0 O I I O 0 O O I 4 2 4 x i L I S T O F T A B L E S T a b l e P a g e 1 . S y m b o l s a n d T h e i r R e f e r e n t s U s e d i n T e a c h i n g C o n s e r v a t i o n o f M o m e n t u m . . . . . . . . . . . . . 1 3 6 2 . A S u m m a r y T a b l e o f C h a p t e r 9 C o n t e n t A l l o c a t i o n a s S u g g e s t e d i n t h e T e a c h e r s ' L e s s o n P l a n s . . . . 1 7 2 3 . A S u m m a r y o f t h e T o p i c s o n C o n s e r v a t i o n o f M a s s a n d M o m e n t u m D i s c u s s e d b y t h e T e x t b o o k a s T h e y W e r e I n c l u d e d o r E x c l u d e d F r o m t h e L e s s o n P l a n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 4 4 . S t u d e n t s ' F i n a l G r a d e s i n t h e T w o C o u r s e s O b s e r v e d . O O I O O O C O O O I O O O O O O O O O 2 2 8 x i i L I S T O F F I G U R E S T a b l e P a g e 1 . D o t t e d T a p e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2 . T h e C h a p t e r O u t l i n e F o r m U s e d i n t h e H P P C o u r s e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 5 3 . M r . S t e w a r t ' s R e p r e s e n t a t i o n o f H i s P h y s i c s K n o w l e d g e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 5 4 . A R e p r e s e n t a t i o n o f t h e C i r c u l a r M o t i o n o f a n O b j e c t " 0 ” A r o u n d t h e C e n t e r ” C " . . . . . . . . . 2 8 9 x i i i C H A P T E R l T E A C H E R K N O W L E D G E A N D C O N C E P T I O N 9 : P H Y S I C S A N D P H Y S I C S T E A C H I N G W h a t t h e S t u d y i s A b o u t T h i s i s a n e x p l o r a t o r y s t u d y w h i c h h a s t w o f o c i . F i r s t , i t a t t e m p t s t o d e s c r i b e t w o h i g h s c h o o l p h y s i c s t e a c h e r s ' k n o w l e d g e a n d c o n c e p t i o n s o f t h e s u b j e c t m a t t e r t h e y t e a c h . S e c o n d , i t d e s c r i b e s t h e t e a c h e r s ' c l a s s r o o m t r e a t m e n t o f t h e s u b j e c t m a t t e r . A n a t t e m p t i s a l s o m a d e t o d i s c u s s t h e s e t w o r e s e a r c h t o p i c s b o t h i n r e l a t i o n t o e a c h o t h e r a n d i n r e l a t i o n t o t h e i n s t r u c t i o n a l e n v i r o n m e n t a n d t h e m i l i e u a t l a r g e w i t h i n w h i c h t h e t w o t e a c h e r s h a v e b e e n w o r k i n g . T h e s e r e s e a r c h i s s u e s h a v e e v o l v e d i n t h e f o r m o f g u i d i n g r e s e a r c h q u e s t i o n s o u t o f s o m e i n i t i a l i n q u i r i e s a b o u t t h e s u b j e c t m a t t e r . T h e p r o c e s s o f e v o l u t i o n t o g e t h e r w i t h a p e r s o n a l c o n n e c t i o n w i t h b o t h t h e r e s e a r c h t o p i c a n d s i t e w i l l b e d i s c u s s e d i n t h e r e s t o f t h i s c h a p t e r . B a c k g r o u n d K n o w l e d g e a n d I n f o r m a t i o n D u r i n g t h e s c h o l a s t i c y e a r s 1 9 8 4 t h r o u g h 1 9 8 6 , I w o r k e d f o r t h e I R T S e c o n d a r y S c h o o l S c i e n c e P r o j e c t ( S S S P ) c o o r d i n a t e d b y D r . G a l l a g h e r . I n m y w o r k f o r t h e p r o j e c t I u s e d t o v i s i t o n e h i g h s c h o o l o n c e e v e r y w e e k . D u r i n g e a c h v i s i t I s p e n t a b o u t f o u r h o u r s o b s e r v i n g v a r i o u s s c i e n c e l e s s o n s , c h e m i s t r y , b i o l o g y , a n d p h y s i c s , o r i n t e r v i e w i n g t h e s c i e n c e t e a c h e r s a t t h e s c h o o l . 1 O f t h e d i f f e r e n t s c i e n c e l e s s o n s I o b s e r v e d , t h e b i o l o g y o n e w a s w h e r e I h a d l e a s t i n t e r a c t i o n w i t h b o t h t h e t e a c h e r a n d t h e c l a s s . T h e m a j o r r e a s o n , o n m y p a r t , w a s t h e f a c t t h a t m y k n o w l e d g e a n d e x p e r i e n c e i n t h e s u b j e c t m a t t e r o f b i o l o g y a n d i t s t e a c h i n g w e r e l i m i t e d . H a d i t n o t b e e n f o r s o m e o f t h e b i o l o g y c o u r s e s I h a d t a k e n o v e r t w e n t y y e a r s a g o i n a t w o - y e a r a g r i c u l t u r a l c o l l e g e , I w o u l d h a v e b e e n v i r t u a l l y i g n o r a n t o f e v e n t h e b a s i c t e r m s i n t h i s v i t a l d o m a i n o f k n o w l e d g e , f o r m y l a t t e r l e a r n i n g a s a p h y s i c s s t u d e n t w a s v e r y m u c h f o c u s e d o n p h y s i c s , m a t h e m a t i c s , a n d a f e w p h y s i c a l c h e m i s t r y c o u r s e s . I w o u l d s a y t h i s i s c h a r a c t e r i s t i c o f m a n y p h y s i c s g r a d u a t e s . W h y d i d m y m o d e s t k n o w l e d g e o f t h e s u b j e c t m a t t e r o f b i o l o g y l i m i t m y i n t e r a c t i o n w i t h t h e b i o l o g y c l a s s r o o m s e t t i n g ? I t w a s s o , p a r t l y b e c a u s e m u c h o f w h a t w a s g o i n g o n i n t h a t c l a s s r o o m , a s w e l l a s i n t h e o t h e r s c i e n c e c l a s s r o o m s I o b s e r v e d , w a s r e l a t e d t o t h e s u b j e c t m a t t e r . T h i s i s n o t t o s a y t h a t o t h e r c l a s s r o o m m a t t e r s w e r e n o t i m p o r t a n t ; i t s i m p l y m e a n t t h a t t h e b i o l o g y t e a c h e r I o b s e r v e d , j u s t l i k e h i s o t h e r c o l l e a g u e s a t t h e s c h o o l , c o n c e i v e d o f h i m s e l f a s a ' p r o v i d e r ' o f a c e r t a i n s p e c i a l i z e d b o d y o f k n o w l e d g e , o r a ' r e s o u r c e g u i d e ' f o r s t u d e n t s t r y i n g t o l e a r n t h a t b o d y o f k n o w l e d g e ( A b u I s n e i n e h , 1 9 8 6 ) . F o r t h a t r e a s o n , a t l e a s t p a r t l y I w o u l d s u p p o s e , I w a s a s k e d , e a r l y i n m y o b s e r v a t i o n s , b y m o s t o f t h e s c i e n c e t e a c h e r s I t a l k e d t o a b o u t w h a t I h a d p r e v i o u s l y t a u g h t . T h i s , t o s o m e e x t e n t , i n f l u e n c e d t h e w a y e a c h t e a c h e r c o n c e i v e d o f m y p r e s e n c e i n h i s c l a s s r o o m , a n d , c o n s e q u e n t l y , h a d i t s i m p a c t o n t h e f o r m a n d c o n t e n t o f m y i n t e r a c t i o n s w i t h t h e s e t t i n g . W h i l e a l l t h e s c i e n c e t e a c h e r s I o b s e r v e d w e r e O p e n t o a n y d i s c u s s i o n s , n o t a l l s u c h d i s c u s s i o n s c o u l d b e s u s t a i n e d w i t h i n t e r e s t a n d s e e a b l e r e l e v a n c y . T e a c h i n g i s s u e s , f o r e x a m p l e , a p p e a r e d m o r e r e l e v a n t t o t e a c h e r s t h a n l e a r n i n g m a t t e r s . I o n c e a s k e d o n e o f t h o s e t e a c h e r s a b o u t w h a t h e t h o u g h t w o u l d h a p p e n t o s t u d e n t s w h o d i d n o t u n d e r s t a n d t h e s u b j e c t m a t t e r h e w a s t e a c h i n g . W i t h t h e s e n s e t h a t l e a r n i n g w a s m o r e o f a s t u d e n t ' s r e s p o n s i b i l i t y t h a n o f a t e a c h e r ' s , I r e c e i v e d t h e f o l l o w i n g r e s p o n s e : " W h e n t h e y g r o w u p t h e y w i l l p a y t h e p r i c e ! " W h e n i t c o m e s t o s c i e n c e t e a c h i n g a t t h e s e c o n d a r y l e v e l , k n o w l e d g e , p a r t i c u l a r l y i t s f o r m s a n d s t r u c t u r e s t h a t d e a l w i t h t h e s u b j e c t m a t t e r b e c o m e s v e r y c e n t r a l i n t h e t e a c h e r s ' l i f e . D i s c u s s i o n s o v e r t 0 p i c - r e l a t e d s c i e n t i f i c k n o w l e d g e a n d t h e w a y s u c h k n o w l e d g e c o u l d b e r e p r e s e n t e d o r m o d u l a t e d f o r t e a c h i n g p u r p o s e s i n d u c e d m u c h t e a c h e r i n p u t i n s u c h d i s c u s s i o n s . A t e a c h i n g ' t r i c k ' , i n i t s e l f , a p p e a r e d o f g r e a t e r r e l e v a n c e a n d s i g n i f i c a n c e t o t e a c h e r s ' w o r k t h a n t h e i m p l i c a t i o n s o f a c e r t a i n l e a r n i n g t h e o r y o r c o n c e p t i o n . T h e c e n t r a l i t y o f t h e s u b j e c t m a t t e r k n o w l e d g e i n t h e c l a s s r o o m e v e n t s a n d h a p p e n i n g s , a n d m y v e r y l i m i t e d k n o w l e d g e o f b i o l o g y , r e s t r i c t e d , t o s o m e e x t e n t , m y i n t e r a c t i o n s w i t h t h e b i o l o g y s e t t i n g . I t m a y b e a r g u e d h e r e t h a t f o r a p h e n o m e n o l o g i c a l l y o r i e n t e d s t u d y l i k e t h i s o n e , u n f a m i l i a r i t y w i t h t h e s e t t i n g s h o u l d b e h e l p f u l o r e v e n r e q u i r e d r a t h e r t h a n r e s t r i c t i v e . I t i s e v e n s u g g e s t e d t h a t t h e r e s e a r c h e r s h o u l d s u s p e n d h i s p r i o r a s s u m p t i o n s a b o u t t h i n g s i n t h e s e t t i n g i n o r d e r t o a c h i e v e t h e f i r s t s t e p n e c e s s a r y , c a l l e d ’ e p o c h e ' ( I h d e , 1 9 7 9 ) . H o w e v e r , w h i l e t h i s m a y b e a d v o c a t e d a s a t h e o r e t i c a l p r i n c i p l e i n q u a l i t a t i v e r e s e a r c h , i t w a s n o t p o s s i b l e f o r m e t o l i t e r a l l y a b i d e b y t h a t i n t h i s r e s e a r c h f o r t w o m a i n r e a s o n s . T h e f i r s t w a s r e l a t e d t o t h e f a c t t h a t a l l t e a c h e r s h a d a l r e a d y k n o w n t h a t I t a u g h t p h y s i c s f o r s e v e r a l y e a r s . T h i s , n o t o n l y p u t s o m e r e s t r i c t i o n s o n m y q u e s t i o n s , b u t e q u a l l y w e l l , I w o u l d a s s u m e , i n f l u e n c e d t h e t e a c h e r s ' r e s p o n s e s t o m y q u e s t i o n s o r p r o b i n g . T h e s e c o n d r e a s o n w a s t h e f a c t t h a t m u c h o f t h e k n o w l e d g e a r t i c u l a t e d a n d d i s c u s s e d i n t h e s c i e n c e c l a s s r o o m s w a s n o t c r e a t e d o r c o n s t r u c t e d b y t h e c l a s s r o o m p a r t i c i p a n t s . I n s t e a d , t h o s e p a r t i c i p a n t s , t e a c h e r s a n d s t u d e n t s , w e r e d e a l i n g w i t h k n o w l e d g e s t r u c t u r e s t h a t h a d o r i g i n a l l y b e e n c r e a t e d o r c o n s t r u c t e d b y a d i f f e r e n t g r o u p o f p e o p l e , n a m e l y t h e s c i e n t i f i c c o m m u n i t y . O f c o u r s e , I c o u l d h a v e s u s p e n d e d m y p r e v i o u s p e r t i n e n t k n o w l e d g e a n d b e l i e f s a b o u t s c i e n t i f i c k n o w l e d g e . U n d e r s u c h a h y p o t h e t i c a l c o n d i t i o n , t h e r e l e v a n t q u e s t i o n w o u l d b e : h o w m u c h c o u l d I h a v e g o n e i n t o m a k i n g s e n s e o f t h e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e a n d a c t i o n s ? M y a n s w e r a t t h i s p o i n t i s t h a t : v e r y l i t t l e , i f a n y t h i n g a t a l l . T h e s e i s s u e s w i l l b e d i s c u s s e d a g a i n i n C h a p t e r I I I . I n c o n t r a s t , m y i n t e r a c t i o n s w i t h t h e p h y s i c s t e a c h e r s a n d c l a s s e s w e n t o n w i t h o u t a n y s e r i o u s r e s t r i c t i o n s . M y k n o w l e d g e a n d e x p e r i e n c e o f p h y s i c s a n d p h y s i c s t e a c h i n g w e r e i n d e e d t h e l i g h t b y w h i c h I n a v i g a t e d t h r o u g h t h e l a b y r i n t h o f m y r e s e a r c h s i t e . B e i n g a f o r e i g n s t u d e n t , t h e p o s s i b i l i t y o f m i s u n d e r s t a n d i n g p e o p l e , o r b e i n g m y s e l f m i s u n d e r s t o o d b y t h e m , l o o m e d o v e r m u c h o f m y s o c i a l i n t e r a c t i o n s . B u t n o t s o m u c h w i t h t h e p h y s i c s t e a c h e r s I o b s e r v e d , e s p e c i a l l y w h e n w e t a l k e d p h y s i c s . A n d s i n c e t h e s u b j e c t m a t t e r w a s c e n t r a l i n t h e i r c l a s s r o o m a c t i v i t i e s , i n i t i a t i n g a p u r p o s e f u l d i s c u s s i o n t h r o u g h t h e s u b j e c t m a t t e r w a s b o t h a c c e s s i b l e a n d i n f o r m a t i v e . T h e c o m m o n b o d y o f k n o w l e d g e I s h a r e d w i t h t h e t w o p h y s i c s t e a c h e r s f a c i l i t a t e d t h e i n i t i a t i o n o f s e v e r a l d i s c u s s i o n s a n d i n v a r i o u s d i r e c t i o n s o f t h e c l a s s r o o m a c t i v i t i e s . T h a t d i d n o t m e a n f u l l a g r e e m e n t s a m o n g o u r c o n c e p t i o n s o f p h y s i c s a n d p h y s i c s t e a c h i n g . T h o u g h a g r e e m e n t s o r d i s a g r e e m e n t s o f o u r c o n c e p t i o n s w e r e n o t p r i n c i p a l l y i m p o r t a n t f o r t h e s t u d y , n o n - c o n v e r g e n c e o f c o n c e p t i o n s , e v e n o n s o m e c o n v e n t i o n a l p h y s i c s n o t i o n s , c o u l d b e d e t e c t e d i n t h e s t u d y . I n d e e d , t h a t w a s m y s t a r t i n g p o i n t i n t h e j o u r n e y t o s t u d y t h e t w o p h y s i c s t e a c h e r s ' k n o w l e d g e a n d c o n c e p t i o n s o f p h y s i c s a n d i t s t e a c h i n g . T h e s u g g e s t i o n t h a t e a c h t e a c h e r h e l d a s e t o f u n d e r s t a n d i n g s a n d c o n c e p t i o n s o f t h e s u b j e c t m a t t e r t h a t s h a p e d h i s t e a c h i n g p r a c t i c e s , w a s t h e c e n t r a l i d e a t o b e r e s e a r c h e d . I n i t i a l l y , I t e r m e d t h i s s e t o f u n d e r s t a n d i n g s a n d c o n c e p t i o n s a f t e r a n u m b e r o f r e s e a r c h e r s ' t e r m i n o l o g y : p e r s o n a l p r a c t i c a l k n o w l e d g e ( A b u I s n e i n e h , 1 9 8 6 ) . T h e t e r m i n o l o g y w a s m e a n t t o r e f l e c t t w o e s s e n t i a l a t t r i b u t e s o f s u c h k n o w l e d g e : i t s b e i n g p e r s o n - c e n t e r e d , w h i c h i m p l i e d t h a t e v e r y t h i n g t h a t m i g h t g o t o m a k e u p a p a r t i c u l a r t e a c h e r m i g h t h a v e a n i n p u t i n t h a t k n o w l e d g e ; a n d i t s b e i n g p r a c t i c a l , w h i c h i m p l i e d t h a t t h e g e n e r a t i o n a s w e l l a s t h e a p p l i c a t i o n o f t h a t k n o w l e d g e w e r e p r a c t i c e - o r i e n t e d . A t t h e t i m e I w r o t e m y r e s e a r c h p r o p o s a l , t w o e x a m p l e s f r o m m y w o r k f o r t h e I R T p r o j e c t w e r e g i v e n t o e l u c i d a t e s o m e a s p e c t s o f t h i s k n o w l e d g e . T h e f i r s t e x a m p l e w a s m y o b s e r v a t i o n o f a l a b e x p e r i m e n t i n a p h y s i c s c l a s s o n t h e c o n c e p t o f a c c e l e r a t i o n . T h e e x p e r i m e n t , v e r y w e l l k n o w n t o h i g h s c h o o l p h y s i c s t e a c h e r s , r e q u i r e d t h a t a s m a l l c a r t w o u l d b e p u l l e d b y a n u n b a l a n c e d f o r c e a l o n g a s h o r t p a t h . A s t r i p o f p a p e r t a p e w a s a t t a c h e d t o t h e r e a r o f t h i s c a r t a n d p a s s e d t h r o u g h a r e c o r d i n g t i m e r w h i c h , w h e n v i b r a t e d , t i c k e d p e r i o d i c a l l y l e a v i n g m a r k e d d o t s o n t h e p a p e r t a p e . T h e p e r i o d o f v i b r a t i o n o f t h e r e c o r d i n g t i m e r w a s a s s u m e d c o n s t a n t o v e r t i m e . T h e m a i n i d e a o f t h e e x p e r i m e n t w a s t o c a l c u l a t e t h e a c c e l e r a t i o n o f t h e c a r t f r o m t h e d o t s l e f t o n t h e t a p e ( f i g u r e 1 ) , a f t e r t h e c a r t w a s p u l l e d b y a f o r c e . F i g u r e 1 . D o t t e d T a p e 7 I n c a l c u l a t i n g t h e a c c e l e r a t i o n o f t h e c a r t s t u d e n t s u s e d t h e m a t h e m a t i c a l f o r m : a - ( N i - 1 ) / A t , o r s i m p l y , a - 2 : , w h e r e V r e f e r r e d t o t h e c h a n g e i n v e l o c i t y b e t w e e n d i f f e r e n t d o t s , a r b i t r a r i l y c h o s e n , ” " s t o o d f o r t h e c o r r e s p o n d i n g t i m e i n t e r v a l , a n d " a ” m e a n t t o r e p r e s e n t t h e a c c e l e r a t i o n t o b e c a l c u l a t e d . I n a p p l y i n g t h i s f o r m u l a t o a n y p a i r s o f d o t s o n t h e p a p e r t a p e , s t u d e n t s w o u l d n e e d t h e p e r i o d o f v i b r a t i o n o f t h e t i c k e r - t i m e r a n d m e a s u r e m e n t s o f t h e s p a c i n g s b e t w e e n t w o p a i r s o f d o t s . S p a c i n g s b e t w e e n d o t s c o u l d b e m e a s u r e d d i r e c t l y b y a r u l e r a n d t h a t w a s w h a t t h e s t u d e n t s d i d . T h e p e r i o d o f v i b r a t i o n , h o w e v e r , c o u l d b e m e a s u r e d b y a n a d d i t i o n a l v e r y s i m p l e e x e r c i s e i n w h i c h s t u d e n t s w o u l d m e a s u r e t h e t i m e n e e d e d f o r t h e t i m e r t o m a k e a n a r b i t r a r y n u m b e r o f d o t s a n d t h e n s i m p l y d i v i d e t h e t i m e m e a s u r e d o v e r t h e n u m b e r o f s p a c i n g s m a d e . T h e t e a c h e r c o u l d a l s o h a v e c h o s e n t o e x p l a i n , r o u g h l y , h o w t h e t i m e r v i b r a t e d a s r e l a t e d t o t h e m a i n p o w e r s o u r c e a n d , t h e n , e s t i m a t e o r a g r e e u p o n t h a t p e r i o d . I n s t e a d , h o w e v e r , t h e t e a c h e r c h o s e t h e n u m e r i c a l v a l u e o f t h e p e r i o d w i t h o u t a n y r e f e r e n c e s t o a n y m e a s u r e m e n t o r e x p l a n a t i o n . H e s i m p l y e x p l a i n e d t h a t t h e t i m e e l a p s e d b e t w e e n a n y t w o c o n s e c u t i v e d o t s w a s 0 . 0 2 1 s e c o n d . A f t e r t h e c l a s s h a d e n d e d t h e i r w o r k , w e s t a r t e d t o t a l k a b o u t t h e e x p e r i m e n t . I a s k e d h i m w h y h e h a d c h o s e n I ” - I n m y o b s e r v a t i o n f o r t h i s r e s e a r c h w o r k b o t h t e a c h e r s u s e d t h e v a l u e 0 . 0 1 s e c o n d . 8 t o g i v e t h e s t u d e n t s t h e v a l u e o f 0 . 0 2 w i t h o u t r e f e r r i n g t o i t s o r i g i n , m e a n i n g , o r h o w t h e y w o u l d c a l c u l a t e i t f r o m t h e d a t a t h e y a l r e a d y h a d . I n h i s r e s p o n s e , t h e t e a c h e r p o i n t e d o u t t h a t i f h e h a d a t t e m p t e d t o d o t h a t s t u d e n t s w o u l d h a v e g o t c o n f u s e d . H e e x p l a i n e d t h a t h i s m a i n a i m h a d b e e n t o ' t e a c h s t u d e n t s h o w t o c a l c u l a t e a c c e l e r a t i o n u s i n g t h a t m a t h e m a t i c a l f o r m u l a . T h e s e c o n d e x a m p l e w a s r e l a t e d t o t h e o t h e r p h y s i c s t e a c h e r a t t h e s c h o o l . I h a d o b s e r v e d h i m t e a c h i n g a c l a s s o f 1 2 t h g r a d e s t u d e n t s , a p h y s i c s c o u r s e l a b e l e d b y t h e s c h o o l c a t a l o g u e a s " a d v a n c e d p h y s i c s " . T h e t e a c h e r w a s u s i n g t h e w e l l k n o w n p h y s i c s t e x t b o o k t h a t a p p e a r e d i n t h e S i x t i e s a n d h a d b e e n d e v e l o p e d b y t h e P h y s i c a l S c i e n c e S t u d y C o m m i t t e e ( P S S C ) . I n m y a t t e m p t t o u n d e r s t a n d h i s t e a c h i n g p r a c t i c e s w i t h i n h i s c o n c e p t i o n s o f p h y s i c s a n d p h y s i c s t e a c h i n g , I a s k e d h i m a b o u t w h a t k i n d o f p h y s i c s t e a c h e r h e w o u l d s e e h i m s e l f a s . H i s r e s p o n s e c a m e a s f o l l o w s : ” H u m a n i s t ! O n t h e s i d e o f t h e s t u d e n t ! B o t h o f u s a r e g o i n g t o e x p l o r e p h y s i c s , r a t h e r t h a n c h a l l e n g i n g s t u d e n t s t o b r i n g t h e m s e l v e s t o m e . M y c o u r s e i s f o r a b r o a d b a s e . W e l o o k a t t h i n g s t h a t c o l l e g e d o n ' t l o o k a t , l i k e t h e h i s t o r y o f a n i d e a . A s t u d e n t t a k i n g m y c o u r s e a n d g o i n g t o c o l l e g e w i l l h a v e t h e b e s t o f t w o w o r l d s : b r e a d t h , a n d d e p t h . ” [ F i e l d n o t e s : 2 / 6 / 1 9 8 6 ] T h e P S S C c o u r s e h a d b e e n c o n c e i v e d o f a s a s e r i o u s a n d c h a l l e n g i n g c o u r s e f o r b o t h t h e t e a c h e r a n d t h e s t u d e n t . T h e t e r m " h u m a n i s t " h a d n o t b e e n w i t h i n t h e v o c a b u l a r y o f t h e c o u r s e . T h e f o l l o w i n g p a r a g r a p h f r o m t h e t e x t b o o k ' s p r e f a c e w o u l d , w h e n t r a n s l a t e d i n t o t e a c h i n g a c t s , c h a l l e n g e b o t h t h e t e a c h e r ' s t e a c h i n g s k i l l s , a n d t h e s t u d e n t ' s i m a g i n a t i o n : " T h r o u g h o u t , t h e s t u d e n t i s l e d t o r e a l i z e t h a t p h y s i c s i s a s i n g l e s u b j e c t o f s t u d y . I n p a r t i c u l a r , t i m e , s p a c e , a n d m a t t e r c a n n o t b e s e p a r a t e d . F u r t h e r m o r e , h e s e e s t h a t p h y s i c s i s a d e v e 1 0 p i n g s u b j e c t , a n d t h a t t h i s d e v e I O p m e n t i s t h e i m a g i n a t i v e w o r k o f m e n a n d w o m e n l i k e h i m . " ( p - v 1 ) 8 0 , w h i l e t h e t e a c h e r c o n c e i v e d o f h i s r o l e a s a ' h u m a n i s t ' , ' r a t h e r t h a n a p h y s i c i s t ' , t h e t e x t b o o k a u t h o r s e x p e c t e d t h a t s t u d e n t s w o u l d b e l e d , p r e s u m a b l y b y t h e t e a c h e r , t o t h e r e a l i z a t i o n o f i n s e p a r a b i l i t y o f t i m e , s p a c e , a n d m a t t e r . I n t h e i r c o u r s e o f a c h i e v i n g s u c h a r e a l i z a t i o n s t u d e n t s w e r e a l s o e x p e c t e d t o b e i m a g i n a t i v e i n t h e i r w o r k , j u s t l i k e y o u n g s c i e n t i s t s . W h a t I s a w c o m m o n a b o u t t h e t w o e x a m p l e s w a s t h a t b o t h t e a c h e r s w e r e a u t o n o m o u s e n o u g h t o d e v e l o p t h e i r o w n w a y s o f d e a l i n g w i t h t h e i r c l a s s r o o m e v e n t s . T h o s e w a y s o r v i e w s w o u l d b e p u t i n t o p r a c t i c e e v e n w h e n t h e y d i d n o t a g r e e w i t h t h e c u r r i c u l u m d e v e l o p e r s ' s u g g e s t i o n s a n d r e c o m m e n d a t i o n s . F u r t h e r m o r e , i t s e e m e d a s i f t h e t e a c h e r ' s p e r s o n a l b e l i e f s , k n o w l e d g e , a n d c o n c e p t i o n s w e r e t h e f i n a l d e t e r m i n a n t s o f w h a t w o u l d b e g o i n g o n i n c l a s s r o o m . W h a t I o r i g i n a l l y f o u n d w o r t h m o r e i n v e s t i g a t i o n w a s t w o f o l d . F i r s t , t h e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e a n d c o n c e p t i o n s o f t h e s u b j e c t m a t t e r t h e y t a u g h t ; a n d s e c o n d , t h e i r w a y s o f t r e a t i n g t h e s u b j e c t o f p h y s i c s i n t h e c l a s s r o o m . I a s s u m e d a t t h e t i m e t h a t e l u c i d a t i n g t h e s e t w o f u n d a m e n t a l i s s u e s 1 0 w o u l d b e o f s i g n i f i c a n c e t o c u r r i c u l u m d e v e l o p e r s w h o w o u l d b e b e t t e r i n f o r m e d o n h o w t o c o m m u n i c a t e w i t h t e a c h e r s w h o a c t o n t h e s u b j e c t m a t t e r w h i l e t e a c h i n g i t . F u r t h e r m o r e , f o c u s i n g o n t h e s e i s s u e s w o u l d s h e d m o r e l i g h t o n t h e p o s s i b l e i n t e r c o n n e c t i o n s b e t w e e n t h e m . T h a t , i n i t s e l f , w o u l d b e o f s o m e s i g n i f i c a n c e f o r i t w o u l d e l u c i d a t e t h e i n t e r p l a y b e t w e e n t h e o r y , t e a c h e r s ' k n o w l e d g e a n d c o n c e p t i o n s o f t h e s u b j e c t m a t t e r , a n d p r a c t i c e , t h e t e a c h e r s ' t r e a t m e n t o f i t . D i l e m m a s a n d D e c i s i o n s T h e g u i d i n g r e s e a r c h q u e s t i o n s f o r t h i s w o r k h a d b e e n f o r m u l a t e d i n t e r m s o f o n e p h y s i c s t e a c h e r ' s p e r s o n a l p r a c t i c a l k n o w l e d g e o f t h e s u b j e c t m a t t e r h e t a u g h t . T h e i d e a h a d b e e n t o o b s e r v e t h e t e a c h e r ' s v a r i o u s l e s s o n s , a n d i n t e r v i e w h i m o v e r a l o n g p e r i o d o f t i m e , o n e s c h o o l s e m e s t e r , i n o r d e r t o e x p l o r e h i s k n o w l e d g e a n d c o n c e p t u a l s t r u c t u r e s o f t h e s u b j e c t m a t t e r , a n d t h e w a y h e d e a l t w i t h t h a t i n t h e c l a s s r o o m . A s t h e s c h o o l y e a r s t a r t e d s o m e c h a n g e s i n b o t h p h y s i c s t e a c h e r s ' t e a c h i n g s c h e d u l e s w e r e m a d e . N o n e o f t h e m w a s t o t e a c h c h e m i s t r y a s h a d b e e n t h e c a s e b e f o r e . T h a t l e f t t h e m w i t h o n l y t h r e e c o u r s e s t o t e a c h : a p h y s i c a l s c i e n c e c o u r s e , a p h y s i c s c o u r s e , a n d a s e c o n d " a d v a n c e d " p h y s i c s c o u r s e . T h e i r w o r k s c h e d u l e s o v e r l a p p e d o v e r t h e p h y s i c s c o u r s e w h i c h t h e y t a u g h t a s a t e a m . I n p r a c t i c e t h i s m e a n t t h a t b o t h t e a c h e r s u s e d t h e s a m e l e s s o n p l a n n i n g a n d 1 1 e v a l u a t i o n f o r t h e i r s e p a r a t e c l a s s e s . I t w a s c o n s e q u e n t l y i m p r a c t i c a l o n m y p a r t t o e m p h a s i z e o n e t e a c h e r a n d s i m p l y i g n o r e t h e o t h e r . I , t h e r e f o r e , h a d t o o b s e r v e t h i s o v e r l a p a n d t h u s i n c l u d e b o t h t e a c h e r s i n t h e s t u d y . A s I p r o g r e s s e d i n m y o b s e r v a t i o n s , I s t a r t e d t o r e a l i z e t h e l i m i t a t i o n s a n d u n c e r t a i n t i e s i m p l i e d i n t h e t w o a d j e c t i v e s , p e r s o n a l , a n d p r a c t i c a l . E a r l y i n t h e s t u d y , I d e t e c t e d s o m e t e n s i o n i n t h e w a y o n e o f t h e t w o t e a c h e r s w a s t h i n k i n g a b o u t t h e i r m e t h o d s o f t r e a t i n g t h e s u b j e c t m a t t e r . A s w i l l b e e x p l a i n e d i n l a t e r c h a p t e r s t h i s t e a c h e r e v e n ' a g o n i z e d ' o n t h e w a y s o m e c o n c e p t s w e r e d e a l t w i t h . N e v e r t h e l e s s , h e p e r s i s t e d i n d o i n g j u s t w h a t h e ' a g o n i z e d ' o v e r . T h e o t h e r t e a c h e r d i d n o t g o s o f a r i n h i s f e e l i n g s a b o u t h o w t h e y t r e a t e d t h e s u b j e c t m a t t e r . O n s e v e r a l o c c a s i o n s , h o w e v e r , h e e x p r e s s e d h i s u n c e r t a i n t i e s a b o u t t h a t . A t o n e p o i n t h e l i k e n e d t h e i r m e t h o d s t o a ' g a m b l e ' . A t a n o t h e r p o i n t h e a g r e e d t h a t b y d o i n g w h a t h e d i d h e " b e t r a y e d ” t h e p h y s i c s k n o w l e d g e h e w a s t a u g h t a t c o l l e g e . B u t d i d t h e t e a c h e r s k n o w o t h e r a l t e r n a t i v e s t o p h y s i c s t e a c h i n g ? T h e a n s w e r , a s w i l l b e s e e n , i s y e s . T h e y e v e n t r i e d t h o s e a l t e r n a t i v e s ; b u t t h e n s e t t l e d o n w h a t t h e y d e s c r i b e d a s a ' g a m b l e ' , o r w h a t t h e y ' a g o n i z e d ' o v e r . A t o n e p o i n t i n t h e i r h i s t o r y t h e y d e c i d e d t o c h a n g e , a n d d r a s t i c a l l y , f r o m i n q u i r y , p r o b l e m s o l v i n g , a n d d i s c o v e r y t e c h n i q u e s , a s s u g g e s t e d b y t h e P S S C c u r r i c u l u m t o w a y s t h a t w i l l b e e x p l o r e d f u l l y i n t h i s w o r k . L e t m e i n t r o d u c e a q u o t e f r o m a n i n t e r v i e w o f t h e t e a c h e r w h o s e e m e d t o h a v e 1 2 e n g i n e e r e d t h a t c h a n g e m a n y y e a r s a g o . " I d i d n ' t k n o w t h e n , a s I d o n ' t k n o w n o w , w h e t h e r i f I h a d s t a y e d w i t h t h a t m o d e a n d j u s t s m o o t h e d i t u p , a n d t a u g h t b e t t e r t h e s e i d e a s , a n d t a u g h t m o r e s m o o t h l y , d e v e l O p e d i d e a s m o r e c a r e f u l l y , t h a t I c o u l d h a v e b r o u g h t t h e s t u d e n t s a l o n g w i t h m e , i f I s t u c k w i t h t h a t . B u t i n f r u s t r a t i o n a n d d e s p e r a t i o n I w a s l o o k i n g f o r s o m e t h i n g , s o m e o t h e r d i r e c t i o n , s o m e o t h e r f o r m u l a , I g u e s s . " [ 4 t h I n t e r v i e w : 5 / 1 3 / 8 7 ] F i r s t , l e t u s l o o k a t t h e w a y h e d e s c r i b e d a n o t h e r t e a c h i n g a l t e r n a t i v e h e d i d n o t t r y : " j u s t s m o o t h e d i t u p , a n d t a u g h t b e t t e r t h e s e i d e a s , a n d t a u g h t m o r e s m o o t h l y , d e v e l o p e d i d e a s m o r e c a r e f u l l y . " W o u l d n o t a l l t h e s e c l a u s e s u t t e r e d b y a v e r y e x p e r i e n c e d t e a c h e r p o i n t t o w h a t c o u l d h a v e b e e n a p o t e n t i a l l y v i a b l e ” m o d e ” o f t e a c h i n g o f p h y s i c s ? P e r s o n a l l y , I b e l i e v e t h e y w o u l d . H o w e v e r , a s w i l l b e s e e n i n t h i s w o r k b o t h t e a c h e r s s e e m e d d e t e r m i n e d t o d o w h a t t h e y h a v e b e e n d o i n g f o r s e v e r a l y e a r s i n s p i t e o f t h e i r ” a g o n i z i n g " a n d u n c e r t a i n t i e s a b o u t t h a t . S e c o n d , t h e t e a c h e r s c h a n g e d o u t o f ” f r u s t r a t i o n a n d d e s p e r a t i o n " . T h i s w o r k w i l l i n f o r m u s m u c h a b o u t t h a t . A s I a t t e m p t e d t o l o o k a t t h i s p i c t u r e f r o m t h e p e r s p e c t i v e o f p e r s o n a l k n o w l e d g e t h e t w o p e r s p e c t i v e s d i d n o t s q u a r e w i t h e a c h o t h e r . R e s e a r c h e r s w h o u s e d t h i s c o n c e p t d r e w o n t h e w o r k o f t h e p h i l o s o p h e r o f s c i e n c e M i c h a e l P o l a n y i . I n h i s 1 9 5 8 w o r k , P o l a n y i i n t r o d u c e d t h e c o n c e p t a s a w a y o f d e s c r i b i n g h o w s c i e n t i s t s p a r t i c i p a t e a c t i v e l y i n s h a p i n g o u r s c i e n t i f i c k n o w l e d g e . S c i e n t i s t s , a c c o r d i n g t o P o l a n y i , a p p r o a c h n a t u r e w i t h i n t e l l e c t u a l l 3 p a s s i o n a n d w i t h b e l i e f s i n h e r e n t i n t h e s e p a s s i o n s . T h e s e p a s s i o n s w o u l d b e t h e i r s t h o u g h h e l d w i t h t h e c o n v i c t i o n t h a t t h e y w o u l d b e u n i v e r s a l i n n a t u r e . S c i e n t i f i c p a s s i o n s w e r e t h u s s e e n a s h a v i n g l o g i c a l f u n c t i o n s i n t h e c o n s t r u c t i o n o f s c i e n t i f i c k n o w l e d g e b y s c i e n t i s t s . S o w h i l e P o l a n y i e m p h a s i z e d t h e p e r s o n a l d i m e n s i o n i n o u r s c i e n t i f i c k n o w l e d g e , h e , n e v e r t h e l e s s , s a w t h a t p e r s o n a l i n t e r w i n e d w i t h t h e s c i e n t i s t s ' c o m m i t m e n t t o a u n i v e r s a l l y v a l i d v i s i o n o r r e a l i t y . T h i s c o m m i t m e n t , a c c o r d i n g t o P o l a n y i , s a v e s p e r s o n a l k n o w l e d g e f r o m b e i n g m e r e l y s u b j e c t i v e . S o , w h i l e p e r s o n a l k n o w l e d g e w o u l d e s t a b l i s h c o n t a c t w i t h r e a l i t y a n d t h u s w o u l d p r e s e r v e a n e l e m e n t o f o b j e c t i v i t y , i t w o u l d s t i l l b e m o t i v a t e d b y t h e k n o w e r ' s i n t e l l e c t u a l p a s s i o n , a n d t h u s t o u c h e s u p o n t h e k n o w e r ' s s u b j e c t i v i t y . P o l a n y i ' s c o n c e p t i o n o f p e r s o n a l k n o w l e d g e h a s t h u s a s s u m e d a n i n t e r p l a y , o r a d i a l e c t i c , b e t w e e n s u b j e c t i v i t y a n d o b j e c t i v i t y . T r a n s l a t e d i n t o i n d i v i d u a l a c t i o n s t h i s m o u n t e d t o h i s c o n c l u s i v e a s s e r t i o n t h a t : ” T h e f r e e d o m o f t h e s u b j e c t i v e p e r s o n t o d o a s h e p l e a s e s i s o v e r r u l e d b y t h e f r e e d o m o f t h e r e s p o n s i b l e p e r s o n s t o a c t a s h e m u s t " , ( p . 3 0 9 ) . T h e t e a c h e r w h o " a g o n i z e d " o v e r w h a t h e h a d b e e n d o i n g f o r y e a r s , a n d h i s c o l l e a g u e w h o s a w i n h i s p r a c t i c e s a ” g a m b l e ” , c o u l d h a r d l y b e d e s c r i b e d a s s h o w i n g p a s s i o n a t e c o m m i t m e n t t o w h a t t h e y h a d b e e n d o i n g , a t l e a s t a s f a r a s t h e c o n t e x t s o f t h o s e q u o t e s w e r e c o n c e r n e d . W h e t h e r t h e t e a c h e r s ' a c t i o n s c o u l d b e d e s c r i b e d w i t h i n t h e f r a m e w o r k o f l 4 P o l a n y i ' s c o n c l u s i v e a s s e r t i o n w i l l b e l e f t f o r t h e r e a d e r t o j u d g e . F o r m e , I f o u n d t h a t d i s p u t a b l e . F o r a l l t h a t , t h e a d j e c t i v e " p e r s o n a l ” a s h a d o r i g i n a l l y b e e n s u g g e s t e d b y P o l a n y i , a n d r e - u s e d l a t e r b y s o m e e d u c a t i o n a l r e s e a r c h e r s , a p p e a r e d t o o r e s t r i c t i v e f o r m y w o r k a n d , t h u s , I d e c i d e d n o t t o u s e i t . S o w a s t h e o t h e r t e r m ' p r a c t i c a l ' . A s I s t a r t e d t o p r o b e i n t o t h e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e , t h e i d e a o f l o o k i n g i n t o w h a t m i g h t b e p r a c t i c a l l y - o r i e n t e d u n d e r s t a n d i n g s b e c a m e a l s o t o o r e s t r i c t i v e . W h e n t a l k i n g a b o u t k n o w l e d g e p e r a s , I f o u n d t h a t b o t h t e a c h e r s h e l d , t h e o r e t i c a l , p h i l o s O p h i c a l , a n d t e c h n i c a l f o r m s o f k n o w l e d g e w h i c h s h o u l d b e b r o u g h t i n t o t h e f o r e g r o u n d o f t h e s t u d y . I , t h e r e f o r e , d e c i d e d n o t t o ' e x c l u d e s u c h a n i m p o r t a n t d i m e n s i o n o f t h e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e f r o m t h e s t u d y , a n d f o r t h a t r e a s o n I d e c i d e d t o a v o i d u s i n g t h e a d j e c t i v e ' p r a c t i c a l ' . I w a s , t h e n , l e f t w i t h t h e t w o e x p r e s s i o n s : t h e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e o f t h e s u b j e c t m a t t e r , a n d t h e i r c l a s s r o o m t r e a t m e n t o f i t . I n v e s t i g a t i n g t h e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e o f t h e s u b j e c t m a t t e r a s s u c h w i t h o u t a n y r e s t r i c t i o n s o n i t , a p p e a r e d f o r m e a f o r m i d a b l e , a n d s o m e t i m e s u n d o a b l e , j o b . W h a t i s k n o w l e d g e a n y w a y , a n d h o w c a n I d e a l w i t h s u c h a n i n v i s i b l e ? W h a t t o l o o k f o r ? S h o u l d I l o o k f o r t h e i r k n o w l e d g e a c r o s s v a r i o u s t 0 p i c s ? O r , s h o u l d I f o c u s u p o n o n e s i n g l e t a p i c ? W h a t w o u l d b e t h e i m p l i c a t i o n s o f e i t h e r c h o i c e ? A l l t h e s e q u e s t i o n s , a n d a h o s t o f o t h e r s i m i l a r o n e s c o n s u m e d a l o t o f m y e n e r g y a n d t h i n k i n g . A t o n e p o i n t t h e y e v e n 1 5 t h r e a t e n e d m y e n t h u s i a s m f o r t h e p r o j e c t , o r a t l e a s t t h e p a r t o f i t t h a t d e a l t w i t h k n o w l e d g e o f t h e s u b j e c t m a t t e r . A n o t h e r s o u r c e o f d i l e m m a s w a s t h e m e t h o d o l o g y u s e d i n t h e s t u d y . A s w i l l b e e x p l a i n e d i n a f o l l o w i n g c h a p t e r , t h e m e t h o d o l o g y a d o p t e d h a d a n t h r o p o l o g i c a l o r i g i n s . T h e m a j o r d i l e m m a I f a c e d w a s r e l a t e d t o h o w I c o u l d u s e s u c h a m e t h o d o l o g y , w i t h i t s p r i m a r y e m p h a s i s o n i n t e r a c t i o n a n d c o m m u n i c a t i o n i n s o c i a l c o n t e x t s , t o l o o k a t t h e t e a c h e r s ' c o g n i t i v e s t r u c t u r e s o f k n o w l e d g e . T h i s i s s u e t o g e t h e r w i t h t h e p e r t i n e n t d e c i s i o n s I m a d e w i l l b e d i s c u s s e d i n a f o l l o w i n g c h a p t e r . I n r e s p o n s e t o t h e f i r s t s e t o f d i l e m m a s a n d p r o b l e m s , I m a d e s o m e s i m p l i f y i n g d e c i s i o n s . F i r s t , o n t h e g e n e r a l l e v e l I s t a r t e d t o c o n c e i v e o f t h i s s t u d y a s a n e x p l o r a t o r y o n e . T o m e , t e a c h e r k n o w l e d g e o f t h e s u b j e c t m a t t e r , p a r t i c u l a r l y a t t h e s e c o n d a r y s c h o o l l e v e l , a p p e a r e d a n u n e x p l o r e d t e r r i t o r y i n e d u c a t i o n a l r e s e a r c h . A t a p o g r a p h i c a l , o r a n a t u r a l f e a t u r a l m a p p i n g o f t h e r e g i o n w o u l d t h u s b e r e q u i r e d . I h a v e , t h e r e f o r e , a t t e m p t e d t o t r a v e l w i t h t h e t e a c h e r s i n t h e i r j o u r n e y w i t h t h e s u b j e c t m a t t e r i n o r d e r t o t r a c e t h o s e f e a t u r e s . I n m y j o u r n e y w i t h b o t h t e a c h e r s , I c a r r i e d a g u i d i n g c o m p a s s m a d e b y p h i l o s O p h y o f s c i e n c e . B u t u n l i k e m a g n e t i c c o m p a s s e s w h i c h t e l l d i r e c t i o n s i n a l m o s t d e f i n i t e w a y s , m i n e w a s m o r e o f s u g g e s t i v e n a t u r e o n l y . T o d e f i n e m y d i r e c t i o n s a n d t r a c e m y c h a r t , I h a d t o c r e a t e a d i a l o g u e b e t w e e n t h e g u i d i n g s u g g e s t i v e i n f o r m a t i o n f r o m t h e 1 6 p h i l o s o p h y o f s c i e n c e , a n d m y r e g i o n a l f e a t u r e s , w h i c h c o u l d h a v e b e e n a n y t h i n g b u t s i m p l e , c l e a r , o r s t a t i c . T e a c h e r s ' k n o w l e d g e o f t h e s u b j e c t m a t t e r , a s w e l l a s t h e i r w a y s o f d e a l i n g w i t h i t a p p e a r e d t o m e a n i m m e n s e t e r r i t o r y w h i c h i n c l u d e d , a m o n g o t h e r t h i n g s , c r e s t s a n d t r o u g h s w h i c h s o m e t i m e s r e s i s t e d o r e v e n d e f i e d p r o b i n g , a s w e l l a s e l u s i v e i m a g e s a n d m i r a g e s . I t a l s o i n c l u d e d s o m e i m p o r t a n t t e a c h e r c o n c e p t i o n s o f t h e s u b j e c t m a t t e r a n d i t s t e a c h i n g w h i c h , i n a s e n s e , w e r e u n i q u e t o t h e s e t t i n g o r t h e t e a c h e r u n d e r c o n s i d e r a t i o n . M y t r a c i n g o f w h a t I c o u l d p o s s i b l y s y n t h e s i z e t e n d e d t o b e o f e x t r a p o l a t o r y n a t u r e . O t h e r u n e x p l o r e d a r e a s o f t h e t e a c h e r k n o w l e d g e m i g h t p o s s i b l y b e c o n c e p t u a l i z e d i n t h e s a m e w a y . I a l s o a t t e m p t e d t o l e a v e s o m e p o l e s a n d f l a g s , a s v i s i b l e s i g n s , a t s o m e s p o t s w h e r e I t h o u g h t a s e c o n d e x p l o r a t o r y v i s i t w o u l d b e h e l p f u l . S e c o n d , I d e c i d e d t o a v o i d a n y p h i l o s o p h i c a l d i s c u s s i o n s p e r t i n e n t t o t h e m e a n i n g o f t h e w o r d k n o w l e d g e . T h e t r a d i t i o n a l p h i l o s o p h i c a l a n s w e r t o t h e m e a n i n g o f k n o w l e d g e a s a ” f o r m o f j u s t i f i e d t r u e b e l i e f " ( D r e t s k e , 1 9 8 2 ) , a n d a n y d i s c u s s i o n s o f t h a t w e r e a v o i d e d . K n o w l e d g e i n t h i s w o r k w a s m e a n t t o i n c l u d e t h e c o n t e n t o f t h e s u b j e c t m a t t e r , s u c h a s c o n c e p t s , r e l a t i o n s , l a w s , a n d t h e o r i e s , a n d s t r u c t u r i n g a n d o r g a n i z a t i o n o f t h i s c o n t e n t . I a l s o u s e d t h e e x p r e s s i o n ' t e a c h e r c o n c e p t i o n s ' , t o d e n o t e a n y m e n t a l i m p r e s s i o n s , a b s t r a c t i o n s , o r g e n e r a l i z a t i o n s t h e t e a c h e r m a y f o r m u l a t e a b o u t a c e r t a i n i d e a , p r a c t i c e , o r b i t o f l 7 k n o w l e d g e h e w a s i n v o l v e d w i t h . T h e s e c o n c e p t i o n s a r e a s s u m e d t o b e s y n t h e s i z e d b y t h e t e a c h e r o u t o f h i s m e n t a l a c t i v i t i e s o v e r , a n d i n t e r a c t i o n s w i t h , t h e i d e a u n d e r c o n s i d e r a t i o n . M y p l a n f o r t h e r e s t o f t h i s w o r k w i l l b e a s f o l l o w s . I n t h e n e x t c h a p t e r I w i l l a t t e m p t t o p u t t h i s r e s e a r c h i n t h e f r a m e w o r k o f s o m e p e r t i n e n t r e s e a r c h o n t e a c h e r t h i n k i n g a n d k n o w l e d g e . C h a p t e r t h r e e w i l l d i s c u s s t h e m e t h o d o l o g y I u s e d i n c o l l e c t i n g a n d a n a l y z i n g m y d a t a . T h e s e t t i n g w i l l b e d e s c r i b e d i n c h a p t e r f o u r . C h a p t e r s f i v e a n d s i x w i l l a t t e m p t t o d e s c r i b e t h e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e o f t h e s u b j e c t m a t t e r a n d t h e i r w a y s o f d e a l i n g w i t h i t . I n t h e f i n a l c h a p t e r s o m e s p e c u l a t i v e i d e a s , i m p l i c a t i o n s , a n d s u g g e s t i o n s a r e d i s c u s s e d . C H A P T E R I I R E L A T E D L I T E R A T U R E T e a c h e r K n o w l e d g e o f t h e S u b j e c t M a t t e r : E v a d e d , 3 5 T a k e n f o r G r a n t e d ! A r e v i e w o f r e s e a r c h o n t e a c h i n g w o u l d s h o w t h a t t e a c h e r k n o w l e d g e o f t h e s u b j e c t m a t t e r h a s n o t b e e n o n i t s a g e n d a . I f w e t a l k b r o a d l y o f t w o r e s e a r c h p a r a d i g m s i n e d u c a t i o n , t h e p o s i t i v i s t p a r a d i g m , a n d t h e i n t e r p r e t i v e o n e , t h e n e a c h a p p e a r e d t o h a v e i t s o w n r e a s o n s f o r n o t r e s e a r c h i n g k n o w l e d g e o f t h e s u b j e c t m a t t e r . A s f o r t h e r e s e a r c h w i t h a p o s i t i v i s t i c o r i e n t a t i o n , k n o w l e d g e , i n i t s e l f a n i n v i s i b l e e n t i t y , w a s u n m a n i p u l a b l e w i t h i n t h e t r a d i t i o n o f t h i s a p p r o a c h . T h e i n t e r p r e t i v e p a r a d i g m w i t h i t s e m p h a s i s o n s o c i a l i n t e r a c t i o n s a n d s o c i a l i n g u i s t i c m a t t e r s s e e m e d t o d i s t a n c e i t s e l f n o t o n l y f r o m t e a c h e r k n o w l e d g e b u t f r o m t h e c o n t e n t o f t e a c h i n g a n d l e a r n i n g a s a w h o l e ( E r i c k s o n , 1 9 8 2 a ) . S h u l m a n ( 1 9 8 6 ) r e f e r r e d t o t h e a b s e n c e o f f o c u s o n s u b j e c t m a t t e r a m o n g t h e v a r i o u s r e s e a r c h p a r a d i g m s f o r t h e s t u d y o f t e a c h i n g a s t h e ” m i s s i n g p a r a d i g m " p r o b l e m . T h e m o t h e r p r o j e c t f o r t h i s w o r k , t h e ( S S S P ) , h a d o r i g i n a l l y s o u g h t a n u n d e r s t a n d i n g o f t h e n a t u r e o f i n t e r a c t i o n s a m o n g s e c o n d a r y s c h o o l s c i e n c e t e a c h e r s , s c h o o l a d m i n i s t r a t o r s , a n d e x t e r n a l a g e n t s i n s e c o n d a r y s c h o o l s . H o w e v e r , a s t h e p r o j e c t p r o g r e s s e d , m o r e e m p h a s i s w a s p u t o n t e a c h e r s ' c l a s s r o o m p r a c t i c e s . T h o u g h t e a c h e r s ' k n o w l e d g e o f t h e s u b j e c t m a t t e r a s s u c h w a s n o t d e a l t w i t h e x p l i c i t l y l 8 1 ) . ] 1 9 i n t h e p r o j e c t , t h e t e a c h e r s ' w a y s o f d e a l i n g w i t h t h e i n s t r u c t i o n a l c o n t e n t s w e r e o f t e n r e f e r r e d t o i n v a r i o u s i n t e r i m r e p o r t s o n t h e p r o j e c t . I n h i s f i n a l r e p o r t o n t h e p r o j e c t , G a l l a g h e r ( 1 9 8 6 ) s u m m a r i z e d a l o t o f p a r t i c u l a r p i e c e s o f r e l a t e d i n f o r m a t i o n a n d o b s e r v a t i o n s w h e n h e s t a t e d : ” S e c o n d a r y s c i e n c e t e a c h e r s a p p e a r t o h a v e m a d e t h e i r j o b e a s i e r t h a n i t r e a l l y i s . R e l i a n c e o n t a r g e t s t u d e n t s o f h i g h m o t i v a t i o n a n d a b i l i t y t o g u i d e p a c i n g p r o v i d e s t e a c h e r s w i t h a f a l s e s e n s e o f a c c o m p l i s h m e n t . M i n i m i z i n g t h e d i a g n o s t i c - r e m e d i a l c o m p o n e n t o f t h e i r t e a c h i n g r o l e a n d e m p h a s i z i n g t h e i r r o l e a s m a n a g e r s o f i n s t r u c t i o n a n d p r e s e n t e r s o f i n f o r m a t i o n m a k e t h e i r w o r k e a s i e r . E m p h a s i z i n g r e c a l l a n d d e e m p h a s i z i n g t h e n u r t u r e o f h i g h e r o r d e r t h i n k i n g s k i l l s f u r t h e r r e d u c e t h e d e m a n d s o f t h e i r j o b s . R e l i a n c e o n t e x t s a s t h e b a s i s o f o r g a n i z a t i o n f o r i n s t r u c t i o n a n d b e l i e f t h a t " g o o d s t u d e n t s w i l l l e a r n a n d t h e r e s t w i l l n o t " s h i f t s r e s p o n s i b i l i t y f r o m t h e m s e l v e s a n d p l a c e s t h e b u r d e n o n s t u d e n t s . A l l o f t h i s a d d u p t o a " c u l t u r e o f s e c o n d a r y s c i e n c e t e a c h i n g " t h a t a c c e p t s a n d j u s t i f i e s l i t t l e o r n o p l a n n i n g a s w e l l a s l o w s t a n d a r d s o f e x p e c t a n c y . M o r e o v e r , t h e r e a r e n o i n c e n t i v e s o r c h e c k s a n d b a l a n c e s w i t h i n t h e o r g a n i z a t i o n a l s t r u c t u r e o f s c h o o l s t o m o v e s c i e n c e t e a c h i n g o u t o f t h i s p o s i t i o n . ( p . E 5 ) T h r e e r e s e a r c h g r o u p s h a v e r e c e n t l y b e e n i n v o l v e d i n r e s e a r c h i n g a s p e c t s o f t h e s u b j e c t m a t t e r : S m i t h , E . L . a n d A n d e r s o n , C . W . , a t M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y , S h u l m a n , L . S . , a t S t a n f o r d ; a n d L e i n h a r d t a n d h e r c o l l e a g u e s a t t h e U n i v e r s i t y o f P i t t s b u r g h . F o r s e v e r a l y e a r s S m i t h a n d A n d e r s o n s t u d i e d s t u d e n t s ' m i s c o n c e p t i o n s i n s c i e n c e . T h e y s u g g e s t e d i n s t r u c t i o n a l s t r a t e g i e s a n d d e v e I O p e d c u r r i c u l u m m a t e r i a l s t o c o m b a t t h o s e m i s c o n c e p t i o n s . F o r t h e m , e f f e c t i v e s c i e n c e t e a c h i n g 2 0 s h o u l d f o c u s o n t h e l e a r n i n g p r o b l e m t h a t w o u l d r e s u l t f r o m s u c h m i s c o n c e p t i o n s o r n a i v e t h e o r i e s : c a l l e d " t h e p r o b l e m o f c o n c e p t u a l c h a n g e " , ( A n d e r s o n , C . W . , a n d S m i t h , E . L . , 1 9 8 6 ) . W i t h a n e y e o n c o n c e p t u a l c h a n g e a s a f o c u s o f e f f e c t i v e t e a c h i n g , t h e r e s e a r c h e r s d e s c r i b e d f o u r p a t t e r n s o f s c i e n c e t e a c h e r s ' t h o u g h t a n d b e h a v i o r r e l a t e d t o s c i e n c e t e a c h i n g a n d l e a r n i n g . T h e s e p a t t e r n s i n c l u d e d : a c t i v i t y - d r i v e n t e a c h i n g , d i d a c t i c t e a c h i n g , d i s c o v e r y t e a c h i n g , a n d c o n c e p t u a l - c h a n g e t e a c h i n g . I n t h e i r d e s c r i p t i o n o f t h e s e p a t t e r n s , t h e r e s e a r c h e r s a t t e m p t e d t o t r a c e t h e i n f l u e n c e o f t h e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e o f t h e s u b j e c t m a t t e r o n t h e p a t t e r n o f t h o u g h t a n d b e h a v i o r t h e y d i s p l a y e d i n c l a s s r o o m . F o r e x a m p l e , t e a c h e r s w h o w e r e d e s c r i b e d a s " u n c o m f o r t a b l e t e a c h i n g s c i e n c e " , f o r l a c k o f u n d e r s t a n d i n g o f s o m e a s p e c t s o f t h e s u b j e c t m a t t e r t e n d e d t o f o l l o w t h e ” r e c o m m e n d a t i o n s o f t h e a u t h o r s o f t h e i r t e x t b o o k " , a n d t h u s e x h i b i t e d a n o r i e n t a t i o n t o w a r d " a c t i v i t y - d r i v e n t e a c h i n g " . K n o w l e d g e o f c o n t e n t , a c c o r d i n g t o t h e t w o r e s e a r c h e r s , w a s o n e o f t h r e e c o m p o n e n t s o n w h i c h e f f e c t i v e c o n c e p t u a l - c h a n g e t e a c h i n g d e p e n d s . T h e o t h e r t w o w e r e k n o w l e d g e o f s t u d e n t s , a n d k n o w l e d g e o f t e a c h i n g s t r a t e g i e s . F a i l u r e t o p r o v i d e t e a c h e r s w i t h s u c h k n o w l e d g e w a s v e r y c o n s e q u e n t i a l o n w h a t t h e y d i d i n c l a s s r o o m . " A m a j o r c a u s e f o r t h e p r e v a l e n c e o f d i d a c t i c s c i e n c e t e a c h i n g i n o u r s c h o o l s , a n d t h e r e s u l t a n t d i s a p p o i n t i n g s t u d e n t l e a r n i n g , i s t h a t o u r e d u c a t i o n a l s y s t e m f a i l s t o h e l p t e a c h e r s a c q u i r e t h e k n o w l e d g e t h e y n e e d f o r c o n c e p t u a l c h a n g e t e a c h i n g . " ( p . 3 3 ) 2 1 W o r k i n g w i t h a w i d e r p r o g r a m o f r e s e a r c h o n " K n o w l e d g e G r o w t h i n T e a c h i n g " , t h e s e c o n d g r o u p , l e d b y L e e S h u l m a n , a t S t a n f o r d U n i v e r s i t y s t a r t e d t o l o o k , a m o n g o t h e r t h i n g s , a t t e a c h e r s ' k n o w l e d g e o f s u b j e c t m a t t e r a n d h o w s u c h k n o w l e d g e w o u l d c o n t r i b u t e t o t e a c h e r s ' p l a n n i n g a n d i n s t r u c t i o n . O f t h e s e v e r a l s t u d i e s d o n e , o n e s e e m e d r e l e v a n t t o t h i s s t u d y f o r i t d e a l t w i t h s c i e n c e t e a c h e r s . T h e r e f o r e , I w i l l r e v i e w t h i s s t u d y a s a n e x a m p l e o f t h e w o r k d o n e b y t h i s g r o u p . I n h i s 1 9 8 5 r e s e a r c h w o r k , H a s h w e h a t t e m p t e d t o f i n d o u t h o w s c i e n c e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e o f t h e i r s u b j e c t m a t t e r a f f e c t s o m e a s p e c t s o f t h e i r t e a c h i n g ; a n d l i k e w i s e h o w t h e t e a c h e r s ' c o n c e p t i o n s o f t h e l e a r n e r s a n d o f t h e l e a r n i n g p r o c e s s a f f e c t p a r t i c u l a r a s p e c t s o f t h e i r t r e a t m e n t o f t h e s u b j e c t m a t t e r . T o d o t h a t , s i x e x p e r i e n c e d t e a c h e r s , t h r e e i n p h y s i c s a n d t h r e e i n b i o l o g y , w e r e r e c r u i t e d t o p a r t i c i p a t e i n t h e s t u d y . T o a s s e s s t h e t e a c h e r s ' s u b j e c t - m a t t e r k n o w l e d g e t h e r e s e a r c h e r u s e d t h r e e t a s k s : s u m m a r y s t a t e m e n t s , w h e r e t h e t e a c h e r s w e r e a s k e d t o s u m m a r i z e w h a t t h e y k n e w a b o u t t h e t o p i c , c o n c e p t - m a p p i n g , w h e r e t h e t e a c h e r s w e r e a s k e d t o d r a w a m a p b y c o n n e c t i n g a n u m b e r o f g i v e n c o n c e p t s t o e a c h o t h e r , a n d s o r t i n g , w h i c h a s k e d t h e t e a c h e r s t o s o r t a n u m b e r o f p r o b l e m s i n t o g r o u p s . T h e k n o w l e d g e s t r u c t u r e s o f e a c h t e a c h e r o n t w o t o p i c s , o n e w a s w i t h i n t h e t e a c h e r ' s s p e c i a l t y a n d t h e o t h e r n o t , w e r e a s s e s s e d . F o r t h e a s s e s s m e n t o f l e a r n i n g , t h e t e a c h e r s w e r e 2 2 i n t e r v i e w e d o n q u e s t i o n s w h i c h f o c u s e d o n c o n c e p t a c q u i s i t i o n , t h e p e r s i s t e n c e o f p r e c o n c e p t i o n s , a n d w a y s o f i n d u c i n g c o n c e p t u a l c h a n g e . J u s t l i k e t h e M S U g r o u p , t h e r e s e a r c h e r f o c u s e d o n e f f e c t i v e l e a r n i n g a s a p r o c e s s o f c o n c e p t u a l c h a n g e . F i n a l l y , t h r o u g h t h e u s e o f t h i n k i n g a l o u d a n d s i m u l a t e d t e a c h i n g t e c h n i q u e s , e a c h t e a c h e r s i m u l a t e d p r e a c t i v e a n d s o m e a s p e c t s o f i n t e r a c t i v e t e a c h i n g o f e a c h o f t h e t w o t a p i c s . T h e t o p i c s w e r e o n p h o t o s y n t h e s i s a n d l e v e r s . H a s h w e h ' s f i n d i n g s i n d i c a t e d t h a t t e a c h e r s t e n d e d t o h a v e a s u p e r i o r k n o w l e d g e b a s e a n d s t r u c t u r e w i t h i n t h e i r f i e l d o f e x p e r t i s e . T h i s k n o w l e d g e , d e s c r i b e d i n t e r m s o f s c h e m a t a , g r e a t l y c o n t r i b u t e d t o t h e t r a n s f o r m a t i o n o f t h e w r i t t e n c u r r i c u l u m i n t o a n e n a c t i v e o n e . T h i s t r a n s f o r m a t i o n o c c u r r e d e i t h e r d i r e c t l y t o t h e c o n t e n t a n d o r g a n i z a t i o n o f t h e s u b j e c t m a t t e r , o r i n d i r e c t l y t h r o u g h t h e u s e o f a c t i v i t i e s a n d o t h e r r e p r e s e n t a t i o n s . H e a l s o a s s e r t e d t h a t t e a c h e r s w i t h d e e p e r s u b j e c t - m a t t e r k n o w l e d g e w e r e m o r e f l e x i b l e i n t h e i r t e a c h i n g , a n d l e s s d e p e n d e n t o n t h e t e x t b o o k t h a n t h e o t h e r t e a c h e r s w h o w e r e l e s s k n o w l e d g e a b l e . T h e y c o u l d h a n d l e v a r i o u s t o p i c s m o r e e f f e c t i v e l y . T h u s m o r e a n d d e e p e r k n o w l e d g e o f t h e s u b j e c t m a t t e r w a s s e e n t o c o n t r i b u t e t o m o r e e f f e c t i v e t e a c h i n g . A s f o r t h e t e a c h e r s ' c o n c e p t i o n s o f l e a r n i n g , t h e r e s e a r c h e r f o u n d t h a t t w o o f t h e s i x t e a c h e r s h e l d c o n c e p t u a l c h a n g e v i e w o f l e a r n i n g . T h e s e t e a c h e r s e m p h a s i z e d i n d u c i n g c o n c e p t u a l c h a n g e i n t h e l e a r n e r t h r o u g h 2 3 t h r e e s p e c i f i c s t e p s : i n d u c i n g n e w c o n c e p t a c q u i s i t i o n , c o n f r o n t i n g m i s c o n c e p t i o n s , a n d h e l p i n g c o g n i t i v e s t r a t e g i e s . O n a m o r e g e n e r a l l e v e l o f c l a s s i f i c a t i o n o f t e a c h e r s ' c o n c e p t i o n s o f l e a r n i n g , t w o v i e w p o i n t s w e r e p o i n t e d o u t : c o g n i t i v e a n d n o n - c o g n i t i v e . F o u r t e a c h e r s , i n c l u d i n g t h e t w o w h o h e l d c o n c e p t u a l c h a n g e v i e w p o i n t , w e r e f o u n d t o h o l d c o g n i t i v e v i e w p o i n t s o n l e a r n i n g . T h e s e t e a c h e r s u s e d s t r a t e g i e s t h a t e m p h a s i z e d , e i t h e r t o t a l l y o r p a r t i a l l y , t h e p r o b l e m o f c o n c e p t u a l c h a n g e . T h e s e f o u r t e a c h e r s e m p h a s i z e d i n t e r a c t i o n b e t w e e n t h e l e a r n e r a n d t h e n e w k n o w l e d g e . T h e r e m a i n i n g t w o t e a c h e r s w h o h e l d a n o n - c o g n i t i v e v i e w p o i n t " e m p h a s i z e d o n l y a t t e n t i o n o n t h e p a r t o f t h e l e a r n e r a n d t h e ' p r o p e r ' p r e s e n t a t i o n o f k n o w l e d g e o n t h e p a r t o f t h e t e a c h e r " ( p . 2 6 2 . ) . H a s h w e h , l i k e A n d e r s o n a n d S m i t h , c o n c l u d e d t h a t s u b j e c t m a t t e r k n o w l e d g e ” w a s a n e c e s s a r y b u t i n s u f f i c i e n t c o n d i t i o n f o r c o n f r o n t i n g s t u d e n t p r e c o n c e p t i o n s . ” ( p . 2 7 2 ) ; a n d , t h e r e f o r e , s u g g e s t e d m o r e f o c u s i n g o n c o n c e p t u a l c h a n g e i n o r d e r t o m a k e s c i e n c e t e a c h i n g m o r e e f f e c t i v e . L e i n h a r d t a n d h e r c o l l e a g u e s a t t h e L e a r n i n g R e s e a r c h a n d D e v e l o p m e n t C e n t e r , a t t h e U n i v e r s i t y o f P i t t s b u r g s t u d i e d e l e m e n t a r y m a t h t e a c h e r s ' k n o w l e d g e o f t h e s u b j e c t m a t t e r i n t h e i r a t t e m p t s t o d e s c r i b e t h e e x p e r t i s e i n v o l v e d i n t h e c o g n i t i v e a s p e c t s o f t e a c h i n g . I n t h e i r w o r k , L e i n h a r d t a n d S m i t h ( 1 9 8 5 ) , a n d L e i n h a r d t a n d G r e e n o ( 1 9 8 6 ) , t h e r e s e a r c h e r s c o n c e p t u a l i z e d t h i s e x p e r t i s e a s e m e r g i n g f r o m t w o c o r e a r e a s o f k n o w l e d g e : l e s s o n s t r u c t u r e a n d 2 4 s u b j e c t m a t t e r . W h i l e t h e l e s s o n s t r u c t u r e k n o w l e d g e i n c l u d e d t h e s k i l l s n e e d e d t o p l a n a n d r u n t h e l e s s o n s m o o t h l y , t h e s u b j e c t - m a t t e r k n o w l e d g e i n c l u d e d t w o f o r m s : d e c l a r a t i v e , f a c t s i n a p a r t i c u l a r d o m a i n , a n d p r o c e d u r a l , a l g o r i t h m s a n d h e u r i s t i c s t h a t O p e r a t e o n t h o s e f a c t s . T h e r e s e a r c h e r s s t u d i e d b o t h c o r e a r e a s o f k n o w l e d g e a s w e l l a s t h e i n t e r p l a y b e t w e e n t h e t w o s t r u c t u r e s i n b o t h n o v i c e a n d e x p e r t t e a c h e r s . A s f o r t h e s u b j e c t m a t t e r , t h e s e r e s e a r c h e r s f o u n d t h a t e x p e r t s h a d m o r e e l a b o r a t e a n d d e e p e r c a t e g o r i e s f o r m a t h p r o b l e m s t h a n d i d n o v i c e s w h o t e n d e d t o h a v e m o r e ” h o r i z o n t a l " , s e p a r a t e c a t e g o r y s y s t e m s . A m o n g t h e e x p e r t s s o m e d i f f e r e n c e s w e r e a l s o f o u n d . T h e l e v e l o f c o n c e p t u a l i n f o r m a t i o n a s w e l l a s t h e d e g r e e t o w h i c h p r o c e d u r a l a l g o r i t h m i c i n f o r m a t i o n w a s p r e s e n t e d , w e r e f o u n d t o v a r y f r o m o n e e x p e r t t o a n o t h e r . E x p e r t s a n d n o v i c e s d i f f e r e d a l s o i n t h e i r l e s s o n s t r u c t u r e s . E x p e r t t e a c h e r s u s e d e f f i c i e n t r o u t i n e s i n t h e i r l e s s o n , e a c h o f w h i c h c o n s i s t e d o f a n a c t i o n a g e n d a ; w h i l e n o v i c e t e a c h e r s d i d n o t w o r k i n h a b i t u a l w a y s . L o o k i n g f o r a W i d e r P e r s p e c t i v e T h i s s t u d y h a s t w o d i f f e r e n t , y e t r e l a t e d , p a r t s . I n i t s f i r s t p a r t t h e s t u d y a t t e m p t s t o d e l i n e a t e t h e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e a n d c o n c e p t i o n s o f t h e s u b j e c t m a t t e r , p h y s i c s i n t h i s c a s e . T h i s d e l i n e a t i o n w i l l b e i n f e r r e d f r o m v a r i o u s s o u r c e s o f d a t a a s w i l l b e d i s c u s s e d i n t h e n e x t c h a p t e r . 2 5 T h e s e c o n d p a r t o f t h e s t u d y d e s c r i b e s h o w t h e t e a c h e r s w e n t a b o u t t e a c h i n g t h e s u b j e c t m a t t e r . I n t h e i r t r e a t m e n t , a m u l t i t u d e o f v a r i a b l e s w e r e e x p e c t e d t o c o m e i n t o p l a y . S i n c e t h i s i s e s s e n t i a l l y a n a t u r a l i s t i c s t u d y , I t h o u g h t t h a t i t w o u l d b e m o r e c o n g r u e n t w i t h t h e m e t h o d o l o g y u s e d t o c a l l t h i n g s a s t h e y w e r e c a l l e d b y t h e t e a c h e r s i n t h e s e t t i n g w i t h o u t a n y i m p o s i t i o n s o f e x t e r n a l c o n c e p t i o n s . P h y s i c a l c o n c e p t s a n d l a w s l i k e f o r c e , v e l o c i t y , a c c e l e r a t i o n , N e w t o n ' s t h i r d l a w , t h e l a w o f c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m , a n d s o o n , w o u l d b e c a l l e d a s t h e y h a d b e e n i n t h e t e a c h e r s ' c l a s s r o o m d i s c o u r s e . I n o t h e r w o r d s , i n m y d e s c r i p t i o n o f t h e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e o f t h e s u b j e c t m a t t e r I a t t e m p t e d t o t a l k s u b j e c t - m a t t e r . T h i s n e c e s s i t a t e d l o o k i n g a t t w o s o u r c e s a s a t h e o r e t i c a l p e r s p e c t i v e f o r t h e f i r s t p a r t o f t h e s t u d y : l i t e r a t u r e o n t h e n a t u r e o f o u r s c i e n t i f i c k n o w l e d g e , a n d t h e t e x t b o o k s t h e t e a c h e r s u s e d . T h e t w o s o u r c e s , h o w e v e r , w e r e s t r o n g l y r e l a t e d . T h e t w o c o u r s e s t h e t e a c h e r s t a u g h t , P h y s i c s , a n d P h y s i c a l S c i e n c e , w e r e a m o n g t h e v a r i o u s s c i e n c e c o u r s e s d e v e l o p e d d u r i n g t h e S i x t i e s w h e n t h e v i e w s a b o u t t h e s t r u c t u r e o f t h e d i s c i p l i n e w e r e v e r y p o p u l a r a m o n g s c i e n c e e d u c a t o r s . W h a t I h a d e x p e c t e d , t h e n , a t t h e b e g i n n i n g o f t h i s r e s e a r c h w a s a b o d y o f t e a c h e r k n o w l e d g e s h a p e d a f t e r S c h w a b ' s ( 1 9 6 2 ) f a m o u s d e s c r i p t i o n o f t h e s t r u c t u r e o f o u r s c i e n t i f i c k n o w l e d g e w h i c h i n f l u e n c e d t h e o r g a n i z a t i o n a n d p r e s e n t a t i o n o f t h e s u b j e c t m a t t e r i n t h e t w o t e x t b o o k s u s e d . T h i s d e s c r i p t i o n t a l k e d a b o u t t w o s t r u c t u r e s i n s u c h k n o w l e d g e : 2 6 s u b s t a n t i v e , a n d s y n t a c t i c s t r u c t u r e s . T h e s u b s t a n t i v e s t r u c t u r e r e f e r r e d t o t h e c o n c e p t i o n s , l a w s , a n d p r i n c i p l e s t h a t w o u l d g u i d e t h e i n q u i r y p r o c e s s ; w h i l e t h e s y n t a c t i c s t r u c t u r e r e f e r r e d t o t h e m e t h o d s u s e d i n s c i e n t i f i c i n q u i r y a n d v a l i d a t i o n o f o u r s c i e n t i f i c k n o w l e d g e . B o t h t e x t b o o k s s e e m e d t o b e i n f l u e n c e d b y t h i s p e r s p e c t i v e o n s c i e n t i f i c k n o w l e d g e i n t h e i r d i s c u s s i o n s o f v a r i o u s p h y s i c s t o p i c s . I w i l l g i v e a b r i e f d e s c r i p t i o n o f t h e c o n t e n t s a n d s t r u c t u r e o f e a c h t e x t b o o k i n c h a p t e r f i v e a s a p r e l u d e t o m y d e s c r i p t i o n o f t h e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e a n d c o n c e p t i o n s o f t h e s u b j e c t m a t t e r . I s h o u l d e m p h a s i z e h e r e t h a t a p a r t f r o m t h e d o m a i n o f t h e s e i d e a s , I h a d h a d n o e x p e c t a t i o n s o f w h e r e t h e d e s c r i p t i o n o f t e a c h e r s ' k n o w l e d g e m i g h t l e a d m e . A s w i l l b e s e e n i n c h a p t e r f i v e t h i s c o n c e p t u a l f r a m e w o r k t u r n e d o u t t o b e o f l i m i t e d u t i l i t y i n m y a t t e m p t s t o a n a l y z e t h e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e a n d c o n c e p t i o n s o f p h y s i c s . I , t h e r e f o r e , i n v o k e d a w i d e r a n a l y t i c a l p e r s p e c t i v e a g a i n s t w h i c h t h e p e r t i n e n t f i n d i n g s c o u l d b e d i s c u s s e d . T h i s w i d e r p e r s p e c t i v e i n c l u d e d a r a n g e o f f u n d a m e n t a l l y d i f f e r e n t i d e a s o n t h e c o n t e n t s a n d n a t u r e o f o u r s c i e n t i f i c k n o w l e d g e c o m i n g f r o m d i f f e r e n t p h i l o s O p h e r s o f s c i e n c e . A b r i e f d e s c r i p t i o n o f t h e s e i d e a s w a s e v o k e d i n t h e a n a l y t i c a l c o m m e n t s m a d e o v e r t h e d e p i c t i o n o f t e a c h e r s ' k n o w l e d g e a n d c o n c e p t i o n s o f p h y s i c s p r e s e n t e d i n c h a p t e r f i v e . T h e s e c o n d p a r t o f t h i s r e s e a r c h d e a l t w i t h t h e t e a c h e r s ' t r e a t m e n t o f t h e s u b j e c t m a t t e r . H e r e , n o t o n l y 2 7 t e a c h e r k n o w l e d g e w o u l d c o m e i n t o t h e p i c t u r e , b u t , e q u a l l y w e l l , h i s a t t i t u d e s , b e l i e f s , f e e l i n g s , a s s u m p t i o n s , a n d i n t e r e s t s . W i t h i n t h i s p i c t u r e , t h e t e a c h e r w o u l d b e c o m e c e n t r a l i n d e c i d i n g n o t o n l y h o w t h e s u b j e c t m a t t e r w o u l d b e t r e a t e d i n c l a s s r o o m , b u t a l s o h o w t h e w h o l e c l a s s r o o m e n v i r o n m e n t a n d e x p e r i e n c e s w o u l d b e s h a p e d . T h e s t u d y o f a l l t h a t w o u l d , t h e r e f o r e , b e , a n d t o a g o o d e x t e n t , t h e s t u d y o f t e a c h e r t h i n k i n g . F o r t h a t r e a s o n I t h o u g h t t h a t r e s e a r c h o n t e a c h e r t h i n k i n g , o r p a r t o f i t , w o u l d b e t h e w i d e r c o n t e x t w i t h i n w h i c h a g o o d p a r t o f t h i s r e s e a r c h w o u l d m e s h . S i n c e r e s e a r c h o n t e a c h e r t h i n k i n g i s a r e l a t i v e l y n e w e n t e r p r i s e f o r e d u c a t i o n a l r e s e a r c h e r s , I w i l l g i v e a b r i e f d e s c r i p t i o n o f i t s b e g i n n i n g b e f o r e I r e v i e w s o m e w o r k s p e r t i n e n t t o t h i s s t u d y i n s o m e w a y o r a n o t h e r . H i s t o r i c a l B e g i n n i n g s g f R e s e a r c h 2 3 _ T e a c h e r T h i n k i g g W h i l e v a r i o u s r e l a t e d s t u d i e s r e f e r t o J a c k s o n ' s ( 1 9 6 8 ) b o o k L i f e l g C l a s s r o o m s , a s o n e o f t h e f i r s t s t u d i e s o n t e a c h e r t h i n k i n g a n d i t s r e l a t i o n t o b e h a v i o r , t h e o f f i c i a l i n i t i a t i o n o f t h i s n e w f i e l d o f r e s e a r c h c a m e a t t h e 1 9 7 4 , c o n f e r e n c e o f t h e N a t i o n a l I n s t i t u t e o f E d u c a t i o n N I E ( C l a r k & P e t e r s o n , 1 9 8 4 ; H a l k e s , 1 9 8 6 ) . O n e o f t h e p a n e l s i n t h a t c o n f e r e n c e s u g g e s t e d a r e s e a r c h p r o g r a m o n t e a c h e r s ' t h o u g h t p r o c e s s e s . I n t h e i r r e p o r t t o N I E t h e p a n e l i s t s s t a t e d : ” I t i s o b v i o u s t h a t w h a t t e a c h e r s d o i s d i r e c t e d i n n o s m a l l m e a s u r e b y w h a t t h e y t h i n k . M o r e o v e r , i t w i l l b e n e c e s s a r y f o r a n y i n n o v a t i o n s 2 8 i n t h e c o n t e n t , p r a c t i c e s a n d t e c h n o l o g y o f t e a c h i n g t o b e m e d i a t e d t h r o u g h t h e m i n d s a n d m o t i v e s o f t e a c h e r s . T o t h e e x t e n t t h a t o b s e r v e d o r i n t e n d e d t e a c h e r b e h a v i o r i s " t h o u g h t l e s s , " i t m a k e s n o u s e o f t h e h u m a n t e a c h e r ' s m o s t u n i q u e a t t r i b u t e s . I n s o d o i n g i t b e c o m e s m e c h a n i c a l a n d m i g h t w e l l b e d o n e b y a m a c h i n e . I f , h o w e v e r , t e a c h i n g i s d o n e a n d , i n a l l l i k e l i h o o d , w i l l c o n t i n u e t o b e d o n e b y h u m a n t e a c h e r s , t h e q u e s t i o n o f r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n t h o u g h t a n d a c t i o n b e c o m e s c r u c i a l . " ( N I E 1 9 7 5 , q u o t e d i n C l a r k a n d P e t e r s o n 1 9 8 4 ) . I t i s i m p o r t a n t t o n o t e h e r e t h a t t h e p e r s p e c t i v e a d o p t e d b y p a n e l i s t s o n t e a c h i n g w a s t h a t o f i n f o r m a t i o n p r o c e s s i n g . T h e i r v i e w o f t h e t e a c h e r w a s c o n g r u e n t w i t h t h i s o r i e n t a t i o n . I n t h i s r e g a r d t h e i r r e p o r t s t a t e d : " T h e p a n e l w a s o r i e n t e d t o w a r d t h e t e a c h e r a s c l i n i c i a n , n o t o n l y i n t h e s e n s e o f s o m e o n e d i a g n o s i n g s p e c i f i c f o r m s o f r e m e d i e s , b u t m o r e b r o a d l y a s a n i n d i v i d u a l r e s p o n s i b l e f o r ( a ) a g g r e g a t i n g a n d m a k i n g s e n s e o u t o f a n i n c r e d i b l e d i v e r s i t y o f i n f o r m a t i o n s o u r c e s a b o u t i n d i v i d u a l s t u d e n t s a n d t h e c l a s s c o l l e c t i v e l y ; ( b ) b r i n g i n g t o b e a r o n a g r o w i n g b o d y o f e m p i r i c a l a n d t h e o r e t i c a l w o r k c o n s t i t u t i n g t h e r e s e a r c h l i t e r a t u r e o f e d u c a t i o n ; s o m e h o w ( c ) c o m b i n i n g a l l t h a t i n f o r m a t i o n w i t h t h e t e a c h e r ' s o w n e x p e c t a t i o n s , a t t i t u d e s , b e l i e f s , p u r p o s e s . . . a n d ( d ) h a v i n g t o r e s p o n d , m a k e j u d g m e n t s , r e n d e r d e c i s i o n s , r e f l e c t , a n d r e g r o u p t o b e g i n a g a i n " ( N a t i o n a l I n s t i t u t e o f E d u c a t i o n 1 9 7 5 , q u o t e d i n C l a r k a n d P e t e r s o n 1 9 8 4 ) . O t h e r i m p o r t a n t r e l a t e d e v e n t s a c t i v a t e d t h e p r o c e s s o f f o r m a t i o n o f r e s e a r c h o n t e a c h e r s ' t h i n k i n g . T h e f i r s t w a s t h e e s t a b l i s h m e n t o f t h e I n s t i t u t e f o r R e s e a r c h o n T e a c h i n g ( I R T ) a t M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y i n 1 9 7 6 . A l a r g e b o d y o f r e s e a r c h o n t e a c h e r s ' t h i n k i n g h a s b e e n c a r r i e d o u t a t t h i s i n s t i t u t e s i n c e t h a t d a t e . I n 1 9 8 3 a n o t h e r r e l a t e d d e v e l o p m e n t t o o k p l a c e . T w o o r g a n i z a t i o n s w e r e f o u n d e d t o 2 9 e n h a n c e r e s e a r c h i n t h i s f i e l d : t h e A E R A S p e c i a l I n t e r e s t G r o u p ” T e a c h e r a n d S t u d e n t C o g n i t i o n s , ” o n t h e A m e r i c a n c o n t i n e n t , a n d t h e E u r o p e a n b a s e d ” I n t e r n a t i o n a l S t u d y A s s o c i a t i o n o n T e a c h i n g T h i n k i n g " ( I S A T T ) . T h e I S A T T h e l d i t s f i r s t s y m p o s i u m i n 1 9 8 3 w h i c h w a s f o l l o w e d b y a c o n - f e r e n c e i n 1 9 8 5 b o t h a t T i l b u r g U n i v e r s i t y i n t h e N e t h e r l a n d s . R e s e a r c h 2 3 T e a c h e r T h i n k i n g a n d K n o w l e d g e D u r i n g t h o s e f o r m a t i v e y e a r s a l a r g e a n d d i v e r s i f i e d b o d y o f r e l a t e d r e s e a r c h w a s d o n e . S e v e r a l r e v i e w s s u m m a r i z e d t h e e m e r g i n g l i t e r a t u r e ( e . g . , C l a r k a n d Y i n g e r , 1 9 7 9 ; S h a v e l s o n a n d S t e r n , 1 9 8 1 ; a n d C l a r k a n d P e t e r s o n , 1 9 8 4 ) . I n t h i s r e v i e w a h i g h d e g r e e o f s e l e c t i v i t y w i l l b e e x e r c i s e d ; o n l y s o m e r e l a t e d r e s e a r c h i s c i t e d . I n t h e i r r e v i e w o f t h e r e s e a r c h l i t e r a t u r e o n t e a c h e r s ' t h o u g h t p r o c e s s e s , C l a r k a n d P e t e r s o n ( 1 9 8 4 ) o r g a n i z e d i t u n d e r f o u r m a j o r h e a d i n g s : T e a c h e r P l a n n i n g , T e a c h e r s ' I n t e r a c t i v e T h o u g h t s a n d D e c i s i o n s , T e a c h e r s ' A t t r i b u t i o n s , a n d T e a c h e r s ' I m p l i c i t T h e o r i e s . O f a l l t h e s e f i e l d s o f r e s e a r c h , " T e a c h e r s ' I m p l i c i t T h e o r i e s ” c o n s i s t s o f t h e s m a l l e s t a n d y o u n g e s t p a r t o f t h e l i t e r a t u r e . T h e i n a d e q u a c y o f r e s e a r c h i n t h i s f i e l d w a s r e a l i z e d b y S h a v e l s o n a n d S t e r n ( 1 9 8 1 ) . T h e y s t a t e d : " U n f o r t u n a t e l y t h e s e q u e n c e o f e l e m e n t s c o n s i d e r e d ( i n a t e a c h e r ' s p l a n n i n g a t a s k ) a n d t h e c o m p r o m i s e s t h a t h a v e t o b e m a d e a r e , a s y e t , u n k n o w n . " ( p . 4 7 8 ) . 3 0 A d e c a d e e a r l i e r , P o s t m a n a n d W e i n g a r t n e r ( 1 9 7 1 ) h a d e m p h a s i z e d t h e n e e d t o s t u d y t e a c h e r s ' b e l i e f s a n d a s s u m p t i o n s i n o r d e r t o i m p r o v e t h e l e a r n i n g e n v i r o n m e n t . I n t h e i r w o r d s : ” T h e r e c a n b e n o s i g n i f i c a n t i n n o v a t i o n i n e d u c a t i o n t h a t d o e s n o t h a v e a t i t s c e n t e r t h e a t t i t u d e s o f t e a c h e r s a n d i t i s a n i l l u s i o n t o t h i n k o t h e r w i s e . T h e b e l i e f s , f e e l i n g s a n d a s s u m p t i o n s o f t e a c h e r s a r e t h e a i r o f l e a r n i n g e n v i r o n m e n t ; t h e y d e t e r m i n e t h e q u a l i t y o f l i f e w i t h i n i t . " M u n b y ( 1 9 8 2 ) s h a r e d w i t h t h e m t h e i r c o n c e r n o f t h e n e e d t o k n o w m o r e a b o u t t e a c h e r s ' b e l i e f s a n d i m p l i c i t t h e o r i e s i n o r d e r t o u n d e r s t a n d t e a c h e r d e c i s i o n m a k i n g a n d t e a c h e r t h i n k i n g i n g e n e r a l . T h e s e t h e o r i e s a n d b e l i e f s w e r e a s s u m e d t o b e k e p t p a r t i a l l y i n t a c i t f o r m s a n d o n e p u r p o s e o f r e s e a r c h o n t e a c h e r s ' i m p l i c i t t h e o r i e s i s t o m a k e t h e m e x p l i c i t i n o r d e r t o e x a m i n e h o w t e a c h e r s p r o c e s s i n f o r m a t i o n . S e v e r a l s t u d i e s o n t e a c h e r s ' i m p l i c i t t h e o r i e s o r r e l a t e d t a p i c s h a v e b e e n r e p o r t e d i n d i s s e r t a t i o n s o r p u b l i s h e d i n b o o k s . E l b a z ' s ( 1 9 8 3 ) i s o n e o f t h e s e s t u d i e s . T h i s s t u d y a t t e m p t e d t o e x a m i n e v a r i o u s p a r t i c u l a r a s p e c t s o f t h e p r a c t i c a l k n o w l e d g e o f a j u n i o r h i g h s c h o o l E n g l i s h t e a c h e r . T o e l u c i d a t e w h a t s h e m e a n t b y p r a c t i c a l k n o w l e d g e E l b a z s t a t e d : " I n c a r r y i n g o u t h i s w o r k , t h e t e a c h e r e x h i b i t s w i d e - r a n g i n g k n o w l e d g e w h i c h g r o w s a s e x p e r i e n c e i n c r e a s e s . T h i s k n o w l e d g e e n c o m p a s s e s f i r s t h a n d e x p e r i e n c e o f s t u d e n t s ' l e a r n i n g s t y l e s , i n t e r e s t , n e e d s , s t r e n g t h s a n d d i f f i c u l t i e s , a n d a 3 1 r e p e r t o i r e o f i n s t r u c t i o n a l t e c h n i q u e s a n d c l a s s r o o m m a n a g e m e n t s k i l l s . T h e t e a c h e r k n o w s t h e s o c i a l s t r u c t u r e o f t h e s c h o o l a n d w h a t i t r e q u i r e s , o f t e a c h e r a n d s t u d e n t s , f o r s u r v i v a l a n d f o r s u c c e s s , s h e k n o w s t h e c o m m u n i t y o f w h i c h t h e s c h o o l i s a p a r t , a n d h a s a s e n s e o f w h a t i t w i l l a n d w i l l n o t a c c e p t . T h i s e x p e r i e n t i a l k n o w l e d g e i s i n f o r m e d b y t h e t e a c h e r ' s t h e o r e t i c a l k n o w l e d g e o f s u b j e c t m a t t e r , a n d o f a r e a s s u c h a s c h i l d d e v e l o p m e n t , l e a r n i n g a n d s o c i a l t h e o r y . A l l o f t h e s e k i n d s o f k n o w l e d g e , a s i n t e g r a t e d b y t h e i n d i v i d u a l t e a c h e r s i n t e r m s o f p e r s o n a l v a l u e s a n d b e l i e f s a n d a s o r i e n t e d t o h e r p r a c t i c a l s i t u a t i o n , w i l l b e r e f e r r e d t o h e r e a s p r a c t i c a l k n o w l e d g e ( p . 5 ) . E l b a z r e p o r t e d f i v e c o n t e n t a r e a s o f t e a c h e r p r a c t i c a l k n o w l e d g e : k n o w l e d g e o f t h e s e l f , t h e m i l i e u o f t e a c h i n g , s u b j e c t m a t t e r , c u r r i c u l u m d e v e l o p m e n t , a n d i n s t r u c t i o n . S h e a l s o i d e n t i f i e d f i v e o r i e n t a t i o n s ( w a y s t h a t p r a c t i c a l k n o w l e d g e i s h e l d a n d u s e d ) t o t h i s k n o w l e d g e : s i t u a t i o n a l , p e r s o n a l , s o c i a l , e x p e r i e n t i a l , a n d t h e o r e t i c a l . T h e i n t e r n a l s t r u c t u r e o f t h i s k n o w l e d g e i s r e p o r t e d t o b e o r g a n i z e d i n s o m e w h a t h i e r a r c h i c a l m a n n e r : " r u l e s o f p r a c t i c e , " w h i c h a r e s p e c i f i c , " p r a c t i c a l p r i n c i p l e s , " l e s s s p e c i f i c , a n d ” i m a g e s , ’ w h i c h t e n d t o b e b r o a d a n d o f s o m e m e t a p h o r i c n a t u r e . A p o i n t o f i n t e r e s t t o t h i s s t u d y w a s t h e t e a c h e r ' s p r a c t i c a l k n o w l e d g e o f t h e s u b j e c t m a t t e r . E l b a z ' s s t u d y d e a l t w i t h a w i d e v a r i e t y o f i s s u e s p e r t i n e n t t o p r a c t i c a l k n o w l e d g e . T h e d i s c u s s i o n o f t h e t e a c h e r ' s p r a c t i c a l k n o w l e d g e o f t h e s u b j e c t m a t t e r w a s , c o n s e q u e n t l y , b r i e f f o r i t w a s n o t t h e c e n t r a l q u e s t i o n i n t h e s t u d y . H o w e v e r , s o m e i n t e r e s t i n g f i n d i n g s w e r e r e p o r t e d . T h e t e a c h e r ' s v i e w o f t h e s u b j e c t m a t t e r o f E n g l i s h w e r e s u m m a r i z e d i n t w o 3 2 d i s t i n c t f o r m s : E n g l i s h a s a n a c a d e m i c d i s c i p l i n e b a s e d o n a v a l u i n g o f t h e i n h e r e n t a e s t h e t i c q u a l i t i e s o f l i t e r a r y w o r k a s o b j e c t , a n d t h e v i e w o f E n g l i s h a s a m e d i u m f o r t h e e x p r e s s i o n a n d c l a r i f i c a t i o n o f e x p e r i e n c e s , f e e l i n g , a n d v a l u e . M o r e i n t e r e s t i n g , I t h i n k , i s t h e p r o c e s s o f t r a n s f o r m a t i o n o r m o d i f i c a t i o n i n t h e t e a c h e r ' s k n o w l e d g e o f t h e s u b j e c t m a t t e r a s s h e , t h e t e a c h e r , w a s d e v e l o p i n g a n e w c o u r s e i n r e a d i n g s k i l l s . E l b a z r e p o r t e d t h o s e t r a n s f o r m a t i o n s a s c h a n g e s t h a t t o o k p l a c e i n t e r m s o f g e n e r a l i m a g e r y o r m e t a p h o r i c e x p r e s s i o n s o f t h e t e a c h e r . T h o u g h E l b a z ' s s t u d y w a s p r i n c i p a l l y a s t u d y o f t e a c h e r k n o w l e d g e , i t , h o w e v e r , d i d n o t a t t e m p t t o p r o b e i n t o t h e t e c h n i c a l o r t h e o r e t i c a l a s p e c t s o f t h e t e a c h e r ' s k n o w l e d g e , e i t h e r i n g e n e r a l o r p a r t i c u l a r f o r m s , r e l a t e d t o t h e s u b j e c t m a t t e r o r a n y o t h e r d i m e n s i o n . A p o s s i b l e r e a s o n f o r t h a t c o u l d b e t h e v a r i o u s a s s e r t i o n s m a d e b y r e s e a r c h e r s s u c h a s L o r t i e ( 1 9 7 5 ) , a b o u t t e a c h e r s ' l a c k o f p r o f e s s i o n a l k n o w l e d g e . M u n b y ( 1 9 8 6 ) e m p h a s i z e d t h e i m p o r t a n c e o f u n r a v e l i n g o r u n d e r s t a n d i n g t h e m e t a p h o r i c a l c o n t e n t o f t e a c h e r s ' s p e e c h . I n h i s s t u d y w h i c h i n c l u d e d a n a l y s i s o f t r a n s c r i b e d i n t e r v i e w s o f f i v e j u n i o r h i g h s c h o o l t e a c h e r s , M u n b y i d e n t i f i e d t w o m e t a p h o r s i n o n e o f t h o s e t e a c h e r s ' s p e e c h : " l e s s o n a s a m o v i n g o b j e c t , ” a n d " m i s s i n g . ” T h e f i r s t m e t a p h o r w o u l d e x p l a i n h o w t h e t e a c h e r c o n s t r u c t e d h e r p r o f e s s i o n a l r e a l i t y : t h e b e g i n n i n g a n d c o n t i n u a t i o n o f a 3 3 l e s s o n , a n d t h e t e a c h e r ' s a s w e l l a s t h e s t u d e n t s ' j o u r n e y w i t h t h e l e s s o n . I f t h e l e s s o n w a s m e t a p h o r i c a l l y d e s c r i b e d a s a m o v i n g o b j e c t w i t h s t u d e n t s a n d t e a c h e r m o v i n g a l o n g w i t h t h a t o b j e c t t h e n " m i s s i n g ” t h a t m o v i n g o b j e c t m i g h t c o n v e y f a i l u r e t o i n t e r a c t o r p e r c e i v e t h a t o b j e c t w h i c h i n t u r n m a y m e a n a f a i l u r e o n t h e p a r t o f s o m e s t u d e n t s t o l e a r n . T h i s w a s t h e m e t a p h o r i c a l p i c t u r e i m p l i e d i n t h e ” m i s s i n g " m e t a p h o r . T o r e l a t e t h e t w o m e t a p h o r s t o e a c h o t h e r i n a m e a n i n g f u l w a y M u n b y c o n c l u d e d : ” T h e r e i s a c l u e h e r e t h a t l e a r n i n g i s p e r h a p s a m a t t e r o f t a k i n g u p t h e i n f o r m a t i o n a s t h e m o v i n g o b j e c t t r a v e l s b y o r t h r o u g h , w h i c h s u g g e s t s t h a t t h e m o v e m e n t m e t a p h o r i s r e l a t e d t o a c o n d u i t m e t a p h o r f o r l e a r n i n g . " ( p . 2 0 5 ) L i t e r a t u r e o n c u r r i c u l u m i n n o v a t i o n s h a s r e v e a l e d m u c h a b o u t t h e i n f l u e n c e o f t e a c h e r s ' t h o u g h t p r o c e s s e s o n t h e w a y t h e y a p p l y o r u s e c u r r i c u l u m d e v e l o p e r s ' i d e a s a n d s u g g e s t i o n s . A c c o r d i n g t o C o n n e l l y ( 1 9 7 2 ) t h i s l i t e r a t u r e s h o w e d t h a t o n l y i n r a r e c a s e s t h e c u r r i c u l u m d e v e l o p e r s ' r e c o m m e n d a t i o n s a n d i n t e n t i o n s w e r e a c h i e v e d i n s i g n i f i c a n t m e a s u r e . S u p p o r t i v e o f t h i s v i e w w e r e t h e f i n d i n g s o f s o m e e v a l u a t i v e r e p o r t s o f t h e 1 9 6 0 ' s s c i e n c e c u r r i c u l u m i n n o v a t i o n s . C o n n e l l y c i t e d a s e x a m p l e s R o b i n s o n a n d T o m a n ( 1 9 7 0 ) , H e r o n ( 1 9 7 1 ) , G a l l a g h e r ( 1 9 6 6 ) , a n d R o s e n s h i n e ( 1 9 7 0 ) . D o y l e a n d P o n d e r ( 1 9 7 8 ) e c h o e d t h i s c o n c e r n w h e n t h e y s t a t e d t h a t : 3 4 T h e l i f e h i s t o r i e s o f i n n o v a t i o n p r o j e c t s a r e , m o r e o f t e n t h a n n o t , r e c o r d s o f d i s a p p o i n t m e n t a n d f a i l u r e . I n d e e d , i t s e e m s t h a t f e w a u t h o r s o f s t r a t e g i e s f o r i n n o v a t i o n c a n p o i n t t o s o l i d e v i d e n c e t h a t t h e i r p a r t i c u l a r s e t o f p r o c e d u r e s h a s i n f a c t p r o d u c e d f u n d a m e n t a l c h a n g e s i n t h e r e g u l a r i t i e s o f s c h o o l i n g ( p . 1 ) . A c c o r d i n g t o t h e m m a n y p r o c e d u r a l r e c o m m e n d a t i o n s f o r t h e c l a s s r o o m m a d e b y c u r r i c u l u m d e v e l o p e r s l a c k " e c o l o g i c a l v a l i d i t y . ” T h e y , t h e r e f o r e , s u g g e s t e d t h a t w e s h o u l d l e a r n m o r e a b o u t t h e w o r k e n v i r o n m e n t o f t e a c h e r s i n o r d e r t o b e a b l e t o p r e d i c t s u c c e s s f u l l y w h a t i m p a c t a p a r t i c u l a r c h a n g e i n c u r r i c u l u m w i l l h a v e o n t e a c h i n g c o n d i t i o n s . T h e y a l s o a r g u e d t h a t t e a c h e r s a p p e a r t o u s e t h r e e g e n e r a l c r i t e r i a t o d e t e r m i n e t h e p r a c t i c a l i t y o f a s u g g e s t i o n o r r e c o m m e n d a t i o n a b o u t c l a s s r o o m p r o c e d u r e s . T h e s e c r i t e r i a i n c l u d e d i n s t r u m e n t a l i t y ( d e s c r i p t i o n o f a p r o c e d u r a l r e c o m m e n d a t i o n i n t e r m s w h i c h d e p i c t c l a s s r o o m c o n t i n g e n c i e s ) , c o n g r u e n c e ( m a t c h , a s s e e n b y t h e t e a c h e r , b e t w e e n p r o p o s e d p r o c e d u r e s a n d p r e v i a l i n g c o n d i t i o n s ) , a n d c o s t ( t h e e a s e w i t h w h i c h a p r o c e d u r e c a n b e i m p l e m e n t e d ) . S e v e r a l r e l a t e d s t u d i e s a d d e d f u r t h e r t o t h e i m p o r t a n c e o f t e a c h e r s ' b e l i e f s t o t h e s u c c e s s o f i m p l e m e n t a t i o n o f c u r r i c u l u m i n n o v a t i o n s . T h r e e w o r k s t h a t d e a l t w i t h s c i e n c e c u r r i c u l u m w i l l b e b r i e f l y r e v i e w e d : ( R o b e r t s 1 9 8 0 , O l s o n 1 9 8 1 , a n d M u n b y 1 9 8 4 ) . R o b e r t s ( 1 9 8 0 ) u s e d t h e e x p r e s s i o n ” t h e o r y - p r a c t i c e i n f e r f a c e ” t o e x p l a i n w h a t h e c a l l e d " m i s m a t c h ” i n s c i e n c e c u r r i c u l u m i m p l e m e n t a t i o n . T h e w o r d m i s m a t c h w a s m e a n t t o r e f e r t o t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n w h a t t h e c u r r i c u l u m d e v e l o p e r h a d i n m i n d a n d w h a t r e a l l y w e n t o n 3 5 i n t h e c l a s s r o o m . R o b e r t s ' i d e a w a s t h a t t h e " i n t e r f a c e " w a s t h e p o i n t w h e r e t w o d i s t i n c t p e r s p e c t i v e s o r u n d e r s t a n d i n g s m e e t : t h e p e r s p e c t i v e o f t h e c u r r i c u l u m d e v e l o p e r w i t h a l l h i s t h e o r e t i c a l c o n c e p t i o n s a n d u n d e r s t a n d i n g o f c l a s s r o o m s e t t i n g , a n d t h a t o f t h e t e a c h e r w h i c h i s i n f l u e n c e d b y t h e r e a l i t i e s o f h i s c l a s s r o o m . T h e t e a c h e r , a c c o r d i n g t o t h e p a p e r , w o u l d i n t e r p r e t t h e c u r r i c u l u m m a t e r i a l s i n h i s o w n w a y w h i c h w o u l d u n d o u b t e d l y t a k e i n t o c o n s i d e r a t i o n h i s o w n b e l i e f s a n d k n o w l e d g e . C o n s e q u e n t l y , c u r r i c u l u m m a t e r i a l s w i l l b e c o m e ” m o d u l a t e d " , a s R o b e r t s p u t i t . O l s o n ( 1 9 8 1 ) s t u d i e d e i g h t B r i t i s h s c i e n c e t e a c h e r s w h o w e r e i n v o l v e d w i t h t h e i m p l e m e n t a t i o n o f t h e E n g l i s h S c h o o l C o u n c i l I n t e g r a t e d S c i e n c e P r o j e c t ( S C I S P ) . U s i n g t h e R e p e r t o r y G r i d T e c h n i q u e o f K e l l y ( 1 9 5 5 ) , O l s o n f o u n d t h a t t e a c h e r s ' m a i n p e r s o n a l c o n s t r u c t w a s c l a s s r o o m s t r o n g o r h i g h i n f l u e n c e . T h e y d e l i b e r a t e l y , e v e n w h e n t h e y w e r e n o t r e q u i r e d t o , e x h i b i t e d h i g h o r s t r o n g i n v o l v e m e n t i n c l a s s r o o m i n t e r a c t i o n s , l i k e l e c t u r i n g , n o t e g i v i n g ; a n d t e n d e d t o m a i n t a i n f i r m c o n t r o l o v e r t h e p o i n t a n d d i r e c t i o n o f t h e i r l e s s o n . T h e S C I S P p r o g r a m , o n t h e o t h e r h a n d , h a d c a l l e d f o r a l o w t e a c h e r ' s i n f l u e n c e i n c l a s s r o o m e v e n t s . I n d e e d a m a j o r u n d e r l y i n g c o n c e p t i o n o f t h e p r o g r a m i s i t s c a l l f o r t h e t e a c h e r t o b e o n l y a g u i d e i n i n q u i r y . T h e t e a c h e r s , i n t h e i r a t t e m p t s t o r e s o l v e t h i s d i l e m m a m a d e s e v e r a l c h a n g e s a n d d i s t o r t e d t h e c u r r i c u l u m m a t e r i a l s i n o r d e r t o m a t c h t h e m w i t h t h e i r b e l i e f s a n d p e r s o n a l 3 6 c o n s t r u c t s . I n O l s o n ' s w o r d s : ” T h e d i l e m m a w a s r e s o l v e d i n f a v o r o f f a m i l i a r , r e l i a b l e m e t h o d s . A h o s t o f p r o j e c t d o m e s t i c a t i o n s o c c u r r e d a s t h e p r o j e c t l a n g u a g e w a s t r a n s l a t e d i n t o f a m i l i a r t e r m s . T h e p r o j e c t l a n g u a g e w a s g i v e n n e w m e a n i n g i n t e r m s o f t h e e x i s t i n g v o c a b u l a r y o f t e a c h e r s . F o r e x a m p l e : d i s c u s s i o n s b e c o m e l e c t u r e s o r r e c i t a t i o n s ; i n t e l l e c t u a l s k i l l d e v e l o p m e n t w a s t r a n s l a t e d a s c o n t e n t m e m o r i z a t i o n a n d e x a m i n a t i o n r e h e a r s a l ; t h e i n t e g r a t e d d e s i g n w a s t r a n s l a t e d a s a p a t c h w o r k o f s p e c i a l i z e d c o n t e n t t o b e u n r a v e l l e d a n d r e s e w n ; c r i t e r i o n r e f e r e n c e d a s s e s s m e n t w a s t r a n s l a t e d a s n o r m b a s e d . I n s h o r t , a f t e r a p e r i o d o f e x p e r i m e n t a t i o n d u r i n g w h i c h t h e y s a w t h e i r i n f l u e n c e d e c l i n i n g , t h e t e a c h e r s r e - e s t a b l i s h e d i n f l u e n c e t h r o u g h t h e v a r i e d d o m e s t i c a t i o n s o f t h e p r o j e c t d o c t r i n e . " ( p . 2 6 5 ) M u n b y ( 1 9 8 4 ) e x a m i n e d a j u n i o r h i g h s c h o o l s c i e n c e t e a c h e r ' s t h i n k i n g . H e u s e d t h e R e p e r t o r y G r i d T e c h n i q u e t o a n a l y z e t w o i n t e r v i e w s h e c o n d u c t e d w i t h t h e t e a c h e r . D u r i n g t h e f i r s t i n t e r v i e w a n i n t r o d u c t i o n w a s r e a d t o t h e t e a c h e r i n o r d e r t o e l i c i t " e l e m e n t s " f o r o n e a x i s o f t h e g r i d . " E l e m e n t s " w e r e t h e n g r o u p e d o n c a r d s a n d t h e t e a c h e r w a s n e x t a s k e d a b o u t t h e g r o u p i n g p r o c e s s i n o r d e r t o f i n d o u t h i s ” c o n s t r u c t s , " t h e s e c o n d a x i s o n t h e g r i d . " C o n s t r u c t s ” w e r e m e a n t t o b e w a y s i n w h i c h t h e t e a c h e r t h o u g h t a b o u t ” e l e m e n t s " . " E l e m e n t s ” a n d " c o n s t r u c t s " w e r e t h e n l a i d o u t o n a g r i d a n d t h e t e a c h e r w a s a s k e d t o r a t e t h e a s s o c i a t i o n s o f e a c h e l e m e n t w i t h e v e r y c o n s t r u c t o n t h e g r i d . A n a l y s i s o f t h o s e a s s o c i a t i o n s r e s u l t e d i n p h r a s e s t h a t w e r e t h e n p r e s e n t e d t o t h e t e a c h e r i n o r d e r t o p r o b e f o r w h a t m i g h t u n d e r l i e t h e m . A f t e r s u c h p r o b i n g , t h e r e s e a r c h e r i d e n t i f i e d s i x p e r s o n a l c o n s t r u c t s : 3 7 a ) s t u d e n t s u c c e s s a t c u r r i c u l u m c o n t e n t a n d t h e i r s u b s e q u e n t c o n f i d e n c e , b ) m a k i n g t h e m t h i n k , c ) d a i l y l i f e i n f o r m a t i o n , d ) a p p l i c a t i o n a n d t r a n s f e r m a k i n g f a c t u a l i n - f o r m a t i o n m o r e r e a l , e ) s u c c e s s f u l u s e o f r e s o u r c e m a t e r i a l , a n d f ) g r o u p w o r k a n d s o c i a l l e a r n i n g . T h e r e a r e t w o f u n d a m e n t a l i s s u e s w h i c h h a v e b e e n e m p h a s i z e d b y t h e f i n d i n g s o f t h e s t u d i e s i n t e a c h e r t h i n k i n g r e v i e w e d h e r e . T h e f i r s t i s t h e p e r s o n a l d i m e n s i o n i n t h e i m p l i c a t i o n s a n d c o n s e q u e n c e s o f t h i s t h i n k i n g . E a c h t e a c h e r h a d h i s o w n w a y o f i n t e r p r e t i n g e v e n t s a n d c o n s t r u c t i n g h i s k n o w l e d g e a n d a c t i o n s . S e c o n d , t e a c h e r s ' t h i n k i n g , b e l i e f s a n d k n o w l e d g e t e n d t o b e p r a c t i c a l o r p r a g m a t i c . M u n b y s p o k e c l e a r l y a b o u t t h e m b o t h : " I n s u m m a r y , E l l e n ' s ( t h e t e a c h e r w h o p a r t i c i p a t e d i n t h e s t u d y ) d o m i n a n t c o n c e r n s a r e f o r t h e s t u d e n t s ' c o n f i d e n c e a n d i n c r e a s i n g a b i l i t y t o h a n d l e i n f o r m a t i o n i n d e p e n d e n t l y . S h e a p p e a r s t o s t r i v e t o w a r d m e e t i n g t h e s e b y i n v o k i n g i n s t r u c t i o n a l p r i n c i p l e s t h a t a r i s e , f o r h e r , f r o m h e r o w n e x p e r i e n c e s b u t e v i d e n t l y n o t f r o m f o r m a l c o u r s e w o r k , a s s h e s e e s i t . O n t h e c o n t r a r y , t h e o r i g i n o f h e r p r i n c i p l e s s e e m s c l e a r l y p r a g m a t i c r a t h e r t h a n t h e o r e t i c a l . T h e r e i s n o h i n t o f a w e l l d e v e l o p e d t h e o r e t i c a l p s y c h o l o g y o f l e a r n i n g , f o r e x a m p l e . ( W h y s h o u l d t h e r e b e ? ) I n s t e a d E l l e n t a l k s i n p r a g m a t i c t e r m s , s u c h a s " m a k i n g l e a r n i n g f u n , ” a n d ” a d i f f e r e n t w a y o f l e a r n i n g . " A l s o h e r v i e w o f t h e e a r t h s c i e n c e c u r r i c u l u m s h e t e a c h e s i s p r a g m a t i c : s o m e g e n e r a l i d e a s w i l l b e r e m e m b e r e d ( i f t h e y a r e ” s e e n ” ) , b u t t h e s p e c i f i c i n f o r m a t i o n w i l l s o o n b e f o r g o t t e n , a t l e a s t t h a t i s w h a t h e r e x p e r i e n c e s e e m t o h a v e s h o w n h e r . " ( 1 % 3 7 ) 3 8 T h e s e t w o d i m e n s i o n s w e r e m a d e e x p l i c i t l y c e n t r a l i n s o m e o t h e r s t u d i e s . D r a w i n g o n p r e v i o u s p h i l o s O p h i c a l w o r k s o f P o l a n y i ( 1 9 5 8 ) a n d M a c I n t y r e ( 1 9 8 1 ) , a n d E l b a z ' s 1 9 8 3 s t u d y o f p r a c t i c a l k n o w l e d g e , C l a n d i n i n ( 1 9 8 3 , 1 9 8 5 ) e x a m i n e d o n e f i r s t g r a d e t e a c h e r ' s i m a g e s o f t h e c l a s s r o o m . I n a s i x - m o n t h e t h n o g r a p h i c s t u d y C l a n d i n i n d i d p a r t i c i p a n t o b s e r v a t i o n i n t h e t e a c h e r ' s c l a s s e s w h e r e s h e t o o k t h e r o l e o f a t e a c h e r a s s i s t a n t a n d c o l l e a g u e . F i e l d n o t e s , t w o s t r u c t u r e d i n t e r v i e w s , a n d n a r r a t i v e a c c o u n t s o f t h e r e s e a r c h e r ' s i n t e r p r e t a t i o n o f c l a s s r o o m e v e n t s w e r e t h e s o u r c e o f d a t a o f t h e s t u d y . A n a l y s i s o f t h e d a t a s h o w e d t h a t t h e t e a c h e r c o n c e p t u a l i z e d t h e i m a g e o f " c l a s s r o o m a s h o m e . " I t a l s o e x p l a i n e d h o w t h a t i m a g e , a f o r m o f p e r s o n a l p r a c t i c a l k n o w l e d g e , e m b o d i e d t h e t e a c h e r ' s p e r s o n a l a n d p r o f e s s i o n a l e x p e r i e n c e . C l a n d i n i n s t a t e d : ” P e r s o n a l p r a c t i c a l k n o w l e d g e i s , f u r t h e r m o r e , i n t i m a t e l y c o n n e c t e d w i t h t h e p e r s o n a l a n d p r o f e s s i o n a l n a r r a t i v e s o f o u r l i v e s . I t i s n o t s o m e t h i n g w h i c h h a s a n i n d e p e n d e n t a n d o b j e c t i v e s t a n d i n g a p a r t f r o m o u r p e r s o n a l h i s t o r i e s . R e a d e r s h a v e s e e n h o w t h e i m a g e o f ” c l a s s r o o m a s h o m e ” o r i g i n a t e s i n b o t h t h e p e r s o n a l a n d t h e p r o f e s s i o n a l s p h e r e s o f S t e p h a n i e ' s l i f e ; b i n d s t h e t w o t o g e t h e r i n a n a r r a t i v e u n i t y , a n d a r e r e f l e c t e d b a c k u p o n e a c h a s t h e i m a g e i s e x p r e s s e d i n S t e p h a n i e ' s h o m e a n d s c h o o l a c t i v i t i e s . " ( C l a n d i n i n 1 9 8 5 , p . 2 8 3 ) . I n a n o t h e r s t u d y C o n n e l l y a n d C l a n d i n i n ( 1 9 8 3 ) s t u d i e d a j u n i o r s c h o o l p r i n c i p a l ' s p e r s o n a l p r a c t i c a l k n o w l e d g e a s s t a t e d b y t h e p r i n c i p a l i n a f o r m o f ” p e r s o n a l p h i l o s O p h y . ” T h e s t u d y f o c u s e d o n o n e s c h o o l e v e n t , a p r o f e s s i o n a l d e v e l o p m e n t d a y , w h e r e t h e p r i n c i p a l o f t h e s c h o o l g a v e a 3 9 s p e e c h i n a g e n e r a l m e e t i n g w i t h t h e s c h o o l t e a c h e r s i n w h i c h h e s u m m a r i z e d h i s o w n p h i l o s o p h y a s r e l a t e d t o h i s p r o f e s s i o n . T h e r e s e a r c h e r s , u s i n g e t h n o g r a p h i c m e t h o d o l o g y , c o l l e c t e d f i e l d n o t e s d u r i n g t h a t e v e n t . A n a l y s i s o f f i e l d n o t e s s h o w e d h o w t h e p r i n c i p a l ' s p e r s o n a l p h i l o s O p h y w a s r e l a t e d n o t o n l y t o t h e r i t u a l s f o u n d t h r o u g h o u t t h e s e t t i n g , b u t a l s o t o t h e p h y s i c a l e n v i r o n m e n t o f t h e s c h o o l . T h e p r i n c i p a l u s e d t o s t a t e h i s p e r s o n a l p h i l o s o p h y o n v a r i o u s i m p o r t a n t a n d r e l a t e d o c c a s i o n s w h i c h w e r e n o t n e c e s s a r i l y l i m i t e d t o g e n e r a l m e e t i n g s l i k e t h e o n e o b s e r v e d . T h e c o n s t r u c t i o n o f a m u r a l a n d i t s p l a c e m e n t o n a w a l l w a s a l s o i n t e r p r e t e d a s a c l e a r p h y s i c a l e x p r e s s i o n o f t h e p r i n c i p a l ' s p e r s o n a l p h i l o s o p h y . T h e s t u d y a t t e m p t e d a l s o t o e x p l a i n h o w , o n t h e b a s i s o f c o n c e p t u a l i z i n g t e a c h e r s ' p r a c t i c a l k n o w l e d g e , w e c a n u n d e r s t a n d t h e s e t e a c h e r s ' c o n s t r u c t t h e i r c l a s s r o o m p r a c t i c e s . I n t h e s a m e v a i n , y e t d r a w i n g t h e o r e t i c a l l y m o r e o n K u h n ' s c o n c e p t o f " p a r a d i g m " a m o n g s c i e n t i s t s , L a n t z a n d K a s s ( 1 9 8 5 ) s t u d i e d w h a t t h e y c a l l e d ” f u n c t i o n a l p a r a d i g m s ” o f c h e m i s t r y t e a c h e r s i n A l b e r t a , C a n a d a . U s i n g b o t h q u a l i t a t i v e a n d q u a n t i t a t i v e a p p r o a c h e s f o r d a t a c o l l e c t i o n , t h e r e s e a r c h e r s s t u d i e d a s a m p l e o f h i g h s c h o o l c h e m i s t r y t e a c h e r s f r o m 5 0 h i g h s c h o o l s w h o w e r e u s i n g t h e A L C H E M c u r r i c u l u m m a t e r i a l s . U s i n g S c h w a b ' s f o u r c u r r i c u l u m c o m m o n p l a c e s t o o r g a n i z e t h e i r f i n d i n g s , t h e r e s e a r c h e r s d e s c r i b e d f o u r s e t s o f 4 0 e l e m e n t s t h a t c o n s t i t u t e d t h e t e a c h e r s ' f u n c t i o n a l p a r a d i g m s . T h e s e s e t s o f e l e m e n t s o r c a t e g o r i e s w e r e : p e r c e p t i o n o f h i g h s c h o o l c h e m i s t r y , p e r c e p t i o n o f t e a c h i n g , p e r c p e t i o n o f s t u d e n t s , a n d p e r c e p t i o n o f s c h o o l s e t t i n g . I n f l u e n c e s o f v a r i o u s e l e m e n t s o n t h e i n t e r p r e t a t i o n o f c u r r i c u l u m m a t e r i a l s w e r e a l s o d i s c u s s e d . F o r e x a m p l e , t h e b e l i e f t h a t t h e p r o g r a m w a s l i m i t e d t o t o p i c s l i s t e d i n c u r r i c u l u m g u i d e , a n e l e m e n t i n t h e t e a c h e r s ' p e r c e p t i o n o f h i g h s c h o o l c h e m i s t r y , i n f l u e n c e d t h e w a y t h e t e a c h e r s s e l e c t e d t h e t o p i c s f o r c l a s s r o o m d i s c u s s i o n . S u m m a r i z i n g t h e s e f i n d i n g s t h e r e s e a r c h e r s a s s e r t e d , a m o n g o t h e r t h i n g s : ” T r a i n i n g i n c h e m i s t r y a n d e x p e r i e n c e i n t e a c h i n g c h e m i s t r y s e e m t o h a v e t h e m o s t i n f l u e n c e o n t e a c h e r i n t e r p r e t a t i o n o f c u r r i c u l u m m a t e r i a l s . " ( p . 1 0 ) I n a n o t h e r h i g h s c h o o l s c i e n c e s t u d y , A i k e n h e a d ( 1 9 8 4 ) a t t e m p t e d t o p o r t r a y s c i e n c e t e a c h i n g o f " P r a i r i e H i g h ” w i t h a n e m p h a s i s o n t h e v i e w p o i n t s h e l d b y t h e f i v e s c i e n c e t e a c h e r s a t t h e s c h o o l . T h e r e s e a r c h e r o b s e r v e d v a r i o u s c l a s s r o o m e v e n t s a n d i n t e r v i e w e d t h e t e a c h e r s a b o u t t h e d e c i s i o n s t h a t h a d l e d t o t h o s e e v e n t s i n a n a t t e m p t t o i n q u i r e a b o u t t h e r e a s o n s t h e t e a c h e r h a d f o r t h o s e d e c i s i o n s a n d t h e t e a c h e r s ' b e l i e f s u p o n w h i c h t h o s e r e a s o n s w e r e b a s e d . A m o n g o t h e r t h i n g s t h e r e s e a r c h e r f o u n d t h a t t h e t e a c h e r s ' p r e a c t i v e d e c i s i o n s s e r v e d v a r i o u s p e r s o n a l , c u r r i c u l a r , a n d s o c i a l f u n c t i o n s . H e s a w i n t h e s e d e c i s i o n s a f o r m o f p e r s o n a l k n o w l e d g e t h a t d e f i e d t h e a s s u m p t i o n t h a t t e a c h e r s w o u l d a u t o m a t i c a l l y i m p l e m e n t t h e s u g g e s t i o n s o f 4 1 o t h e r s . I n h i s o w n w o r d s : “ T h e P r a i r i e H i g h t e a c h e r s h e l d s t r o n g b e l i e f s i n t h e i r a c a d e m i c d i s c i p l i n e , e s s e n t i a l l y d e f i n e d b y t h e i r u n i v e r s i t y s c i e n c e e x p e r i e n c e s . T h e i n t e g r a t i o n o f t h e s e b e l i e f s w i t h p r a c t i c a l c l a s s r o o m k n o w l e d g e - i n c l u d i n g t h e s o c i a l i z a t i o n o f s t u d e n t s - c r e a t e d a s t a b l e a n d r e l i a b l e s e t o f ' t h e o r i e s - i n - u s e ' f o r p r e a c t i v e d e c i s i o n m a k i n g ; a r o b u s t f r a m e w o r k r e s i l i e n t t o i n f l u e n c e s f r o m c u r r i c u l u m i n n o v a t o r s a n d e d u c a t i o n r e s e a r c h e r s . ” ( p . 1 8 4 ) . A n o t e s h o u l d a l s o b e m a d e i n t h i s r e v i e w a b o u t S t a k e a n d E a s l e y ' s ( 1 9 7 8 ) c a s e s t u d i e s i n s c i e n c e e d u c a t i o n . I n t h e i r d i s c u s s i o n s o f s c i e n c e e d u c a t i o n a t a n a t i o n a l l e v e l , t h e s e r e s e a r c h e r s o c c a s i o n a l l y t a l k e d a b o u t t h e s u b j e c t m a t t e r a n d h o w i t w a s d e a l t w i t h b y s c i e n c e t e a c h e r s . T h e y f o u n d , f o r e x a m p l e , t h a t o f t e n t e a c h e r s u s e d t h e s u b j e c t m a t t e r t o d e m o n s t r a t e t h e i r p e r s o n a l c o m p e t e n c e . T h e y a l s o f o u n d , h o w e v e r , t h a t t e a c h e r s i n t h e i r d e c i s i o n s a b o u t t h e s u b j e c t m a t t e r l i v e d a s t r u g g l e b e t w e e n w h a t i s p e r s o n a l , l i k e t h e i r v a l u e s y s t e m s , a n d t h e t e a c h i n g o f t h e b o d y o f e s t a b l i s h e d k n o w l e d g e a n d p r o c e d u r e s t o b e t a u g h t . E v e n t u a l l y , t e a c h e r s t r e a t t h e s u b j e c t m a t t e r i n a w a y t h a t s e c u r e s t h e i r s u r v i v a l i n t h e s o c i a l s y s t e m . ” T e a c h e r s a r e f i x e d i n t o t h e s o c i a l s y s t e m t h a t p l a c e s d e m a n d s t o b e m e t i n o r d e r t o a v o i d e x t r e m e s o c i a l d i s c o m f o r t - d e m a n d s w h i c h a r e i n c o m p a t i b l e w i t h t h e d e m a n d s o f t h e s c h o l a r s h i p s y s t e m . S c i e n t i s t s a n d o t h e r i n t e l l i g e n t s i a h a v e l i t t l e e f f e c t s , p a r e n t s a n d o t h e r t e a c h e r s h a v e m u c h . W h a t t e a c h e r s d o w i t h s u b j e c t m a t t e r i s d e t e r m i n e d b y h o w i t s u s t a i n s a n d p r o t e c t s t h e m i n t h e s o c i a l s y s t e m . ” ( p . 1 6 : 2 3 ) 4 2 J u s t l i k e m o s t o t h e r r e l a t e d s t u d i e s , S t a k e a n d E a s l e y d i d n o t d e s c r i b e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e o f t h e s u b j e c t m a t t e r . N e i t h e r d i d t h e y g o i n t o s p e c i f i c d e t a i l s a b o u t h o w s o m e s p e c i f i c t o p i c s o r d o m a i n s o f k n o w l e d g e w e r e d e a l t w i t h b y s c i e n c e t e a c h e r s . S e v e r a l r e m a r k s c a n b e d r a w n f r o m t h i s r e v i e w . F i r s t , t h e t h r e e g r o u p s r e s e a r c h i n g v a r i o u s a s p e c t s o f t h e s u b j e c t m a t t e r a p p r o a c h e d t h e i r r e s e a r c h i s s u e s f r o m a c o g n i t i v e p s y c h o l o g i c a l p e r s p e c t i v e a n d w i t h a p r e d e f i n e d c o n c e p t i o n o f e f f e c t i v e t e a c h i n g a n d l e a r n i n g . E f f e c t i v e l e a r n i n g , f o r b o t h t h e M S U a n d S t a n f o r d g r o u p s , w a s d e f i n e d a s a p r o c e s s o f c o n c e p t u a l c h a n g e ; a n d e f f e c t i v e t e a c h i n g w a s , c o n s e q u e n t l y , s e e n a s t h e t e a c h e r p r a c t i c e s t h a t w o u l d e m p h a s i z e i n d u c i n g c o n c e p t u a l c h a n g e . L e i n h a r d t a n d h e r g r o u p , o n t h e o t h e r h a n d , a p p r o a c h e d t h e i s s u e t h r o u g h t h e i r a n a l y s e s o f k n o w l e d g e s t r u c t u r e s o f e x p e r t s a n d n o v i c e s . T h e t h r e e g r o u p s s e e m e d t o t a c i t l y a g r e e o n a c c e p t i n g a d i r e c t , a n d p e r h a p s s t r o n g , c o n n e c t i o n b e t w e e n a t e a c h e r ' s k n o w l e d g e a n d h i s c l a s s r o o m p r a c t i c e s . A t e a c h e r w h o h a d l e a r n e d a n d k n o w n h o w t o i n d u c e c o n c e p t u a l c h a n g e t h r o u g h i n s t r u c t i o n w o u l d b e a s s u m e d t o d o t h a t i n h i s d a i l y c l a s s r o o m p r a c t i c e s . C o n t e x t u a l a n d o t h e r s o c i e t a l f a c t o r s a s w e l l a s t e a c h e r i n t e n t i o n s a n d p u r p o s e s t h a t m a y f u n d a m e n t a l l y c h a n g e t e a c h e r k n o w l e d g e a n d p r a c t i c e s s e e m e d w e l l b e y o n d t h e r e a l m o f t h e s e g r o u p s ' r e s e a r c h . S e c o n d , m u c h o f t h e r e s e a r c h r e v i e w e d o n t e a c h e r t h i n k i n g w a s o r i g i n a l l y g u i d e d b y o n e o f t w o m o d e l s u s e d i n 4 3 e d u c a t i o n a l r e s e a r c h : t h e d e c i s i o n m a k i n g m o d e l , a n d t h e c o g n i t i v e i n f o r m a t i o n p r o c e s s i n g m o d e l , C l a r k ( 1 9 8 0 ) . M u n b y ( 1 9 8 2 ) e x p l a i n e d h o w s u c h r e s e a r c h h a d h a d s e v e a l p r o b l e m s l i k e t h e a s s u m p t i o n o f a s h a r e d p e r c e p t i o n b e t w e e n t h e r e s e a r c h e r s a n d t h e t e a c h e r s a n d t h e i m p o s i t i o n o f c o d i n g s y s t e m s b y r e s e a r c h e r s . H e s u g g e s t e d d i f f e r e n t r e s e a r c h t e c h n i q u e s i n w h i c h t h e t e a c h e r s ' o w n p e r s p e c t i v e s w o u l d b e p o r t r a y e d . H o w e v e r , t h e K e l l y ' s R e p e r t o r y G r i d T e c h n i q u e w h i c h h e u s e d w a s n o t w i t h o u t s e r i o u s p r o b l e m s a s h e h i m s e l f p o i n t e d o u t . T h i r d , s o m e s t u d i e s d i d a t t e m p t t o p o r t r a y t e a c h e r s ' b e l i e f s a n d k n o w l e d g e f r o m t h e p e r s e p t c t i v e o f t e a c h e r s : E l b a z ( 1 9 8 3 ) , a n d C l a n d i n i n ( 1 9 8 5 ) . H o w e v e r , t h e s e s t u d i e s l i m i t e d t h e i r i n v e s t i g a t i o n s t o w h a t t h e y t e r m e d a s p r a c t i c a l o r p e r s o n a l p r a c t i c a l k n o w l e d g e . L i m i t a t i o n s o f t h e s e e x p r e s s i o n s w e r e d i s c u s s e d . F o u r t h , w i t h t h e e x c e p t i o n o f t h e l a s t t h r e e s t u d i e s , t h e r e s e a r c h r e v i e w e d , a s w e l l a s m o s t o f t h e r e s e a r c h d o n e o n t e a c h e r t h i n k i n g i n g e n e r a l , w a s c a r r i e d o u t o n e l e m e n t a r y s c h o o l t e a c h e r s . F i f t h , n o w h e r e i n t h i s r e s e a r c h w o r k w a s t h e r e a n y a t t e m p t s o n t h e p a r t o f r e s e a r c h e r s t o m a k e a n y c o n n e c t i o n s b e t w e e n t e a c h e r k n o w l e d g e o f t h e s u b j e c t m a t t e r a n d t h e w a y i t w o u l d b e t r e a t e d i n c l a s s r o o m o n t h e f i r s t h a n d , a n d o t h e r s o c i e t a l e v e n t s , o r f a c t o r s o n t h e s e c o n d . T h e o n l y s t u d y t h a t h i n t e d t o w a r d t h a t , w i t h o u t g i v i n g a n y s p e c i f i c i n f o r m a t i o n , w a s t h e n a t i o n a l s t u d y o f S t a k e a n d E a s l e y . C H A P T E R I I I 1 B A C K : 2 H O W A R D H I G H F O R 5 N E W R E S E A R C H B y t h e e n d o f s u m m e r 1 9 8 6 , I h a d s p e n t t w o y e a r s v i s i t i n g H o w a r d H i g h S c h o o l a t t h e r a t e o f o n c e e v e r y s c h o o l w e e k . I h a d t h e n b e c o m e a f a m i l i a r f a c e a t t h e s c h o o l , e s p e c i a l l y f o r t h e f i v e s c i e n c e t e a c h e r s w o r k i n g t h e r e . I n t h i s c h a p t e r I w i l l b r i e f l y d e s c r i b e t h e r e s e a r c h s i t e , i n t r o d u c e t h e t w o p h y s i c s t e a c h e r s I w o r k e d w i t h , a n d t h e n d i s c u s s h o w I d i d t h i s r e s e a r c h . T h e S c h o o l H o w a r d H i g h S c h o o l i s l o c a t e d o n t h e b o u n d a r y b e t w e e n a p l e a s a n t u p p e r m i d d l e - c l a s s n e i g h b o r h o o d a n d a l a r g e a u t o m o b i l e a s s e m b l y p l a n t i n a m i d w e s t c i t y o f a p o p u l a t i o n a r o u n d 1 5 0 , 0 0 0 . T h e s c h o o l d r a w s a v a r i e d p a p u l a t i o n o f s t u d e n t s , o v e r 2 , 0 0 0 i n n u m b e r , r e p r e s e n t i n g a r a n g e o f s o c i o - e c o n o m i c a n d r a c i a l b a c k g r o u n d s w i t h a p p r o x i m a t e l y 4 0 2 o f t h e s t u d e n t s p o p u l a t i o n B l a c k a n d 1 5 2 H i s p a n i c . T h e s c h o o l i n c o r p o r a t e s g r a d e s 9 - 1 2 . T h e r e a r e o v e r 1 0 0 s t a f f m e m b e r s i n c l u d i n g s e v e n f u l l t i m e s c i e n c e t e a c h e r s . P r i o r t o m y b e g i n n i n g o f t h i s r e s e a r c h , n o s c i e n c e c o u r s e s w e r e r e q u i r e d f o r g r a d u a t i o n . H o w e v e r , a s I s t a r t e d t h i s s e c o n d p h a s e o f w o r k t w o m o r e s c i e n c e t e a c h e r s w e r e h i r e d i n o r d e r t o m e e t t h e n e w r e g u l a t i o n s t h a t r e q u i r e d o n e y e a r o f 1 A l l n a m e s o f s i t e , t e a c h e r s , a n d s t u d e n t s u s e d i n t h i s d i s s e r t a t i o n a r e p s e u d o n y m s . 4 4 4 5 s c i e n c e f o r g r a d u a t i o n . T h e n u m b e r o f s c i e n c e t e a c h e r s t h u s r o s e f r o m f i v e t o s e v e n . T h e T e a c h e r s T w o p h y s i c s t e a c h e r s w e r e o b s e r v e d a n d i n t e r v i e w e d f o r t h i s s t u d y : M r . S t e w a r t , a n d M r . D a v i s . W h a t f o l l o w s i s a c o l l e c t i o n o f b i o g r a p h i c a l i n f o r m a t i o n a b o u t e a c h t e a c h e r ' s e d u c a t i o n , p r o f e s s i o n a l e x p e r i e n c e a n d e m p l o y m e n t , h o n o r s a n d a w a r d s , a n d s e l f - c o n c e p t i o n . M r . S t e w a r t M r . S t e w a r t ' s c o l l e g e e d u c a t i o n s t a r t e d i n a n e n g i n e e r i n g s c h o o l a t a m a j o r u n i v e r s i t y t h i r t y - f i v e y e a r s a g o . H e h a d s p e n t t h r e e y e a r s a s a n e n g i n e e r i n g s t u d e n t b e f o r e h e m o v e d t o a n o t h e r u n i v e r s i t y t o s p e n d a n o t h e r t h r e e y e a r s b e f o r e h e g o t h i s B a c h e l o r o f S c i e n c e w i t h a m a j o r i n p h y s i c s a n d a m i n o r i n c h e m i s t r y a n d m a t h e m a t i c s . S o o n a f t e r g r a d u a t i o n , M r . S t e w a r t s t a r t e d h i s c a r e e r a s a p h y s i c s t e a c h e r a t H o w a r d H i g h S c h o o l . H e s p e n t f i f t e e n y e a r s b e f o r e h e o b t a i n e d h i s s e c o n d d e g r e e , a M a s t e r o f S c i e n c e w i t h e m p h a s i s o n g e n e r a l s c i e n c e , w h i l e s t i l l w o r k i n g a t H o w a r d H i g h . P a r t s o f h i s f o r m a l l e a r n i n g f o r b o t h d e g r e e s i n c l u d e d c o u r s e s i n e d u c a t i o n . D u r i n g t h o s e f i f t e e n y e a r s , M r . S t e w a r t a t t e n d e d f o u r S u m m e r I n s t i t u t e s f o c u s i n g m a i n l y o n t h e s c i e n c e c u r r i c u l u a i n t r o d u c e d i n t h e l a t e f i f t i e s a n d s i x t i e s : m a i n l y t h e P h y s i c a l S c i e n c e C o m m i t t e e ( P S S C ) , a n d H a r v a r d P r o j e c t P h y i c s ( H P P ) 4 6 c u r r i c u l a . M r . S t e w a r t ' s e m p l o y m e n t a t H o w a r d H i g h h a s c o n t i n u e d u p t o t h e p r e s e n t d a t e . I n t h e l a t e s i x t i e s a n d s e v e n t i e s , h e b e c a m e m o r e a c t i v e l y i n v o l v e d i n t h e S u m m e r I n s t i t u t e s a n d o t h e r r e l a t e d a c t i v i t i e s . H e w o r k e d a s a c o n s u l t a n t t o t h e H P P f o r a b o u t o n e - a n d - a - h a l f y e a r s . H e a l s o w o r k e d a s a S u m m e r I n s t i t u t e i n s t r u c t o r f o r a b o u t s i x c o n s e c u t i v e s u m m e r s . I n o n e o f t h e s e s u m m e r i n s t i t u t e s h e m e t M r . D a v i s a n d s e e m e d t o h a v e e n c o u r a g e d h i m t o a p p l y f o r w o r k a t H o w a r d H i g h . M r . D a v i s d i d t h a t , a n d b o t h o f t h e m h a d b e e n w o r k i n g t o g e t h e r e v e r s i n c e 1 9 7 2 . A s f o r h i s p r o f e s s i o n a l r e a d i n g s , M r . S t e w a r t i n c l u d e d P h y s i c s T e a c h e r , P h y s i c s T o d a y , S c i e n c e T e a c h e r , a n d t o a l e s s e x t e n t H i g h T e c h n o l o g y a n d P a p u l a r S c i e n c e . H o w e v e r h e o n l y ” b r o w s e d " t h e m f o r a r t i c l e s o f i n t e r e s t t o h i m w h i c h w e r e n o t m a n y a n y w a y . A s f o r h i s p r o f e s s i o n a l a f f i l i a t i o n M r . S t e w a r t i s a m e m b e r o f b o t h t h e A m e r i c a n A s s o c i a t i o n o f P h y s i c s T e a c h e r s ( A A P T ) , a n d t h e N a t i o n a l S c i e n c e T e a c h e r s A s s o c i a t i o n ( N S T A ) . D u r i n g h i s c a r e e r M r . S t e w a r t w r o t e o n e a r t i c l e f o r t h e P h y s i c s T e a c h e r m a g a z i n e , w h i c h w a s a s e r i e s o f i n t e r v i e w s h e d i d w i t h a f a m o u s l i v i n g p h y s i c i s t . H e a l s o p r e s e n t e d w h a t h e d e s c r i b e d a s " a m a j o r p a p e r ” a t a n A A P T c o n v e n t i o n a n d w a s e l e c t e d p r e s i d e n t f o r t h e l o c a l s e c t i o n o f t h a t a s s o c i a t i o n . H e a l s o s e r v e d o n s e v e r a l r e l a t e d c o m m i t t e e s a n d w a s a c h a i r m a n o f o n e o f t h e m t h a t d e a l t w i t h p r o f e s s i o n a l c o n c e r n s . B a s e d o n t h e A A P T o b s e r v a t i o n s o f 4 7 h i s p h y s i c s t e a c h i n g , t h e a s s o c i a t i o n a w a r d e d h i m i n 1 9 7 3 t h e " I n n o v a t i v e S c i e n c e T e a c h i n g A w a r d " w h i c h h e s h a r e d w i t h M r D a v i s . 1 M r . S t e w a r t w a s a l s o h o n o r e d b y S i g m a X i , a s c i e n c e h o n o r a r y f r a t e r n i t y a t a m a j o r l o c a l u n i v e r s i t y a s a r u n n e r u p f o r a " t e a c h e r - o f — t h e - y e a r ” t i t l e i n h i s s c h o o l d i s t r i c t . M r . S t e w a r t w a s t h e h e a d o f t h e s c i e n c e d e p a r t m e n t a t t h e s c h o o l . M r . S t e w a r t d e s c r i b e d h i m s e l f a s a l i b e r a l , w o r k o r i e n t e d p e r s o n . H e l i k e s t o k e e p b u s y d o i n g t h i n g s , e n j o y s p u t t e r i n g a r o u n d t h e h o u s e , r e b u i l d i n g a n d f i n i s h i n g f u r n i t u r e , a n d c o l l e c t i n g a n t i q u e s . A p a r t f r o m t h i s i n f o r m a t i o n a b o u t M r . S t e w a r t w h i c h h e p r o v i d e d m e w i t h , I , o n t h r e e s e p a r a t e o c c a s i o n s , h e a r d h i g h p r a i s e o f M r . S t e w a r t a n d h i s a c h i e v e m e n t s a s a p h y s i c s t e a c h e r . I n a g e n e r a l m e e t i n g o f t h e b o a r d o f e d u c a t i o n i n h i s s c h o o l d i s t r i c t M r . S t e w a r t w a s d e s c r i b e d b y t h e s u p e r i n t e n d e n t a s a n " e x c e l l e n t " p h y s i c s t e a c h e r . I n a n o t h e r g a t h e r i n g o f s o m e s c i e n c e e d u c a t o r s , h e w a s d e s c r i b e d b y a s c i e n c e e d u c a t i o n p r o f e s s o r a s a " l e a d e r " i n s c i e n c e e d u c a t i o n . F i n a l l y , d u r i n g t h e a n n u a l m e e t i n g o f t h e S t a t e s e c t i o n o f t h e A A P T , M r . S t e w a r t w a s r e f e r r e d t o b y t w o o t h e r p e o p l e , w h o m I g u e s s e d t o b e p h y s i c s t e a c h e r s , a s a ” s u p e r i o r " o r ” e x c e l l e n t " p h y s i c s t e a c h e r . 1 I n M r . D a v i s ' s r e c o l l e c t i o n a b o u t t h e a w a r d , h e m e n t i o n e d t h a t i t w a s a w a r d e d b y t h e N S T A d i v i s i o n i n t h e i r s t a t e . 4 8 O n e f i n a l n o t e a b o u t M r . S t e w a r t . T h i s t i m e i t i s m i n e . T h e i m p r e s s i o n I f o r m e d a b o u t h i m a g r e e s w i t h h i s s e l f - d e s c r i p t i o n a s s o m e b o d y w h o k e e p s b u s y d o i n g t h i n g s . E x c e p t d u r i n g s o m e s h o r t b r e a k s w h e n h e u s e d t o h a v e a c u p o f c o f f e e , I n e v e r s a w h i m r e l a x a t s c h o o l . H e a l w a y s a p p e a r e d b u s y d o i n g s o m e t h i n g r e l a t e d t o h i s c l a s s r o o m a c t i v i t i e s . F u r t h e r m o r e , h e a p p e a r e d t o m e a n o p e n , o u t g o i n g , a n d c o n s c i e n t i o u s i n d i v i d u a l . A b o v e a l l , h e w a s a l w a y s f r i e n d l y , c o o p e r a t i v e a n d w i l l i n g t o d i s c u s s a n y t h i n g w i t h m e . M r . D a v i s M r . D a v i s i s n i n e y e a r s y o u n g e r t h a n M r . S t e w a r t . H i s e d u c a t i o n s t a r t e d a t a c o m m u n i t y c o l l e g e . H e t h e n m o v e d t o a s m a l l l o c a l s t a t e c o l l e g e w h e r e h e g o t h i s B a c h e l o r o f S c i e n c e w i t h a m a j o r i n c h e m i s t r y , a m a j o r i n b i o l o g y , a n d a m i n o r i n p h y s i c s . S o o n a f t e r g r a d u a t i o n h e w o r k e d a s a s c i e n c e t e a c h e r i n a s m a l l t o w n . H e t h e n g o t a g r a n t a n d w e n t t o c o l l e g e a g a i n , e a r n e d h i s M a s t e r o f S c i e n c e w i t h e m p h a s i s o n p h y s i c s a n d p h y s i c s t e a c h i n g . A f t e r g r a d u a t i o n h e w e n t t o w o r k i n a n o t h e r s m a l l t o w n b u t o n l y f o r a s h o r t t i m e b e f o r e h e b e c a m e a s c i e n c e t e a c h e r a t H o w a r d H i g h i n 1 9 7 2 . S i n c e t h e n , h e h a s b e e n w o r k i n g c l o s e l y w i t h M r . S t e w a r t . A s f o r h i s p r o f e s s i o n a l r e a d i n g s M r . D a v i s m e n t i o n e d S c i e n t i f i c A m e r i c a n , P h y s i c s T e a c h e r , a n d S c i e n c e T e a c h e r . P r o f e s s i o n a l a f f i l i a t i o n s i n c l u d e d m e m b e r s h i p i n b o t h t h e 4 9 A A P T a n d N S T A . H e s h a r e d w i t h M r . S t e w a r t t h e p r e s e n t a t i o n g i v e n t o o n e o f t h e s e a s s o c i a t i o n s a s w e l l a s t h e I n n o v a t i v e S c i e n c e T e a c h e r A w a r d . M r . D a v i s d e s c r i b e d h i m s e l f a s " p r e t t y l o w - k e y e d . " I n a n i n t e r v i e w h e t o l d m e : " I d o n ' t l i k e t o g e t i n f r o n t o f g r o u p s a n d t e l l t h e m w h a t I ' v e d o n e . S o m e t i m e s I f e e l w h a t I a m d o i n g i s n o t v e r y i m p o r t a n t f o r p e o p l e t o k n o w a b o u t . " O n a n o t h e r o c c a s i o n h e s p o k e o f h i m s e l f a s : " a p e r s o n t h a t i s n o t d e m a n d i n g , v e r y q u i e t . I l i k e t o b e n e a r p e o p l e , b u t n o t l e a d i n g p e o p l e o r d e m a n d i n g o n t h e m . I d o n ' t r e a l l y e n j o y p r e s t i g e " . H e l i k e s t o f i s h a n d t o h u n t . H e e n j o y s w o r k i n g w i t h h i s h a n d s a n d p u t t e r i n g a r o u n d " f r o m a u t o m o b i l e s t o p l u m b i n g . " M y o w n i m p r e s s i o n o f M r . D a v i s w a s t h a t o f a c o n s e r v a t i v e i n d i v i d u a l . A t t i m e s h e w a s a b i t r e s e r v e d , b u t a l w a y s v e r y f r i e n d l y , a n d p o l i t e . M e t h o d o l o g z T h e n a t u r e o f t h e r e s e a r c h q u e s t i o n s i n t h i s s t u d y w e r e t h o u g h t t o b e b e s t a n s w e r e d b y u s i n g f i e l d w o r k r e s e a r c h m e t h o d s . O t h e r t e r m s u s e d b y o t h e r r e s e a r c h e r s , u s i n g s i m i l a r m e t h o d s , i n c l u d e e t h n o g r a p h i c , q u a l i t a t i v e , p a r t i c i p a n t o b s e r v a t i o n a l , c a s e s t u d y , a n d s y m b o l i c i n t e r a c t i o n i s t . A c c o r d i n g t o E r i c k s o n ( 1 9 8 5 ) f i e l d w o r k r e s e a r c h i n v o l v e s : ” ( a ) i n t e n s i v e , l o n g - t e r m p a r t i c i p a t i o n i n a f i e l d s e t t i n g ; ( b ) c a r e f u l r e c o r d i n g o f w h a t h a p p e n s i n t h e s e t t i n g b y w r i t i n g f i e l d n o t e s a n d c o l l e c t i n g 5 0 o t h e r k i n d s o f d o c u m e n t a r y e v i d e n c e ( e . g . m e m o s , r e c o r d s , e x a m p l e s o f s t u d e n t w o r k , a u d i o t a p e s , v i d e o t a p e s ; ( c ) s u b s e q u e n t a n a l y t i c r e f l e c t i o n o n t h e d o c u m e n t a r y r e c o r d o b t a i n e d i n t h e f i e l d ; a n d ( d ) r e p o r t i n g b y m e a n s o f d e t a i l e d d e s c r i p t i o n u s i n g n a r r a t i v e v i g n e t t e s a n d d i r e c t q u o t e s f r o m i n t e r v i e w s " ( p . 6 ) . I n t h e r e s t o f t h i s c h a p t e r t h e f i r s t t h r e e s t e p s w i l l b e d i s c u s s e d i n d e t a i l s , b u t f i r s t a w o r d a b o u t r e - e n t r y n e g o t i a t i o n s . R e - e n t r y N e g o t i a t i o n s M y f i r s t e n t r y t o t h e s i t e g o e s b a c k t o A u g u s t 1 9 8 4 w h e n I s t a r t e d t o w o r k a s a r e s e a r c h a s s i s t a n t f o r t h e I R T S e c o n d a r y S c h o o l S c i e n c e P r o j e c t . P r i o r e n t r y n e g o t i a t i o n s h a d b e e n c o n d u c t e d b y t h e c o o r d i n a t o r o f t h e p r o j e c t D r . J . G a l l a g h e r . T h e I R T p r o j e c t l a s t e d f o r t w o y e a r s d u r i n g w h i c h I o b s e r v e d a n d i n t e r v i e w e d f o u r s c i e n c e t e a c h e r s ( o n e c h e m i s t r y t e a c h e r , o n e b i o l o g y t e a c h e r , a n d t w o p h y s i c s t e a c h e r s ) . A s t h e I R T p r o j e c t w a s a p p r o a c h i n g i t s f i n a l s t a g e s I w a s d e v e l o p i n g m y o w n r e s e a r c h p r o p o s a l b u t i n a d i f f e r e n t d i r e c t i o n f r o m t h a t o f t h e I R T p r o j e c t . T h e t w o p h y s i c s t e a c h e r s , f r o m t h e f o u r o b s e r v e d , w e r e o r i g i n a l l y t h o u g h t t o b e p r o m i s i n g s u b j e c t s f o r t h e s t u d y . H o w e v e r b e c a u s e t h e o r i g i n a l p r o p o s a l f o r t h i s r e s e a r c h w a s i n t e n d e d t o b e a c a s e s t u d y o f o n e p h y s i c s t e a c h e r ' s k n o w l e d g e o f s u b j e c t m a t t e r , o n l y o n e o f t h e t w o w a s t o b e c h o s e n . I c o n s e q u e n t l y t a l k e d a b o u t m y f u t u r e p r o j e c t w i t h o n e o f t h o s e t w o t e a c h e r s w h o , w i t h o u t a n y h e s i t a t i o n , w e l c o m e d t h e i d e a a n d e x p r e s s e d h i s r e a d i n e s s t o c 0 0 p e r a t e w i t h m e o n 5 1 t h i s r e s e a r c h . H o w e v e r , b e c a u s e t h e t h e w o r k o f t h e t w o t e a c h e r s o v e r l a p p e d o v e r a p h y s i c s c o u r s e t h e y b o t h t a u g h t , a n d b e c a u s e t h e y t a u g h t i t i n a s o r t o f t e a m w o r k , I t h o u g h t t h a t i t w o u l d b e p r u d e n t t o t a l k t o t h e o t h e r p h y s i c s t e a c h e r a b o u t t h e p r o j e c t . J u s t l i k e t h e f i r s t o n e , t h e s e c o n d p h y s i c s t e a c h e r a p p e a r e d e n t h u s i a s t i c a b o u t t h e w o r k a n d e x p r e s s e d h i s w i l l i n g n e s s t o c o o p e r a t e a s w e l l . A s i t t u r n e d o u t l a t e r i t w a s p r a c t i c a l l y d i f f i c u l t t o s t u d y o n e t e a c h e r i n i s o l a t i o n f r o m t h e o t h e r o n e , a n d s o t h e d e c i s i o n m a d e t o t a l k a b o u t t h e p r o j e c t w i t h t h e t w o t e a c h e r s t u r n e d o u t t o b e a v e r y h e l p f u l o n e . T h e s e n e g o t i a t i o n s t o o k p l a c e a s e a r l y a s F e b r u a r y 1 9 8 6 . B y t h e e n d o f t h e s c h o o l y e a r i n J u n e 1 9 8 6 I g a i n e d a c q u a i n t a n c e n o t o n l y w i t h t h e s c i e n c e t e a c h e r s i n t h e s c h o o l b u t w i t h t h e a d m i n i s t r a t i o n , i n c l u d i n g t h e p r i n c i p a l , a s w e l l . W h e n I t a l k e d t o t h e p r i n c i p a l ' s a s s i s t a n t a b o u t m y r e s e a r c h p r o j e c t , h e t o o a p p r o v e d o f t h e r e n e w e d e n t r y t o t h e s c i e n c e c l a s s e s f o r t h i s s t u d y . D a t a C o l l e c t i o n F i e l d w o r k r e s e a r c h m e t h o d s r e q u i r e t h e r e s e a r c h e r t o s p e n d m u c h t i m e i n t h e n a t u r a l s e t t i n g u n d e r s t u d y b e c a u s e h i s o r h e r p r i m a r y c o n c e r n i s t h e c o n t e x t . T h e s e t t i n g i s t h e d i r e c t s o u r c e o f d a t a a n d t h e r e s e a r c h e r i s t h e k e y i n s t r u m e n t i n t h e s t u d y ( B o g d a n a n d B i k l e n , 1 9 8 2 ) . T h e r e s e a r c h e r , a n o u t s i d e r , c a n b e m o r e s e n s i t i v e t o e x p e r i e n c e s a n d p e r s p e c t i v e s o f t h e p e o p l e i n t h e s e t t i n g 5 2 t h a n t h e i n s i d e r s t h e m s e l v e s w h o m a y t e n d t o b e u n a w a r e o f t h e r e c u r r e n t h a p p e n i n g s o r i n t e r a c t i o n s i n t h e i r s e t t i n g ( S c h a t z m a n a n d S t r a u s s , 1 9 7 3 ) . T h e s p e c i f i c m e t h o d s I u s e d i n t h i s s t u d y i n c l u d e d : p a r t i c i p a n t o b s e r v a t i o n , i n d e p t h i n t e r v i e w i n g , a n d d o c u m e n t s a n a l y s i s . E a c h w i l l b e e x p l a i n e d s e p a r a t e l y . H o w e v e r , b e c a u s e I , l i k e m a n y q u a l i t a t i v e r e s e a r c h e r s , r e f l e c t a p h e n o m e n o l o g i c a l p e r s p e c - t i v e o r o r i e n t a t i o n i n t h i s s t u d y a v e r y b r i e f d e s c r i p t i o n o f s o m e p e r t i n e n t p h e n o m e n o l o g i c a l i d e a s s e e m s n e c e s s a r y . P h e n o m e n o l o g y P h e n o m e n o l o g y , o r m o r e p r e c i s e l y i n t h i s c a s e p h e n o m e n o l o g i c a l s o c i o l o g y h a s b e e n i n f l u e n c e d b y t h e p h i l o s o p h e r s E d m u n d H u s s e r l , M a r t i n H e i d e g g e r , a n d A l f r e d S c h u t z ( B o g d a n a n d B i k l e n , 1 9 8 2 ; I h d e , 1 9 7 9 ) . P h e n o m e n o l - o g i s t s e m p h a s i z e t h e i n t e r p r e t i v e u n d e r s t a n d i n g o f h u m a n a c t i o n s . T h e y e m p h a s i z e t h e s u b j e c t i v e a s p e c t s o f p e O p l e ' s b e h a v i o r i n o r d e r t o u n d e r s t a n d w h a t m e a n i n g s t h e y c o n s t r u c t i n t h e s e t t i n g . T h e y a t t e m p t t o g a i n e n t r y i n t o t h e c o n c e p t u a l w o r l d o f t h e i r s u b j e c t s ( G r e e t z i n B o g d a n a n d B i k l e n , 1 9 8 2 ) . T o a c h i e v e t h a t , p h e n o m e n o l o g i s t s f o l l o w c e r t a i n r u l e s . I h d e ( 1 9 7 9 ) c a l l t h e m h e r m e n u t i c a l r u l e s . T h e y c o u l d b e s u m m a r i z e d a s f o l l o w s : a ) A t t e n d t o t h e t h e p h e n o m e n a o f e x p e r i e n c e s a s t h e y a p p e a r . I n t h i s i n i t i a l p h a s e i t i s r e q u i r e d t h a t t h e r e s e a r c h e r w o u l d s u s p e n d o r s t e p b a c k f r o m h i s o r d i n a r y w a y o f l o o k i n g i n o r d e r t o s e t a s i d e h i s k n o w l e d g e a n d b ) e ) d ) e ) 5 3 a s s u m p t i o n s a b o u t t h i n g s . T h i s s t e p i s c a l l e d e p o c h e ' ( I h d e , 1 9 7 9 ) , o r p h e n o m e n o l o g i c a l r e d u c t i o n ( I h d e , 1 9 7 9 ; S c h u t z , 1 9 7 3 ) . H a v i n g d o n e t h e r e q u i r e d p h e n o m e n o l o g i c a l r e d u c t i o n , t h e r e s e a r c h e r s h o u l d b e a b l e t o d e s c r i b e t h e p h e n o m e n a h e a t t e n d e d t o . E x p l a n a t i o n s h o u l d b e a v o i d e d o r s u s p e n d e d a t t h i s s t a g e . H o r i z o n t a l i z e o r e q u a l i z e a l l i m m e d i a t e p h e n o m e n a . H e r e t h e r e s e a r c h e r s h o u l d d e a l w i t h a l l p h e n o m e n a w i t h o u t t h e i m p o s i t i o n o f a n y h i e r a r c h i c a l o r d e r a m o n g t h e m . A n y j u d g e m e n t s s h o u l d b e s u s p e n d e d . T h e f o u r t h r u l e i s t o s e e k s o m e s t r u c t u r e o r i n v a r i a n t f e a t u r e s o f t h e p h e n o m e n a . E x a m p l e s t h a t m i g h t b e n e c e s s a r y t o d i s c o v e r t h e s t r u c t u r a l f e a t u r e s w i l l b e s o u g h t . W h a t i s i m p l i e d h e r e i s t o l o o k f o r a g e n e r a l c h a r a c t e r , o r a u n i v e r s a l a t t r i b u t e w h i c h i s p o s s e s s e d b y a n u m b e r o f t h i n g s . P h e n o m e n o l o g y e x a m i n e s e x p e r i e n c e t h a t d e a l w i t h a n d i s l i m i t e d b y w h a t e v e r f a l l s w i t h i n t h e c o r r e l a t i o n o f e x p e r i e n c e d - e x p e r i e n c i n g . T h e t e r m u s e d f o r t h i s c o r r e l a t i o n i s i n t e n t i o n a l i t y ( I h d e , 1 9 7 9 ; S c h u t z , 1 9 7 3 ) . T h i s m e a n s t w o t h i n g s . F i r s t , i f w e e x p e r i e n c e a t a l l , w e e x p e r i e n c e s o m e t h i n g a n d i n s o m e w a y . O r t h e r e i s a c o r r e l a t i o n b e t w e e n w h a t i s e x p e r i e n c e d ( o b j e c t ) a n d m o d e o f e x p e r i e n c i n g . S e c o n d , a n y e x p e r i e n c e i s a l w a y s a n e x p e r i e n c e o f s o m e t h i n g . T o p a r a p h r a s e S c h u t z ( 1 9 7 3 ) , t h e r e i s n o t s u c h a t h i n g a s 5 4 f e a r . T h e r e i s f e a r o f s o m e t h i n g . T h i s i s w h a t i s u s u a l l y c a l l e d t h e i n t e n t i o n a l i t y c h a r a c t e r o f o u r t h i n k i n g a n d e x p e r i e n c e . F r o m t h i s b r i e f d e s c r i p t i o n o f p h e n o m e n o l o g y i t i s c l e a r t h a t t h o u g h p h e n o m e n o l o g y e m p h a s i z e s t h e i n t e r p r e t a t i o n o f s u b j e c t i v e e x p e r i e n c e , i t i s n e v e r t h e l e s s b o t h e m p i r i c a l a n d s c i e n t i f i c . I t i s e m p i r i c a l b e c a u s e i t s r u l e s e m p h a s i z e o b s e r v a t i o n . I t i s s c i e n t i f i c b e c a u s e e v e n t u a l l y i t s e e k s s t r u c t u r e s o f p h e n o m e n a . S o w h i l e t h e s t e p s f o l l o w e d i n c l u d e e m p i r i c a l a n d s c i e n t i f i c o r i e n t a t i o n s , t h e t h e o r e t i c a l c o n t e x t o f a n y c o n c l u s i o n s a r r i v e d a t w o u l d b e i n t e r p r e t i v e o r h e r m e n e u t i c a l , f o r a s s t a t e d b e f o r e , w h a t p h e n o m e n o l o g i s t s a r e a f t e r i s a n i n t e r p r e t a t i o n o f t h e s u b j e c t i v e a s p e c t s o f p e o p l e ' s b e h a v i o r . P a r t i c i p a n t O b s e r v a t i o n P a r t i c i p a n t o b s e r v a t i o n i s t h e p r o c e s s i n w h i c h a n o b s e r v e r p a r t i c i p a t e s i n t h e d a i l y l i f e a n d i n t e r a c t i o n s o f a g r o u p o f p e o p l e u n d e r s t u d y : o b s e r v i n g t h e t h i n g s t h a t h a p p e n i n t h e s e t t i n g , l i s t e n i n g t o w h a t m e m b e r s o f t h e g r o u p s a y , p a r t i c i p a t i n g w i t h t h e m i n t h e i r n a t u r a l l i f e s e t t i n g , a n d g a t h e r i n g d a t a ( B e c k e r a n d G e e r , 1 9 5 7 ; M c C a l l a n d S i m m o n s , 1 9 6 9 ) . T h e o b s e r v e r , t h e r e f o r e , c o m e s t o t h e s o c i a l s e t t i n g w i t h t w o p u r p o s e s : t o e n g a g e i n a c t i v i t i e s a p p r O p r i a t e t o t h e s i t u a t i o n , a n d t o o b s e r v e t h e a c t i v i t i e s , p e o p l e , a n d p h y s i c a l a s p e c t s o f t h e s i t u a t i o n . S p r a d l e y 5 5 ( 1 9 8 0 ) s p o k e o f s i x f u n c t i o n s o f a p a r t i c i p a n t o b s e r v e r s h o u l d d o t h a t w o u l d a l l o w h i m o r h e r t o a c h i e v e t h o s e p u r p o s e s . T h e p a r t i c i p a n t o b s e r v e r u s u a l l y h a s a h e i g h t e n e d s e n s e o f a w a r e n e s s t h a t w o u l d a l l o w h i m t o o b s e r v e t h e f a m i l i a r a n d v e r y o r d i n a r y t h i n g s i n t h e s e t t i n g . H e o r s h e s h o u l d a p p r o a c h s o c i a l l i f e w i t h a w i d e - a n g l e l e n s . T h e p a r t i c i p a n t o b s e r v e r u s u a l l y e x p e r i e n c e s s i m u l t a n e o u s l y b e i n g b o t h a n i n s i d e r a n d o u t s i d e r t o t h e s e t t i n g . H e s h o u l d l e a r n h o w t o u s e h i m s e l f a s a r e s e a r c h i n s t r u m e n t . H e s h o u l d e n h a n c e h i s i n t r o s p e c t i v e n e s s . A n d f i n a l l y h e s h o u l d k e e p a d e t a i l e d r e c o r d o f b o t h o b j e c t i v e o b s e r v a t i o n s a n d s u b j e c t i v e f e e l i n g s . T h i s d u a l n a t u r e o f t h e r o l e o f p a r t i c i p a n t o b s e r v e r i s f u n d a m e n t a l i n t h i s k i n d o f r e s e a r c h . W h i l e t h e o b s e r v e r t r i e s t o g e t i n v o l v e d i n t o t h e s e t t i n g i n o r d e r t o u n d e r s t a n d o r h a v e s o m e f e e l i n g o f t h e s u b j e c t i v e e x p e r i e n c e o f p e o p l e i n t h e s e t t i n g , h e , a t t h e s a m e t i m e , c o n s t a n t l y a t t e m p t s t o d e t a c h h i m s e l f f r o m t h a t s e t t i n g o r t o ” o b j e c t i f y h i m s e l f ” ( M c C a l l a n d S i m m o n s , 1 9 6 9 ) . T h i s m i x o f i n v o l v e m e n t a n d o b s e r v a t i o n i n t h e r o l e o f p a r t i c i p a n t o b s e r v e r m a y v a r y f r o m o n e s e t t i n g t o t h e o t h e r d e p e n d i n g u p o n t h e n a t u r e o f t h e s e t t i n g , t h e e x p e r i e n c e o f t h e r e s e a r c h e r , a n d t h e n a t u r e o f t h e s t u d y t o b e c a r r i e d o u t . G e n e r a l l y s p e a k i n g t h e r e i s a c o n t i n u u m o f p o s s i b l e r o l e s f o r o b s e r v e r s t o p l a y . T h i s s p e c t r u m o f r o l e s r a n g e s f r o m c o m p l e t e p a r t i c i p a t i o n o r i n v o l v e m e n t i n t h e s i t e t o n o n - p a r t i c i p a t i o n a t a l l ( G o l d i n B a g d a n a n d B i k l e n , 1 9 8 2 ; 5 6 M c C a l l a n d S i m m o n s , 1 9 6 9 ; S p r a d l e y , 1 9 8 0 ; G o e t z a n d L e C o m p t e , 1 9 8 4 ) . M y r o l e a s a p a r t i c i p a n t o b s e r v e r i n t h e s c h o o l d a t e s b a c k t o A u g u s t 1 9 8 4 . D u r i n g t h e w h o l e y e a r I u s e d t o o b s e r v e t h r e e s c i e n c e t e a c h e r s a t t h e r a t e o f o n e h o u r p e r w e e k f o r e a c h t e a c h e r . O n e o f t h e m , M r . S t e w a r t , w a s o b s e r v e d i n h i s " A d v a n c e d P h y s i c s ” c o u r s e . A f o u r t h t e a c h e r , M r . D a v i s , w a s o b s e r v e d b u t w i t h l e s s f r e q u e n c y . A s p o i n t e d o u t b e f o r e , t h e s e t w o p h y s i c s t e a c h e r s b e c a m e t h e s u b j e c t s o f t h i s s t u d y . I h a d s t a r t e d m y o b s e r v a t i o n w i t h p r a c t i c a l l y n o i n v o l v e m e n t i n t h e s e t t i n g w h a t s o e v e r . I w a s a c o m p l e t e s t r a n g e r t o t h e s e t t i n g b u t w i t h o n e e x c e p t i o n . T h e s u b j e c t m a t t e r t h e t e a c h e r a n d t h e s t u d e n t s t a l k e d a b o u t w a s f a m i l i a r t o m e . I n r e t r o s p e c t , I w o u l d s a y h a d i t n o t b e e n f o r m y a c q u a i n t a n c e a n d f a m i l i a r i t y w i t h t h e s u b j e c t m a t t e r , i t w o u l d h a v e t a k e n m u c h l o n g e r t i m e , a n d p e r h a p s m o r e f r u s t r a t i o n s o n m y p a r t , b e f o r e d e v e l o p i n g a r a p p o r t w i t h t h e t e a c h e r s a n d t h u s i n c r e a s e m y i n v o l v e m e n t i n t h e s e t t i n g . T h e s u b j e c t m a t t e r w a s t h e s m a l l O p e n i n g t h r o u g h w h i c h I w a s a b l e t o g e t i n t o t h e w i d e r p i c t u r e o f w h a t w a s g o i n g o n i n t h e s e t t i n g . D u r i n g t h e n e x t y e a r , 1 9 8 5 - 8 6 , a f r i e n d l y r a p p o r t w a s d e v e l o p i n g a m o n g u s : t e a c h e r s a n d r e s e a r c h e r . D u r i n g t h a t y e a r , w i t h t h e s a m e f r e q u e n c y o f o b s e r v a t i o n , I b e c a m e m o r e a t e a s e w i t h t h e s e t t i n g . M y i n v o l v e m e n t i n c r e a s e d . I i n t e r a c t e d w i t h t h e t e a c h e r s a s w e l l a s w i t h t h e s t u d e n t s : a s k e d q u e s t i o n s , a n s w e r e d t h e i r q u e s t i o n s , m a d e s o m e 5 7 s u g g e s t i o n s , a n d f r e q u e n t l y o f f e r e d m y h e l p w h e n i t w a s n e e d e d . T o w a r d t h e e n d o f t h a t y e a r , I i n t e r v i e w e d t h o s e t e a c h e r s m a i n l y a b o u t t h e i r r o l e c o n c e p t i o n s . T h o u g h t h e s u b j e c t m a t t e r , s c i e n c e , w a s f o r m e a n i d e a l s t a r t i n g p o i n t f o r m o r e p r o b i n g i n t o t h e s e t t i n g a n d i n v a r i o u s d i r e c t i o n s , i t w a s n o t t h e f o c u s o f t h e I R T p r o j e c t . D u r i n g t h o s e t w o y e a r s I g a i n e d a w i d e - a n g l e p e r s p e c t i v e o n t h e s e t t i n g . D u e t o t h e l o w f r e q u e n c y o f m y o b s e r v a t i o n s a n d t h e f a c t o f b e i n g a f o r e i g n s t u d e n t t h e p r o b l e m o f ” o v e r - r a p p o r t ” ( M i l l e r i n M c C a l l a n d S i m m o n s , 1 9 6 9 ) , o r ” g o i n g n a t i v e ” ( B o g d a n a n d B i k l e n , 1 9 8 2 ) d i d n o t a r i s e i n m y s i t u a t i o n . I a l w a y s f e l t t h a t t h e r e w a s a l o t t o k n o w a b o u t i n t h a t s e t t i n g . M y p a r t i c i p a n t o b s e r v a t i o n f o r t h i s s t u d y s t a r t e d w i t h t h e O p e n i n g o f t h e s c h o o l . M y f i r s t c l a s s r o o m O b s e r v a t i o n w a s c o n d u c t e d o n S e p t e m b e r 2 , 1 9 8 6 . A s p l a n n e d i n t h e r e s e a r c h p r o p o s a l , I s t a r t e d t o p a r t i c i p a n t - o b s e r v e o n e t e a c h e r w h o m I h a d t h o u g h t b e f o r e w o u l d b e t e a c h i n g p h y s i c s , c h e m i s t r y , a n d p h y s i c a l s c i e n c e s . H o w e v e r d u e t o s o m e c h a n g e s i n t h e s c h e d u l e h e t a u g h t t w o s u b j e c t s o n l y , p h y s i c s a n d p h y s i c a l s c i e n c e s . H i s d a i l y s c h e d u l e i n c l u d e d t w o h o u r s o f p h y s i c a l s c i e n c e ( l s t a n d 2 n d ) , a n d t h r e e h o u r s o f p h y s i c s ( 3 r d , 5 t h , a n d 6 t h ) . I d e c i d e d t o p a r t i c i p a n t - O b s e r v e t h e t e a c h e r f o r f o u r h o u r s d a i l y f r o m n i n e i n t h e m o r n i n g u n t i l o n e o ' c l o c k i n t h e a f t e r n o o n a n d f o r t h e f i r s t t h r e e o r f o u r c o n s e c u t i v e d a y s o f t h e w e e k d e p e n d i n g u p o n t h e a c t i v i t i e s t o b e c a r r i e d o u t . T h i s s c h e d u l e a l l o w e d m e 5 8 t o O b s e r v e o n e p h y s i c a l s c i e n c e c l a s s ( 2 n d h o u r ) , a n d t w o p h y s i c s c l a s s e s ( 3 r d a n d 5 t h h o u r s ) p l u s a f r e e h o u r d u r i n g w h i c h I w o u l d b e a b l e t o t a l k w i t h t h e t e a c h e r a b o u t v a r i o u s i s s u e s . T h o u g h I r e a l i z e d r i g h t f r o m t h e b e g i n n i n g o f m y O b s e r v a t i o n t h a t t h e t w o p h y s i c s t e a c h e r s p l a n n e d f o r t h e i r p h y s i c s c l a s s e s t o g e t h e r , i t t o o k m e p r a c t i c a l l y u n t i l t h e e n d o f S e p t e m b e r t o r e a l i z e t h a t i t w a s n o t p r a c t i c a l t O f o c u s o n o n e t e a c h e r o n l y . T h e o t h e r t e a c h e r h a d t o b e i n c l u d e d i n s o m e w a y o r a n o t h e r s i n c e w h a t I w a s o b s e r v i n g i n t h e c l a s s r o o m w a s r e a l l y t h e p r o d u c t o f t h e t w o t e a c h e r s w o r k i n g a s a t e a m . S o b y t h e e n d o f S e p t e m b e r I c h a n g e d m y o b s e r v a t i o n s c h e d u l e t o i n c l u d e o n e h o u r O b s e r v a t i o n o f a p h y s i c s c l a s s t a u g h t b y t h e s e c o n d t e a c h e r . I c h o s e n o t t o O b s e r v e h i s a d v a n c e d p h y s i c s c l a s s s i n c e I h a d d o n e t h a t i n t h e p a s t . C o n s e q u e n t l y , m y n e w O b s e r v a t i o n s c h e d u l e i n c l u d e d f o u r h o u r s : a p h y s i c a l s c i e n c e h o u r , t w o p h y s i c s h o u r s , o n e f o r e a c h t e a c h e r , a n d a f r e e h o u r . T h e n e w p h y s i c s h o u r t h a t w a s i n c l u d e d m a d e m e d r o p a p h y s i c s c l a s s ( 5 t h h o u r ) . H o w e v e r o n c e r t a i n o c c a s i o n s , e s p e c i a l l y t o w a r d t h e e n d o f m y O b s e r v a t i o n s I u s e d t o d r o p t h e p h y s i c a l s c i e n c e h o u r ( 2 n d h o u r ) i n o r d e r t o o b s e r v e a p h y s i c s c l a s s f o r t h e s e c o n d t e a c h e r . T h e s e c h a n g e s w e r e m a d e w h e n e v e r I d i d n o t e x p e c t a n y t h i n g n e w o r i m p o r t a n t t o m y r e s e a r c h t o t a k e p l a c e i n t h e p h y s i c a l s c i e n c e c l a s s . T h e p a r t i c i p a n t O b s e r v a t i o n p r o c e s s l a s t e d u n t i l t h e e n d O f t h e s c h o o l s e m e s t e r , i n t h e m i d d l e O f J a n u a r y 1 9 8 7 . 5 9 R i g h t f r o m t h e b e g i n n i n g O f m y p a r t i c i p a n t o b s e r v a t i o n I e x p l a i n e d t o t h e t w o t e a c h e r s , i n g e n e r a l t e r m s , t h a t I w a s p l a n n i n g t o l o o k a t t h e i r k n o w l e d g e a n d c o n c e p t i o n s O f t h e s u b j e c t m a t t e r a n d t h e w a y t h e y w o u l d g o a b o u t t e a c h i n g i t . I a l s o e x p r e s s e d b o t h m y w i l l i n g n e s s a n d d e s i r e t o p a r t i c i p a t e i n w h a t e v e r a c t i v i t i e s t h e t e a c h e r s m i g h t b e p l a n n i n g t o d o . A t t h e t i m e I h a d t w o g o a l s t o a c h i e v e . T h e f i r s t w a s t o g e t a s m u c h i n v o l v e d i n t h e s e t t i n g a s p o s s i b l e i n o r d e r t o l i v e s o m e o f t h e i r e x p e r i e n c e s w i t h t h e s u b j e c t m a t t e r , a n d h e n c e f u l f i l l m y r o l e a s a p a r t i c i p a n t o b s e r v e r - - t r y t o l o o k a t t h e t h i n g s t h r o u g h t h e i r e y e s a n d m i n d s . T h e s e c o n d g o a l w a s t o O f f e r t h e m s o m e t h i n g i n p a r t i a l r e t u r n o f m y ” u s i n g t h e m , " a s o n e O f t h e m p u t i t o n o n e o c c a s i o n . I n d e e d , I w a s a l w a y s r e a d y t o O f f e r a n y h e l p n e e d e d i n t h e c l a s s r o o m . H o w e v e r , i n m y p e r s i s t e n t a t t e m p t s t o d o t h a t I w a s f a c e d w i t h a p r o b l e m . B o t h t e a c h e r s a p p e a r e d t o m e v e r y r e l u c t a n t t o a c c e p t m e a s s o m e b o d y w h o s i m p l y w a n t e d t o u n d e r s t a n d w h a t w a s g o i n g o n t h e r e , a s f a r a s t h e s u b j e c t m a t t e r w a s c o n c e r n e d . I b e l i e v e t h a t t h r e e f a c t o r s i n f l u e n c e d t h e i r c o n c e p t i o n o f m y r o l e : m y b e i n g a f o r e i g n s t u d e n t , a n e x p e r i e n c e d p h y s i c s t e a c h e r , a n d a u n i v e r s i t y m a n . W h i l e i t i s e x t r e m e l y d i f f i c u l t t o a s s e s s h o w t h e s e f a c t o r s , w h e t h e r s e p a r a t e l y o r i n t e r a c t a n t l y , i n f l u e n c e d t h e w a y t h e y i n t e r a c t e d w i t h m e , o n e a s p e c t O f t h a t i n f l u e n c e w a s f e l t . B o t h o f t h e m , e a c h i n h i s o w n w a y , c o n c e i v e d o f m e a s s o m e b o d y w h o w o u l d e v e n t u a l l y j u d g e w h a t t h e y w e r e d o i n g . W h i l e M r . D a v i s a s k e d , o n s e v e r a l 6 0 o c c a s i o n s , f o r m y O p i n i o n o n w h a t h e w a s d o i n g , M r . S t e w a r t s p o k e e x p l i c i t l y , s o m e t i m e s w i t h o u t a s k i n g h i m a b o u t t h a t , a b o u t c r i t i c i s m s r a i s e d a g a i n s t h i s t e a c h i n g b y s o m e p e O p l e . I n m y O b s e r v a t i o n , I h y p o t h e s i z e d a n o t h e r p o s s i b l e c o n s e q u e n c e o f t h e i r c o n c e p t i o n o f m y r o l e . B u t f i r s t I s h o u l d s a y t h a t I w a s g i v e n t h e f u l l l i b e r t y O f m o v i n g a r o u n d i n t e r a c t i n g w i t h s t u d e n t s , t e a c h e r , a n d m a t e r i a l s . I w a s n e v e r d e n i e d a n y a n s w e r s t o a n y q u e s t i o n s I r a i s e d w i t h t h e m . I h e l p e d i n p a s s i n g h a n d o u t s , a n s w e r i n g s t u d e n t s ' q u e s t i o n s d u r i n g s e a t w o r k , s e t t i n g e q u i p m e n t a n d c o l l e c t i n g t h e m b a c k a f t e r w o r k . B o t h t e a c h e r s w e r e v e r y f r i e n d l y a n d c o o p e r a t i v e . H o w e v e r , t h e y a g a i n a n d i n d i r e c t l y , l e f t m e w i t h t h e f e e l i n g t h a t t h e y w o u l d n o t a l l o w m e t o g o b e y o n d a c e r t a i n l i n e w i t h m y i n v o l v e m e n t i n t o t h e i r w o r k . M o r e t h a n o n c e I e x p r e s s e d m y r e a d i n e s s t o a s s u m e p a r t i a l o r f u l l r e s p o n s i b i l i t y o f t e a c h i n g c e r t a i n t O p i c s u n d e r t h e i r s u p e r v i s i o n a n d a t t e n d a n c e o r O t h e r w i s e . N e v e r t h e l e s s , t h e y n e v e r a s k e d m e t o d o t h a t . N o t e v e n o n t h e d a y o r d a y s w h e n t h e y w e r e a b s e n t a n d a s u b s t i t u t e t e a c h e r , w h o c o n f e s s e d t o m e t h a t h e d i d n o t k n o w s c i e n c e , w a s t a k i n g t h e i r p l a c e i n c l a s s . T h e s e O b s e r v a t i o n s m a d e m e m o r e s e n s i t i v e t o t h e i r c o n c e r n s a n d m o r e c a r e f u l i n t h e w a y I i n t e r a c t w i t h t h e m l e s t I s o u n d c r i t i c a l a n d e v a l u a t i v e i n m y a p p r o a c h . D u r i n g m y p a r t i c i p a n t o b s e r v a t i o n s I w r o t e f i e l d n o t e s , c o l l e c t e d s a m p l e s o f a l l h a n d o u t s a n d d o c u m e n t s u s e d i n t h e c l a s s , a n d p a r t i a l l y o r t o t a l l y r e c o r d e d s o m e l e s s o n s . I w i l l t a l k a b o u t e a c h o f t h e s e t e c h n i q u e s s e p a r a t e l y . 6 1 F i e l d N o t e s I u s e d a n o r d i n a r y n o t e b o o k f o r t h i s p u r p o s e ; w r o t e o n o n e s i d e o f e a c h s h e e t a n d l e f t t h e o t h e r f o r m y o w n m e m o s , n o t e s , a n d l a t e r r e f l e c t i o n s o n m y f i e l d n o t e s . I n c l a s s I u s e d t o s t a t i o n w i t h i n t h e t e a c h e r ' s t e r r i t o r y b u t i n a n o n - i m p o s i n g m a n n e r . I u s e d t o o c c u p y a s p a c e n e a r o n e c o r n e r o f t h e c l a s s r o o m t o t h e r i g h t h a n d o r l e f t h a n d s i d e o f t h e t e a c h e r ' s u s u a l p o s t u r e i n f r o n t o f t h e c l a s s . T h a t s p a c e p r o v e d t o b e e f f e c t i v e n o t o n l y f o r f i e l d n o t e s t a k i n g b u t f o r r e c o r d i n g , g o o d h e a r i n g a n d s e e i n g o f w h a t t h e t e a c h e r w a s s a y i n g o r d o i n g , a n d f o r b e i n g a l w a y s r e a d y t o g e t i n v o l v e d i n t o t h e a c t i v i t i e s o r s i m p l y O f f e r i n g a q u i c k h e l p f o r t h e t e a c h e r w h e n t h e n e e d f o r t h a t e m e r g e d . I n m y f i e l d n o t e s I u s e d t o f o c u s u p o n t h e s e g m e n t s o f t h e l e s s o n w h e n t h e t e a c h e r w a s i n s o m e w a y o r a n o t h e r a r t i c u l a t i n g t h e s u b j e c t m a t t e r . U s u a l l y t h e s e s e g m e n t s o f t e n o c c u r r e d d u r i n g t h e f i r s t t e n t o f i f t e e n m i n u t e s o f t h e l e s s o n , o r b e f o r e o r a f t e r a n a c t i v i t y . W h e n t h e t e a c h e r u s e d t h e l e c t u r e m o d e i n h i s i n s t r u c t i o n t h e w h o l e h o u r w a s f o c u s e d u p o n f o r n o t e s t a k i n g . O n s o m e o t h e r o c c a s i o n s w h e n I f e l t t h a t i t w a s n o t a p p r O p r i a t e t o t a k e n o t e s I r e l i e d u p o n m y m e m o r y , b u t o n l y f o r a s h o r t p e r i o d o f t i m e . I n m y i n f o r m a l d i s c u s s i o n s w i t h t h e t e a c h e r , w h e t h e r b e f o r e , o r a f t e r , o r d u r i n g t h e l e s s o n I u s e d t o s t o r e i n m y m e m o r y w h a t I d e e m e d r e l e v a n t i n f o r m a t i o n u n t i l t h e t i m e w o u l d c o m e w h e n I w o u l d b e a b l e t o j o t d o w n w h a t I r e m e m b e r e d f r o m o u r c o n v e r s a t i o n s . O n 6 2 s o m e o c c a s i o n s , w h e n I f e l t t h a t I a c c i d e n t a l l y g o t w h a t I j u d g e d t o b e a t o o i m p o r t a n t b i t o f i n f o r m a t i o n t o b e k e p t i n m e m o r y f o r m i n u t e s , I s i m p l y w i t h d r e w f r o m t h e c o n v e r s a t i o n o r s i t e , w e n t t o m y n o t e b o o k , a n d j o t t e d d o w n m y n o t e s . S i n c e I d i d n o t g o t o s c h o o l e v e r y d a y o f t h e w e e k I u s e d t o i n q u i r e a b o u t t h e a c t i v i t i e s d o n e d u r i n g m y a b s e n c e . S o m e b r i e f n o t e s a b o u t t h o s e l e s s o n s w e r e d o c u m e n t e d . T h e s e d a y s w e r e u s u a l l y F r i d a y s a n d T h u r s d a y s w h i c h w e r e v e r y O f t e n u s e d f o r q u i z z e s o r s i m p l y s e a t w o r k t o s o l v e s o m e b o n u s p o i n t s o n v a r i o u s c h a p t e r s . T h a t i n s t r u c t i o n a l r h y t h m m i n i m i z e d , b u t o f c o u r s e d i d n o t e l i m i n a t e , t h e d i s c o n t i n u i t y i n m y o b s e r v a t i o n s a n d f i e l d n o t e s . R e c o r d i n g I u s e d a v e r y s e n s i t i v e c a s s e t t e r e c o r d i n g e q u i p m e n t : S o n y T C M 5 0 0 0 E V . I t s h i g h s e n s i t i v i t y a l l o w e d m e t o s e t i t w h e r e v e r I w a n t e d i n t h e c l a s s r o o m a n d t h u s m i n i m i z e d t h e i n t r u s i v e n a t u r e o f r e c o r d i n g d e v i c e s . I s i m p l y k e p t i t b e s i d e m e i n o r d e r t o m a n i p u l a t e i t w h e n e v e r a n d h o w e v e r I j u d g e d n e e d e d . I a l w a y s k e p t i t j u s t r e a d y t o w o r k p a r t i c u l a r l y a t t h e b e g i n n i n g s o r e n d s o f l e s s o n s , d u r i n g t h e i n t r o d u c t i o n s t o s o m e d e m o n s t r a t i o n s o r l a b e x p e r i m e n t s . I n s u m m a r y , I w a s a l w a y s o n t h e a l e r t t o k n o w w h e n t h e t e a c h e r w a s g o i n g t o e x p r e s s s o m e t h i n g r e l a t e d t o t h e s u b j e c t m a t t e r . W h e n s u c h a s e g m e n t o f t h e l e s s o n w o u l d c o m e , I w o u l d i n s t a n t l y s t a r t t h e r e c o r d i n g . T h e s e s e g m e n t s 6 3 r a n g e d i n d u r a t i o n f r o m t w o m i n u t e s u p t o p r a c t i c a l l y t h e w h o l e l e s s o n , j u s t a b o u t f i f t y m i n u t e s . T h r o u g h t h i s p r o c e s s I c o m p i l e d s i x t e e n h o u r s o f c a s s e t t e r e c o r d i n g s . T h e s e c a s s e t t e s w e r e f i l e d c h r o n o l o g i c a l l y w i t h b r i e f i n f o r m a t i o n o n t h e i d e a s a n d t o p i c s d i s c u s s e d , a n d t h e t e a c h e r w h o c a r r i e d o u t t h e d i s c u s s i o n . W o r k S h e e t s , H a n d o u t s , P l a n s , A n d C h a r t s L i t e r a l l y , t h e r e h a d b e e n n o l e s s o n s t h a t w e r e n o t p r e c e d e d b y s o m e s o r t o f a h a n d o u t . T h i s c o n t i n u a l s t r e a m o f p a p e r s c o n s t i t u t e d t h e i n s t r u c t i o n a l r e f e r e n c e s a n d p l a n s f o r t h e t e a c h e r , a n d I s u s p e c t t h e m a j o r l e a r n i n g m i l i e u f o r t h e s t u d e n t s . T h e s e p a p e r s i n c l u d e d d i t t o s o f h a n d w r i t t e n u n i t s a n d l e s s o n p l a n s , p r o b l e m s e t s , q u i z p a p e r s , a n d s c i e n t i f i c c h a r t s . T e a c h e r s ' o w n t e r m s w h i c h t h e y u s e d t o t a l k a b o u t t h e m w e r e : h a n d o u t , w o r k s h e e t , h o m e w o r k , u n i t p l a n o r s c h e d u l e p l a n , l e s s o n p l a n , b o n u s p o i n t s , q u i z z e s , t e s t s , a n d f i n a l e x a m i n a t i o n . I h a v e c o l l e c t e d a s a m p l e o f e a c h p a p e r d i s t r i b u t e d d u r i n g t h e s e m e s t e r i n b o t h c o u r s e s , p h y s i c s a n d p h y s i c a l s c i e n c e . I n t e r v i e w i g g I n t e r v i e w i n g i s a n e x c e l l e n t m e a n s o f g e t t i n g i n t o p e o p l e s ' s u b j e c t i v e o r i e n t a t i o n s o r m e n t a l c o n t e n t s - - b e l i e f s , p e r s p e c t i v e s , k n o w l e d g e , v a l u e s , e t c . ( G o r d o n , 1 9 8 0 ) . B o t h i n f o r m a l a n d f o r m a l i n t e r v i e w s w e r e u s e d i n t h i s r e s e a r c h . 6 4 I n f o r m a l I n t e r v i e w s T h i s t y p e o f i n t e r v i e w s c o n s i s t e d o f t h e n u m e r o u s c o n v e r s a t i o n s t h a t t o o k p l a c e d u r i n g m y p a r t i c i p a n t O b s e r v a t i o n . M o s t o f t h o s e c o n v e r s a t i o n s w e r e s p o n t a n e o u s w i t h n o p r i o r p l a n n i n g , b u t v e r y r e l e v a n t t o w h a t w a s g o i n g o n i n t h e c l a s s r o o m . T h e y w e r e n o t a l w a y s r e l a t e d t o t h e r e s e a r c h t O p i c . H o w e v e r , w i t h i n t h i s t y p e o f i n t e r v i e w t h e r e w e r e c e r t a i n q u e s t i o n s w h i c h I t h o u g h t o f t h e m i n a d v a n c e a n d w a n t e d t o g e t a n s w e r s f o r t h e m t h r o u g h c o n v e r s a t i o n s w i t h o u t r e s o r t i n g t o a f o r m a l i n t e r v i e w . T h e r e a s o n f o r t h a t v a r i e d f o r m o n e s i t u a t i o n t o a n o t h e r . S o m e t i m e s I w a n t e d a q u i c k a n s w e r f o r a n e m e r g e n t q u e s t i o n w h i c h I t h o u g h t s h o u l d n ' t b e p o s t p o n e d . O n a n o t h e r o c c a s i o n I t h o u g h t t h a t a n i n f o r m a l i n t e r v i e w w o u l d e l i c i t a m o r e c a n d i d a n s w e r f o r c e r t a i n q u e s t i o n s t h a n a f o r m a l i n t e r v i e w w o u l d . H o w e v e r , d u r i n g a n u m b e r o f c o n v e r s a t i o n s w h e n I r e a l i z e d t h a t t h e t e a c h e r w a s a r t i c u l a t i n g a n i m p o r t a n t i s s u e , I s t o p p e d f r o m a n y f u r t h e r p r o b i n g i n t o t h a t i s s u e i n o r d e r t o r a i s e t h e p o i n t a g a i n a t s o m e o t h e r t i m e d u r i n g f o r m a l i n t e r v i e w i n g . T h i s o c c u r e d a t l e a s t t h r e e t i m e s d u r i n g m y O b s e r v a t i o n s . I t h a d t h e a d v a n t a g e o f o b t a i n i n g l i t e r a l a n s w e r s f o r i m p o r t a n t q u e s t i o n s . R e l e v a n t i n f o r m a t i o n c o l l e c t e d t h r o u g h t h o s e i n f o r m a l d i s c u s s i o n s w e r e i n c o r p o r a t e d i n t o t h e b o d y o f t h e f i e l d n o t e s . 6 5 F o r m a l I n t e r v i e w i n g I n f o r m a l i n t e r v i e w s , t h e t i m e a n d p l a c e o f t h e i n t e r v i e w w a s d e c i d e d i n a d v a n c e . W h e n I n e g o t i a t e d t h e t i m e a n d p l a c e o f t h e f i r s t i n t e r v i e w I p r a c t i c a l l y l e f t i t o p e n f o r t h e t e a c h e r s t o c h o o s e t h e c o n v e n i e n t t i m e a n d p l a c e . T h e y b o t h p r e f e r r e d t h e s c h o o l a s f o r t h e p l a c e a n d t h e i r f r e e h o u r s a s f o r t h e t i m e . T h e i n t e r v i e w s w e r e p l a n n e d t o g o i n c o n j u n c t i o n w i t h t h e f i e l d n o t e s . T h i s a l l o w e d f o r t h e d i s c u s s i o n s o f s o m e t O p i c s , i d e a s , i s s u e s , m e t a p h o r s e t c . , r e a s o n a b l y c o n c u r r e n t l y w i t h w h a t w a s g o i n g o n i n t h e c l a s s r o o m . E i g h t i n t e r v i e w s , f o u r w i t h e a c h t e a c h e r , w e r e c o n d u c t e d a t t h e r a t e o f o n e i n t e r v i e w e a c h m o n t h ' s o b s e r v a t i o n . T h e f o u r t h i n t e r v i e w , h o w e v e r , w a s c a r r i e d o u t f o u r m o n t h s a f t e r I l e f t t h e s i t e . E a c h s i n g l e i n t e r v i e w w i t h e a c h t e a c h e r t o o k f i f t y t o n i n e t y m i n u t e s ; a n d a l l i n t e r v i e w s w e r e t a p e r e c o r d e d . E a c h i n t e r v i e w f o c u s e d a r o u n d a f e w t O p i c s t h a t w e r e e n c o u n t e r e d d u r i n g o b s e r v a t i o n o r i n f o r m a l d i s c u s s i o n s a n d w e r e i n n e e d o f m o r e e l u c i d a t i o n a n d p r o b i n g t o k n o w m o r e f r o m t h e p o i n t o f v i e w o f t h e t e a c h e r . F o r t h a t p u r p o s e I u s e d t o p r e p a r e i n a d v a n c e a s e t O f t o p i c s t o b e d i s c u s s e d w i t h e a c h t e a c h e r o n e a c h i n t e r v i e w . A l t h o u g h t h e r e w a s n o i n t e n t i o n o n m y p a r t t o c o m p a r e b e t w e e n t h e t w o t e a c h e r s , t h e r e w a s s o m e o v e r l a p o v e r t h e t O p i c s d i s c u s s e d . T h i s o v e r l a p w a s d u e t o t w o r e a s o n s . T h e f i r s t w a s t h e o v e r l a p i n t h e s u b j e c t m a t t e r t h e y t a u g h t a n d t h e l e s s o n p l a n s t h e y b o t h u s e d . T h e s e c o n d r e a s o n w a s 6 6 a t t r i t u b e d t o m y c h o i c e o f s o m e t O p i c s f o r d i s c u s s i o n w h i c h w e r e o n l y i n d i r e c t l y r e l a t e d t o w h a t w a s g o i n g o n i n t h e i r c l a s s e s , ( e . g . t h e i r b a c k g r o u n d a n d e x p e r i e n c e s , s o m e s p e c i f i c t O p i c s t h e y b o t h d e l e t e d , a n d t h e i r p e r s p e c t i v e s o n s o m e a s p e c t s o f p h y s i c s k n o w l e d g e w h i c h w e r e n o t e x p l i c i t l y a r t i c u l a t e d i n t h e c l a s s r o o m ) . T h i s s e t O f t O p i c s w h i c h I u s e d t o p r e p a r e f o r e a c h i n t e r v i e w w a s a s o r t o f i n t e r v i e w g u i d e w h o s e u s e w a s e x p l a i n e d b y G o r d o n ( 1 9 8 0 ) : " T h e i n t e r v i e w g u i d e i n c o n t r a s t t o a n i n t e r v i e w s c h e d u l e , p r o v i d e s o n l y a n o u t l i n e o r a c h e c k l i s t o f t h e t O p i c s a n d s u t h p i c s t o b e c o v e r e d b u t d o e s n o t s p e c i f y a s e q u e n c e . I n s o m e c a s e s i t m i g h t a l s o i n c l u d e s e v e r a l w a y s o f w o r k i n g q u e s t i o n s o r v a r i o u s p r o b e s w h i c h m i g h t b e u s e f u l i n p u r s u i n g t h e s u b j e c t . T h e i n t e r v i e w e r i s n o t o n l y f r e e t o v a r y t h e s e q u e n c e o f t O p i c s a n d s u t h p i c s t o f i t t h e p a r t i c u l a r s i t u a t i o n b u t h e m a y a l s o r e t u r n t o a t O p i c m o r e t h a n o n c e . H e i s f r e e t o o m i t q u e s t i o n s s u g g e s t e d b y t h e g u i d e i f h e f e e l s t h a t t h e i n f o r m a t i o n w a s a l r e a d y o b t a i n e d i n d i r e c t l y . H e i s f r e e t o a d d q u e s t i o n s a n d r e w o r d o t h e r s w h e n t h i s h e l p c o n v e y s t h e m e a n i n g ” ( p . 6 0 ) . I n m y a c t u a l i n t e r v i e w s a n d o n s e v e r a l o c c a s i o n s I d i d o m i t s o m e q u e s t i o n s , r e w o r d e d o t h e r s , a n d r e t u r n e d t o s o m e t O p i c s m o r e t h a n o n c e . A c c o r d i n g t o G o r d o n ' s ( 1 9 8 0 ) c l a s s i f i c a t i o n o f i n t e r v i e w s , a l l i n t e r v i e w s c o n d u c t e d i n t h i s s t u d y w e r e " i n d e p e n d e n t n o n - s t a n d a r d i z e d ” i n t e r v i e w s . T h e r e w a s s o m e v a r i a t i o n s i n t h e w a y I a d a p t e d t h e s t r u c t u r e o f t h e i n t e r v i e w w i t h t h e t w o t e a c h e r s . O r i g i n a l l y I w a s i n f a v o r o f m o r e O p e n - e n d e d , f r e e - f l o w i n g s t y l e o f i n t e r v i e w i n g . I w a n t e d t o e x e r t a s l i t t l e c o n t r o l a s 6 7 p o s s i b l e o n t h e c o n t e n t o f t h e i n t e r v i e w i n o r d e r t o p r o b e d e e p i n t o t h e t e a c h e r s ' i d e a s a n d p e r s p e c t i v e . I n t h a t s e n s e I w a s t h i n k i n g o f a m i n i m a l l y s t r u c t u r e d t y p e o f i n t e r v i e w . R i g h t d u r i n g t h e f i r s t i n t e r v i e w I r e a l i z e d t h a t w a s p r o b l e m a t i c f o r a t l e a s t t w o r e a s o n s . T h e f i r s t w a s t h e f r a m e o f t i m e I h a d . E a c h i n t e r v i e w w i t h e a c h s e p a r a t e t e a c h e r w a s t o b e d o n e w i t h i n a n h o u r ' s t i m e ; a n d i t w a s u n d e r n o c i r c u m s t a n c e s p o s s i b l e t o g o b e y o n d n i n e t y m i n u t e s . W i t h t h e s e v e r a l t o p i c s I h a d e a c h t i m e i t w a s n o t p r a c t i c a l t o l e a v e t h e i n t e r v i e w e e g o i n g o n w i t h o u t a n y c o n t r o l . T h i s w a s v e r y c l e a r a t l e a s t w i t h o n e o f t h e t w o t e a c h e r s w h o w a s v e r y a r t i c u l a t e . T h e s e c o n d r e a s o n f o r n o t m a i n t a i n i n g a c o m p l e t e o p e n - e n d e d s t y l e h a d t o d o w i t h t h e n a t u r e o f t h e f a c e t o f a c e i n t e r a c t i o n t h a t w a s g o i n g o n b e t w e e n m e , t h e i n t e r v i e w e r , a n d h i m t h e i n t e r v i e w e e . I h a d m y o w n r e s e a r c h i n t e r e s t s . H e i n t u r n , a n d u n d o u b t e d l y , h a d h i s o w n i n t e r e s t s i n t h e p r o c e s s . T h e s e i n t e r e s t s w o u l d c o n v e r g e , d i v e r g e , o r o v e r l a p . T h e i n t e r v i e w e e , t h e r e f o r e , m a y , c o n s c i o u s l y o r o t h e r w i s e , i n t e r p r e t t h e i n t e r v i e w e r ' s q u e s t i o n s i n w a y s t h a t w o u l d a l l o w h i m t o g i v e s e l f - s e r v i n g r e s p o n s e s , o r s i m p l y g i v e l e n g t h y r e s p o n s e s o n s i d e i s s u e s o r d i g r e s s i o n s . I a m n o t s a y i n g t h a t t h o s e s i d e i s s u e s a n d d i g r e s s i o n s a r e u n i m p o r t a n t . I n f a c t , o n s o m e o c c a s i o n s , t h e y w e r e v e r y r e v e a l i n g . W h a t I w a n t e d t o e m p h a s i z e i s t h a t f e w r e s e a r c h p r o j e c t s c a n h a v e t h e l u x u r y O f l e t t i n g t h e i n t e r v i e w e e g o o n w i t h o u t a n y c o n t r o l . A t o n e p o i n t o r a n o t h e r t h e 6 8 i n t e r v i e w e r h a s t o m a k e a d e c i s i o n a b o u t t h a t a n d c o n s e q u e n t l y a c c e p t t h e a p p r o x i m a t i o n h e a t t a i n s t h r o u g h h i s a p p r o a c h . F o r t h e s e r e a s o n s a l l i n t e r v i e w s c o n d u c t e d f o r t h i s s t u d y w e r e s e m i - s t r u c t u r e d . T h e i n t e r v i e w g u i d e s p r e p a r e d p r i o r t o t h e i n t e r v i e w s w e r e f l e x i b l e e n o u g h t o g i v e m e t h e p o s s i b i l i t y o f p u r s u i n g a r a n g e o f s u t h p i c s . A t t h e s a m e t i m e I d e l i b e r a t e l y o f f e r e d t h e t e a c h e r s a g o o d c h a n c e t o p r a c t i c a l l y s h a p e t h e c o n t e n t o f t h e i n t e r v i e w . W h a t I h a v e s a i d a b o u t s t r u c t u r i n g t h e i n t e r v i e w d i d n o t a p p l y e q u a l l y t o b o t h t e a c h e r s . A s m a y b e e x p e c t e d p e O p l e v a r y i n t h e i r a b i l i t i e s o r w i l l i n g n e s s t o a r t i c u l a t e t h e i r i d e a s . I n t h i s s t u d y t h e r e w a s a s u b s t a n t i a l d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e t w o t e a c h e r s i n t h e w a y t h e y a r t i c u l a t e d t h e i r v i e w s . W h i l e M r . D a v i s t e n d e d , g e n e r a l l y s p e a k i n g , t o g i v e h i s a n s w e r s i n s h o r t , c o n c i s e t e r m s , M r . S t e w a r t w a s a l w a y s r e a d y t o g i v e m o r e i n t e n s i v e d e s c r i p t i o n s o f n o t o n l y t h e t O p i c u n d e r d i s c u s s i o n b u t o t h e r s u b t o p i c s w h i c h h e f o u n d o r i n t e r p r e t e d r e l e v a n t . W h i l e I , o c c a s i o n a l l y , t r i e d t o d i s c u s s t h e s a m e t o p i c f r o m v a r i o u s a n g l e s w i t h t h e f i r s t t e a c h e r i n o r d e r t o g e t m o r e i n f o r m a t i o n f r o m h i m , I , o c c a s i o n a l l y h a d s o m e t i m e s , t o c i r c u m v e n t s o m e d i g r e s s i o n s o r v e r y l e n g t h y a n s w e r s b y M r . S t e w a r t w h i c h I j u d g e d , a t t h e m o m e n t , t o b e u n n e c e s s a r y . A s e r i o u s m i s t a k e w h i c h I m a d e d u r i n g t h e f i r s t i n t e r v i e w s h o u l d b e d o c u m e n t e d . S e v e r a l t i m e s d u r i n g t h e i n t e r v i e w I i n t e r r u p t e d t h e t e a c h e r s . T h e d i s c o n t i n u i t i e s i n t h e f l o w o f i n f o r m a t i o n w a s c l e a r i n t h e t r a n s c r i p t s . 6 9 W h i l e i t m a y b e n e c e s s a r y s o m e t i m e s t o a s k f o r c e r t a i n e x p l a n a t i o n s d u r i n g t h e i n t e r v i e w , i n t e r r u p t i o n s m a y r e n d e r s o m e a n s w e r s i n c o m p l e t e o r i n c o h e r e n t . I t w o u l d b e m o r e e f f e c t i v e t o a s k f o r t h e s e e x p l a n a t i o n s e i t h e r a t t h e e n d o f t h e q u e s t i o n o r i n t e r v i e w , o r s i m p l y b e l e f t t o a n o t h e r c h a n c e d u r i n g a n o t h e r i n t e r v i e w o r c o n v e r s a t i o n . T h e t o p i c s d i s c u s s e d i n t h e i n t e r v i e w s w o u l d c o m e u n d e r o n e o f t h e f o l l o w i n g g r o u p s : 1 ) S p e c i f i c S u b j e c t - M a t t e r T O p i c s A n u m b e r o f i n t e r v i e w q u e s t i o n s d e a l t w i t h s p e c i f i c s u b j e c t - m a t t e r t o p i c s d i s c u s s e d i n t h e c l a s s r o o m . T h e a i m w a s t o k n o w m o r e a b o u t v a r i o u s a s p e c t s r e l a t e d t o t h a t t o p i c a n d t h e w a y i t w a s t a u g h t . O t h e r q u e s t i o n s d e a l t w i t h s o m e t O p i c s d i s c u s s e d i n t h e t e x t b o o k b u t w e r e a b s e n t f r o m t h e t e a c h e r s ' d i s c u s s i o n s . T h e a i m h e r e w a s m a i n l y t o k n o w t h e r e a s o n s f o r t h e O m i s s i o n O f t h o s e t o p i c s . 2 ) I s s u e s R a i s e d i n I n f o r m a l D i s c u s s i o n s T h e s e i n c l u d e d a v a r i e t y o f i d e a s a n d t O p i c s r a n g i n g f r o m v i e w s a n d c o n c e p t i o n s a b o u t s p e c i f i c i s s u e s t o m e t a p h o r s t h a t e x p r e s s e d i m p o r t a n t p e d a g o g i c a l p e r s p e c t i v e s o r p r i n c i p l e s . 3 ) M e t a p h o r s B o t h t e a c h e r s u s e d m e t a p h o r s t h a t w e r e v e r y t e l l i n g . A n u m b e r o f q u e s t i o n s w e r e t a i l o r e d t o u n d e r s t a n d t h e t e a c h e r s ' d e t a i l e d i n t e r p r e t a t i o n s o f t h e s e m e t a p h o r s . 7 0 4 ) C l a r i f i c a t i o n s F o r P a s t I s s u e s S o m e i n t e r v i e w q u e s t i o n s s o u g h t t e a c h e r s ' c l a r i f i c a t i o n s o f c e r t a i n w o r d s o r s t a t e m e n t s t h e y u t t e r e d e i t h e r i n c l a s s o r i n p r e v i o u s i n t e r v i e w s . 5 ) T e a c h e r s ' P e r s p e c t i v e s T e a c h e r s ' p e r s p e c t i v e s o n c e r t a i n i s s u e s w e r e s o u g h t e x p l i c i t l y i n c l u d i n g t h e c o u r s e s t a u g h t , t h e s t u d e n t s , s c i e n t i f i c k n o w l e d g e o r p h y s i c s k n o w l e d g e , t h e i r p e r c e p t i o n s o f t h e i r r o l e , a n d s c i e n c e t e a c h i n g . 6 ) H y p o t h e s i s C o n f i r m a t i o n a n d R e f u t a t i o n S o m e w o r k i n g h y p o t h e s e s e m e r g e d i n t h e c o u r s e o f t h e s t u d y . A n u m b e r o f q u e s t i o n s w e r e d e s i g n e d t o s e e k m o r e c o n f i r m a t o r y e v i d e n c e . O n o t h e r i n s t a n c e s t h e O b j e c t i v e w a s t o e x a m i n e w h e t h e r w e , t h e r e s e a r c h e r a n d t h e t e a c h e r s , s h a r e d t h e s a m e p e r c e p t i o n s o f c e r t a i n m e a n i n g s o r i n t e r p r e t a t i o n s o f s o m e c l a s s r o o m u t t e r a n c e s w h i c h a p p e a r e d c e n t r a l i n t h e r e s e a r c h . D a t a A n a l y s i s T h i s w a s a s t u d y g f a n d a b o u t t h e k n o w l e d g e O f s u b j e c t m a t t e r o f p h y s i c s o r s c i e n c e t h a t t e a c h e r s h e l d n o t o n l y i n e x p l i c i t f o r m s b u t i n t a c i t o n e s a s w e l l . I t w a s a s t u d y t h a t d e a l t w i t h a n i m p o r t a n t a s p e c t o f c u r r i c u l u m i n b o t h i t s o b v i o u s o r d i r e c t m a n i f e s t a t i o n s : s c i e n t i f i c c o n c e p t s , p r i n c i p l e s , l a w s , s k i l l , e t c . d e l i b e r a t e l y t a u g h t t o s t u d e n t s , a n d i t s l e s s o b v i o u s , h i d d e n o r l a t e n t f o r m s , t e a c h e r s ' p e r s p e c t i v e s a b o u t w h a t w a s t a u g h t , t h e i r 7 1 c o n c e p t i o n s o f t h e n a t u r e O f t h o s e l a w s , a n d t h e o r i e s . T h i s r e q u i r e d f o c u s i n g m y a t t e n t i o n n o t o n l y o n t h e i m p l i c i t , s u b j e c t i v e a s p e c t s o f t e a c h e r s ' k n o w l e d g e o f p h y s i c s t h e y t a l k e d a b o u t , b u t o n t h e w e l l d e f i n e d , w e l l s t r u c t u r e d s c i e n t i f i c u t t e r a n c e s . I h a d , f o r e x a m p l e , t o b e a l e r t n o t o n l y t o t h e u t t e r a n c e s " F = m a " w h i c h a n y b o d y a n y w h e r e , w h o s t u d i e d p h y s i c s i n E n g l i s h , w o u l d b r i n g a b o u t i n h i s a n s w e r w h e n a s k e d a b o u t N e w t o n ' s S e c o n d L a w o f M o t i o n , b u t t o a m u l t i t u d e o f o t h e r p o s s i b l e , l e s s o b v i o u s , a n d s o m e t i m e s u n s p o k e n a s p e c t s o f t h e l a w , l i k e : i t s r e l a t i o n w i t h t h e F i r s t a n d T h i r d L a w s , t h e t e a c h e r ' s c o n c e p t i o n o f t h e l a w w h e t h e r i t i s a b a s i c l a w o f n a t u r e o r a m e r e d e f i n i t i o n o f a c o n c e p t e m b e d d e d i n t h e f o r m u l a . P a r d o x i c a l l y , w h i l e t h e i m p l i c i t o r h i d d e n a s p e c t s w e r e r e l a t i v e l y e a s y t o i n v e s t i g a t e , t h e o b v i o u s w a s p r o b l e m a t i c . T h e r e a s o n f o r t h a t i s t h e m e t h o d o l o g y a d O p t e d f o r t h e s t u d y . A c c o r d i n g t o E r i c k s o n ( 1 9 8 2 ) , i n t e r p r e t i v e m e t h o d o l o g y h a s b e e n u s e d i n t r y i n g t o s t u d y a s p e c t s o f t h e ” h i d d e n c u r r i c u l u m " r a t h e r t h a n t h e ” m a n i f e s t c u r r i c u l u m . " I n o r d e r t o f o c u s o n t h e d e l i b e r a t e t e a c h i n g o f c o g n i t i v e s u b j e c t m a t t e r a s h i f t t h a t i n v o l v e s a r e d i r e c t i o n o f a t t e n t i o n f r o m t h e e x o t i c t o t h e c o m m m o n p l a c e b e c o m e s n e c e s s a r y E r i c k s o n ( 1 9 8 2 ) . T h i s s h i f t w a s e x t r e m e l y i m p o r t a n t i n t h i s s t u d y . W h i l e I h a d t o e n s t r a n g e t h e f a m i l i a r i n t h e s e t t i n g i n o r d e r t o a t t e n d t o i t s u n s e e n a s p e c t s , I h a d , a t t h e s a m e t i m e , t o f o c u s o n t h e d i r e c t c o n v e n t i o n a l s c i e n t i f i c l a n g u a g e a n d k n o w l e d g e o f t h e 7 2 t e a c h e r a s d e l i b e r a t e l y t a u g h t o r d i s c u s s e d . I n a d d i t i o n t o t h a t I h a d t o a t t e n d t o t h e t e x t b o o k s c i e n t i f i c l a n g u a g e a n d e x p l a n a t i o n s a n d t a k e a l l o f t h a t a s g i v e n . N e w t o n ' s S e c o n d L a w o f M o t i o n , f o r e x a m p l e , i n c l u d e s s e v e r a l c o g n i t i v e n o t i o n s e x p l a i n e d i n t h e b o o k a n d w e r e s p e l l e d o u t b y t h e t e a c h e r a s p a r t o f h i s i n s t r u c t i o n s . T h o s e n o t i o n s a n d m e a n i n g s w e r e o r i g i n a l l y c o n s t r u c t e d b y p e O p l e o t h e r t h a n t e a c h e r s . T e a c h e r s i n t u r n a r e a s s u m e d t o p r e s e r v e t h e s c i e n t i f i c a u t h e n t i c i t y o f t h o s e m e a n i n g s a n d n o t i o n s . T h a t i s w h y i t w a s a s s u m e d h e r e t h a t t h e r e s e a r c h e r a n d t h e t e a c h e r s c o u l d , o r p e r h a p s s h o u l d , s h a r e t h e s e c o n c e p t i o n s o r m e a n i n g s . H o w e v e r , t h o s e s u p p o s e d l y w e l l s t r u c t u r e d a n d d e f i n e d c o g n i t i v e n o t i o n s w e r e n o t a l l t h a t w a s p r e s e n t i n p h y s i c s c l a s s e s . A v a r i e t y o f o t h e r t h i n g s w e r e i n t h e r e a s w i l l b e s e e n . F o r s o m e t i m e i t w a s n o t c l e a r t o m e h o w t o d e a l w i t h t h e c o m m o n p l a c e , p h y s i c s o r s c i e n c e k n o w l e d g e i n t h i s c a s e . E v e n t u a l l y , h o w e v e r , I d e c i d e d t o d e a l w i t h i t a s i t w a s s t r u c t u r e d a n d e x p l a i n e d i n c o n v e n t i o n a l b o o k s i n c l u d i n g t h e t e x t b o o k s u s e d b y t h e t e a c h e r s . W h i l e d i f f e r e n t s c i e n c e b o o k s w o u l d , p r e s u m a b l y , r e f l e c t s h a r e d s c i e n t i f i c m e a n i n g s f o r s c i e n t i f i c c o n c e p t s , t h e i r l e v e l s o f t r e a t m e n t o r e x p l a n a t i o n o f t h o s e c o n c e p t s s h o u l d n o t b e e x p e c t e d t o b e t h e s a m e . P h y s i c s b o o k s u s u a l l y a g r e e o n t h e b a s i c d e f i n i t i o n s a n d m e a n i n g s o f p h y s i c s c o n c e p t s . H o w e v e r , e a c h m a y d e a l w i t h t h o s e m e a n i n g s a t a d i f f e r e n t l e v e l O f s O p h i s t i c a t i o n a c c o r d i n g t o t h e a u t h o r ' s o b j e c t i v e s a n d 7 3 g o a l s i n w r i t i n g t h e b o o k . T e a c h e r s a r e a s s u m e d t o s h a r e w i t h t h e t e x t b o o k s t h e s c i e n t i f i c m e a n i n g s a n d d e f i n i t i o n s o f t h e t e c h n i c a l c o n c e p t s d i s c u s s e d . T h e s e s h a r e d s e t s o f m e a n i n g s a n d d e f i n i t i o n s d o n o t i m p l y f u l l a g r e e m e n t a m o n g a u t h o r s o r s c i e n t i s t s a b o u t t h e n a t u r e o f s c i e n t i f i c k n o w l e d g e . D i s a g r e e m e n t s a m o n g s c i e n t i s t s , i n s p i t e o f t h e i r i m p o r t a n c e , a r e n o t u s u a l l y i n c l u d e d i n s c i e n c e b o o k s w r i t t e n f o r i n s t r u c t i o n a l p u r p o s e s . P h y s i c s b o o k s a n d p h y s i c s t e a c h e r s a r e e x p e c t e d t o a g r e e o n t h e d e f i n i t i o n s O f t h e b a s i c c o n c e p t s e m b e d d e d i n t h e l a w : F - m a . W i t h i n t h e d o m a i n O f c l a s s r o o m i n s t r u c t i o n s t h e y w o u l d a l l r e f e r t o " F ” a s t h e f o r c e a c t i n g o n t h e b o d y u n d e r c o n s i d e r a t i o n , m a s t h e m a s s o f t h a t b o d y , a n d " a " a s i t s a c c e l e r a t i o n . T h e y w o u l d a l s o a g r e e o n t h e f o r m o f s t a n d a r d u n i t s u s e d i n m e a s u r i n g t h o s e c o n c e p t s a n d o n t h e m e a n i n g o f t h e e q u a l s i g n u s e d i n t h e f o r m u l a . T h e s e d o m a i n s o f a g r e e m e n t w h i c h w e r e o r i g i n a l l y c o n s t r u c t e d a n d d e v e l o p e d b y a s p e c i a l i z e d s c i e n t i f i c c o m m u n i t y a r e e x t r e m e l y f u n d a m e n t a l . F o r o n e t h i n g t h e y f o r m a r e f e r e n c e f r a m e w o r k f o r t e a c h e r s a s w e l l a s a n y i n d i v i d u a l s i n t e r e s t e d t o l e a r n o r p r a c t i c e s c i e n c e . E a c h i n s t a n c e o f a p p l i c a t i o n o f t h a t l a w m a y b e p o t e n t i a l l y p r o b l e m a t i c . I n o r d e r t o ” c o r r e c t l y " a p p l y t h a t l a w t o a p a r t i c u l a r i n s t a n c e , a n d t h u s t e a c h o r l e a r n s c i e n c e s , t h e b a s i c d e f i n i t i o n s a s h a d o r i g i n a l l y b e e n i n t e n d e d s h o u l d b e k e p t i n m i n d o r p r e s e r v e d t h r o u g h o u t t h e n e c e s s a r y m a n i p u l a t i o n s . B u t t e a c h e r s a s w e l l a s s c i e n t i s t s o r a u t h o r s m a y d i s a g r e e 7 4 i n t h e i r c o n c e p t i o n s o f v a r i o u s a s p e c t s O f t h e l a w . T h e y m a y , f o r e x a m p l e , d i s a g r e e o n w h e t h e r o r n o t t h e l a w i s r e a l l y a b a s i c l a w o f n a t u r e o r s i m p l y a c e r t a i n d e f i n i t i o n . T h e i r c o n c e p t i o n s o f t h e v a r i o u s n o t i o n s m a y a l s o v a r y . T h e u s e a b i l i t y a n d l i m i t a t i o n s o f t h e l a w m a y n o t b e c o n c e i v e d i d e n t i c a l l y a c r o s s v a r i o u s i n t e r e s t e d i n d i v i d u a l s . T h e s e i d e a s w e r e k e p t i n m i n d w h i l e p r o c e d i n g f o r t h e a n a l y s i s o f d a t a g a t h e r e d t h r o u g h v a r i o u s m e a n s . D a t a a n a l y s i s w a s a n o n - g o i n g p r o c e s s . A s s u g g e s t e d b y S c h u t z m a n a n d S t r a u s s ( 1 9 7 3 ) , I u s e d t o r e t u r n t o m y n o t e s a l m o s t e a c h d a y a f t e r I h a d l e f t t h e s c h o o l i n o r d e r t o m a k e s o m e n o t e s a b o u t q u e s t i o n s t o a s k o r i d e a s t o b e c l a r i f i e d . T h i s r e s u l t e d i n a l o t o f c o m m e n t s , m e m o s , a n d s p e c u l a t i o n s w h i c h I w r o t e r e g a r d i n g v a r i o u s p a r t s o f m y f i e l d n o t e s . T h i s i n t u r n l e d t o n e w q u e s t i o n s t o b e a s k e d o r d i s c u s s e d e i t h e r f o r m a l l y i n a n i n t e r v i e w o r s i m p l y d u r i n g d a i l y c o n v e r s a t i o n s w i t h t h e t e a c h e r . T h e w h o l e p r o c e s s w a s a l w a y s l e d b y t h e g e n e r a l q u e s t i o n s a b o u t t h e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e o f t h e s u b j e c t m a t t e r a n d t h e w a y t h e y t a u g h t i t . W i t h t i m e s o m e p a t t e r n s a n d w o r k i n g h y p o t h e s e s w e r e t h e n s o u g h t t h r o u g h m o r e f o c u s e d o b s e r v a t i o n s o r i n t e r v i e w s . T h o u g h t h e s t u d y d i d n o t s t a r t w i t h s p e c i f i c a p r i o r i q u e s t i o n s , s o m e c o n c e p t u a l i s s u e s d i d l e a d t h e s t u d y t h r o u g h o u t i t v a r i o u s s t a g e s . T h e g e n e r a l r e s e a r c h i n t e r e s t h a d a l w a y s b e e n t h e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e o f t h e s u b j e c t m a t t e r a n d t h e w a y o r w a y s t h a t k n o w l e d g e w a s t a u g h t o r d i s c u s s e d i n c l a s s r o o m . A t t h e b e g i n n i n g o f d a t a c o l l e c t i o n 7 5 I k e p t m y s c o p e o f o b s e r v a t i o n v e r y w i d e . B u t n e v e r w a s i t u n m a n a g e a b l y w i d e . I n o t h e r w o r d s , I d i d n o t c o l l e c t m y d a t a i n a c o m p l e t e l y r a n d o m w a y . T h e r e w a s a m e a s u r e o f s p e c i f i c i t y i n m y o b s e r v a t i o n s e v e n a t t h e b e g i n n i n g o f m y r e s e a r c h w o r k . T h e p r o c e s s o f s t a r t i n g f r o m b r o a d c o n c e p t u a l q u e s t i o n s a n d t h e n z o o m i n g i n t o m o r e s p e c i f i c o n e s , a n d g o i n g b a c k t o t h e o r i g i n a l q u e s t i o n s w i t h s o m e m o d i f i c a t i o n s a n d n e w q u e s t i o n s , d i d n o t o n l y h e l p i n c a r r y i n g o u t s o m e p r e l i m i n a r y a n a l y s i s , b u t a l s o a c h i e v e d , I t h i n k , t w o i m p o r t a n t c h a r a c t e r i s t i c s o f t h i s t y p e o f r e s e a r c h . F i r s t , i t g a v e m e , a s a r e s e a r c h e r , e a s i e r m o b i l i t y t o m o v e b a c k a n d f o r t h i n m y i n v e s t i g a t i o n s b e t w e e n t h e w i d e p e r s p e c t i v e o f m y o b s e r v a t i o n a n d t h e n a r r o w o r s p e c i f i c o n e . A d i a l o g u e w a s t h u s c r e a t e d b e t w e e n t h e t w o . W h i l e t h e g e n e r a l o r w i d e p e r s p e c t i v e g a v e d i r e c t i o n t o t h e s p e c i f i c o n e , t h e s p e c i f i c i n t u r n i n f o r m e d a d d i t i v e l y o r s u b t r a c t i v e l y t h e s c o p e o f o b s e r v a t i o n . A s t i m e w e n t o n t h e g e n e r a l p e r s p e c t i v e t e n d e d t o b e m o r e t u n e d t o w a r d c e r t a i n r e s e a r c h o r i e n t a t i o n w h i l e t h e s p e c i f i c b e c a m e m o r e e n l a r g e d a n d e n m e s h e d i n a l a r g e r a n d m o r e c o h e r e n t n e t o f m e a n i n g s . S e c o n d , b y i d e n t i f y i n g b r o a d c o n c e p t u a l q u e s t i o n s b e f o r e e n t e r i n g t h e f i e l d s e t t i n g , i t w a s p o s s i b l e t o i n c l u d e a d e d u c t i v e m o d e o f i n v e s t i g a t i o n w i t h t h e i n d u c t i v e o n e . T h r o u g h s o m e d e d u c t i v e r e a s o n i n g i t w a s p o s s i b l e t o f o r m u l a t e s o m e q u e s t i o n s a b o u t s o m e s p e c i f i c i s s u e s r e l a t e d t o t h e b r o a d o n e s . 0 n t h e o t h e r h a n d , i n d u c t i v e r e a s o n i n g 7 6 i n t u r n i n f o r m e d a n d m o d i f i e d t h e b r o a d s c a p e o f t h e s t u d y . T h u s i n d u c t i o n a n d d e d u c t i o n w e r e , a s E r i c k s o n ( 1 9 8 4 ) p u t i t , i n c o n s t a n t d i a l o g u e . T h e c o n s e q u e n c e o f t h a t w a s a c o n t i n u a l m o d i f i c a t i o n a n d d e v e l o p m e n t o f t h e f i n e s t r u c t u r e o f t h e r e s e a r c h d e s i g n t h r o u g h o u t t h e s t u d y ( B u r g e s s , 1 9 8 4 ; B o g d a n a n d B i k l e n , 1 9 8 2 ) . B y t h e e n d o f m y o b s e r v a t i o n s , I h a d w r i t t e n a l o t O f f i e l d n o t e s , c o l l e c t e d a l o t o f h a n d o u t s , a n d t r a n s c r i b e d a g o o d p a r t o f m y a u d i o t a p e . P a t t e r n s a n d a s s e r t i o n s e m e r g e d ; c o n f i r m i n g e v i d e n c e a s w e l l a s s o m e r e f u t i n g o r d i s c r e p a n t c a s e s w e r e c o m p i l e d . " W h a t n e x t ? ” w a s , t h e n , t h e q u e s t i o n I a s k e d m y s e l f . A n o t h e r r o u n d o f d i a l o g u e w i t h , o r i n t e r r o g a t i o n o f , t h e d a t a w a s f e l t n e e d e d . A f t e r I h a d d o n e t h a t I d e c i d e d t o t r a n s c r i b e t h e r e s t O f m y a u d i o t a p e s f o r I d i s c o v e r e d t h a t b o t h i n t e r v i e w s a n d c l a s s r o o m r e c o r d i n g s i n c l u d e d v e r y r e l e v a n t a n d i m p o r t a n t i n f o r m a t i o n . S O a l l i n t e r v i e w s w h i c h c o m p r i s e d a r o u n d t e n h o u r s o f t a p e r e c o r d i n g a s w e l l a s a p p r o x i m a t e l y s i x t e e n h o u r s o f c l a s s r o o m r e c o r d i n g w e r e f i n a l l y t r a n s c r i b e d . T h e p r o c e s s o f t r a n s c r i p t i o n w a s v e r y p a i n f u l , t i m e c o n s u m i n g , b u t e x t r e m e l y h e l p f u l a n d e d u c a t i v e . I h a d t o s p e n d m a n y h o u r s l i s t e n i n g t o t h e s e r e c o r d i n g s w h i c h w e r e n o t a l w a y s a u d i b l e e n o u g h . T h e r e w e r e , a n d f o r m o r e t h a n o n e r e a s o n , s o m e i n s t a n c e s w h e n t h e a u d i b i l i t y o f t h e r e c o r d i n g w a s n o t p e r f e c t . A n d s o I h a d t o l i s t e n t o t h e s a m e p o r t i o n s o m e t i m e s s e v e r a l t i m e s . E v e n w i t h s e v e r a l a t t e m p t s t o l i s t e n a n d d i s c e r n , a f e w w o r d s p h r a s e s a n d 7 7 s e n t e n c e s w e r e n o t u n d e r s t o o d a n d t h u s b l a n k s o r q u e s t i o n m a r k s w e r e l e f t i n t h e i r c o n t e x t u a l l o c a t i o n i n t h e n a r r a t i o n o f t h e t r a n s c r i p t s . S o m e o f t h e r e a s o n s f o r t h e i m p e r f e c t i o n o f s o m e p o r t i o n s o f t h e r e c o r d i n g c o u l d h a v e b e e n a v o i d e d . I n a s e n s e h a v i n g s o m e i m p e r f e c t i o n s i n t h e r e c o r d i n g s w a s e d u c a t i v e f o r I a l w a y s p a i d a h i g h p r i c e f o r a n y r e c o r d i n g m i s t a k e s l i k e f o r g e t t i n g t o p u t a n e w s e t o f b a t t e r i e s , o r i m p r o p e r l y a d j u s t i n g t h e m a c h i n e k n o b s , o r s i m p l y p o s i t i o n i n g t h e m a c h i n e c a r e l e s s l y . M a n y O f t h e s e m i s t a k e s w e r e p r a c t i c a l l y a v o i d e d b u t a v e r y f e w o f t h e m p l a g u e d s m a l l p o r t i o n s o f m y t a p e s a n d w e r e a n u i s a n c e d u r i n g t r a n s c r i p t i o n . A p a r t f r o m t h e s e p r o b l e m s w h i c h l e f t o n l y v e r y m i n o r e f f e c t s o n t h e c o n t e n t o f t r a n s c r i p t i o n s , t h e f a c t t h a t I d i d a v e r b a t i m t r a n s c r i p t i o n f o r p r a c t i c a l l y a l l t h e r e c o r d i n g s g a v e m e a m p l e t i m e t o r e f l e c t u p o n v i r t u a l l y e v e r y s i n g l e s e n t e n c e i n t h e c o n t e n t s o f t h o s e r e c o r d i n g s a n d t o w r i t e s o m e r e l e v a n t n o t e s a n d m e m o s . T h a t p r o v e d v e r y h e l p f u l i n v a r i o u s s t e p s t a k e n i n d a t a a n a l y s i s . M a n y o f t h e r e g u l a r i t i e s , p a t t e r n s o r k e y t O p i c s t h a t w e r e e m b e d e d i n t h e d a t a a p p e a r e d t h r o u g h t h e p r o c e s s o f t r a n s c r i p t i o n . T h e s e t O p i c s , p h r a s e s , o r s o m e t i m e s s i n g l e w o r d s w e r e u s e d l a t e r a s c o d i n g c a t e g o r i e s . T h e c a s s e t t e s h a d b e e n n u m b e r e d s e q u e n t i a l l y a n d i n a c h r o n o l o g i c a l o r d e r . A f t e r h a v i n g t h e i r c o n t e n t t r a n s c r i b e d a l l p a g e s w e r e a l s o n u m b e r e d s e q u e n t i a l l y a n d i n a c h r o n o l o g i c a l o r d e r t o o . H o w e v e r e a c h s e g m e n t o f t h e 7 8 t r a n s c r i p t s w a s g i v e n s o m e h e a d i n g i n f o r m a t i o n w h i c h i n c l u d e d a r e f e r e n c e t o t h e t o p i c s d i s c u s s e d , d a t e o f d i s c u s s i o n o r i n t e r v i e w , t h e c o d e n a m e o f t h e t e a c h e r w h o p a r t i c i p a t e d i n t h e d i s c u s s i o n , a n d a r e f e r e n c e t o t h e n u m b e r o f t h e c a s s e t t e o n w h i c h t h e i n f o r m a t i o n h a d b e e n s t o r e d . A d i s t i n c t i o n w a s m a d e b e t w e e n t h e i n t e r v i e w m a t e r i a l a n d t h a t o f t h e c l a s s r o o m . T h e f i e l d n o t e s w e r e n u m b e r e d i n t h e s a m e f a s h i o n b u t s e p a r a t e l y f r o m t h e t r a n s c r i p t s . C l a s s r o o m d o c u m e n t s w e r e a l s o f i l e d i n a s e q u e n t i a l c h r o n o l o g i c a l o r d e r . T h e n e x t s t e p f o l l o w e d w a s a n o t h e r r e a d i n g - o v e r o f t h e w h o l e c o r p u s o f d a t a c o l l e c t e d . T h e c o d i n g c a t e g o r i e s d e v e l o p e d d u r i n g t h e o n - g o i n g a n a l y s i s a n d t h e p r o c e s s o f t r a n s c r i p t i o n w e r e s l i g h t l y m o d i f i e d . A n u m b e r o f n e w o n e s w e r e a d d e d . I n c h o o s i n g a c o d e , I f o l l o w e d t h e r u l e s d e s c r i b e d b e l o w . 1 . I k e p t l o o k i n g f o r s o m e k e y w o r d s , p h r a s e s , o r s e n t e n c e s w h i c h a t e a c h e r s a i d a t o n e t i m e o r a n o t h e r a n d t h e n u s e d t h a t w o r d , p h r a s e , o r s e n t e n c e a s a c o d e f o r a c a t e g o r y o r a p a t t e r n t h a t r e p e a t e d i t s e l f o v e r t i m e . O f t e n t h a t w o r k e d w e l l . O c c a s i o n a l l y , h o w e v e r , I n e e d e d m o r e c l a r i f i c a t i o n f r o m t h e t e a c h e r s o n t h e i r m e a n i n g s o f t h o s e u t t e r a n c e s . 2 . S o m e k e y w o r d s o r t O p i c s d i s c u s s e d i n t h e t e x t b o o k o r t h e t e a c h e r s ' h a n d o u t s w e r e a l s o l o o k e d f o r a s c o d e s . T h e s e i n c l u d e d s c i e n t i f i c t O p i c s , c o n c e p t s , l a w s , t h e o r i e s , e t c . T h e s e c a t e g o r i e s w e r e t h e o n e s r e f e r r e d 7 9 t o a t t h e b e g i n n i n g o f t h i s s e c t i o n a s t h e c o m m o n p l a c e i n m y o b s e r v a t i o n w h o s e m e a n i n g s a n d a u t h e n t i c i t y h a d b e e n p r e s u m a b l y c o n s t r u c t e d b y t h e s c i e n t i f i c c o m m u n i t y . 3 . W h i l e p r i o r i t y w a s a l w a y s g i v e n t o p o s s i b l e c o d e s u t t e r e d a n d e x p l a i n e d b y t h e t e a c h e r s , o n n u m e r o u s o c c a s i o n s I h a d t o u s e a c o d e t h a t I s o m e w h a t d e r i v e d o r i n f e r r e d f r o m t h e d a t a . W h e n e v e r p o s s i b l e I h a d t o g o b a c k t o t h e t e a c h e r a n d d i s c u s s b o t h v i e w s , h i s a n d m i n e , o f t h a t c o d e i n o r d e r t o a r r i v e a t a s h a r e d p e r c e p t i o n o f t h e e v e n t s a n d p h e n o m e n a u n d e r c o n s i d e r a t i o n a n d t h u s a v o i d o r m i n i m i z e t h e i m p o s i t i o n o f m y o w n p e r c e p t i o n a n d u n d e r s t a n d i n g o n w h a t w a s g o i n g o n . T h e c o d i n g c a t e g o r i e s w e r e o r g a n i z e d i n a n o t e b o o k a s t h e y a p p e a r e d i n m y r e a d i n g o f a l l f o r m s o f d a t a . U n d e r e a c h c a t e g o r y I l i s t e d b r i e f r e f e r e n c e p h r a s e s o r s h o r t s e n t e n c e s t h a t w e r e i n s t a n c e s o f t h a t c o d e c a t e g o r y . T h e l i s t e d p h r a s e s a n d s e n t e n c e s w e r e t a k e n f r o m v a r i o u s s o u r c e s o f d a t a . A f t e r e a c h p h r a s e o r s e n t e n c e I a d d e d s o m e i n f o r m a t i o n t h a t w o u l d t e l l m e , i n a g l a n c e , t h e l o c a t i o n o f t h a t p h r a s e o r s e n t e n c e i n t h e c o r p u s O f d a t a , t h e t e a c h e r r e s p o n s i b l e f o r t h a t , a n d t h e s o u r c e o f t h e d a t a w h e r e t h e p h r a s e a p p e a r e d , e . g . i n t e r v i e w , f i e l d n o t e s , d o c u m e n t s . S o m e d i s c r e p a n t c a s e s w e r e a l s o l i s t e d . I t w a s n ' t a r a r e o c c u r e n c e t h a t a c e r t a i n i n s t a n c e o r e v e n t w a s c o d e d u n d e r m o r e t h a n o n e c o d i n g c a t e g o r y . E a c h 8 0 c o d i n g c a t e g o r y w a s t h e n a s s i g n e d a n u m b e r . A p h o t o c o p y o f a l l f i e l d n o t e s a n d t r a n s c r i p t s w a s m a d e a f t e r v a r i o u s c o d e d s e g m e n t s o f t h e d a t a w e r e e n c i r c l e d o n t h e o r i g i n a l c 0 p y . B r i e f v i s i b l e n o t e s w e r e a d d e d w h i c h i n c l u d e d m a i n l y a n u m b e r t h a t c o r r e s p o n d e d t o t h e n u m b e r O f c o d i n g c a t e g o r y u n d e r w h i c h t h a t c o d e d s e g m e n t a p p e a r e d . N u m b e r O f t h e p a g e o f t h e s o u r c e o f d a t a ( f i e l d n o t e s , i n t e r v i e w s , e t c . ) w a s a l s o w r i t t e n w i t h i n t h e e n c i r c l e d s e g m e n t . T h i s w a s n e c e s s a r y f o r t h e n e x t s t e p w h i c h i n c l u d e d c u t t i n g u p t h o s e s e g m e n t s a n d p u t t i n g t h e m i n f o l d e r s e a c h f o r a s p e c i f i c c o d i n g c a t e g o r y . T h o s e p a g e s w h i c h i n c l u d e d s e g m e n t s o f d a t a t h a t a p p e a r e d u n d e r m o r e t h a n o n e c a t e g o r y w e r e c O p i e d m o r e t h a n o n c e a n d a s n e e d e d . T h e m a s t e r c o p y w a s k e p t a s a r e f e r e n c e t h r o u g h o u t t h e w h o l e s t u d y . A t t h e b e g i n n i n g O f t h e c o d i n g p r o c e s s t h e n u m b e r o f c a t e g o r i e s r e a c h e d a r o u n d f i f t y - f i v e . W i t h m o r e s c r u t i n y o f t h o s e c a t e g o r i e s a l o t o f o v e r l a p p i n g a m o n g s o m e o f t h e m a p p e a r e d . O t h e r s w e r e d i s c a r d e d a s i r r e l e v a n t w h i l e a f e w n e w o n e s w e r e a d d e d . O v e r a l l , h o w e v e r t h e n u m b e r o f c a t e g o r i e s w a s r e d u c e d t o a b o u t f i f t e e n . T h e f i n a l s t e p i n t h i s m e c h a n i c a l p r o c e s s o f s o r t i n g t h e d a t a w a s t o c u t u p t h o s e e n c i r c l e d s e g m e n t s a n d p u t t h e m i n t h e a p p r o p r i a t e f o l d e r . E a c h f o l d e r w a s l a b e l e d b y o n e o r m o r e c o d e s . A l l c u t - u p s r e l a t e d t o t h e c o d e o r c o d e s w e r e t h e n p u t i n t o t h e f o l d e r r e a d y f o r t h e f i n a l p r o c e s s o f r e p o r t i n g t h e f i n d i n g s . C H A P T E R I V F I N D I N G S A N D I N T E R P R E T A T I O N S : T E A C H E R S ' K N O W L E D G E A N D C O N C E P T I O N S O E P H Y S I C S / S C I E N C E I n t h i s c h a p t e r d a t a f r o m f i e l d n o t e s , i n t e r v i e w s , t e x t b o o k s , a n d h a n d o u t s a r e p r e s e n t e d i n o r d e r t o d e s c r i b e a n d i n t e r p r e t t h e t w o p h y s i c s t e a c h e r s ' k n o w l e d g e a n d c o n c e p t i o n s o f p h y s i c s . I w i l l s t a r t , h o w e v e r , w i t h a b r i e f d e s c r i p t i o n o f t h e c o n t e n t s o f t h e t e x t b o o k s u s e d a n d t h e t e a c h e r s ' v i e w s a b o u t t h e m s i n c e t h e s e c o n t e n t s a n d v i e w s w e r e t h e s t a r t i n g p o i n t n o t o n l y f o r t h e e x p l o r a t i o n a n d d e l i n e a t i o n o f t h e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e o f t h e s u b j e c t m a t t e r t h e y t a u g h t , b u t a l s o f o r t h e w a y t h e s u b j e c t m a t t e r w a s t r e a t e d i n c l a s s r o o m , w h i c h w a s t h e s e c o n d f o c a l p o i n t o f t h i s r e s e a r c h . I n t h e n e x t c h a p t e r t h i s s e c o n d m a j o r r e s e a r c h i s s u e w i l l b e d i s c u s s e d . A d e s c r i p t i o n o f h o w t h e s u b j e c t m a t t e r w a s t r e a t e d o r d e a l t w i t h i n c l a s s r o o m w i l l b e g i v e n , a n d t h e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e o f p h y s i c s t e a c h i n g w i l l b e d e p i c t e d . S o m e a d d i t i o n a l f i n d i n g s w i l l b e d i s c u s s e d i n C h a p t e r V I . T h e s e w i l l i n c l u d e c e r t a i n t O p i c s w h i c h h a d n o t b e e n o r i g i n a l l y p l a n n e d f o r s t u d y i n g b u t l a t e r f o u n d o f s i g n i f i c a n c e t o t h e f o c a l i s s u e s o f t h e s t u d y . T e x t b o o k s T w o b o o k s w e r e u s e d i n t h e c l a s s e s o b s e r v e d f o r t h e s t u d y . T h e 1 9 8 2 P r e n t i c e - h a l l F o u r t h E d i t i o n o f I n t r o d u c t o r y P h y s i c a l S c i e n c e , b y H a b e r - S c h a i m , U . , e t a l . ; a n d t h e 1 9 8 1 e d i t i o n o f H o l t , R i n e h a r t a n d W i n s t o n P r o j e c t 8 1 8 2 P h y s i c s , b y R u t h e r f o r d , F . J . , e t a l . . I n t r o d u c t o r y P h y g i c a l S c i e n c e ( I P S ) D e s c r i p t i o n : T h e c u r r i c u l u m w a s o r i g i n a l l y i n t r o d u c e d b y t h e I n t r o d u c t o r y P h y s i c a l S c i e n c e C o m m i t t e e o r i g i n a t e d i n 1 9 6 3 b y E d u c a t i o n a l S e r v i c e s I n c o r p o r a t e d . T h e p r o g r a m w a s p i l o t e d i n 1 9 6 3 t o 1 9 6 5 a n d u s e d e x t e n s i v e l y b y 1 9 6 6 . T h e c u r r i c u l u m w a s d e s i g n e d f o r e i g h t h a n d n i n t h g r a d e s t u d e n t s . I t e m p h a s i z e s t h e b a s i c s k i l l s a n d a t t i t u d e s o f s c i e n c e t h r o u g h t h e s t u d y o f m a t t e r i n a l a b o r a t o r y - b a s e d a p p r o a c h t o p h y s i c a l s c i e n c e . T h e m a t e r i a l s a n d s o u r c e s o f t h e c u r r i c u l u m i n c l u d e s o m e a u d i o v i s u a l m a t e r i a l s i n a d d i t i o n t o t h e I P S t e x t b o o k . C o n t e n t s : T h e c o u r s e , a s t h e t i t l e i m p l i e s , i s i n t e n d e d t o b e a n i n t r o d u c t o r y o n e w h i c h p r o v i d e s s t u d e n t s w i t h a b e g i n n i n g k n o w l e d g e o f p h y s i c a l s c i e n c e . I t d o e s s o t h r o u g h a v a r i e t y o f l a b o r a t o r y e x p e r i m e n t s w h i c h a r e t o b e c a r r i e d o u t b y t h e s t u d e n t s t h e m s e l v e s . T h e s e e x p e r i m e n t s c o m p r i s e t h e b o d y o f t h e t e x t . E a c h e x p e r i m e n t r e q u i r e s s t u d e n t s t o e n g a g e i n a n i n q u i r y a p p r o a c h t o l e a r n i n g s c i e n c e . I n q u i r y i s i n i t i a t e d t h r o u g h s o m e i n t r o d u c t o r y p a r a g r a p h s t h a t w o u l d s t i m u l a t e s t u d e n t s ' t h i n k i n g a n d d i r e c t i t t o w a r d c e r t a i n f u n d a m e n t a l q u e s t i o n s t o b e a n s w e r e d . A n e x p e r i m e n t i s t h e n s u g g e s t e d 8 3 a n d f u l l y d e s c r i b e d . T h r o u g h o u t t h e e x p e r i m e n t s o m e k e y q u e s t i o n s a r e a s k e d i n o r d e r t o h e l p s t u d e n t s d e v e l o p t h e i r r e a s o n i n g a b i l i t i e s . S o m e a p p l i c a t i o n q u e s t i o n s a r e a l s o i n c l u d e d a t t h e e n d o f t h e s e e x p e r i m e n t s . T h e c o u r s e r e q u i r e s s t u d e n t s h a v e f i r s t h a n d e x p e r i e n c e s w i t h m a t e r i a l s a n d a p p a r a t u s t h u s e n a b l i n g s t u d e n t s t o l e a r n s o m e b a s i c s c i e n c e s k i l l s . I t e n c o u r a g e s s t u d e n t s ' d i s c u s s i o n s a n d q u e s t i o n s . E m p h a s i s o n p r o b l e m — s o l v i n g s i t u a t i o n s a n d l e a r n i n g b y d i s c o v e r y i s c l e a r t h r o u g h o u t t h e t e x t . I n d u c t i v e r e a s o n i n g i n w h i c h s t u d e n t s a r e a s k e d t o l o o k f o r p a t t e r n s a n d r e g u l a r i t i e s i n t h e d a t a t h e y c o l l e c t e d i s a l s o e m p h a s i z e d . N e w c o n c e p t s a n d i d e a s a r e i n t r o d u c e d a n d d e v e I O p e d i n t h e o n - g o i n g p r o c e s s o f i n v e s t i g a t i o n . S o m e i n d u s t r i a l a n d e v e r y d a y a p p l i c a t i o n s o f p h y s i c a l s c i e n c e p r o c e s s e s a r e d i s c u s s e d . T h e i n d u c t i v e m o d e o f r e a s o n i n g i s u s e d n o t o n l y a t t h e l e v e l o f s o m e l a b o r a t o r y e x p e r i m e n t s b u t a l s o a t t h e l e v e l o f t h e t e x t a s a w h o l e . I n t h e p r e f a c e t o t h e t e x t t h e a u t h o r s s t a t e t h a t : ” T h e t h e m e o f t h e c o u r s e i s t h e d e v e l o p m e n t o f e v i d e n c e f o r a n a t o m i c m o d e l o f m a t t e r . R a t h e r t h a n b r o a d l y s u r v e y i n g t h e e n t i r e f i e l d o f p h y s i c a l s c i e n c e , w e h a v e t a k e n a w e l l - d e f i n e d p a t h t o w a r d t h i s m a j o r o b j e c t i v e " ( p . 6 ) T h e t e x t i n c l u d e s t e n c h a p t e r s , a n e p i l o g u e , a n d a n a p p e n d i x o n s c i e n t i f i c n o t a t i o n s . T h e f i r s t c h a p t e r i n c l u d e s a n e x p e r i m e n t o n t h e d i s t i l l a t i o n o f w o o d a n d i s m e a n t p r i m a r i l y t o r a i s e s o m e 8 4 s t i m u l a t i n g a n d c h a l l e n g i n g q u e s t i o n s t o b e t h o u g h t O f d u r i n g t h e c o u r s e , s o m e o f w h i c h a r e b e y o n d t h e s c O p e o f t h e t e x t . T h e c o n c e p t s o f v o l u m e a n d m a s s a r e d e v e l O p e d i n c h a p t e r t w o . R e l a t e d m e a s u r e m e n t s k i l l s a n d e q u i p m e n t s a r e d e a l t w i t h . T h r o u g h a s e r i e s o f e x p e r i m e n t s t h a t i n v o l v e d v a r i o u s m a s s c h a n g e s t h e l a w o f c o n s e r v a t i o n O f m a s s i s f i n a l l y d e v e l o p e d i n t h i s c h a p t e r . C h a p t e r t h r e e d e a l s w i t h t h e c h a r a c t e r i s t i c p r O p e r t i e s o f s u b s t a n c e s . T h e s e p r o p e r t i e s i n c l u d e f r e e z i n g a n d m e l t i n g p o i n t s , a n d d e n s i t y . T h e s e p r o p e r t i e s a r e u s e d t o d i s t i n g u i s h b e t w e e n v a r i o u s s u b s t a n c e s t h a t m a y a p p e a r t o b e t h e s a m e . O n e o f t h e u s e f u l a p p l i c a t i o n s o f t h e s e i d e a s , n a m e l y t h e h y d r o m e t e r , i s d i s c u s s e d . S o m e n e w s c i e n t i f i c c o n c e p t s a n d d e f i n i t i o n s a r e i n t r o d u c e d i n c h a p t e r f o u r . T h e y a l l h a v e t o d o w i t h s o l u t i o n s : s o l u b i l i t y , c o n c e n t r a t i o n , s o l v e n t , s o l u t e , s a t u r a t e d s o l u t i o n , e t c . . S o l v e n t s d i s c u s s e d a r e w a t e r a n d a l c o h o l s , w h i l e s o l u t e s i n c l u d e d s o l i d s , l i q u i d s a n d g a s e s . W a y s o f s e p a r a t i o n o f m i x e d s u b s t a n c e s a r e d i s c u s s e d i n c h a p t e r f i v e . T h e m i x t u r e s d i s c u s s e d i n c l u d e d s o l i d s , l i q u i d s , a n d g a s e s . E x p e r i m e n t o n s e p a r a t i o n o f t h e s e m i x t u r e s a r e s u g g e s t e d . T h e y i n c l u d e : f r a c t i o n a l d i s t i l l a t i o n a n d i t s a p p l i c a t i o n i n p e t r o l e u m , i n d u s t r i a l d i s t i l l a t i o n o f w o o d , s e p a r a t i o n b y f l o t a t i o n , f i l t e r i n g , f r a c t i o n a l c r y s t a l l i z a t i o n , p a p e r c h r o m a t o g r a p h y , a n d f r a c t i o n a l d i s t i l l a t i o n o f g a s e s . I n a l l t h e s e m e t h o d s 8 5 s o m e c h a r a c t e r i s t i c p r O p e r t i e s o f t h e m i x e d s u b s t a n c e s a r e u s e d i n o r d e r t o s e p a r a t e v a r i o u s s u b s t a n c e s . C h a p t e r s i x i s a s o r t o f c o n t i n u a t i o n o f t h e d i s c u s s i o n i n c h a p t e r f i v e . T h e e m p h a s i s h e r e i s o n p u r e s u b s t a n c e s o r c o m p o u n d s t h a t c a n n o t b e s e p a r a t e d o r b r o k e n i n t o n e w d i f f e r e n t s u b s t a n c e s t h r o u g h a n y o f t h e p r e v i o u s m e t h o d s . D e c o m p o s i t i o n a n d s y n t h e s i s o f s o m e c o m p o u n d s , w a t e r a n d z i n c c h l o r i d e , a r e d i s c u s s e d i n t h i s c h a p t e r . A t t h i s p o i n t a d i s t i n c t i o n i s m a d e b e t w e e n m i x t u r e s a n d c o m p o u n d s a n d t h e l a w o f c o n s t a n t p r o p o r t i o n s i n c o m p o u n d s i s i n t r o d u c e d . T h e c o n c e p t o f c h e m i c a l r e a c t i o n i s t h e n e x p l a i n e d . D i s c u s s i o n o f e l e m e n t s i s w h a t c o m e s n e x t i n t h i s l i n e o f i n v e s t i g a t i o n t h a t i s m o v i n g t o w a r d a n a t o m i c m o d e l o f m a t t e r . T h i s i s w h a t t h e b o o k d o e s i n c h a p t e r s e v e n . I t d e v e l O p s t h e c o n c e p t o f e l e m e n t a n d t h e n g o e s o n t o d i s c u s s s o m e i n d u s t r i a l m e t h o d s u s e d i n t h e p r o d u c t i o n o f s o m e m e t a l l i c e l e m e n t s , n a m e l y i r o n a n d a l u m i n u m . S p e c t r a l a n a l y s i s a s a w a y o f d i s t i n g u i s h i n g e l e m e n t s i s d i s c u s s e d . F i n a l l y , r a d i o a c t i v e e l e m e n t s a n d d e c o m p o s i t i o n , w h e r e e l e m e n t s d e c o m p o s e i n t o o t h e r n e w e l e m e n t s , a r e d i s c u s s e d . T h e a t o m i c m o d e l o f m a t t e r i s i n t r o d u c e d i n c h a p t e r e i g h t . A s s u m p t i o n s i n t r o d u c e d i n t o t h e m o d e l a r e u s e d t o a c c o u n t f o r t h e p r O p e r t i e s o f e l e m e n t s , c o m p o u n d s a n d m i x t u r e s e x p l a i n e d i n p r e v i o u s c h a p t e r s . S o m e a s p e c t s o f t h e a t o m i c m o d e l a r e i l l u s t r a t e d t h r o u g h s o m e a c t i v i t i e s . F o r m a t i o n o f c o m p o u n d s , t h e l a w o f m u l t i p l e p r O p o r t i o n s , a n d r a d i o a c t i v i t y a r e a l s o e x p l a i n e d i n t e r m s o f t h e i n t r o d u c e d 8 6 m o d e l . S o m e p r e d i c t i o n s b a s e d o n t h i s m o d e l a r e m a d e a n d t h e n t e s t e d . I n c h a p t e r n i n e t h e m o d e l i s e x t e n d e d t o i n c l u d e t h e m o t i o n o f m o l e c u l e s i n o r d e r t o m a k e i t p o s s i b l e f o r t h e m o d e l t o p r e d i c t t h e p r o p e r t i e s o f g a s e s . V a r i o u s r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n p r e s s u r e , v o l u m e , a n d t e m p e r a t u r e o f g a s e s a r e p r e d i c t e d . P r e d i c t i o n s m a d e a r e f o u n d t o a g r e e w i t h t h e c o r r e s p o n d i n g e m p i r i c a l f i n d i n g s . T h e c h a p t e r e n d s w i t h a d i s c u s s i o n o f m o l e c u l a r m o t i o n i n l i q u i d s a n d s o l i d s i n t e r m s o f t h e m o d e l . F i n a l l y , c h a p t e r t e n f o c u s e s o n t h e s i z e s a n d m a s s e s o f a t o m s a n d m o l e c u l e s . V a r i o u s i n d i r e c t m e t h o d s u s e d t o e s t i m a t e t h a t a r e s u g g e s t e d . S o m e r e l a t e d e x p e r i m e n t s a r e d e s c r i b e d . H a r v a r d P r o j e c t P h y s i c s ( H P P ) D e v e l o p m e n t o f t h e c o u r s e s t a r t e d i n 1 9 6 4 a n d w a s s u p p o r t e d b y t h e N a t i o n a l S c i e n c e F o u n d a t i o n . T h e c o u r s e c a m e i n r e s p o n s e t o t h e d e c l i n e i n e n r o l l m e n t o f h i g h s c h o o l s t u d e n t s s t u d y i n g p h y s i c s a f t e r t h e i n t r o d u c t i o n o f t h e P h y s i c a l S c i e n c e S t u d y C o m m i t t e e ( P S S C ) p h y s i c s c o u r s e i n 1 9 6 0 . W h i l e t h e P S S C c o u r s e w a s a i m e d a t a b o v e - a v e r a g e s t u d e n t s , t h e H P P w a s d e v e l o p e d t o t a k e c a r e o f a w i d e r r a n g e o f s t u d e n t s . T h e c o u r s e w a s t h u s d e s i g n e d w i t h m o r e f l e x i b i l i t y i n t h e w a y i t c o u l d b e u s e d b y t e a c h e r s . I t c a n b e u s e d i n a c o n v e n t i o n a l m a n n e r o r i n a n i n d i v i d u a l i z e d w a y . T h e m a t e r i a l o f t h e t e x t i s m a d e a v a i l a b l e i n o n e 8 7 s i n g l e b o o k o r i n i n d i v i d u a l b o o k l e t s f o r s p e c i f i c c h a p t e r s . T h e P r o j e c t P h y s i c s t e x t d e v e l o p s t O p i c s t h r o u g h a s t o r y l i n e t h a t u s e s h i s t o r y , p r e s e n t - d a y e v e n t s , a n d n u m e r o u s e x a m p l e s . I t a t t e m p t s t o s h o w h o w s c i e n t i f i c t h o u g h t a n d i d e a s e v o l v e d t h r o u g h h i s t o r i c a l e v e n t s , s t o r i e s , e x p l a n a t i o n s a n d f o r m u l a s . I n t h a t s e n s e t h e H P P t e x t h a s a d i f f e r e n t o r i e n t a t i o n f r o m t h e P S S C a n d o t h e r c o n v e n t i o n a l p h y s i c s t e x t s . I t s o r i e n t a t i o n m a y b e s u m m a r i z e d i n a q u o t a t i o n b y R a b i , I . I . , a N o b e l l a u r e a t e i n p h y s i c s , w h i c h a p p e a r s o n t h e p r e f a c e p a g e : " I p r o p o s e t h a t s c i e n c e b e t a u g h t a t w h a t e v e r l e v e l , f r o m t h e l o w e s t t o t h e h i g h e s t , i n t h e h u m a n i s t i c w a y . I t s h o u l d b e t a u g h t w i t h a c e r t a i n h i s t o r i c a l u n d e r s t a n d i n g , w i t h a p h i l o s o p h i c a l u n d e r s t a n d i n g , w i t h a s o c i a l u n d e r s t a n d i n g a n d a h u m a n u n d e r s t a n d i n g i n t h e s e n s e o f t h e b i o g r a p h y , t h e n a t u r e o f p e o p l e w h o m a d e t h i s c o n s t r u c t i o n , t h e t r i u m p h s , t h e t r i a l s , t h e t r i b u l a t i o n s " ( p . i i i ) C o n t e n t s T h e t e x t c o v e r s a v e r y w i d e r a n g e O f c l a s s i c a l a s w e l l a s m o d e r n p h y s i c s t o p i c s . I t i n c l u d e s t w e n t y - f o u r c h a p t e r s o r g a n i z e d i n s i x u n i t s . T h e f i r s t u n i t f o c u s e s o n t h e c o n c e p t s o f m o t i o n . I t s t a r t s w i t h t h e i n t r o d u c t i o n o f c e r t a i n f u n d a m e n t a l c o n c e p t s : s p e e d , v e l o c i t y , a v e r a g e v e l o c i t y , i n s t a n t a n e o u s s p e e d , g r a p h i n g a n d s l o p e , a n d a c c e l e r a t i o n . G a l i l e o ' s s t u d y o f f r e e f a l l i s t h e n i n t r o d u c e d i n d e t a i l . E q u a t i o n s o f s t r a i g h t l i n e m o t i o n a r e d e v e l O p e d . T h e u n i t i n t r o d u c e s n e x t N e w t o n ' s l a w s o f m o t i o n . F i n a l l y , t h e u n i t d i s c u s s e s 8 8 o t h e r m o r e c o m p l e x f o r m s o f m o t i o n , n a m e l y , p r o j e c t i l e m o t i o n a n d c i r c u l a r m o t i o n . T h e m o t i o n o f e a r t h s a t e l l i t e s i s d i s c u s s e d a s a n a p p l i c a t i o n o n t h i s f o r m o f m o t i o n . T h e s e c o n d u n i t t a l k s a b o u t m o t i o n i n t h e h e a v e n s . G r e e k a s t r o n o m y i s t h e s t a r t i n g p o i n t f o r t h e d e t a i l e d d i s c u s s i o n i n c l u d e d i n t h i s u n i t . W o r k s o f C O p e r n i c u s a n d T y c h o a r e t h e n i n t r o d u c e d i n a h i s t o r i c a l o r d e r . T h i s i s f o l l o w e d b y K e p l e r ' s a n d G a l i l e o ' s w o r k s . T h e h i s t o r i c a l d e v e l o p m e n t o f t h e C o p e r n i c a n s y s t e m i s d i s c u s s e d i n d e t a i l . F i n a l l y N e w t o n ' s s y n t h e s i s : t h e u n i t y O f e a r t h a n d s k y a s d e s c r i b e d i n h i s P r i n c i p i a i s g i v e n . U n i t t h r e e e x p l a i n s h o w c l a s s i c a l m e c h a n i c s , o r N e w t o n i a n m e c h a n i c s , w a s e x t e n d e d t o c o v e r a w i d e r a n g e o f p h y s i c a l p h e n o m e n a . T h e c o n s e r v a t i o n l a w s ( c o n s e r v a t i o n O f m a s s a n d m o m e n t u m ) , h e a t a n d w a v e m o t i o n , a n d b e h a v i o r o f g a s e s a r e s o m e o f t h o s e p h e n o m e n a i n v e s t i g a t e d b y m e a n s O f N e w t o n ' s t h e o r y . A m e c h a n i c a l v i e w o f t h e w o r l d i s t h u s e s t a b l i s h e d . U n i t f o u r d i s c u s s e s t h e d e v e l o p m e n t o f a n o t h e r f u n d a m e n t a l f i e l d o f p h y s i c s , n a m e l y , l i g h t a n d e l e c t r o m a g n e t i s m . V a r i o u s d e v e l o p m e n t s i n t h i s a r e a b e t w e e n t h e 1 7 t h a n d b e g i n n i n g o f 2 0 t h c e n t u r y a r e d i s c u s s e d . U n i t f i v e i s t h e b e g i n n i n g o f w h a t i s u s u a l l y c a l l e d m o d e r n p h y s i c s . I t s t a r t s w i t h t h e h i s t o r i c a l d e v e l o p m e n t s t h a t l e a d t o t h e e m e r g e n c e o f m o d e r n p h y s i c s i d e a s . T h e s e i n c l u d e , a m o n g o t h e r t h i n g s : c a t h o d r a y s , M i l i k a n ' s e x p e r i m e n t , p h o t o e l e c t r i c e f f e c t , a n d x - r a y s . T h e 8 9 R u t h e r f o r d - B o h r m o d e l o f t h e a t o m i s t h e n i n t r o d u c e d a n d f i n a l l y s o m e r e l a t i v i s t i c a n d q u a n t u m m e c h a n i c a l i d e a s a r e d i s c u s s e d . U n i t s i x i s a s o r t o f c o n t i n u a t i o n o f u n i t f i v e . B u t w h i l e u n i t f i v e i s c o n c e r n e d w i t h m o d e l s o f t h e a t o m , u n i t s i x g o e s d e e p e r a n d m o r e s p e c i f i c i n i t s d i s c u s s i o n . I t d i s c u s s e s t h e n u c l e u s . T o d o s o t h e u n i t d e a l s f i r s t w i t h r a d i o a c t i v i t y , i t s d i s c o v e r y , c h a r a c t e r i s t i c s o f e m i t t e d r a y s , a n d v a r i o u s t r a n s f o r m a t i o n s . I s o t o p e s a r e t h e n d i s c u s s e d . T h i s i s f o l l o w e d b y m o r e p r o b i n g o f t h e s t r u c t u r e o f a t o m i c n u c l e u s b y d i s c u s s i n g s o m e i m p o r t a n t r e l a t e d d i s c o v e r i e s l i k e a r t i f i c i a l t r a n s m u t a t i o n , t h e n e u t r o n , a n d t h e n e u t r i n o . F i n a l l y , n u c l e a r e n e r g y , n u c l e a r f o r c e s , a n d s o m e n u c l e a r m o d e l s a r e e x p l a i n e d . T e a c h e r s ' V i e w s A b o u t T h e T e x t b o o k s D a t a c o l l e c t i o n f o r t h e s t u d y e x t e n d e d o v e r t h e e n t i r e f i r s t s c h o o l s e m e s t e r . D u r i n g t h i s p e r i o d t h r e e u n i t s , c o m p r i s i n g t w e l v e c h a p t e r s , o f t h e H P P w e r e d e a l t w i t h i n s o m e w a y o r a n o t h e r b y t h e t e a c h e r s . T h e I P S c o n t e n t c o v e r a g e w a s a p p r o x i m a t e l y t h e s a m e i n t e r m s o f n u m b e r o f c h a p t e r s . M r . D a v i s h a d a l r e a d y s t a r t e d c h a p t e r f i v e i n t h e I P S w h e n t h e s e m e s t e r e n d e d . I n t e r m s o f b o o k p a g e s , a r o u n d o n e - h a l f o f b o t h s e t s o f c o n t e n t s w e r e c o v e r e d d u r i n g t h e f i r s t h a l f o f t h e s c h o o l y e a r . I n s p i t e o f s o m e d i f f e r e n c e s i n t h e w a y t h e t w o t e x t b o o k s w e r e t r e a t e d i n c l a s s r o o m , t h e r e w a s a n i m p o r t a n t 9 0 c o m m o n f e a t u r e a b o u t t h e r o l e o f t h e t e x t b o o k i n p h y s i c s t e a c h i n g - a n d - l e a r n i n g i n t h a t s e t t i n g . A t t h e b e g i n n i n g o f e a c h I P S h o u r M r . D a v i s u s e d t o d i s t r i b u t e c O p i e s o f t h e t e x t b o o k t o t h e c l a s s , a n d t h e n c o l l e c t t h e m a t t h e e n d o f t h e h o u r . T y p i c a l l y , s t u d e n t s w o u l d u s e t h e t e x t b o o k t o g e t h e r w i t h a r e l a t e d h a n d o u t i n t h e i r c l a s s r o o m w o r k . I n t h e H P P c l a s s h o w e v e r , s t u d e n t s r a r e l y u s e d t h e i r t e x t b o o k s . A t y p i c a l l e s s o n w o u l d i n c l u d e m a i n l y h a n d o u t s . O n v e r y f e w o c c a s i o n s a r e f e r e n c e w a s m a d e t o t h e t e x t b o o k , l i k e r e c o m m e n d i n g c e r t a i n r e a d i n g s , o r r e q u e s t i n g t h a t s t u d e n t s w o u l d b r i n g t h e i r t e x t s w i t h t h e m d u r i n g a c e r t a i n h o u r . W h a t I s a w a s a c o m m o n f e a t u r e i n b o t h c l a s s r o o m s , a s f a r a s t h e t e x t b o o k i s c o n c e r n e d , i s t h e r e l a t i v e p o s i t i o n t h e t e x t b o o k o c c u p i e d i n t h e p h y s i c s t e a c h i n g - l e a r n i n g s i t u a t i o n . W h i l e t h i s p o s i t i o n w a s c e n t r a l a s f a r a s t h e t e a c h e r a n d t e a c h i n g w e r e c o n c e r n e d , i t w a s r e n d e r e d p e r i p h e r a l f o r t h e s t u d e n t a n d h i s p h y s i c s l e a r n i n g . T h e t e x t b o o k w a s o f t e n t h e o n l y s o u r c e o f p h y s i c s o r s c i e n c e k n o w l e d g e d i s c u s s e d a n d d e v e l O p e d i n c l a s s r o o m s . P h y s i c s c o n c e p t s , r e l a t i o n s , f o r m u l a s , l a w s , t h e o r i e s , a n d s k i l l s t a u g h t w e r e t a k e n m a i n l y f r o m t h e s e t e x t b o o k s . S e q u e n c i n g o f l e s s o n s , c h a p t e r s a n d u n i t s b y t h e t e a c h e r w a s d o n e m a i n l y a f t e r t h e p a t t e r n s a d o p t e d b y t h e t e x b o o k s ' a u t h o r s . T h e t e a c h e r s ' s t r o n g r e l i a n c e o n t e x t b o o k s s t o o d i n v e r y s h a r p c o n t r a s t w i t h t h e s t u d e n t s ' v e r y m i n i m a l u s e o f t h e m . S t u d e n t s i n t h e I P S c l a s s u s e d t h e t e x t o n l y d u r i n g t h e i r l e s s o n s p a r t i c u l a r l y w h e n t h e y h a d t o r e a d t h e p r o c e d u r e s t o 9 1 b e f o l l o w e d w h e n c a r r y i n g o u t t h e i r e x p e r i m e n t s . P r o j e c t P h y s i c s s t u d e n t s , o n t h e o t h e r h a n d w e r e g i v e n t e x t b o o k s , b u t t h e y r a r e l y u s e d t h e m i n s i d e t h e c l a s s r o o m . T h e r e w e r e n o s p e c i f i c i n s t r u c t i o n s g i v e n t o s t u d e n t s a s t o h o w t o u s e t h e t e x t b o o k . V e r y f e w o f t h e m s e e m e d t o r e a d i t . B o t h t e a c h e r s a d m i t t e d t h a t s t u d e n t s c o u l d p a s s t h e i r c o u r s e s w i t h o u t r e a d i n g t h e t e x t b o o k . A t o n e o c c a s i o n I a s k e d M r . D a v i s t o a s k h i s s t u d e n t s i f t h e y f e l t i t w a s n e c e s s a r y t o r e a d t h e H P P t e x t b o o k . N o n e s a i d i t w a s . W h e n h e a s k e d t o k n o w h o w m a n y o f t h e m d i d a n y r e a d i n g s a t a l l , o n l y t h r e e s t u d e n t s s a i d t h a t t h e y o c c a s i o n a l l y h a d d o n e s o . T h e v e r y m a r g i n a l p o s i t i o n o f t h e t e x t b o o k i n t h e d i r e c t i n t e r a c t i o n o f s t u d e n t s w i t h t h e i r l e a r n i n g e n v i r o n m e n t s w a s o n e o f t h e e a r l y o b s e r v a t i o n s t h a t a p p e a r e d t o b e i n t r i g u i n g e n o u g h t o r e q u i r e m o r e p r o b i n g a b o u t w h y t h e t e x t b o o k s a p p e a r e d a s i f t h e y h a d b e e n u n i m p o r t a n t f o r s t u d e n t s t o r e a d . A t o n e p o i n t i t l o o k e d a s t h o u g h t h o s e b o o k s h a d b e e n p r e p a r e d f o r t e a c h e r s o n l y . A g o o d p a r t o f t h e f i r s t i n t e r v i e w w a s d e s i g n e d , f i r s t , t o c h e c k o n m y p e r c e p t i o n o f w h a t w a s g o i n g o n a s f a r a s t h e t e x t b o o k s w e r e c o n c e r n e d , a n d s e c o n d , t o e l i c i t t e a c h e r s ' r e s p o n s e s t o w a r d s o m e o t h e r a s p e c t s o f t h e t e x t b o o k s . I n w h a t f o l l o w s I w i l l s u m m a r i z e t h e i r r e l e v a n t r e s p o n s e s a n d m a k e s o m e i n t e r p r e t i v e c o m m e n t s o n t h e m . 9 2 I P S T e x t b o o k V a r i o u s s o u r c e s O f i n f o r m a t i o n a b o u t M r . D a v i s ' s v i e w s a b o u t t h e I P S s e e m t o i n c l u d e p a r t i a l a g r e e m e n t o r c o n v e r g e n c e b e t w e e n t h e s e v i e w s a n d t h o s e o f t h e a u t h o r s o f t h e t e x t b o o k . I n a h a n d o u t a b o u t t h e c o u r s e d e s c r i p t i o n t w o m a i n g o a l s w e r e s t a t e d f o r t h e c o u r s e : f i r s t , t o u n d e r s t a n d t h e b a s i c p r i n c i p l e s o f t h e p h y s i c a l w o r l d , a n d s e c o n d , t o d e v e l o p l a b s k i l l s n e c e s s a r y f o r f u t u r e s c i e n c e c o u r s e s s u c h a s c h e m i s t r y a n d p h y s i c s . I n t h e i n t e r v i e w s , h o w e v e r , t h e s e c o n d g o a l o n l y w a s e m p h a s i z e d . I n h i s d e s c r i p t i o n O f t h e c o u r s e M r . D a v i s s t a t e d : ” I P S i s , I t h i n k , s c i e n c e s k i l l b u i l d i n g , v e r y m u c h t h a t . . . . . . T h e I P S i s m o r e o f a l e a r n b y d o i n g t h i n g s " [ m o r e t h a n t h e H P P ] [ l s t I n t e r v i e w : 9 / 2 3 / 8 6 ] I n t h e s e c o n d i n t e r v i e w h e w e n t o n t o d e s c r i b e t h e I P S a p p r o a c h t o t e a c h i n g . " I n t h e I P S i t ' s a l l p r e t t y m u c h i n q u i r y . T h e s t u d e n t d o e s t h e e x p e r i m e n t , m a y b e a s k e d a s e c o n d q u e s t i o n , g o t o a n o t h e r e x p e r i m e n t a n d l e a d f r o m t h e w a y t h r o u g h t h a t . . . . T h e I P S i s m o r e e x p e n s i v e t h a n P r o j e c t P h y s i c s b e c a u s e o f t h e c o n s u m a b l e m a t e r i a l s a l l t h e t i m e . A n d t h i n g s g e t b r o k e n b e c a u s e k i d s a r e u s i n g t h e m a n d w h e n k i d s u s e t h e m t h e y l e a r n t o s o m e e x t e n t . Y o u k n o w y o u g o t y o u r h a n d s o n a t h e r m o m e t e r , y o u c a n s e e h o w i t w o r k s . I t h i n k t h a t ' s b e a u t i f u l . I t b r i n g s a h i g h d e g r e e o f f r u s t r a t i o n t o m e , s o m e t i m e s . B u t I h a v e t o s e e k i d s d o i t r a t h e r t h a n j u s t h e a r a b o u t i t ” [ 2 n d I n t e r v i e w : 1 0 / 1 4 / 8 6 ] W h i l e t h e t e x t b o o k s p e a k s o f g i v i n g s t u d e n t s “ b e g i n n i n g k n o w l e d g e o f p h y s i c a l s c i e n c e a n d i n s i g h t i n t o t h e m e a n s b y 9 3 w h i c h s c i e n t i f i c k n o w l e d g e i s a c q u i r e d , ’ t h e t e a c h e r , o n t h e o t h e r h a n d , s e e m e d t o e m p h a s i z e t h e s e c o n d d i m e n s i o n o n l y . T h e a b s e n c e o f w h a t t h e t e x t b o o k c a l l s " b e g i n n i n g k n o w l e d g e o f p h y s i c a l s c i e n c e , " o r w h a t t h e t e a c h e r d e s c r i b e d i n h i s c o u r s e d e s c r i p t i o n a s t h e " b a s i c p r i n c i p l e s o f t h e p h y s i c a l w o r l d " i s s t r o n g l y i m p l i e d i n t h e f o l l o w i n g e x c e r p t f r o m t h e f i r s t i n t e r v i e w : " I a m s t i l l g e t t i n g a f e e l f o r t h e I P S b o o k . I f e e l f u n n y w i t h i t s o m e t i m e s , b e c a u s e i t ' s m o r e o f a l a b m a n u a l . A n d y o u c e r t a i n l y c a n ' t f a l l b a c k o n i t . . . y o u h a v e t o s u p p l e m e n t i t w i t h o t h e r t h i n g s a l l t h e t i m e . . . . . . I w o u l d l i k e t o s e e s o m e b o d y t a k e t h e I P S m a t e r i a l s a n d d e v e l o p s o m e s u p p l e m e n t a l t h i n g s . . . o r t h a t r e a d i n g s t h a t k i d s d o a t t h e l i b r a r y " [ l s t I n t e r v i e w : 9 / 2 3 / 8 6 ] A l i s t o f s u p p l e m e n t a r y t o p i c s t h a t w a s p r e p a r e d b y t h e t e a c h e r i n o r d e r t h a t s t u d e n t s w o u l d d o s o m e l i b r a r y r e s e a r c h i n c l u d e d o v e r t h i r t y p h y s i c a l l a w s a n d p r i n c i p l e s : f o r e x a m p l e , N e w t o n ' s t h r e e l a w s o f m o t i o n , K e p l e r ' s L a w s , B i g B a n g t h e o r y , H o o k ' s L a w , B o y l e ' s L a w , c o n s e r v a t i o n o f m a s s a n d e n e r g y , e t c . . T h e d i c h o t o m o u s n a t u r e o f s c i e n t i f i c k n o w l e d g e i m p l i e d i n t h e t w o p e r s p e c t i v e s , t h e a u t h o r s ' o f t h e I P S a n d t h e t e a c h e r s ' , i s c l e a r . B o t h m a d e a d i s t i n c t i o n b e t w e e n c o n t e n t , b a s i c p r i n c i p l e s a n d l a w s , a n d p r o c e s s , p r o c e d u r e s f o l l o w e d i n d e v e 1 0 p i n g k n o w l e d g e . H o w e v e r , w h i l e t h e a u t h o r s s a w t h e t e x t b o o k a s i n c l u d i n g b o t h a s p e c t s , t h e t e a c h e r f e l t t h a t i t w a s m o r e o f a l a b " m a n u a l , " o r a s e t o f p r o c e d u r e s t o b e f o l l o w e d b y s t u d e n t s w h i l e c a r r y i n g o u t e x p e r i m e n t s . T h i s m a y e x p l a i n w h y M r . D a v i s u s e d t o t a l k 9 4 a b o u t t h e t w o t e x t b o o k s t h e I P S a n d H P P a s c o m p l i m e n t a r y t o e a c h o t h e r i m p l y i n g t h a t w h i l e t h e I P S e m p h a s i z e d e x p e r i m e n t s , s e e n a s p r o c e d u r e s , t h e H P P o n t h e o t h e r h a n d e m p h a s i z e d l a w s a n d t h e o r i e s . T h e r e i s a n o t h e r f u n d a m e n t a l p o i n t w h i c h M r . D a v i s d i d n o t b r i n g a b o u t i n t h e d i s c u s s i o n a b o u t t h e t e x t b o o k . N e i t h e r i n t h e c o u r s e d e s c r i p t i o n , n o r i n t h e i n t e r v i e w t r a n s c r i p t s , w a s a n y r e f e r e n c e t o t h e t h e m e o f t h e b o o k , n a m e l y , t h e d e v e l o p m e n t o f t h e a t o m i c m o d e l o f m a t t e r . W h i l e i t m a y b e a s s u m e d t h a t t h i s t h e m e w a s a b s e n t f r o m M r . D a v i s ' s p e r s p e c t i v e , t h e f a c t t h a t h e c o v e r e d a b o u t h a l f o f t h e t e x t b o o k m i g h t h a v e s t i l l k e p t h i m f a r f r o m t h e p e r i p h e r y o f t h e m o d e l a n d t h u s s a w n o r e a s o n o f t a l k i n g a b o u t t h a t m o d e l . I t c o u l d h a v e a l s o b e e n t h e c a s e t h a t t h e i n d u c t i v e l i n e o f r e a s o n i n g a d o p t e d b y t h e t e x t b o o k w a s n o t d i s c e r n e d b y t h e t e a c h e r . I n o t h e r w o r d s , i t i s p o s s i b l e t h a t t h e t e a c h e r d i d n o t d i s c e r n h o w a l l t h o s e p a r t i c u l a r s a b o u t t h e c o n s t r u c t s o f v o l u m e , m a s s , c h a r a c t e r i s t i c p r O p e r t i e s , a n d s o l u b i l i t y , w o u l d e v e n t u a l l y b e c o n s i d e r e d a s t r o n g e v i d e n c e f o r a m o d e l o f m a t t e r t h a t i m p l i e s d i s c r e t e e n t i t i e s c a l l e d a t o m s , w h i c h i n t u r n , h a v e c e r t a i n c h a r a c t e r i s t i c s . T h e t e x t b o o k i t s e l f , o n t h e o t h e r h a n d , d o e s n o t s e e m t o w o r k p u r p o s e f u l l y o n t h e s e i s s u e s i n i t s f i r s t f i v e c h a p t e r s . I t d o e s n o t , f o r e x a m p l e , t r y t o s t i m u l a t e t h e s t u d e n t s ' t h i n k i n g a b o u t a l t e r n a t i v e w a y s o f l o o k i n g a t m a t t e r a n d i t s c o n s t i t u e n t s , l i k e d i s c r e t e - v e r s u s - c o n t i n u o u s m o d e l s , a n d t h e n w e i g h t h e e v i d e n c e 9 5 p r e s e n t e d a g a i n s t t h i s d i c h o t o m y . T h e a b s e n c e o f t h i s i m p o r t a n t t h e m a t i c i s s u e f r o m t h e t e a c h e r ' s p e r s p e c t i v e a s w e l l a s f r o m p r a c t i c a l l y t h e f i r s t h a l f o f t h e t e x t b o o k g i v e s , I b e l i e v e , s o m e s u p p o r t t o t h e f o l l o w i n g s p e c u l a t i v e c o n c l u s i o n . S t u d e n t s ' p e r s p e c t i v e o n t h e a t o m i c m o d e l t o c o m e w o u l d l a c k t h e l i n e o f r e a s o n i n g c l a i m e d b y t h e a u t h o r s o f t h e t e x t . T h e s t u d e n t s w o u l d e v e n t u a l l y s e e a n o t h e r f r a g m e n t e d p i e c e o f i n f o r m a t i o n w h i c h i s a r b i t r a r i l y i m p o s e d u p o n t h e i r k n o w l e d g e a n d e x p e r i e n c e . W h a t w o u l d h a v e b e e n e x p l a i n e d i n e a r l i e r c h a p t e r s w o u l d h a r d l y b e s e e n a s e v i d e n c e t o t h e a t o m i c m o d e l o r e v e n r e l a t e d t o i t . H P P T e x t b o o k T h e r e w e r e t h r e e d i m e n s i o n s i n M r . D a v i s ' s v i e w s a b o u t t h i s t e x t b o o k : o r i e n t a t i o n a l , c r i t i c a l , a n d c o m p a r a t i v e . T h e o r i e n t a t i o n a l d i m e n s i o n s u m m a r i z e d h o w t h e t e a c h e r v i e w e d t h e t e x t b o o k i n i t s a p p r o a c h t o i n t r o d u c i n g p h y s i c s t o b o t h t h e t e a c h e r a n d t h e s t u d e n t , a n d w h a t i n f l u e n c e h e t h o u g h t t h a t a p p r o a c h h a d u p o n b o t h o f t h e m . T h i s d i m e n s i o n s e e m e d t o e m p h a s i z e t h e h u m a n i s t i c a p p r o a c h o f t h e t e x t , w h i c h s e e m e d t o h a v e l e f t p o s i t i v e a t t i t u d i n a l i n f l u e n c e o n b o t h t h e t e a c h e r a n d t h e s t u d e n t a s f a r a s p h y s i c s k n o w l e d g e a n d p h y s i c i s t s w e r e c o n c e r n e d . T h e f o l l o w i n g e x c e r p t s f r o m i n t e r v i e w s r e f l e c t t h i s d i m e n s i o n . " T h e P r o j e c t P h y s i c s t e x t b o o k m a d e p h y s i c s f o r m e c o m e a l i v e w i t h p e o p l e w i t h e v e n t s h a p p e n i n g , w i t h . . . I g u e s s e a c h t o p i c h a s a s t o r y l i n e a n d 9 6 t h a t b e c a m e a n e a t w a y o f t e a c h i n g p h y s i c s . . . A n d a s o r t o f p r e s e n t s c i e n c e a s a w a y o f c h a n g i n g , g r o w t h , h o w i d e a s c o m e , a n d t h e d i s a g r e e m e n t s t h a t e x i s t e d a m o n g p e o p l e . I t s h o w s p h y s i c i s t s a s p e o p l e ; a n d I t h i n k t h i s t o m e w a s , a n d i s s t i l l , a n i m p o r t a n t a t t r a c t i o n f o r t h a t t e x t " [ l s t I n t e r v i e w : 9 / 2 3 / 8 6 ] W h e n a s k e d a b o u t t h e e d u c a t i o n a l i m p o r t a n c e o f t h i s h i s t o r i c a l a p p r o a c h , M r . D a v i s r e s p o n d e d : " I t h i n k e d u c a t i o n a l l y i t h e l p s m e s e e p h y s i c s n o t s o m u c h a s s o m e t h i n g t h a t I c o u l d n ' t r e a c h f o r a n d b e p a r t o f m y s e l f . A n d I t h i n k s t u d e n t s a l s o f e e l t h a t t h e y a r e i n v o l v e d , o r c a n r e a c h a n d b e c o m e i n v o l v e d i n p h y s i c s t h e m s e l v e s . T h e y c a n s e e t h e s e p e O p l e h a d f e e l i n g s a n d s u c c e s s e s j u s t l i k e t h e y h a v e f e e l i n g s a n d s u c c e s s e s , a n d i t ' s n o t j u s t s o m e u n i q u e p e O p l e t h a t a r e o f t e n i n h i s t o r i c a l p a g e s , s o m e w h e r e t h a t n o o n e e v e r c a m e h e r e . T h e s e a r e p e o p l e t h a t a r e a m o n g u s ” [ 1 s t I n t e r v i e w : 9 / 2 3 / 8 6 ] I n h i s c r i t i c i s m o f t h e t e x t b o o k M r . D a v i s e m p h a s i z e d o n e i s s u e , n a m e l y , t h e s e t s o f p r o b l e m s a n d d e r i v a t i o n s i n c l u d e d i n t h e t e x t . " I t c e r t a i n l y l a c k s a l o t o f l u s t e r w h e n i t c o m e s t o f i n d i n g n i c e p r o b l e m s t o s o l v e o r d e r i v a t i o n s o f t h i s , t h a t , o r t h e o t h e r e q u a t i o n o n e m a y c o m e a c r o s s . . . . . S o m e o f t h e p r o b l e m s i n t h e P r o j e c t P h y s i c s b o o k a r e r e a l l y b i z a r r e . Y o u k n o w t h e y d o n ' t b u i l d i n t e r m s o f c o m p l e x i t y . T h e y d o n ' t s t a r t e a s y a n d g e t h a r d e r a n d h a r d e r . T h e y j u s t s t a r t s o m e w h e r e . . . S o i t ' s v e r y h a r d t o r e l y o n t h e t e x t b o o k . Y o u h a v e t o b u i l d y o u r o w n a s y o u a r e u s i n g t h e t e x t . ” [ l s t I n t e r v i e w : 9 / 2 3 / 8 6 ] F i n a l l y , M r . D a v i s v e r y o f t e n r e f e r r e d t o t h e I P S w h e n t a l k i n g a b o u t t h e H P P t e x t a n d v i c e v e r s a . T h e i m p l i c a t i o n w a s t h a t e a c h h a d s o m e t h i n g t h e o t h e r l a c k e d . H e o c c a s i o n a l l y r e f e r r e d t o s o m e i s s u e s h e h a d d i s c u s s e d i n o n e 9 7 c l a s s w h i l e t e a c h i n g t h e o t h e r . I n g e n e r a l t e r m s , M r . S t e w a r t ' s v i e w s a b o u t t h e t e x t b o o k a n d t h e c o u r s e m a y b e d e s c r i b e d a l o n g t h e s a m e t h r e e d i m e n s i o n s : o r i e n t a t i o n a l , c r i t i c a l , a n d c o m p a r a t i v e . H o w e v e r h i s v i e w s w e r e m o r e d e t a i l e d a n d c o m p r e h e n s i v e . H e , l i k e M r . D a v i s , e m p h a s i z e d t h e i m p o r t a n c e o f t h e h i s t o r i c a l a n d c u l t u r a l a p p r o a c h a d o p t e d b y t h e t e x t b o o k . H o w e v e r , t h e r e a s o n s h e g a v e f o r t h e e d u c a t i o n a l s i g n i f i c a n c e o f t h i s a p p r o a c h w e n t b e y o n d w h a t i s a t t i t u d i n a l o r a f f e c t i v e t o i n c l u d e s t u d e n t s ' r e a s o n i n g a n d c o g n i t i o n . T h e f o l l o w i n g e x c e r p t i l l u s t r a t e s t h a t : " T h e c o u r s e t a k e s a n i d e a , g r a v i t y s a y , a n d p i c k s u p o n t h e i d e a o f g r a v i t y f r o m v e r y e a r l y c o n c e p t s , c r i t i c a l d i s c u s s i o n s o r p h i l o s O p h y h a v i n g t o d o w i t h t h o s e c o n c e p t s , c r i t i c a l e x p e r i m e n t s t h a t s h e d n e w l i g h t o n t h e s e t h i n g s , f a m o u s p e O p l e w h o h a d u n i q u e i n s i g h t s t h a t o p e n e d u p t h e s e u n d e r s t a n d i n g s . S o t h e c o u r s e d o e s t h a t w i t h i d e a s o f h o w i s i t t h a t w e b e l i e v e t h a t w e a r e o n a p l a n e t t h a t i s e n c i r c l i n g t h e s u n , t h a t i s s p i n n i n g , t h a t i s g o i n g O f f i n s p a c e . . . . . T h e s t u d e n t t h u s c a n c o m e a w a y w i t h a n i d e a t h a t t h e s p i n n i n g e a r t h i d e a i s n o t j u s t a s c i e n t i f i c i d e a t h a t w a s e q u a l l y e x p l a i n e d b y s e v e r a l o t h e r m e t h o d s , b u t o v e r a p e r i o d o f t i m e t h e y s a w t h e e x p e r i m e n t a l e v i d e n c e t h a t l e d u s t o b e l i e v e t h a t i t m u s t b e t h i s w a y ; i t c a n ' t b e a n y o t h e r w a y . T h i s i s t r u e f o r a n u m b e r o f t h i n g s . . . . . . . . . . T h i s c o u r s e d e v e l o p s t h e i d e a w h y w e b e l i e v e t h o s e t h i n g s e x i s t . . . ; a n d , m a y b e . . . I g u e s s I a m a s t o r y t e l l e r . I e n j o y w i t h t h e s t u d e n t s d e v e l o p i n g t h i s u n d e r s t a n d i n g t h r o u g h h i s t o r i c a l d e v e l o p m e n t o f p e o p l e a n d i d e a s , a n d b u i l d i n g o n t h e s e c o n c e p t s f r o m t h e g r o u n d u p a s c i v i l i z a t i o n d i d . A n d I t h i n k t h e r e i s a n u m b e r o f a d v a n t a g e s t o t h a t . O n e i s t h a t t h e y g e t a b e t t e r h a n d l e o f w h a t t h e s e c o n c e p t s a r e , w h a t a n e l e c t r o n i s t h r o u g h e x p e r i m e n t s a n d t h o u g h t a n d h y p o t h e s e s , a n d s o o n . . . . . A n o t h e r a d v a n t a g e i s t h a t i t s h o w s t h a t p h y s i c s i s n o t o f f i n a f i e l d b y i t s e l f c l e a r a w a y f r o m t h e m a i n s t r e a m o f l i f e ; b u t p h y s i c s i n t e r a c t s a n d i n t e r f a c e s w i t h h i s t o r y a n d c u l t u r e 9 8 d e v e l o p m e n t , a n d r e l i g i o n a n d t h e o l o g y a n d a l l k i n d s o f i d e a s . A n d p h y s i c s i s j u s t o n e s e t O f i d e a s t h a t m e s h e s w i t h a l l t h e s e o t h e r s . " [ l s t I n t e r v i e w : 9 / 2 3 / 8 6 ] M r . S t e w a r t ' s s t r o n g p o s i t i v e v i e w s a b o u t t h e c o u r s e w e n t b e y o n d t h e h i s t o r i c a l c u l t u r a l a p p r o a c h a d O p t e d b y t h e t e x t b o o k . H e s a w i n t h e c o u r s e t h e v e r y r i g h t o n e t h a t f i t t e d a v a r i e t y o f f a c t o r s a n d i n f l u e n c e s a f f e c t i n g h i s s e t t i n g . " P r o j e c t P h y s i c s w a s a n i m p e d e n c e m a t c h , I g u e s s , b e t w e e n c o u r s e m a t e r i a l s , p h i l o s o p h y c o m i n g i n b y t e x t b o o k t o u s a n d o u r o w n p r e j u d i c e s , e x p e r i e n c e s , b i a s e s t o w a r d s t h i s , a g a i n s t t h a t . A n d s o i t s e e m e d t o m a t c h n o t o n l y . . . m y p h I I O S O p h y b u t a l s o s e e m e d t o m a t c h t h e k i d s a t " H o w a r d ” H i g h S c h o o l . I t s e e m e d t o b e t h e r i g h t c o u r s e f o r t h e m ” [ l s t I n t e r v i e w : 9 / 2 3 / 8 6 ] W h e n p r o b i n g f u r t h e r i n t o m o r e s p e c i f i c c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e t e x t b o o k w h i c h h e f o u n d f a v o r a b l e , M r . S t e w a r t m e n t i o n e d t w o o t h e r p o i n t s , r e a d a b i l i t y o f t h e t e x t b o o k b y s t u d e n t a n d f l e x i b i l i t y i n t h e o r g a n i z a t i o n o f t h e c o n t e n t s : " T h e P r o j e c t P h y s i c s c o u r s e , t h e w a y i t ' s o r g a n i z e d i s s o m e t h i n g l i k e a s t r i n g o f p e a r l s i n a n e c k l a c e . T h a t e a c h o n e i s s o m e w h a t i n d e p e n d e n t f r o m t h e o t h e r . " [ 2 n d I n t e r v i e w : 1 0 / 1 4 / 8 6 ] N e v e r t h e l e s s , M r . S t e w a r t w a s n o t w i t h o u t s o m e c r i t i c i s m f o r t h e c o u r s e w h i c h , h o w e v e r , w a s n o t l i m i t e d t o t h e p r o b l e m s i n c l u d e d i n t h e t e x t a s i n a p p r o p r i a t e b u t w e n t f u r t h e r t o i n c l u d e o t h e r s p e c i f i c c o n t e n t a r e a s . U n i t t w o a b o u t m o t i o n i n t h e h e a v e n s , o r , a s h e c a l l e d i t " s t r u c t u r e o f t h e u n i v e r s e " , w a s s e e n t o b e u n n e c e s s a r i l y l o n g . T h e 9 9 s a m e c r i t i c i s m w a s r a i s e d a g a i n s t p a r t s o f c h a p t e r t e n t h a t d e a l t w i t h t h e d i s c o v e r y o f t h e s t e a m e n g i n e . I t i s i n t e r e s t i n g t o n o t e h e r e t h a t t h e u n i t c r i t i c i z e d f o r b e i n g t o o l o n g , u n i t 2 , w a s g i v e n a r o u n d s i x w e e k s t o d e a l w i t h ; w h i l e u n i t 3 w h i c h i n c l u d e d t h e c h a p t e r o n t h e k i n e t i c t h e o r y o f g a s e s w a s g i v e n a r o u n d f o u r a n d a h a l f w e e k s a n d a t t h e e n d o f t h e s e m e s t e r . F u r t h e r m o r e , a l o o k o n t h e c o n t e n t s o f u n i t 2 r e v e a l s t O p i c s t h a t o f t e n a r e i n c l u d e d i n p h y s i c s b o o k s , s e p a r a t e d i n t o c l a s s i c a l m e c h a n i c s , a n d a s t r o n o m y . U n i t 3 , o n t h e o t h e r h a n d , c o n s i s t s o f t o p i c s w h i c h a r e c l a s s i c a l p h y s i c s t o p i c s . T h e y a r e a l l c e n t r a l p h y s i c s c o n c e p t s . T h e s t e a m e n g i n e a n d i t s d e v e l O p m e n t m a y b e o f m o r e o f i n t e r e s t t o a n e n g i n e e r i n g s t u d e n t t h a n t o a p h y s i c s o n e . M r . S t e w a r t c r i t i c i z e d u n i t 2 f o r b e i n g o v e r t r e a t e d . H e a p p e a r e d a s t h o u g h h e c o n c e r t e d w i t h t h i s o v e r - t r e a t m e n t b y a l l o c a t i n g m o r e t i m e f o r t h e u n i t . I n f a c t s o m e o f t h e t O p i c s , p a r t i c u l a r l y t h o s e d e a l i n g w i t h a s t r o n o m y , l i k e t h e P t o l e m i c m o d e l , r e t r o g r a d e m o t i o n , t h e C o p e r n i c a n S y s t e m , a n d T y c h o ' s o b s e r v a t i o n s w e r e d i s c u s s e d n o t o n l y w i t h a l o t o f e l a b o r a t i o n s b u t w i t h v e r y c l e a r e n t h u s i a s m o n t h e p a r t o f t h e t e a c h e r i n s p i t e o f t h e i r i n h e r e n t t e a c h i n g a n d l e a r n i n g d i f f i c u l t i e s . S o m e e x t r a a c t i v i t i e s w e r e a l s o d i s c u s s e d . M r . S t e w a r t a l s o c r i t i c i z e d t h e s e c t i o n o n s t e a m e n g i n e s a n d o n t h e b a s i s o f o v e r - t r e a t m e n t . A g a i n h e s e e m e d 1 0 0 t o r e s p o n d a c c o r d i n g l y i n h i s c l a s s r o o m t r e a t m e n t o f t h e t o p i c . A c t u a l l y h i s l e c t u r e o n t h e t O p i c w a s v e r y t h o r o u g h , f u l l o f m i n u t e h i s t o r i c a l a n d t e c h n i c a l d e t a i l s a b o u t t h e t o p i c w i t h s e v e r a l r e l a t e d d e m o n s t r a t i o n s . T h e s u r f a c e e x p l a n a t i o n o f t h a t w o u l d b e t o s a y t h a t t h e t e a c h e r w a s t r y i n g t o f o l l o w t h e t e x t b o o k a p p r O p r i a t i o n o f t i m e a n d c o n t e n t s f o r v a r i o u s t o p i c s . H o w e v e r , t h i s e x p l a n a t i o n w o u l d n o t h o l d f o r t h e m a j o r i t y o f t h e t O p i c s d i s c u s s e d a n d p a r t i c u l a r l y f o r t h o s e i n c l u d e d i n u n i t 3 . T h e s u p e r p o s i t i o n p r i n c i p l e , i n t e r f e r e n c e p a t t e r n s , s t a n d i n g w a v e s , w a v e f r o n t s , a n d d i f f r a c t i o n a r e j u s t e x a m p l e s o f s o m e o f t h e v e r y f u n d a m e n t a l p h y s i c s t o p i c s w h i c h w e r e g i v e n c u r s o r y t r e a t m e n t i n c l a s s r o o m b u t o c c u p i e d a r e a s o n a b l y a p p r o p r i a t e s p a c e i n t h e t e x t b o o k . A m o r e p l a u s i b l e e x p l a n a t i o n w o u l d b e i n t e r m s o f w h a t M r . S t e w a r t o f t e n t a l k e d a b o u t : h i s p e r s o n a l b i a s e s . I n v a r i o u s d i s c u s s i o n s a n d i n t e r v i e w s w i t h h i m , I l e a r n e d t h a t h i s f a t h e r h a d b e e n a t o o l e n g i n e e r . H e h i m s e l f s p e n t t w o y e a r s a s a n e n g i n e e r i n g s t u d e n t b e f o r e h e m o v e d t o p h y s i c s . A s a p h y s i c s s e n i o r M r . S t e w a r t h a d a c o l l e g e t e a c h i n g a s s i g n m e n t w h e r e h e t a u g h t s o m e a s t r o n o m y a n d h a d a n e a s y a c c e s s t o t h e c o l l e g e o b s e r v a t o r y . T h i s a c a d e m i c b a c k g r o u n d s e e m e d t o h a v e b e e n c a r r i e d o v e r a n d s u s t a i n e d a c t i v e l y t h r o u g h o u t t h e t w e n t y - e i g h t y e a r s o f e x p e r i e n c e i n p h y s i c s t e a c h i n g M r . S t e w a r t g a r n e r e d . T h e t h i r d c o m p a r a t i v e d i m e n s i o n o f M r . S t e w a r t ' s v i e w s a b o u t t h e t e x t b o o k w a s a l m o s t a l w a y s c l e a r w h e n e v e r h e 1 0 1 t a l k e d a b o u t t h e P r o j e c t P h y s i c s c o u r s e . T h e P S S C p h y s i c s t e x t b o o k w a s a s o r t o f a r e f e r e n c e p o i n t i n h i s d i s c u s s i o n s o f t h e H P P t e x t b o o k . T h e i m p l i c a t i o n w a s a l w a y s t h a t t h e P S S C w a s t o o d i f f i c u l t , e l i t i s t , m o n o l i t h i c i n i t s s t r u c t u r e , a n d r e s t r i c t i v e i n i t s m e t h o d o f t e a c h i n g p h y s i c s ; w h i l e t h e H P P w a s a l m o s t j u s t t h e o p p o s i t e . T h e f o l l o w i n g e x c e r p t s f r o m a t r a n s c r i p t o f a n i n t e r v i e w i l l u s t r a t e t h a t . I n t h i s e x c e r p t , a n d a f t e r h e h a d e x p l a i n e d t o m e h o w t h e H P P ' s h u m a n i s t a p p r o a c h t o p h y s i c s m a d e i t r e a c h a b l e b y a g r e a t e r n u m b e r o f s t u d e n t s , h e s t a r t e d t o r e s p o n d t o m y q u e s t i o n a b o u t o t h e r d i m e n s i o n s o f t h e H P P c o u r s e t h a t m a d e i t a t t r a c t i v e t o h i m : " W e l l , o n e t h i n g t h a t s e t s t h i s b o o k a p a r t f r o m t h e P S S C w a s t h e b o o k ' s i n h e r e n t r e a d a b i l i t y o n t h e p a r t o f s t u d e n t s . I t d i d n ' t c o n t a i n e x t r a n e o u s m a t e r i a l s . I t d i d n ' t p r o c e e d i n a l i n e a r w a y , t h e w a y a s I e x p l a i n e d t o y o u t h e P S S C w a s : a s t r u c t u r e t h a t y o u b o u g h t i n a c e r t a i n o r d e r , i n a c e r t a i n s e q u e n c e , i n t e r l o c k i n g o f i d e a s i n a c e r t a i n w a y . A n d y o u h a v e t o g e t t h e m a l l a p a r t o r t h e y d i d n ' t f i t . P r o j e c t P h y s i c s s e e m s t o b e m o r e l i k e p e a r l s t h a t y o u c a n a r r a n g e i n d i f f e r e n t w a y s . Y o u c a n s t r a n d o u t l i n e a r l y . O r y o u c a n a r r a n g e t h e p e a r l s i n a d i f f e r e n t m a n n e r . A g o o d d e a l m o r e f l e x i b l e t h a n t h e P S S C , n o t o n l y f r o m t h e t e x t b u t t h e b a c k - u p m a t e r i a l s t h e P r o j e c t P h y s i c s d i d " [ l s t I n t e r v i e w : 9 / 2 3 / 8 6 ] B e i n g a v e t e r a n t e a c h e r , M r . S t e w a r t d i d h a v e a l o n g e x p e r i e n c e o f u s i n g t h e P S S C c o u r s e . I h a d o b s e r v e d h i m u s i n g t h e t e x t b o o k f o r a s e c o n d p h y s i c s c o u r s e c a l l e d " A d v a n c e d P h y s i c s " . A n d i t m a y b e a r g u e d h e r e t h a t j u s t l i k e M r . D a v i s w h o w a s t e a c h i n g t h e I P S i n a d d i t i o n t o t h e H P P a n d r e f e r r i n g t o b o t h o f t h e m w h e n d i s c u s s i n g s o m e 1 0 2 i s s u e s , M r . S t e w a r t m i g h t h a v e b e e n s i m p l y e x p l a i n i n g t h i n g s i n t e r m s o f w h a t h e h a d e x p e r i e n c e d . W h i l e t h i s i s a l e g i t i m a t e c o n c l u s i o n , I b e l i e v e t h e r e w a s a n o t h e r i m p o r t a n t r e a s o n t h a t k e p t M r . S t e w a r t d e f e n d i n g t h e H P P a n d c r i t i c i z i n g t h e P S S C . T h e P S S C h a s g a i n e d t h e r e p u t a t i o n o f b e i n g a s e r i o u s p h y s i c s c o u r s e . I t r e f l e c t e d t h e s t r u c t u r e o f t h e d i s c i p l i n e , p h y s i c s , a n d , t h u s , g a i n e d r e s p e c t a n d a p p r o v a l o f t h e p h y s i c s c o m m u n i t y . H i s t o r i c a l l y , i t w a s v e r y m u c h i n f l u e n c e d b y p h y s i c i s t s . T h e H P P , o n t h e o t h e r h a n d , w a s i n s o m e w a y s a r e a c t i o n t o t h e P S S C . P h y s i c i s t s , o r s c i e n t i s t s i n g e n e r a l , a s w e l l a s h u m a n i s t s c o n t r i b u t e d t o t h e c o n t e n t s a n d s t r u c t u r e o f t h e c o u r s e . A s s o c i a t i o n w i t h t h e P S S C o n t h e p a r t o f a n y p h y s i c s t e a c h e r s w o u l d , t h u s , h a v e c e r t a i n a c a d e m i c i m p l i c a t i o n i f t h e a s s u m p t i o n t h a t h i g h s c h o o l t e a c h e r s c o n s i d e r t h e m s e l v e s s u b j e c t m a t t e r s p e c i a l i s t s , i s g r a n t e d . A c t u a l l y t h i s p o i n t b e c a m e c l e a r e r a s t h e s t u d y w e n t o n . A n d t h o s e c o m p a r i s o n s , M r . S t e w a r t m a d e b e t w e e n t h e t w o c o u r s e s w o u l d a p p e a r , f r o m a l a r g e r p e r s p e c t i v e , a s a w a y o f d e f e n d i n g h i s a p p r o a c h t o p h y s i c s t e a c h i n g a n d a s o r t o f r e p l y t o a n y u n s p o k e n c r i t i c i s m o f t h e w a y t h e s u b j e c t m a t t e r o f p h y s i c s w a s d e a l t w i t h i n c l a s s r o o m . M r . S t e w a r t d i d n o t s e e m w i l l i n g t o d i s s o c i a t e h i m s e l f c o m p l e t e l y f r o m t h e P S S C i n s p i t e o f a l l h i s c r i t i c i s m o f t h i s c o u r s e . T h e i m p l i c a t i o n o f t h a t w i l l b e d i s c u s s e d a s t h e w i d e r p i c t u r e o f d e a l i n g w i t h t h e s u b j e c t m a t t e r w i l l b e c o m e c l e a r e r . 1 0 3 D e s c r i p t i o n 2 : T e a c h e r s ' K n o w l e d g e g £ _ P h y s i c s E x a m i n a t i o n o f d a t a f r o m v a r i o u s s o u r c e s : c l a s s r o o m t r a n s c r i p t s , w o r k s h e e t s , i n t e r v i e w s , a n d f i e l d n o t e s , r e v e a l e d v a r i o u s p o s s i b l e l e v e l s O f d e s c r i p t i o n o f t e a c h e r s ' k n o w l e d g e O f t h e s u b j e c t m a t t e r . E a c h u n i t o r c h a p t e r w o u l d b e a p o s s i b l e l e v e l o f d e s c r i p t i o n . A c o n c e p t - l e v e l , o r a t o p i c - l e v e l w o u l d a l s o b e j u s t i f i e d f o r s o m e p u r p o s e s . D e s c r i p t i o n a t a n y l e v e l w o u l d i m p l y c e r t a i n t r a d e - o f f s . F o c u s i n g o n t e a c h e r s ' k n o w l e d g e o f p h y s i c a l c o n c e p t s a s s u c h w o u l d , f o r e x a m p l e , p r o v i d e u s w i t h d e t a i l e d d e s c r i p t i o n s o f t e a c h e r s ' u n d e r s t a n d i n g a n d t r e a t m e n t o f t h e s e c o n c e p t s , w h i l e , o n t h e o t h e r h a n d , i t w o u l d s a y l i t t l e a b o u t h i g h e r o r d e r p h y s i c s k n o w l e d g e s t r u c t u r e s . I n v e r s e l y a u n i t - l e v e l d e s c r i p t i o n w o u l d s a c r i f i c e s p e c i f i c i t y f o r t h e b r o a d - s c o p e p e r s p e c t i v e . A s e a r c h f o r a n O p t i m a l l e v e l o f d e s c r i p t i o n w o u l d s o m e w h a t b e h e l p f u l . H o w e v e r , t h e r e w e r e c e r t a i n i m p o r t a n t d i m e n s i o n s i n t e a c h e r s ' k n o w l e d g e w h i c h e l u d e d a n y o n e l e v e l o f d e s c r i p t i o n . F o r t h a t r e a s o n I d e c i d e d t o c h o o s e t w o l e v e l s o f d e s c r i p t i o n . I n t h e f i r s t l e v e l I w i l l p r e s e n t a s o r t o f o v e r v i e w o f v a r i o u s d i m e n s i o n s o f t e a c h e r s ' k n o w l e d g e o f t h e s u b j e c t m a t t e r a s t h e y p r e s e n t e d t h e m s e l v e s i n t h e d a t a . T h i s l e v e l w a s t h e w i d e - a n g l e p e r s p e c t i v e o n t e a c h e r s ' k n o w l e d g e . I t w o u l d a l s o b e f i t t i n g t o d e s c r i b e i t a s a m a c r o - l e v e l d e s c r i p t i o n o r a s w e e p v i e w . T h e m a c r o - l e v e l d e s c r i p t i o n p r a c t i c a l l y a l l t h e c o n t e n t s c o v e r e d i n t h e t w o c o u r s e s 1 0 4 d u r i n g t h e p e r i o d o f o b s e r v a t i o n ( e . g . , F a l l s e m e s t e r 1 9 8 6 ) . I n t h e s e c o n d l e v e l m o r e f o c u s i n g w a s d o n e . O n e c e n t r a l t o p i c f r o m t h e H P P c o u r s e , w a s c h o s e n . V a r i o u s d i m e n s i o n s o f t e a c h e r s ' p e r t i n e n t k n o w l e d g e a s e x p r e s s e d i n v a r i o u s s o u r c e s o f d a t a w i l l b e p r e s e n t e d . T h i s w i l l b e c a l l e d " t o p i c - v i e w " d e s c r i p t i o n . I t e x a m i n e d t e a c h e r s ' v a r i o u s a s p e c t s o f k n o w l e d g e o f t h e c e n t r a l t o p i c : m o m e n t u m a n d c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m . T h e t o p i c i n c l u d e s c e n t r a l p h y s i c a l k n o w l e d g e t h e p r e s e n t a t i o n o f w h i c h I f u l l y o b s e r v e d i n t h e d u e c o u r s e o f m y O b s e r v a t i o n s . T h e w a y i t w a s t r e a t e d i n c l a s s w a s s o m e w h a t t y p i c a l o f w h a t t h e t e a c h e r s d i d i n o t h e r t O p i c s . D i s c u s s i o n o f o t h e r s p e c i f i c s i t u a t i o n s o u t s i d e t h e r e a l m o f t h o s e t O p i c s w i l l b e b r o u g h t i n w h e n e v e r d e e m e d e x p l a n a t o r y . A M a c r o - L e v e l D e s c r i p t i o n p f t h e T e a c h e r s ' K n o w l e d g e p f P h y s i c s E x a m i n a t i o n o f t h e c o r p u s o f d a t a r e v e a l e d s e v e r a l k n o w l e d g e c l u s t e r s o r m a j o r c a t e g o r i e s o r d i m e n s i o n s o f t e a c h e r s ' k n o w l e d g e o f p h y s i c s a n d p h y s i c a l s c i e n c e . I n w h a t f o l l o w s e a c h k n o w l e d g e c l u s t e r w i l l b e d i s c u s s e d t h r o u g h a v a r i e t y o f e x a m p l e s . K n o w l e d g e 2 1 V o c a b u l a r y T e r m s 2 ; P h y s i c s B o t h t e a c h e r s e m p l o y e d a v e r y l a r g e b o d y o f p h y s i c s v o c a b u l a r y t e r m s . T h i s s t o c k o f b a s a l p h y s i c s k n o w l e d g e i n c l u d e d a r a n g e o f d i f f e r e n t p h y s i c s w o r d s a n d c o n c e p t s . T h i s r a n g e m a y b e d e s c r i b e d u n d e r t h r e e s u b - c a t e g o r i e s : 1 0 5 f a c t u a l a n d n o t a t i o n a l t e r m s , e x p e r i e n t i a l o r c o n c r e t e t e r m s , a n d t h e o r e t i c a l o r a b s t r a c t c o n c e p t s . F a c t u a l a n d n o t a t i o n a l t e r m s i n c l u d e d a h o s t o f b i t s o f f a c t u a l i n f o r m a t i o n a s w e l l a s n o t a t i o n s . T e a c h e r s k n e w v e r y m a n y p h y s i c a l c o n s t a n t s a n d t h e i r v a l u e s , e . g . s p e e d o f l i g h t , s p e e d o f s o u n d , P l a n c k ' s c o n s t a n t , c o n s t a n t o f u n i v e r s a l g r a v i t a t i o n , p e r i o d s o f r e v o l u t i o n o f s o m e p l a n e t s , e t c . . T h e i r s t o c k o f p h y s i c a l k n o w l e d g e i n c l u d e d a l s o m a n y s y m b o l s a n d a b b r e v i a t i o n s . A p a r t f r o m c o n c e p t s l i k e f o r c e , m a s s , a n d v e l o c i t y w h i c h w i l l b e d i s c u s s e d l a t e r , t e a c h e r s k n e w t h e s y m b o l s u s e d t o s t a n d f o r t h e s e a n d m a n y o t h e r s i m i l a r c o n c e p t s . T h e y k n e w , f o r e x a m p l e , t h a t " F ” w o u l d a l w a y s s t a n d f o r f o r c e , " f " f o r f r e q u e n c y , " A " f o r w a v e l e n g t h , A f o r a s m a l l i n c r e m e n t a n d s o o n . T h e i r u s a g e o f t h e s e s y m b o l s a s w e l l a s m a n y o t h e r s , l i k e t h o s e o f e l e m e n t s a n d c o m p o u n d s , r e f l e c t e d t h e i r r e c o g n i t i o n o f t h e c o n v e n t i o n a l c o n s i s t e n c y r e q u i r e d b y p h y s i c s b o o k s a n d t h e s c i e n t i f i c c o m m u n i t y a t l a r g e i n u s i n g t h e m . T h e s e s y m b o l s a r e a n i m p o r t a n t p a r t o f t h e s c i e n t i f i c c o m m u n i c a t i o n . T h o s e c o n v e r s a n t i n p h y s i c s o r s c i e n t i f i c k n o w l e d g e s p e a k t h e m f l u e n t l y . T h e y s e e m t o k n o w v e r y w e l l w h a t a G r e e k l e t t e r w o u l d s t a n d f o r i n t h e c o n t e x t o f a c e r t a i n c o n v e r s a t i o n . B o t h t e a c h e r s k n e w a l s o a l o t o f a b b r e v i a t i o n s l i k e r p m ( r e v o l u t i o n s p e r m i n u t e ) , A U ( a s t r o n o m i c a l u n i t ) , H z ( H e r t z , a u n i t o f f r e q u e n c y e q u a l t o a c y c l e p e r s e c o n d ) , a n d s o o n . A g a i n t h e s e a b b r e v i a t i o n s w e r e u s e d i n v a r i o u s a s p e c t s o f 1 0 6 t h e t e a c h e r s ' c l a s s r o o m p h y s i c s d i s c o u r s e . A s e c o n d s u b - c a t e g o r y o f t e a c h e r s ' k n o w l e d g e o f p h y s i c s t e r m s w a s f o u n d t o b e r e l a t e d t o w h a t m a y b e d e s c r i b e d a s c o n c r e t e o r e x p e r i e n t i a l c o n c e p t s . T h e s e w o u l d i n c l u d e t e r m s o r c o n c e p t s w h i c h h a v e c l e a r c o n c r e t e d e n o t a t i o n s o r r e f e r e n t s . T h e y w o u l d i n c l u d e t e r m s u s e d t o r e f e r t o s o m e p h y s i c s a r t i f a c t s l i k e l a b o r a t o r y e q u i p m e n t s , f o r e x a m p l e , f l a s k s , b e a k e r s , t i m e r s , o s c i l l a t o r s , h y d r o m e t e r s , o s c i l l o s c o p e s , t h e r m o m e t e r s , c e l e s t i a l s p h e r e s , e t c . . I n c l u d e d u n d e r t h i s s u b - c a t e g o r y w o u l d a l s o b e n a m e s o f m a n y s c i e n t i s t s l i k e N e w t o n , G a l i l e o , K e p l e r , e t c . ; n a m e s o f s u b s t a n c e s l i k e c O p p e r , o x y g e n , m e t h a n o l , e t c . ; a n d n a m e s o f o t h e r p h y s i c s o r s c i e n c e o b j e c t s l i k e n a m e s o f p l a n e t s , m o o n s , a n d s t a r s . - M a n y o f t h e s e e x p e r i e n t i a l c o n c e p t s m a y h a v e t w o l e v e l s o f m e a n i n g s . O n e l e v e l w o u l d b e t h e d i r e c t d e n o t a t i o n a l m e a n i n g g i v e n b y t h e t e r m . A t e r m l i k e V e n u s m a y m e a n t h a t p l a n e t w h i c h y o u c a n s e e a t a c e r t a i n p o i n t i n t h e s k y . I t c o u l d a l s o m e a n t h a t p l a n e t w i t h p a r t o r a l l o f i t s k n o w n p h y s i c a l c h a r a c t e r i s t i c s . O n l y t h e f i r s t m e a n i n g w a s i m p l i e d a b o v e . T h e s e c o n d m e a n i n g w h i c h e x p l i c a t e s t h e f e a t u r e s o f t h e o b j e c t r e f e r r e d t o m a y b e m o r e a p p r o p r i a t e l y i n c l u d e d u n d e r t h e t h i r d s u b - c a t e g o r y . 1 0 7 T h e t h i r d s u b - c a t e g o r y o f p h y s i c s t e r m s a n d c o n c e p t s t e a c h e r s k n e w i n c l u d e d w o r d s a n d e x p r e s s i o n s w i t h a b s t r a c t o r t h e o r e t i c a l d e n o t a t i o n a l m e a n i n g s . H o w e v e r i t s h o u l d b e e m p h a s i z e d h e r e t h a t t h e d e g r e e o f a b s t r a c t i o n m a y v a r y f r o m o n e c o n c e p t t o a n o t h e r . I n o t h e r w o r d s , t h e r e w o u l d b e a c o n t i n u u m o f t h e d e g r e e o f a b s t r a c t i o n i n v o l v e d i n t h e s e t e r m s r a n g i n g f r o m t e r m s w i t h s o m e d e g r e e o f e x p e r i e n t i a l m e a n i n g l i k e " f o r c e " a n d " w o r k " t o t e r m s w i t h v e r y l i t t l e d i r e c t e x p e r i e n t i a l m e a n i n g a n d m u c h o f t h e o r e t i c a l m e a n i n g l i k e e n e r g y , r i g i d b o d y , e l a s t i c c o l l i s i o n , i n e l a s t i c c o l l i s i o n , t i m e , m a s s , a t o m , m o l e c u l e , e l e c t r o n , n e u t r i n o , e t c . . T h e p a r t i a l l y e x p e r i e n t i a l m e a n i n g o f s o m e t e r m s m a y r e f l e c t t h e h i s t o r i c a l g e n e s i s o f t h o s e t e r m s a s o r i g i n a t i n g f r o m o u r c o m m o n s e n s e l a n g u a g e . T h e r e i s a n o v e r l a p o f m e a n i n g b e t w e e n t h e c o m m o n s e n s e u s a g e o f t h e w o r d " w o r k ” a n d i t s u s a g e i n p h y s i c s . W h i l e t h i s o v e r l a p m a y b e h e l p f u l i n p h y s i c s l e a r n i n g o r t e a c h i n g d u r i n g i t s v e r y e l e m e n t a r y s t a g e s , i t i s i r r e l e v a n t a t m o r e a d v a n c e d s t a g e s o f p h y s i c s k n o w l e d g e a r t i c u l a t i o n . I n d e e d , i t m a y b e a r g u e d t h a t e v e n t u a l l y w e h a v e t o t o t a l l y d i s c a r d t h e c o m m o n s e n s e m e a n i n g w h e n e v e r w e t a l k p h y s i c s . T h i s p o i n t m a y h a v e s o m e s e r i o u s i m p l i c a t i o n s n o t o n l y o n t h e o f t e n s t a t e d d i c h o t o m y o f s c i e n t i f i c a n d c o m m o n s e n s e k n o w l e d g e , b u t m o r e r e l e v a n t l y h e r e o n p h y s i c s o r s c i e n c e t e a c h i n g a n d l e a r n i n g . I w i l l c o m e b a c k t o t h i s p o i n t i n t h e n e x t c h a p t e r . S u f f i c e h e r e t o s a y t h a t t e a c h e r s d i d k n o w a n d u s e a l a r g e b o d y o f t h e s e 1 0 8 c o n c e p t s i n t h e i r c l a s s r o o m p h y s i c s d i s c o u r s e . K n o w l e d g e 2 : H i g h e r - O r d e r P h y s i c s R e l a t i o n s B o t h t e a c h e r s k n e w a n d u s e d a v a r i e t y o f r e l a t i o n s a m o n g v a r i o u s p h y s i c a l c o n c e p t s . R e l a t i o n s a l s o v a r i e d i n t h e d e g r e e o f a b s t r a c t i o n a n d t h e n u m b e r o f c o n c e p t s e x p r e s s e d o r i n c l u d e d i n t h e m . S o m e o f t h e m w e r e o n l y m e r e l y r e c i p r o c a l d e f i n i t i o n s a m o n g t w o c o n c e p t s l i k e t h e r e c i p r o c a l r e l a t i o n b e t w e e n t h e p e r i o d o f r e v o l u t i o n ” P ” a n d t h e f r e q u e n c y " f ” , P - % . O t h e r s i n c l u d e d m o r e t h a n t w o c o n c e p t s a n d w e r e s t a t e d a s r e l a t i o n s o r l a w s . W h i l e s o m e o f t h e s e r e l a t i o n s a n d l a w s c o m b i n e d c o n c e p t s w i t h s o m e c l e a r c o n n e c t i o n s w i t h c o m m o n s e n s e k n o w l e d g e a n d e x p e r i e n c e s , o t h e r s w e r e o f l e s s e x p e r i e n t i a l d e n o t a t i o n s . D e f i n i t i o n s l i k e a v e r a g e v e l o c i t y , w h i c h i n c l u d e d t h e c o n c e p t s o f d i s t a n c e a n d t i m e , a n d d e n s i t y w h i c h i n c l u d e d m a s s a n d v o l u m e , w e r e e x a m p l e s o n s u c h r e l a t i o n s w i t h s o m e e x p e r i e n t i a l r e f e r e n c e s . T h e r e l a t i o n b e t w e e n t h e w a v e l e n g t h o f a d i s t u r b a n c e , i t s v e l o c i t y a n d f r e q u e n c y w o u l d h a v e l e s s e x p e r i e n t i a l c o n n e c t i o n s . S o m e o f t h o s e r e l a t i o n s w e r e s t i l l o f h i g h e r l e v e l o f a b s t r a c t i o n l i k e e q u a t i o n s o f s t r a i g h t l i n e m o t i o n w i t h c o n s t a n t a c c e l e r a t i o n , a n d t h e r e l a t i o n b e t w e e n t h e t o t a l d i s t a n c e f a l l e n ( i n a f r e e f a l l s i t u a t i o n ) a n d o f b o t h t h e t o t a l t i m e o f f a l l a n d a c c e l e r a t i o n o f t h e f a l l i n g b o d y , a s s u m i n g t h a t t h e b o d y s t a r t e d f r o m r e s t : d = 3 5 s t 2 f i n a l f i n a l 1 0 9 L a w s k n o w n a n d t a u g h t b y t e a c h e r s w e r e o f t w o d i f f e r e n t k i n d s : e m p i r i c a l l a w s , a n d d e r i v a t i o n a l l a w s . A g a i n i n t h e c a s e o f e m p i r i c a l l a w s c o n c e p t s e n c a p s u l e d i n t h e m d i d h a v e s o m e o b s e r v a t i o n a l o r e x p e r i e n t i a l m e a n i n g s , t h o u g h o f d i f f e r e n t d e g r e e s f r o m o n e a n o t h e r . T h e l a w o f l e v e r i m p l i e d i n t h e c o n s t r u c t i o n o f u n e q u a l - a r m b a l a n c e s i n c l u d e d c o n c e p t s l i k e w e i g h t a n d d i s t a n c e w i t h s o m e c l e a r c o n n e c t i o n s w i t h o u r d a i l y e x p e r i e n c e s . K e p l e r ' s e m p i r i c a l l a w s : l a w o f a r e a s , l a w o f e l l i p t i c a l o r b i t s , a n d l a w o f p e r i o d s , a r e o f l e s s c l e a r c o n n e c t i o n s w i t h c o m m o n s e n s e e x p e r i e n c e . D e r i v a t i o n a l l a w s i n c l u d e d t h o s e r e l a t i o n s d e r i v e d t h r o u g h m a t h e m a t i c a l d e d u c t i v e r e a s o n i n g f r o m c e r t a i n t h e o r i e s , p o s t u l a t e s , o r h y p o t h e s e s . T h e s e l a w s a r e s t i l l m o r e s e e m i n g l y d e t a c h e d f r o m e v e r y d a y e x p e r i e n c e s . T h e f i r s t t w o l a w s o f t h e r m o d y n a m i c s w o u l d b e e x a m p l e s o f s u c h l a w s . T h e f i r s t l a w , w h i c h i s a n o t h e r s t a t e m e n t o f t h e g e n e r a l l a w o f c o n s e r v a t i o n o f e n e r g y , w a s d e r i v e d f r o m t h e p o s t u l a t e s o f t h e k i n e t i c t h e o r y o f h e a t . T h i s l a w s u m m a r i z e s t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e c h a n g e i n t h e t o t a l e n e r g y o f a s y s t e m " A E " , t h e n e t w o r k o n t h e s y s t e m " A W ” , a n d t h e n e t h e a t t r a n s f e r t o t h e s y s t e m " A H " A B B A W j - A H A l l o f t h e t h r e e c o n c e p t s i n v o l v e a h i g h d e g r e e o f d e t a c h m e n t f r o m e v e r y d a y e x p e r i e n c e s . T h e s e c o n d l a w i s s t i l l o f l e s s o b s e r v a t i o n a l c o n n e c t i o n s . O n e w a y t o e x p r e s s t h i s l a w w o u l d b e i n t h e h i g h l y a b s t r a c t f o r m : 1 1 0 A S - 0 f o r r e v e r s i b l e p r o c e s s e s A S > 0 f o r a n y o t h e r p r o c e s s e s w h e r e " A S " s t a n d s f o r t h e c h a n g e i n t h e e n t r O p y w h i c h i s d e f i n e d a s t h e h e a t g a i n e d b y t h e s y s t e m " A H " d i v i d e d b y t h e t e m p e r a t u r e o f t h e s y s t e m " T ” . C l e a r l y a t t h i s s t a g e s u c h l a w s a r e h i g h l y t h e o r e t i c a l . H o w e v e r I w i l l r e f r a i n h e r e f r o m s t a t i n g t h a t t h e y a r e t o t a l l y m a t h e m a t i c a l o r a b s t r a c t i n o r d e r t o a v o i d a n y p h i l o s O p h i c a l d i s c u s s i o n a b o u t t h e n a t u r e o f m a t h e m a t i c a l k n o w l e d g e a n d w h e t h e r o r n o t i t i s t o t a l l y o r p u r e l y t h e o r e t i c a l . I w i l l , h o w e v e r , h o l d t h e b e l i e f t h a t t h e m a t h e m a t i c a l f o r m u l a t i o n s i m p l i e d i n t h e s e a n d m a n y o t h e r s i m i l a r l a w s a n d t h e o r i e s h e l d b y t e a c h e r s r a i s e t h e l e v e l o f d e t a c h m e n t f r o m e v e r y d a y e x p e r i e n c e s a n d o b s e r v a t i o n s t o v a r y i n g d e g r e e s . T o s t r e t c h t h i s s t a t e m e n t b e y o n d w h a t i s d i s c u s s e d i n c l a s s r o o m , w e m a y t h i n k o f s o m e m a t h e m a t i c a l f o r m u l a t i o n s , l i k e q u a n t u m m e c h a n i c a l o n e s , a s c o m p l e t e l y d e t a c h e d f r o m w h a t w e e x p e r i e n c e i n e v e r y d a y l i f e . H o w e v e r t o s a y t h a t s u c h a k n o w l e d g e w o u l d b e c o m e t o t a l l y a b s t r a c t a n d t h e o r e t i c a l i s , I t h i n k , b e y o n d t h e k n o w l e d g e g i v e n . A f t e r a l l i f s u c h a t h i n g a s c o m p l e t e a b s t r a c t i o n e x i s t s , t h e n i t s h o u l d b e b e y o n d t h e r e a l m o f p h y s i c s w h i c h i s c o n c e r n e d w i t h n a t u r e a n d i t s p h e n o m e n a . M a t h e m a t i c s a s a p u r e e n t i t y i s n o t a s c i e n c e . T e a c h e r s ' k n o w l e d g e i n c l u d e d s o m e t h e o r e t i c a l p o s t u l a t e s a n d p r o p o s i t i o n s s o m e o f t h e m i n t h e f o r m o f t h e o r i e s . G a l i l e o ' s p o s t u l a t e o f t h e u n i f o r m a c c e l e r a t i o n i n f r e e f a l l , N e w t o n ' s u n i v e r s a l g r a v i t a t i o n , p o s t u l a t e s o f 1 1 1 t h e k i n e t i c t h e o r y o f h e a t , a n d k i n e t i c m o l e c u l a r t h e o r y w e r e a l l d i s c u s s e d i n o n e w a y o r a n o t h e r . R e l a t i v i t y a s a t h e o r y w a s i n v o k e d o c c a s i o n a l l y b u t n e v e r i n s p e c i f i c a s p e c t s . T h i s c a t e g o r y o f k n o w l e d g e r e p r e s e n t e d t h e m o s t s O p h i s t i c a t e d t y p e o f k n o w l e d g e a b o u t t h e s u b j e c t m a t t e r d i s c u s s e d i n c l a s s r o o m . I t r a n k s h i g h i n t h e h i e r a r c h i c a l s t r u c t u r e o f o u r s c i e n t i f i c k n o w l e d g e . T e a c h e r s ' M a t h e m a t i c a l K n o w l e d g e I n t h e i r e x p l a n a t i o n a n d a p p l i c a t i o n o f v a r i o u s l a w s a n d r e l a t i o n s t e a c h e r s r e l i e d u p o n a n o t h e r d i m e n s i o n o f t h e i r k n o w l e d g e , n a m e l y , t h e i r m a t h e m a t i c a l k n o w l e d g e . P r a c t i c a l l y a l l r e l a t i o n s d i s c u s s e d w e r e f o r m u l a t e d i n s i m p l e a l g e b r a i c f o r m s w h i c h r e q u i r e d f o r t h e i r a p p l i c a t i o n s i m p l e m a n i p u l a t i o n s m o s t l y o f t h e f o r m o f f i n d i n g a n u n k n o w n i n f i r s t o r d e r e q u a t i o n s . O n s o m e i n s t a n c e s w h e r e m o r e s o p h i s t i c a t e d k n o w l e d g e w a s r e q u i r e d t e a c h e r s s t i l l s h o w e d t h e i r w i l l i n g n e s s t o g o i n t o t h a t s O p h i s t i c a t i o n . H o w e v e r , t h o s e i n s t a n c e s w e r e v e r y f e w i n n u m b e r . B e s i d e s a l g e b r a , t e a c h e r s k n e w a n d u s e d a l o t o f g e o m e t r y . H o w e v e r , a l l t h e g e o m e t r y u s e d w a s l i m i t e d t o p l a n e g e o m e t r y , d e a l i n g w i t h p l a n e f i g u r e s o n l y . P o i n t s , l i n e s , t r i a n g l e s , s p h e r e s , e l l i p s e s w e r e b r o u g h t i n t o d i s c u s s i o n s a t v a r i o u s o c c a s i o n s . V e c t o r m a n i p u l a t i o n , f o r e x a m p l e r e q u i r e d f o r t h e i r r e p r e s e n t a t i o n a l o t o f k n o w l e d g e a b o u t p o i n t s , l i n e s , t r i a n g l e s , p a r a l l e l o g r a m s ; w h i l e t h e u n i t o n a s t r o n o m y r e q u i r e d k n o w l e d g e o n c i r c l e s , e l l i p s e s , a n d s o m e t i m e s 1 1 2 s p h e r e s . T e a c h e r s d i d k n o w a l l t h e f u n d a m e n t a l r e l a t i o n s a n d c h a r a c t e r i s t i c s g o v e r n i n g a l l p l a n e s m e n t i o n e d . T r i g o n o m e t r i c f u n c t i o n s , e s p e c i a l l y t h e t a n g e n t f u n c t i o n , w e r e a l s o d i s c u s s e d . A l t h o u g h t e a c h e r s , o n s o m e o c c a s i o n s , a r t i c u l a t e d s o m e o f t h e i r k n o w l e d g e a b o u t s p h e r i c a l g e o m e t r y , t h a t d o m a i n o f t h e i r k n o w l e d g e d i d n o t s e e m t o b e o f s i g n i f i c a n t r e l e v a n c e t o t h e c l a s s r o o m s e t t i n g . T e a c h e r s ' P h i l o s o p h i c a l a n d H i s t o r i c a l K n o w l e g g g 3 : S c i e n c e I h a v e d e l i b e r a t e l y i n c l u d e d t h e p h i l o s O p h i c a l a n d h i s t o r i c a l d i m e n s i o n s u n d e r o n e k n o w l e d g e c l u s t e r i n t h i s s e c t i o n . T h i s i s b e c a u s e I b e l i e v e t h a t i n t h e r e s e a r c h s e t t i n g t h e r e w a s a s t r o n g c o n n e c t i o n b e t w e e n t h e t w o . A s e x p l a i n e d e a r l i e r t h e H P P a d o p t e d a n h i s t o r i c a l a p p r o a c h t o i n t r o d u c i n g p h y s i c s i d e a s . T h i s i n e v i t a b l y h a d c e r t a i n p h i l o s O p h i c a l i m p l i c a t i o n s . B o t h t e a c h e r s , t h e r e f o r e , w e r e o c c a s i o n a l l y i n v o l v e d i n h i s t o r i c a l a s w e l l a s p h i l o s o p h i c a l c l a s s r o o m d i s c o u r s e . H o w e v e r , w h i l e t h e t e a c h e r s w e r e f u l l y a w a r e o f t h e h i s t o r i c a l c o m p o n e n t o f t h e i r d i s c o u r s e a n d r e f e r r e d t o i t a s s u c h , r a r e l y , h o w e v e r , t h e y e x p l i c i t l y r e f e r r e d t o s o m e o f t h e i r p h y s i c s d i s c o u r s e a s p h i l o s o p h i c a l . T h e y n e v e r l e f t m e w i t h t h e i m p r e s s i o n t h a t t h e y w e r e d e l i b e r a t e l y o r c o n s c i o u s l y i n v o l v e d o r e v e n i n t e r e s t e d i n a c l a s s r o o m d i s c u s s i o n a b o u t s o m e p h i l o s o p h i c a l i s s u e s p e r t i n e n t t o p h y s i c s k n o w l e d g e . T h i s b e c a m e c l e a r e r w h e n I t r i e d , t h r o u g h i n t e r v i e w i n g t h e m , t o p r o b e f o r s o m e p h i l o s o p h i c a l d i m e n s i o n s i n t h e i r k n o w l e d g e . 1 1 3 D i f f e r e n t u n d e r s t a n d i n g s a p p e a r e d w h e n s o m e p h i l o s p h i c a l t e r m s a n d e x p r e s s i o n s w e r e f i r s t d i s c u s s e d . E x a m p l e s o f t h e s e w o u l d i n c l u d e s u b j e c t i v i t y a n d o b j e c t i v i t y i n s c i e n c e , i n d u c t i o n a n d d e d u c t i o n , a n d p r o g r e s s i n s c i e n c e . A f t e r d e t e c t i n g s o m e d i f f e r e n c e s i n o u r u n d e r s t a n d i n g s o f t h e i r m e a n i n g s , I d e c i d e d t o d i s c u s s t h e m f i r s t w i t h t h e t e a c h e r s i n s u c h a w a y t h a t w o u l d b r i n g a s h a r e d u n d e r s t a n d i n g o f t h e s e e x p r e s s i o n s b e f o r e d o c u m e n t i n g t h e t e a c h e r s ' p e r t i n e n t v i e w s . T h a t , h o w e v e r , d i d n o t e l i m i n a t e a l l d i f f e r e n c e s i n o u r u n d e r s t a n d i n g s o f m e a n i n g s o f c e r t a i n t e r m s . W h e n , f o r e x a m p l e , I a s k e d w h e t h e r s c i e n c e p r o g r e s s e s i n a l i n e a r f a s h i o n , i m p l y i n g a c e r t a i n d i r e c i t o n a l p r o g r e s s i o n t o w a r d a c e r t a i n g o a l o f b e t t e r o r m o r e t r u t h f u l k n o w l e d g e , o r b y r e p l a c e m e n t , i m p l y i n g t h e s u p e r s e s s i o n o f o l d i d e a s b y n e w o n e s , I d i s c o v e r e d t h a t t h e w o r d l i n e a r w a s u n d e r s t o o d d i f f e r e n t l y . I h a d , i n a s u b s e q u e n t i n t e r v i e w t o a s k t h e s a m e q u e s t i o n b u t d i f f e r e n t l y . W h a t I h a d l e a r n e d f r o m t h a t w a s b o t h r e v e a l i n g a n d u s e f u l . T e a c h e r s h a d t h e i r o w n m e a n i n g s a n d u n d e r s t a n d i n g s o f c e r t a i n t e r m s a n d e x p r e s s i o n s . T h e s e m e a n i n g s s e e m e d m o r e c o n n e c t e d w i t h t h e i r d a i l y w o r k a n d e x p e r i e n c e s t h a n w i t h t h e r e s e a r c h e r ' s o r a n y o t h e r s e e m i n g l y o b j e c t i v e f o r m s . I t i s i n t e r e s t i n g t o n o t e h e r e t h a t t h e i n i t i a l r e s p o n s e o f M r . S t e w a r t t o t h e w o r d ' l i n e a r ' r e f l e c t e d h i s u s a g e o f t h e w o r d t o d e s c r i b e t h e s t r u c t u r e a n d p r o g r e s s i o n O f p h y s i c s k n o w l e d g e a s i t i s p o r t r a y e d i n s c h o o l p h y s i c s t e x t b o o k s w i t h o u t a n y r e f e r e n c e t o v a l u e j u d g e m e n t o r 1 1 4 v e r i s m i l i t u d e i s s u e s p e r t a i n i n g t h a t k n o w l e d g e . I , t h u s , b e c a m e m o r e c a r e f u l a b o u t u s i n g s o m e t e r m s i n m y d i s c u s s i o n s . W h e n e v e r i n d o u b t a b o u t m u t u a l a g r e e m e n t o n c e r t a i n m e a n i n g s , I a t t e m p t e d t o , f i r s t , d i s c o v e r t h e t e a c h e r ' s c o u n t e r p a r t s o f m y w o r d s o r i d e a s , a n d s e c o n d , c o n d u c t t h e d i s c u s s i o n o r i n t e r v i e w s w i t h i n t h e m e d i u m o f h i s c o n t e x t u a l m e a i n g s , n o t m i n e . T h a t i s w h y f r o m a n ' o b j e c t i v e ' f r a m e w o r k t h e t e a c h e r s d i d n o t a p p e a r t o p h i l o s O p h i z e d u r i n g t h e i r c l a s s r o o m d i s c u s s i o n s . T h e y d i d n o t c l a i m t o u s e p h i l o s O p h i c a l a r g u m e n t s i n t h e i r d i s c u s s i o n s . B u t t h e i r c o u n t e r p a r t s o f w h a t w e t e r m a s s u c h w e r e i n t h e r e . T h e i r h i s t o r i c a l a c c o u n t s o f t h e d e v e l O p m e n t o f p h y s i c s k n o w l e d g e d i d h a v e c e r t a i n b e a r i n g s o n w h e t h e r p h y s i c s p r o g r e s s w a s l i n e a r o r n o t . T h e i r a c c o u n t s o f a c c e p t e d m o d e s o f r e a s o n i n g i n e x p l a n a t i o n a n d p r e d i c t i o n o f n a t u r a l p h e n o m e n a , t h e i r a c c e p t a n c e o f c e r t a i n s c i e n t i f i c a s s u m p t i o n s a n d p r i n c i p l e s , i n d i c a t e d t h i s t a c i t d i m e n s i o n o f t h e i r k n o w l e d g e . I t w a s t h e s e c o n s i d e r a t i o n s o n m y p a r t t h a t m a d e m e p u r s u e t h e s e a r c h f o r m o r e u n d e r s t a n d i n g o f t h e i r p h i l o s O p h i c a l k n o w l e d g e . A n a l y s e s o f t r a n s c r i p t s o f i n t e r v i e w s a n d c l a s s r o o m r e c o r d i n g s a n d f i e l d n o t e s s h o w e d t h a t t e a c h e r s k n e w a l o t a b o u t t h e h i s t o r y a n d p h i l o s O p h y o f s c i e n c e . I h a v e o r g a n i z e d t h i s b o d y o f k n o w l e d g e u n d e r t w o m a j o r c a t e g o r i e s : k n o w l e d g e o f d e v e l o p m e n t a n d g r o w t h o f s c i e n t i f i c k n o w l e d g e , a n d k n o w l e d g e o f t h e n a t u r e o f s c i e n t i f i c k n o w l e d g e . I w i l l 1 1 5 u s e t h e t e r m s c i e n c e h e r e b u t w i t h t h e u n d e r s t a n d i n g t h a t m u c h o f t h e d i s c u s s i o n w a s p r i m a r i l y r e l a t e d t o p h y s i c s b u t t h e n i n s o m e w a y g e n e r a l i z e d t o s c i e n c e , w h i c h w a s m e a n t t o b e p h y s i c a l s c i e n c e . T e a c h e r s ' K n o w l e d g e 2 : t h e D e v e l o p m e n t a n d G r o w t h p f S c i e n t i f i c K n o w l e d g g T w o s u b c a t e g o r i e s o f k n o w l e d g e m a y b e d i s c u s s e d w i t h i n t h i s c o n t e x t : t e a c h e r ' s k n o w l e d g e o f s c i e n t i f i c h i s t o r i c a l a c o u n t s , a n d t h e i r k n o w l e d g e o f t h e l o g i c a n d r e a s o n i n g i n o r g a n i z i n g a n d s e q u e n c i n g p h y s i c s k n o w l e d g e . T e a c h e r s ' K n o w l e d g e p f S c i e n c i t i c H i s t o r i c a l A c c o u n t s B o t h ' t e a c h e r s k n e w a g r e a t d e a l o f h i s t o r i c a l a c c o u n t s t h a t d e a l t w i t h t h e d e v e l o p m e n t a n d p r o g r e s s o f s c i e n t i f i c i d e a s . N a m e s a n d i d e a s c h a r a c t e r i s t i c o f t h e G r e e k s c i e n t i f i c c u l t u r e w e r e f r e q u e n t l y d i s c u s s e d a n d r e f e r r e d t o . A r i s t o t l e ' s i d e a s a b o u t m o t i o n , E r a t o s t h e n e s ' a t t e m p t t o m e a s u r e t h e s i z e o f t h e e a r t h , P t o l e m y ' s b o o k ” A l m a g e s t " a n d h i s f a m o u s s y s t e m w e r e v e r y f r e q u e n t l y d i s c u s s e d o r r e f e r r e d t o w h e n d i s c u s s i n g o t h e r s c i e n t i s t s ' c o r r e s p o n d i n g i d e a s . T h e m i d d l e a g e s w e r e l e f t a l m o s t b l a n k i n t h e s e q u e n c i n g o f s c i e n t i f i c k n o w l e d g e d i s c u s s e d . O n l y v e r y f e w a n d c a u s a l r e f e r e n c e s w e r e m a d e t o t h e M o s l e m s c i e n c e t h a t f l o u r i s h e d b e t w e e n t h e s e v e n t h t o t h e t h i r t e e n t h c e n t u r y . T e a c h e r s k n e w a g r e a t d e a l a b o u t t h e h i s t o r y o f E u r o p e a n s c i e n c e t h a t s t a r t e d l a t e r , a f t e r t h e 1 6 t h c e n t u r y . M a j o r p h y s i c s d i s c o v e r i e s a n d i d e a s w e r e i n t e n s i v e l y d i s c u s s e d a n d c o m p a r e d w i t h t h o s e o f t h e G r e e k s . A l o t o f 1 1 6 b i o g r a p h i c a l k n o w l e d g e a b o u t g r e a t s c i e n t i s t s l i k e G a l i l e o , K e p l e r , B r a h e , C o p e r n i c u s , N e w t o n , a n d L i b n e t z w e r e a l s o b r o u g h t i n t o t h e c l a s s r o o m d i s c o u r s e b y b o t h t e a c h e r s . B o t h i m p o r t a n t d i s c o v e r i e s a n d s o m e m i n u t e p e r s o n a l d e t a i l s a b o u t t h o s e s c i e n t i s t s w e r e o f t e n d i s c u s s e d . M r . S t e w a r t , f o r e x a m p l e g a v e a b i o g r a p h i c a l i n t r o d u c t i o n o f o v e r 9 0 0 w o r d s a b o u t N e w t o n b e f o r e s t a r t i n g a d i s c u s s i o n a b o u t h i s l a w s o f m o t i o n . T h e h i s t o r y l i n e a d o p t e d b y t h e H P P t e x t b o o k a n d u t i l i z e d b y t h e t e a c h e r s w a s n o t l i m i t e d t o a n a r r a t i o n o f n a m e s , p l a c e s , i d e a s , a n d m a j o r s c i e n t i f i c d i s c o v e r i e s . O t h e r s o c i a l i s s u e s a c t i n g o n , a n d b e i n g i n f l u e n c e d b y , s c i e n c e w e r e a l s o r a i s e d . A m o n g t h e s e i s s u e s t e a c h e r s k n e w a b o u t t h e c u l t u r a l a n d r e l i g i o u s m i l i e u t h a t p r e v a i l e d i n E u r O p e a t v a r i o u s e r a s . T h e y k n e w h o w s c i e n c e b a t t l e d w i t h s o m e o f t h o s e i s s u e s . T e a c h e r s a l s o k e p t t h e c o r r e c t c h r o n o l o g y o f s c i e n t i f i c e v e n t s . T h a t w a s c l e a r i n t h e c h r o n o l o g i c a l o r d e r t h a t p e r m e a t e d t h e m a j o r t o p i c s t h e y d i s c u s s e d . I t w a s a l s o e v i d e n t i n s o m e o f t h e i r e x p l a n a t i o n s o f t h e d e v e l o p m e n t o f c e r t a i n i d e a s o r t h e o r i e s l i k e t h e h i s t o r i c a l d e v e l o p m e n t o f N e w t o n i a n m e c h a n i c s a n d t h e t h e o r i e s o f h e a t . A s f a r a s t h i s h i s t o r i c a l d i m e n s i o n o f t e a c h e r s ' k n o w l e d g e w a s c o n c e r n e d , I w a s n o t a b l e t o d e t e c t m a j o r s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e s b e t w e e n t h e t w o t e a c h e r s ' p e r t i n e n t k n o w l e d g e . T h e o n l y d i f f e r e n c e t h a t a p p e a r e d t o m e w a s a m a t t e r o f q u a n t i t y r a t h e r t h a n q u a l i t y . M r . S t e w a r t s e e m e d 1 1 7 t o h a v e a m o r e e l a b o r a t e a n d d e t a i l e d h i s t o r i c a l l a c c o u n t t h a n w h a t M r . D a v i s h a d . H o w e v e r b o t h a p p e a r e d t o k n o w m o r e o r l e s s t h e s a m e k e y i s s u e s e m b e d e d i n t h e s e h i s t o r i c a l a c c o u n t s , w h i c h w e r e a c e n t r a l p a r t o f t h e H P P c o u r s e c o n t e n t . T e a c h e r s ' K n o w l e d g e 2 : t h e L o g i c a n d R e a s o n i n g i 3 O r g a n i z i n g a n d S e q u e n c i n g P h y s i c s K n o w l e d g e A s s c i e n c e p r o g r e s s e s i t n e e d s o r g a n i z a t i o n w h i c h i n t u r n r e q u i r e s a m o n g o t h e r t h i n g s s o m e f o r m o f s e q u e n c i n g . T h e s t o r y l i n e o f t h e d e v e l o p m e n t a n d p r o g r e s s o f s c i e n t i f i c k n o w l e d g e s e r v e d s e v e r a l p u r p o s e s . I t , f o r e x a m p l e , e x a m i n e d t h e i n t e r f a c e s b e t w e e n s c i e n c e a n d s e v e r a l s o c i a l i s s u e s . B o t h t e a c h e r s , a s w a s e x p l a i n e d e a r l i e r , f o u n d t h a t e d u c a t i o n a l l y h e l p f u l a n d u s e f u l . I n a s e n s e t e a c h e r s u s e d t h i s s t o r y l i n e , a s M r . S t e w a r t e x p l a i n e d : " t o h a n g p h y s i c s c o n c e p t s f r o m ” . I n o t h e r w o r d s i t w a s u t i l i z e d n o t o n l y a s a m e a n s o f e x p o s i n g o r e x p l a i n i n g w h a t t h e y k n e w a b o u t p h y s i c s , b u t a l s o a s a w a y O f s e q u e n c i n g a n d o r g a n i z i n g t h e i r k n o w l e d g e . T h i s w a s d o n e a t s e v e r a l l e v e l s . F i r s t , a c r o s s t h e v a r i o u s c h a p t e r s a n d u n i t s t h e y d i s c u s s e d , t h e r e w a s a d i r e c t i o n a l t r e n d o f m o v i n g f r o m o l d , s i m p l e , a n d c l a s s i c a l i s s u e s i n p h y s i c s l i k e i d e a s a b o u t m o t i o n , t o l a t e r m o r e s o p h i s t i c a t e d i d e a s l i k e e l e c t r o m a g n e t i s m , t o m o d e r n t o p i c s l i k e r a d i o a c t i v i t y , a n d m o d e l s O f t h e a t o m a n d n u c l e o n s . S e c o n d , w i t h i n e a c h p a r t i c u l a r t o p i c o r c h a p t e r t h e r e w a s a l w a y s t h e t e n d e n c y o f m o v i n g f r o m t h e o l d t r e a t m e n t t o t h e m o r e r e c e n t p e r t i n e n t 1 1 8 i d e a s . H u n g o n t h i s l i n e t h r o u g h t h e c h a p t e r s , a n d s e g m e n t s o f l i n e s t h r o u g h v a r i o u s t O p i c s O f s e q u e n c i n g , w e r e t h e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e o f c o n c e p t s , r e l a t i o n s , a n d t h e o r i e s o r m o d e l s o r g a n i z e d i n l a r g e s t r u c t u r e s o f k n o w l e d g e w h i c h M r . S t e w a r t c a l l e d " i n t e r l o c k s " . T h e s e " i n t e r l o c k s " i n c l u d e d w h o l e a r e a s o f p h y s i c s k n o w l e d g e l i k e , m e c h a n i c s , O p t i c s , a n d e l e c t r o m a g n e t i s m . B u t t h e s e c h u n k s o f k n o w l e d g e w e r e n o t t o t a l l y i n d e p e n d e n t s t r u c t u r e s . A s w i l l b e e x p l a i n e d i n t h e n e x t s e c t i o n t h e y w e r e s e e n a s ” i n t e r l o c k i n g w i t h e a c h o t h e r " i n a c o n s i s t e n t , a n d s t i l l l a r g e r , s t r u c t u r e o f k n o w l e d g e . B o t h t e a c h e r s , b u t w i t h v a r y i n g d e g r e e s , k n e w n o t o n l y h o w t o p r e s e r v e a c o n s i s t e n c y a n d c o h e r e n c e w i t h i n t h e d i f f e r e n t s t r u c t u r e s t h e y k n e w , c o n c e p t s , r e l a t i o n s , a n d t h e o r i e s , b u t a l s o h o w t o m e s h , o r " i n t e r l o c k " , t h e s e s t r u c t u r e s i n a l a r g e r p i c t u r e w h i c h t h e y c a l l e d s c i e n c e o r p h y s i c s . T h e y k n e w , f o r e x a m p l e , t h a t M a x w e l l ' s e q u a t i o n s b r o u g h t t o g e t h e r t h e c l a s s i c a l f i e l d s o f O p t i c s a n d e l e c t r o - m a g n e t i c r a d i a t i o n i n a u n i f i e d e l e c t r o m a g n e t i c t h e o r y . T h e t e a c h e r s u s e d m a t h e m a t i c a l a n d l o g i c a l r e a s o n i n g t o p r e s e r v e t h e i n t e r n a l c o n s i s t e n c i e s i n t h e r e l a t i o n s a n d l a w s t h e y k n e w . F o r e x a m p l e , e a c h o f N e w t o n ' s L a w s o f m o t i o n a n d K e p l e r ' s l a w s o f p l a n e t a r y m o t i o n w o u l d b e a k n o w l e d g e s t r u c t u r e t h a t w a s k e p t i n t e r n a l l y c o n s i s t a n t t h r o u g h t h e m a t h e m a t i c a l r e a s o n i n g i n v o l v e d i n t h e f o r m u l a t i o n o f t h a t l a w . G a l i l e o ' s l o g i c a l r e a s o n i n g a b o u t t h e c o n s t a n c y o f a c c e l e r a t i o n i n v o l v e d i n f r e e f a l l w h i c h 1 1 9 t h e t e a c h e r s k n e w w a s a n o t h e r e x a m p l e o n t h i s d i m e n s i o n o f t e a c h e r s ' k n o w l e d g e . T h e t e a c h e r s ' k n e w a n d p r a c t i c e d d e d u c t i v e r e a s o n i n g o n a w i d e r s c a l e . T h e y d e d u c e d K e p l e r ' s l a w s f r o m N e w t o n ' s L a w s a n d u n i v e r s a l g r a v i t a t i o n a l p o s t u l a t e , a n d t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n w o r k a n d h e a t f r o m t h e a s s u m p t i o n s o f t h e k i n e t i c t h e o r y o f h e a t . T h r o u g h s u c h r e a s o n i n g t h e y n o t o n l y e x p l a i n e d h o w s c i e n c e p r o g r e s s e d , b u t a l s o h o w t h e y o r g a n i z e d t h e i r k n o w l e d g e o f s c i e n c e i n l a r g e r s t r u c t u r e s w i t h t h e h e l p o f m o r e e n c o m p a s s i n g u n i f y i n g p r i n c i p l e s . I n a n i n t e r v i e w w i t h M r . S t e w a r t h e g a v e t h e f o l l o w i n g e x a m p l e w h i l e t a l k i n g a b o u t M a x w e l l a n d h i s e l e c t r o m a g n e t i c e q u a t i o n s : " . . . t h a t i n h i s l a w s h e e x p l a i n e d i n t e r a c t i o n b e t w e e n e l e c t r i c i t y a n d m a g n e t i s m . H e p r e d i c t s , s u r p r i s i n g l y , t h a t l i g h t i s a n e l e c t r o m a g n e t i c w a v e . A n d t h a t i n h i s l a w s h e t r i e d t o i n c l u d e t h e r e f e r e n c e t o t h e e t h e r . . . t h e r e f e r e n c e s t o e t h e r d r o p o u t . A n d s o h e r e h i s l a w s u n i f y e l e c t r i c i t y a n d m a g n e t i s m a n d l o t s o f o t h e r t h i n g s , b r i n g t h e m a l l t o g e t h e r i n t h e s a m e w a y a s N e w t o n d i d w i t h m e c h a n i c s . S y n t h e s i s t a k e s p l a c e i n s c i e n c e f r o m t i m e t o t i m e ” [ 3 r d I n t e r v i e w : 1 1 / 2 6 / 8 6 ] I n d u c t i o n a s a m o d e o f r e a s o n i n g w a s u s e d b u t s o m e w h a t l o o s e l y . I n t h e H P P c o u r s e a v e r y f e w l a b a c t i v i t i e s w e r e d o n e i n w h i c h i n d u c t i v e r e a s o n i n g w a s e m p l o y e d t o o r g a n i z e t h e f i n d i n g s . I n c a r r y i n g o u t a n e x p e r i m e n t o n a c c e l e r a t i o n , t e a c h e r s d i d u s e s o m e e l e m e n t s o f i n d u c t i v e r e a s o n i n g i n t r y i n g t o r e a c h t h e c o n c l u s i o n t h a t t h e o b j e c t t h e y u s e d f o r t h a t e x p e r i m e n t w a s a c c e l e r a t i n g c o n s t a n t l y . 1 2 0 H o w e v e r d u e t o t h e f a c t t h a t s t u d e n t s w e r e t o l d i n a d v a n c e t h a t t h e m a i n i d e a w a s a b o u t c o n s t a n t a c c e l e r a t i o n , t h e w h o l e e x p e r i m e n t w o u l d r e f l e c t a m o d e o f v e r i f i c a t i o n r a t h e r t h a n a n e x e r c i s e i n i n d u c t i o n . I n t h e H P P c o u r s e t h e r e w e r e s e v e r a l s i m i l a r a c t i v i t i e s w h i c h w e r e a t t e m p t e d b y m e a n s o f s o m e w h a t d e f i c i e n t f o r m o f i n d u c t i o n . A m o n g t h e s e w e r e t h e K e p l e r ' s s e c o n d a n d t h i r d l a w s . T h e s i t u a t i o n w a s n o t f u n d a m e n t a l l y d i f f e r e n t i n t h e I P S c o u r s e w h e r e a l l a c t i v i t i e s w e r e o r g a n i z e d w i t h t h e s u g g e s t i o n o f u s i n g i n d u c t i v e r e a s o n i n g . W h e n M r . D a v i s w a n t e d t o t e a c h t h e i d e a O f c o n s e r v a t i o n o f m a s s t h r o u g h a n e x p e r i m e n t w h e r e s o m e i c e i n a c u p w a s c o n v e r t e d t o w a t e r , h e s i m p l y g a v e a 0 ' 9 . l i s t o f v a l u e s s u p p o s e d t o b e m ' s , o r c h a n g e s i n t h e m a s s a f t e r s o m e h y p o t h e t i c a l m e a s u r e m e n t s , a n d a s k e d s t u d e n t s t o d r a w a h i s t o g r a m o f t h e s e v a l u e s i n o r d e r t o s h o w t h e m t h a t ” m ' s w i t h n e g a t i v e v a l u e s w h e r e a l m o s t l i k e t h o s e o f p o s i t i v e v a l u e s a n d t h e r e f o r e t h e y w o u l d c a n c e l e a c h o t h e r a n d t h e n e t c h a n g e i n m a s s w o u l d b e z e r o . T h e t e c h n i c a l s t a t i s t i c a l p r o c e d u r e a n d l a n g u a g e p e r t i n e n t t o t h a t w a s n o t u s e d . T h i s d o e s n o t m e a n t h a t t e a c h e r s d i d n o t k n o w h o w t o r e a s o n i n d u c t i v e l y . I n f a c t t h e y d i d . T h i s b e c a m e c l e a r a s I s t a r t e d t o t a l k t o t h e m a b o u t o t h e r a l t e r n a t i v e s i n t e a c h i n g p h y s i c s . I n t h e n e x t c h a p t e r i t w i l l b e e x p l a i n e d t h a t i n f a c t t h e y h a d u s e d i n t h e p a s t a n i n q u i r y a p p r o a c h t h a t r e q u i r e d i n d u c t i v e r e a s o n i n g , b u t f o r a v a r i e t y o f r e a s o n s t h e y e v e n t u a l l y s e t t l e d o n d o i n g w h a t t h e y d i d w h i c h 1 2 1 i m p l i e d a m o n g o t h e r t h i n g s u s i n g a d e f i c i e n t f o r m o f i n d u c t i o n w h i c h I c a l l p s u e d o - i n d u c t i o n . F i n a l l y t h e t e a c h e r s k n e w t h a t i n d u c t i o n a n d d e d u c t i o n w e r e w a y s o f r e a s o n i n g e m b e d d e d i n w h a t t h e y d i d . H o w e v e r , t h e y d i d n o t e x p r e s s t h a t k n o w l e d g e e x p l i c i t l y i n t h e i r d i s c o u r s e . I n t h e c o n t e x t o f t a l k i n g a b o u t t h e m i n a n i n t e r v i e w , M r . S t e w a r t s t a t e d : " I a m n o t s u r e t h a t w e s a y , t o d a y w e ' r e g o i n g t o s t u d y l o g i c . B u t I t h i n k t h e r e i s a c o m p o n e n t o f t h a t i n t h e c o u r s e ; a n d o n e o f t h e p l a c e s w h e r e I t h i n k i t p r o b a b l y p O p s i n t o t h e c o u r s e w i t h o u t p l a n n i n g f o r i t , i s w h e n w e l o o k a t t h e c l a s s i c a l e x p e r i m e n t s i n p h y s i c s " . [ 3 r d I n t e r v i e w : 1 1 / 2 6 / 8 6 ] T e a c h e r s ' K n o w l e d g e p f t h e N a t u r e p f S c i e n t i f i c K n o w l e d g g T h e t e a c h e r s ' s c i e n c e d i s c o u r s e r e f l e c t e d s o m e o f t h e i r s c i e n t i f i c p h i l o s o p h i c a l k n o w l e d g e . T h e y o c c a s i o n a l l y e x p r e s s e d w h a t t h e y k n e w o r b e l i e v e d i n a s f a r a s t h e n a t u r e o f s c i e n t i f i c k n o w l e d g e w a s c o n c e r n e d . I n t h e c l a s s r o o m t h e y d i d t a l k , f o r e x a m p l e , a b o u t t h e n a t u r e o f s c i e n t i f i c l a w s a n d k n o w l e d g e i n g e n e r a l , a b o u t t h e s i g n i f i c a n c e o f s o m e s c i e n t i f i c a c c o m p l i s h m e n t s , a n d a b o u t h y p o t h e s i z i n g . B u t s o m e o t h e r i s s u e s l i k e s u b j e c t i v i t y a n d o b j e c t i v i t y i n s c i e n t i f i c k n o w l e d g e , w h e t h e r s c i e n c e p r o g r e s s b y a c c r e t i o n o r d i s p l a c e m e n t o f o l d s t r u c t u r e s o f k n o w l e d g e b y n e w o n e s , a n d t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n s c i e n t i f i c k n o w l e d g e a n d ” t r u t h " w e r e g e n e r a l l y b e y o n d t h e i r d i s c u s s i o n . T o e l i c i t t h e i r r e s p o n s e s o n s u c h i s s u e s I i n t e r v i e w e d t h e m d i r e c t l y o n t h e s e m a t t e r s . A n a l y s e s o f t h e i r d i s c o u r s e s a n d 1 2 2 r e s p o n s e s r e v e a l e d a l o t a b o u t t h e t e a c h e r s ' p e r s p e c t i v e s . W h e n a s k e d a b o u t h o w h e v i e w e d p h y s i c s k n o w l e d g e , M r . S t e w a r t r e s p o n d e d : " F r o m t h e o u t s i d e d o w n I v i e w p h y s i c s a n d s c i e n c e a n d t h e e x a c t s c i e n c e s g e n e r a l l y a s a m o s a i c o f i n t e r l o c k i n g i d e a s . A n d a l l o f t h e i n t e r l o c k s , a n d a l l o f t h e c r o s s c o n n e c t i o n s a r e i n , a c t u a l l y , t h r e e d i m e n s i o n a l m a t r i x o f i d e a s ; a n d c o n c e p t s a n d c o n s t r u c t s a r e a l l i n t e r n a l l y c o n s i s t e n t a n d e x t e r n a l l y c o n s i s t e n t . T h a t t h e r e i s t h i s s t r u c t u r e , t h i s l o g i c t h a t i s a b s o l u t e a n d i n v i o l a b l e w i t h i n t h e f r a m e w o r k o f t h e s e i d e a s a n d l a w s a n d r u l e s . A n d o f c o u r s e y o u g e t d o w n o n t h e s m a l l e r s c a l e o f a t o m i c p h y s i c s h o w t h i n g s w o r k o u t a n d d o w n t o t h e s t r u c t u r e o f t h e n u c l e u s . Y o u c a n g e t d o w n t o t h o s e p o i n t s . B u t I t h i n k t h e f i r s t t h i n g y o u s h o u l d c o m e a c r o s s a s s o m e b o d y b e g i n n i n g t o s t u d y p h y s i c s i s t h a t t h e i d e a s a r e b o t h c o r r e c t w i t h i n t h e p h e n o m e n o n , o p t i c s i d e a s a r e c o r r e c t w i t h i n t h e r e a l m o f l i g h t , b u t t h e y a r e a l s o c o r r e c t w h e n t h e s e p h e n o m e n a a r e e x t e n d e d t o o t h e r a r e a s s u c h a s e l e c t r o m a g e n t i c w a v e b e h a v i o r . G e n e r a l l y t h a t e v e r y t h i n g l o c k s t o g e t h e r i n a s t r u c t u r e a n i n t e r l o c k e d s t r u c t u r e . I t h i n k t h i s i s n u m b e r o n e p i c t u r e t h a t I w o u l d l i k e s t u d e n t s t o g e t o u t w h a t p h y s i c s i s . ” [ l s t I n t e r v i e w : 9 / 2 3 / 8 6 ] T h e r e a r e a n u m b e r o f e l e m e n t s i n t h i s p i c t u r e , t h e ” j i g s a w p u z z l e " a n a l o g y a s h e r e f e r r e d t o i t o n a n o t h e r o c c a s i o n , w h i c h n e e d s t o b e e m p h a s i z e d . A p a r t f r o m t h e p a t t e r n s o f o r g a n i z a t i o n , s e q u e n c i n g , a n d c o n s i s t e n c i e s o f p h y s i c s k n o w l e d g e i n v o l v e d i n t h i s p i c t u r e , M r . S t e w a r t s e e m e d t o h a v e s t a t e d o r i m p l i e d t h e f o l l o w i n g : - P h y s i c s i s o n e o f t h e e x a c t s c i e n c e s . - T h e l o g i c i n v o l v e d i n p h y s i c s k n o w l e d g e i s " a b s o l u t e a n d i n v i o l a b l e . " - T h i s p i c t u r e i s i m p o r t a n t f o r a l e a r n e r o f p h y s i c s . 1 2 3 W e s h a l l s e e i n t h e n e x t c h a p t e r h o w t h i s v i e w o f s c i e n c e w a s t r a n s l a t e d b y t h e t e a c h e r s i n t o a r a t i o n a l e t o c o v e r a v e r y w i d e d o m a i n o f p h y s i c s c o n t e n t s . I n t h e s a m e i n t e r v i e w a n d a f t e r M r . S t e w a r t e x p l a i n e d t o m e h i s c o n c e p t i o n o f p h y s i c s , I a s k e d h i m a b o u t t h e r e l e v a n c e o f o l d p h y s i c s , A r i s t o t e l i a n p h y s i c s f o r e x a m p l e , t o w h a t s c i e n t i s t s o r p h y s i c s t e a c h e r s d o , s i n c e t h e s e i d e a s h a d b e e n s u p e r s e d e d b y d i f f e r e n c e s y s t e m s o f t h o u g h t . H i s r e s p o n s e c a m e t o i n d i c a t e h i s b e l i e f i n t h e r e l e v a n c e a n d u t i l i t y o f p a s t i d e a s . " I t h i n k w e O p e r a t e a t a l l l e v e l s a t o n c e . T h a t w e a r e a l l A r i s t o t e l i a n t o t h i s d a y . W e t a l k a b o u t t h e s u n r i s i n g a n d t h e s t a r s t u r n i n g a n d t h e w a y t h e p l a n e t s s e t a n d r i s e , a n d s o o n . W e a r e r e a l l y d e s c r i b i n g o u r w o r l d i n A r i s t o t e l i a n t e r m s . I t i s a p p r o p r i a t e f o r u s t o s p e a k i n t h o s e t e r m s ; a n d l i k e w i s e t h e r e a r e t i m e s w h e n N e w t o n i a n p h y s i c s i s p e r f e c t l y a d e q u a t e f o r w h a t w e ' r e d o i n g a n d h o w w e e x p l a i n t h i n g s . T h e r e ' s o t h e r t i m e s w h e n w e n e e d t o g o t h e a d d e d s o p h i s t i c a t i o n o f r e l a t i v i s t i c c o r r e c t i o n s f o r N e w t o n ' s e q u a t i o n s . S o i t d e p e n d s w h e r e w e a r e w o r k i n g . . . b u t w e w o r k o n t h e s e l e v e l s a t o n c e . . . a n d s o i t w o u l d n ' t m a k e a n y s e n s e , I w o u l d t h i n k , t o s t a r t k i d s w i t h g e n e r a l r e l a t i v i t y a n d w o r k b a c k w i t h s p e c i a l r e l a t i v i t y a n d t h e n b a c k t o N e w t o n w h e r e t h i s i s a s p e c i a l c a s e o f s p e c i a l r e l a t i v i t y . T h a t w o u l d b e a l o g i c a l l y a b s u r d d i r e c t i o n t o g o . S o i t s e e m s m o r e r e a s o n a b l e t o g o f r o m t h e s i m p l e i d e a s , s i m p l e c o n s t r u c t s a s m a n b e f o r e s O p h i s t i c a t i o n a n d t e c h n o l o g y w a s , a n d a s m a n d e v e l O p e d t h e s e i d e a s , a n d b r i n g t h e m u p t o w h e r e y o u h a v e a f o u n d a t i o n f o r s p e c i a l t h e o r y o f r e l a t i v i t y . S o I t h i n k t h e r e l e v a n c y i s t h a t : n u m b e r o n e , t h a t i t ' s a s t o r y l i n e t o h a n g p h y s i c s c o n c e p t s f r o m , a n d i t ' s i n k e e p i n g w i t h a l l o u r e v e r y d a y e x p e r i e n c e s t o t h i n k o f o u r p h y s i c a l c o n c e p t s o n m a n y d i f f e r e n t l e v e l s . S o w h a t P r o j e c t P h y s i c s h a s t h a t m o s t o f p h y s i c s c o u r s e s d o n ' t h a v e : I t h a s a c o n t i n u i t y . ” [ l s t I n t e r v i e w : 9 / 2 3 / 8 6 ] 1 2 4 W h e n a s k e d w h a t h e w o u l d p e r c e i v e d o w n t h e r o a d a l o n g t h i s l i n e o f p r o g r e s s h e h a d d e s c r i b e d , M r . S t e w a r t r e s p o n d e d : " I d o n ' t t h i n k w e w i l l e v e r g e t a t t h e p o i n t w h e r e w e w i l l h a v e m o r e a n s w e r s t h a n q u e s t i o n s . A n d s o h a p p i l y t h e f i e l d o f s c i e n c e a n d t h e i n v e s t i g a t i o n o f s c i e n c e w i l l a l w a y s h a v e t h i n g s t o w o r k o n , t o p o n d e r a b o u t . A n d I d o n ' t t h i n k w e w i l l e v e r g e t a t t h e e n d . W e ' r e l o o k i n g n o w a t t h e t o u g h e r q u e s t i o n s , t h e q u e s t i o n s t h a t i n v o l v e l a r g e r s c a l e o f O p e r a t i o n s t o a s m a l l e r s c a l e o f o p e r a t i o n s t h a n w e ' v e e v e r b e e n a b l e t e c h n i c a l l y t o d e a l w i t h b e f o r e . . . " [ l s t I n t e r v i e w : 9 / 2 3 / 8 6 ] S o M r . S t e w a r t t h o u g h t o f s c i e n c e a s a n e n d l e s s p r o c e s s . W h e n a s k e d i f h e p e r c e i v e d a n y c h a n g e i n q u a l i t y i n t h e n a t u r e o f o u r s c i e n t i f i c k n o w l e d g e , o r w h e t h e r o u r p r e s e n t s t a t u s o f k n o w l e d g e i s a r e a l p r o g r e s s a n d a d v a n c e m e n t i n s c i e n t i f i c k n o w l e d g e , M r . S t e w a r t ' s r e s p o n s e w a s : " I t h i n k w h e r e w e a r e i n s c i e n c e r i g h t n o w , w h e t h e r i t ' s p h y s i c s o r c h e m i s t r y i s i n l o t s o f w a y s l i k e w h a t w e ' v e b e e n . T h e c o n v e r s a t i o n s t h a t a r e g o i n g o n n o w a b o u t c r e a t i t i o n i s m v e r s u s e v o l u t i o n , f o r e x a m p l e , a r e v e r y s i m i l a r t o d i s c u s s i o n s t h a t t o o k p l a c e i n G a l i l e a n d a y s : o f w h e t h e r t h e e a r t h m o v e s o r n o t , t h e C o p e r n i c a n v i e w , i n t h a t s c i e n t i f i c e v i d e n c e s e e m s t o f o r c e p h i l o s o p h i c a l c h a n g e s i n s o m e o f t h e b a s i c s t r u c t u r e s o f o t h e r a r e a s o f t h i n k i n g : i n t h e o l o g y , a n d s o o n . I t h i n k s o m e o f t h a t s o r t o f t h i n g i s s t i l l g o i n g o n . B u t t h e d i m e n s i o n s o f s c i e n c e , t h e a r e a s i n w h i c h s c i e n c e i s b e i n g i n v e s t i g a t e d , i s m u c h w i d e r n o w t h a n i t e v e r h a d b e e n b e f o r e . " [ l s t I n t e r v i e w : 9 / 2 3 / 8 6 ] A s f o r t h e i s s u e o f s u b j e c t i v i t y - o b j e c t i v i t y o f s c i e n t i f i c k n o w l e d g e , M r . S t e w a r t h a d t h e f o l l o w i n g t o s a y : 1 2 5 " S c i e n c e b y i t s e l f i n i t s p u r i t y i s , m a y b e , t h e m o s t o b j e c t i v e t h e o r i e s o f h u m a n e n d e a v o r , m a y b e n e x t t o m a t h e m a t i c s . B u t t h e a p p l i c a t i o n o f s c i e n c e t h r o u g h t e c h n o l o g y , t h r o u g h e c o n o m i c s , t h a t i s p u t o n t h a t t h r o u g h p o l i t i c s , t h e n s c i e n c e a s i t ' s a p p l i e d b e c o m e s u b j e c t i v e . P h y s i c s , f o r t h e g r e a t e s t p a r t , i s v e r y o b j e c t i v e " [ 2 n d I n t e r v i e w : 1 0 / 1 4 / 8 6 ] T h e t e a c h e r s ' a n s w e r s f o r t h e q u e s t i o n a b o u t i n d u c t i o n a n d d e d u c t i o n a n d t h e i r r o l e i n p h y s i c s k n o w l e d g e a n d p h y s i c s t e a c h i n g w e r e u n u s u a l l y b r i e f . M r . D a v i s r e s p o n d e d b y s i m p l y s a y i n g : " I r e a l l y d o n ' t k n o w ! " M r . S t e w a r t , h o w e v e r , e x p l a i n e d t h a t t h e p l a c e w h e r e i n d u c t i o n a n d d e d u c t i o n w o u l d c o m e w a s t h e c o n t e x t o f w h a t h e c a l l e d ” c l a s s i c a l e x p e r i m e n t s . " A s a n e x a m p l e o n t h a t , h e c i t e d t h e e / m e x p e r i m e n t - c h a r g e o f t h e e l e c t r o n o v e r i t s m a s s . H e t h o u g h t t h a t t h e f r a m e w o r k o f t h e e x p e r i m e n t a s w e l l a s t h e " l o g i c t h a t e v o l v e d o u t o f t h e r e s u l t s o f t h a t e x p e r i m e n t " t h a t w e n t b e y o n d t h e e x p e r i m e n t i t s e l f , r e p r e s e n t e d a c a s e w h e r e i n d u c t i o n a n d d e d u c t i o n w e r e u s e d b o t h i n o u r p h y s i c s k n o w l e d g e a n d i t s t e a c h i n g . H o w e v e r , i n d u c t i o n a n d d e d u c t i o n a s s u c h w e r e n o t a m o n g t h e t e a c h e r s ' c l a s s r o o m v o c a b u l a r y w o r d s . T h e u n e a s e , I s u s p e c t e d , t h a t c h a r a c t e r i z e d t h e i r a n s w e r s d i s c o u r a g e d m e t o p r o v e f o r m o r e s p e c i f i c d e t a i l s o n t h a t . 1 2 6 T o s u m m a r i z e , M r . S t e w a r t s a w s c i e n c e a s a v e r y o b j e c t i v e e n d e a v o r , a n d t h a t p h y s i c s i s e x a c t . P h y s i c s i s a m o s a i c o f i n t e r n a l l y a n d e x t e r n a l l y c o n s i s t e n t " i n t e r l o c k s " o f i d e a s . T h e l o g i c t h a t p r e s e r v e s t h a t c o n s i s t e n c y i s a b s o l u t e a n d i n v i o l a b l e . V a r i o u s s y s t e m s o f i d e a s , o l d a s w e l l a s n e w , a r e s t i l l i m p o r t a n t a n d u s a b l e . E a c h s y s t e m m a y b e d e s c r i b e d a s c o n t e x t u a l l y a p p r o p r i a t e . " I t i s a p p r O p r i a t e f o r u s t o s p e a k i n t h e s e t e r m s ( A r i s t o t e l i a n t e r m s ) ; a n d l i k e w i s e t h e r e a r e t i m e s w h e n N e w t o n p h y s i c s i s p e r f e c t l y a d e q u a t e f o r w h a t w e ' r e d o i n g . ” S o e a c h s e t o f i d e a s m a y b e e v o k e d , a n d a p p r o p r i a t e l y , a t t h e r i g h t t i m e . S c i e n c e , a c c o r d i n g t o M r . S t e w a r t , p r o g r e s s e s i n a c o n t i n u o u s w a y w h e r e r e c e n t i d e a s b e c o m e s i m p l y o f a l a r g e r s c a l e o f o p e r a t i o n s . T o d a y ' s p r o b l e m s a r e a l s o w i d e r a n d m o r e q u e s t i o n s a r e w a i t i n g a n s w e r s t h a n e v e r b e f o r e . M r . S t e w a r t s a w n o e n d d o w n t h e r o a d f o r t h i s p r o g r e s s . H e a l s o d e s c r i b e d s o m e m o d e r n d i s p u t e s o v e r s o m e s c i e n t i f i c i s s u e s a s s i m i l a r t o o l d d i s p u t e s o v e r o t h e r i s s u e s . A s I w a s i n t e r v i e w i n g M r . S t e w a r t o v e r s o m e o f t h e s e i s s u e s I r e a l i z e d t h a t h e w a s n o t a t h i s o r d i n a r y e a s e a n s w e r i n g t h e m . P a r t i c u l a r l y t h e q u e s t i o n s a b o u t t h e i s s u e s o f s u b j e c t i v i t y - o b j e c t i v i t y , i n d u c t i o n - d e d u c t i o n , a n d p r o g r e s s o f s c i e n c e . T h a t i s w h y I d i d n o t p r o b e f u r t h e r f o r m o r e e x p l a n a t i o n a b o u t t h e s e a n d o t h e r p h i l o s o p h i c a l m a t t e r s . A t o n e p o i n t I s u s p e c t e d t h a t h e w a s t h i n k i n g o f m y p h i l o s O p h i c a l q u e s t i o n s a s i r r e l e v a n t t o h i s d a i l y b u s i n e s s o f d e a l i n g w i t h m u n d a n e p r o b l e m s a n d r e a l i t i e s . 1 2 7 I n d e e d , I a s k e d h i m i f h e f o u n d s o m e o f m y q u e s t i o n s d i f f i c u l t t o a n s w e r o r i r r e l e v a n t . W i t h a n a f f i r m a t i v e g e s t u r e b y h i s h a n d h e s a i d " t h e s u b j e c t i v e - o b j e c t i v e q u e s t i o n . " F o r M r . D a v i s , t h e k e y i d e a s a b o u t t h e n a t u r e o f s c i e n c e p e r t a i n t o m o d e l i n g a n d m o d e l s . T h r o u g h t h e p r o c e s s o f m o d e l i n g s c i e n t i s t s c a n e x p l a i n a n d p r e d i c t n a t u r a l p h e n o m e n a . " I t h i n k s c i e n c e i s . . . , i t c e r t a i n l y h a s f a c t s , a n d i t c e r t a i n l y i s a p r o c e s s . B u t I f i r m l y b e l i e v e s c i e n c e i s a w a y o f l o o k i n g a t t h e p h e n o m e n a o f t h e w o r l d , a n d I g u e s s b e i n g a b l e t o p r e d i c t w h a t w o u l d h a p p e n w i t h i t . I t ' s a c a s e o f m o d e l i n g . I t h i n k o f s c i e n c e a s m o d e l i n g , w h e t h e r i t ' s m o d e l i n g p h y s i c a l t h i n g s , o r w h e t h e r i t ' s b i o l o g i c a l t h i n g s . I t ' s j u s t . . . i t ' s l o o k i n g a t t h e w o r l d a n d m a k i n g o b s e r v a t i o n , c o l l e c t i n g s o m e d a t a a n d m a k i n g a m o d e l t h a t w o u l d d e s c r i b e t h e p a r t i c u l a r t h i n g t h a t w e l o o k a t . A s w e w a t c h i t w e s e e i t h a p p e n , a n d w e c a n p r e d i c t w h e n i t ' s g o i n g t o h a p p e n a g a i n ” [ 2 n d I n t e r v i e w : 1 0 / 1 4 / 8 6 ] I n c l a s s r o o m M r . D a v i s o f t e n t a l k e d a b o u t m a t h e m a t i c a l m o d e l s a n d w h a t h e c a l l e d " b r e a k i n g o f a p a t t e r n " . T h e f o l l o w i n g i s a n e x a m p l e w h e r e h e w a s m a k i n g a n i n t r o d u c t i o n t o K e p l e r ' s e m p i r i c a l l a w s : " O n e o f t h e m o s t i m p o r t a n t p o i n t s t o r e a l i z e i n t h i s c h a p t e r i s t h a t K e p l e r d o e s t h e w o r k w i t h o u t a n y p r e v i o u s t h e o r y t o b a s e i t o n . H e j u s t t a k e s t h e n u m b e r s a n d l o o k s a t p a t t e r n s . T h a t r e a l l y c o m e s d o w n t o a b o t t o m l i n e , I t h i n k , o f w h a t I s e e i n s c i e n c e a s t h e b r e a k i n g o f t h e p a t t e r n , t h e u n d e r s t a n d i n g o f t h e p a t t e r n . ” [ F i e l d n o t e s z 1 1 / 1 7 / 8 6 ] S o f o r M r . D a v i s t h e p a t t e r n i s o u t t h e r e i n n a t u r e a n d s c i e n t i s t s w o r k t o ” b r e a k , " o r " b r e a k " i n t o , t h o s e p a t t e r n s . 1 2 8 T h e i d e a s o f a s s u m i n g o b j e c t i v e f o r m s o f t r u t h o u t t h e r e i n n a t u r e a n d t h e d i s c o v e r y o f t h e s e f o r m s o f t r u t h w a s c l e a r a t l e a s t o n a n o t h e r o c c a s i o n w h e r e M r . D a v i s w a s t a l k i n g a b o u t m o m e n t u m a n d t h e c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m . ” S o m e t i m e s y o u w o r r y h o w h u m a n b e i n g s e v e r s t u m b l e d o n s u c h i d e a s o f m a s s t i m e s v e l o c i t y t o b e m o m e n t u m ; a n d t h a t m o m e n t u m i s c o n s e r v e d b e f o r e a n d a f t e r c o l l i s i o n . M o m e n t u m i s c o n s e r v e d i n a l l c a s e s . I d o n ' t k n o w ! " [ F i e l d n o t e s : 1 1 / 2 4 / 8 6 ] " B r e a k i n g " t h e p a t t e r n , o r s i m p l y " s t u m b l i n g ” o n t h e t r u t h w a s d e s c r i b e d b y M r . D a v i s a s ” a s p o n t a n e o u s " p r o c e s s t h a t m a y h a p p e n t o a p e r s o n a t a c e r t a i n m o m e n t i n t i m e . I t w a s n o t s o m e t h i n g t h a t w o u l d c o m e g r a d u a l l y t h r o u g h m o r e a n d m o r e i n t e n s i v e w o r k a n d a r g u m e n t a t i o n , b u t r a t h e r a s a s w i f t r e v e l a t i o n o n t h e p a r t o f t h e s c i e n t i s t s w o r k i n g w i t h t h e d a t a : " I t h i n k i t ' s m o r e s p o n t a n e o u s ; t h a t t h e r e i s a s o r t o f c o l l e c t i o n o f d a t a a n d a p e r i o d o f t i m e w h e r e i t ' s t r y i n g t o b e e x p l a i n e d ; a n d a p e r s o n h a p p e n s t o b e b o r n , a n d t h e n h a p p e n s t o b e w o r k i n g w i t h t h e d a t a ; a n d m a y b e t h e r e i s a l o t o f c h a n c e , o r a s o r t o f s p o n t a n e o u s c r e a t i o n a t t h i s p o i n t . A t l e a s t t h a t ' s i n m y m i n d h o w I s e e w h e r e m a n y t h e o r i e s h a v e c o m e . " [ 1 s t I n t e r v i e w : 9 / 2 3 / 8 6 ] W h a t I f o u n d i n t e r e s t i n g i n t h e l a s t q u o t a t i o n i s t h e p h r a s e " s p o n t a n e o u s c r e a t i o n " . I f i n t r o d u c i n g a t h e o r y o r a p a t t e r n i s a n a c t o f c r e a t i o n o n t h e p a r t o f t h e s c i e n t i s t , h o w w o u l d t h a t s q u a r e w i t h t h e i d e a o f p a t t e r n s o u t t h e r e i n n a t u r e ? T h i s c o n f l i c t o f v i e w s b e c a m e c l e a r e r w h e n M r . D a v i s w a s a s k e d s p e c i f i c a l l y a b o u t s u b j e c t i v i t y - o b j e c t i v i t y 1 2 9 i s s u e i n s c i e n t i f i c k n o w l e d g e . M r . D a v i s g a v e t h e f o l l o w i n g s u r p r i s i n g r e s p o n s e : " . . . a n d I w a t c h m y s t u d e n t s c o l l e c t d a t a . I w a t c h t h e m c h a n g e d a t a . I t h i n k , t o s o m e e x t e n t , l i k e a l l s t u d e n t s , s c i e n t i s t s a r e t h e s a m e . E i t h e r s o m e d a t a i s i n t e r p r e t e d o r r e a r r a n g e d w h a t y o u l i k e i t t o b e , o r i n t e r p r e t i t a s y o u l i k e i t t o b e , t o s o m e e x t e n t . S o s c i e n c e i s n o t a s o b j e c t i v e a s i t m a y b e d e s c r i b e d . S c i e n t i s t s a r e d o i n g s i m i l a r t y p e s o f t h i n g s . A n d h o p e f u l l y t h e y w i l l c o m m u n i c a t e e n o u g h b e t w e e n t h e m . . . s o t h a t t h e s e s u b j e c t i v e a n o m a l i e s c a n b e i d e n t i f i e d a n d w a s h e d o u t . I a m s u r e t h a t s c i e n t i s t s a r e n o d i f f e r e n t t h a n m e . Y o u g e t t o a c e r t a i n p o i n t w h e r e y o u w a n t s o m e t h i n g a n d y o u s e e i t i n t h e r e . S o t h e r e i s a l o t o f s u b j e c t i v e n a t u r e t o i t . Y o u h o p e i t w o u l d b e o b j e c t i v e . " [ 2 n d I n t e r v i e w : 1 0 / 1 4 / 8 6 ] A s f a r a s t h e s i g n i f i c a n c e o f o l d p h y s i c s i d e a s i s c o n c e r n e d , M r . D a v i s t h o u g h t t h a t t h e ” i d e a o f c h a n g e " w a s w h a t h e c o n s i d e r e d i m p o r t a n t . I n o t h e r w o r d s t h e c o n t e n t s o f o l d s y s t e m s o f t h o u g h t w e r e n o t e s s e n t i a l b u t r a t h e r t h e p r o c e s s o f c h a n g e i t s e l f w a s . H e a l s o b e l i e v e d t h a t a s m o d e l s c h a n g e o v e r t i m e , t h e n e w ” m o d e l s " b e c o m e ” b e t t e r " t h a n t h e O l d o n e s . " O n e o f t h e s i d e g o a l s , I t h i n k , t h a t I s e e w a s i m p o r t a n t i s t h i s i d e a o f c h a n g e ; a n d h o w p e o p l e c a n h a v e a n e w m o d e l , a n e w d e s c r i p t i o n o f n a t u r e ; a n d t h e r e s i s t a n c e t o c h a n g e c e r t a i n l y e x i s t s ; a n d t h e n t h e r e i s a n a c c e p t a n c e i f t h e m o d e l d o e s c o n t i n u e , . . . . . s o r t o f m o d e l b u i l d i n g ; a n d h o w m o d e l s a r e i n t r o d u c e d , a c c e p t e d f o r a w h i l e a n d n e w m o d e l s c o m e i n . I f t h e n e w m o d e l i s b e t t e r t h a n t h e o l d m o d e l , a n d e x p l a i n s m o r e , t h e n t h e o l d m o d e l i s s o m e h o w . . . W h a t i s g o o d i s a c c e p t e d a n d w h a t i s n o t f i t t i n g t h e m r e j e c t t h a t a n d c o n t i n u e o n . " [ l s t I n t e r v i e w : 9 / 2 3 / 8 6 ] 1 3 0 W h e n a s k e d a b o u t i n d u c t i o n a n d d e d u c t i o n a n d h o w t h e y a r e u s e d i n s c i e n t i f i c r e a s o n i n g , M r . D a v i s n o t e d t h a t t h o u g h t h e y w e r e i m p o r t a n t i n s c i e n t i f i c i n f e r e n c e s a n d h e w o u l d u s e t h e m i n b o t h c o u r s e s h e t a u g h t , s t i l l : " . . . t h e t w o w o r d s a r e n o t u s e d o f t e n e n o u g h t o b e c o m e p a r t o f t h e l a n g u a g e t h a t w e a r e c o n v e y i n g t o t h e k i d s . W e h a v e n o t u s e d t h e m i n t h a t f o r m a l s e n s e " . [ 2 n d I n t e r v i e w : 1 0 / 1 4 / 8 6 ] M r . D a v i s , t h e r e f o r e , s a w s c i e n c e a s a c a s e o f m a t h e m a t i c a l m o d e l i n g . S c i e n t i s t s m a y , t h r o u g h a p r o c e s s o f " s p o n t a n e o u s c r e a t i o n ” , ” b r e a k " t h e " m o d e l s " t h a t a r e o u t t h e r e i n n a t u r e d e s c r i b i n g c e r t a i n p h e n o m e n a . S c i e n t i s t s a r e s o m e w h a t s u b j e c t i v e i n t h e i r a t t e m p t s t o e x p l a i n a n d u n d e r s t a n d w h a t t h e y s e e . W h e n a m o d e l i s d i s c a r d e d i t i s b e c a u s e t h e r e i s a " b e t t e r ” o n e t h a t c a n e x p l a i n m o r e c o n t e n t s t h a n t h e f i r s t o n e . T h e i d e a o f c h a n g e i n m o d e l s e x p l a i n i n g n a t u r e i s e d u c a t i o n a l l y u s e f u l . I n h i s r e s p o n s e t o t h e s u b j e c t i v i t y - o b j e c t i v i t y i s s u e , M r . D a v i s r a i s e d w h a t m a y b e d e s c r i b e d a s a s o c i a l d i m e n s i o n i n p h y s i c s k n o w l e d g e . A s q u o t e d b e f o r e h e e x p e c t e d t h a t c o m m u n i c a t i o n a m o n g s c i e n t i s t s m a y " w a s h o u t " s u b j e c t i v e a n o m a l i e s " i n s c i e n t i f i c k n o w l e d g e . L i k e M r . S t e w a r t , M r . D a v i s f o u n d s o m e t e r m s a n d q u e s t i o n s a b i t b e y o n d t h e c o n t e x t h e w a s w o r k i n g i n . 1 3 1 A M i c r o - L e v e l D e s c r i p t i o n p f T e a c h e r s ' K n o w l e d g e p f P h y s i c s : C o n s e r v a t i o n 2 : M o m e n t u m I n t h i s s e c t i o n , I w i l l c l o s e l y l o o k a t t h e t w o t e a c h e r s ' k n o w l e d g e r e l a t e d t o t h e c o n c e p t o f m o m e n t u m a n d t h e l a w o f c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m . T h i s , h o w e v e r , w i l l b e p r e c e d e d b y a r e v i e w o f t h e r e l a t e d i d e a s d i s c u s s e d i n t h e t e x t b o o k . I n t h e n e x t c h a p t e r t h e w a y t h o s e t O p i c s w e r e t r e a t e d o r d i s c u s s e d i n t h e t e a c h e r s ' l e s s o n p l a n s a n d c l a s s r o o m d i s c u s s i o n s w i l l b e e x a m i n e d a s a s p e c i f i c e x a m p l e o n h o w t e a c h e r s d e a l t w i t h t h e s u b j e c t m a t t e r . T h e i d e a s a b o u t m o m e n t u m a n d c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m c a m e i n c h a p t e r n i n e o f t h e t e x t b o o k , t h e f i r s t c h a p t e r i n u n i t 3 , t i t l e d : " T h e T r i u m p h o f M e c h a n i c s . ” P r i o r t o t h i s c h a p t e r v a r i o u s p h y s i c s d e v e l o p m e n t s r e l a t e d t o m o t i o n p h e n o m e n a w e r e d i s c u s s e d i n c l u d i n g N e w t o n ' s l a w s a n d t h e i r a p p l i c a t i o n s t o t h e m o t i o n i n t h e h e a v e n s . T h e i n t e n t o f t h e t h i r d u n i t i s t o g i v e s o m e i m p o r t a n t e x a m p l e s o n h o w t h e p r i n c i p l e s o f N e w t o n i a n m e c h a n i c s , h i t h e r t o a p p l i e d w i t h t h e m o t i o n o f s i m p l e i s o l a t e d b o d i e s l i k e p l a n e t s a n d p r o j e c t i l e s , w e r e e x t e n d e d t o c o v e r m o r e c o m p l e x p h e n o m e n a . T h i s p r o c e s s r e q u i r e d , a m o n g o t h e r t h i n g s , t h e i n t r o d u c t i o n o f n e w p h y s i c s c o n c e p t s , a n d t h e e m e r g e n c e o f n e w p r i n c i p l e s a n d l a w s . T h i s e v e n t u a l l y l e d t o a n e w w a y o f l o o k i n g a t m e c h a n i c s . O f t h e s e c o n c e p t s a n d p r i n c i p l e s , m o m e n t u m a n d c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m w e r e p r e s e n t e d a s a p o w e r f u l w a y o f s o l v i n g s o m e s c i e n t i f i c p r o b l e m s . T h e i d e a o f c o n t e m p l a t i n g a m e c h a n i c a l v i e w o f t h e w o r l d w a s c o n s e q u e n t l y i n e v i t a b l e t h r o u g h o u t t h e d i s c u s s i o n o f t h e u n i t i n t h e t e x t b o o k . 1 3 2 C h a p t e r n i n e o n t h e c o n s e r v a t i o n o f m a s s a n d m o m e n t u m i n c l u d e d s e v e n s e c t i o n s : c o n s e r v a t i o n o f m a s s , c o l l i s i o n s , c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m , m o m e n t u m a n d N e w t o n ' s l a w s o f m o t i o n , i s o l a t e d s y s t e m s , e l a s t i c c o l l i s i o n s , a n d L e i b n i z a n d t h e c o n s e r v a t i o n l a w s . T h e f i r s t s e c t i o n d i s c u s s e d t h e h i s t o r i c a l d e v e l O p m e n t s o f t h e i d e a o f c o n s e r v a t i o n o f m a s s . I t s t a r t e d , a s u s u a l , w i t h s o m e o f t h e r e l a t e d G r e e k i d e a s , a n d t h e n l e a p e d t w o m i l l e n i a t o t a l k a b o u t F r a n c i s B a c o n ' s c o r r e s p o n d i n g i d e a s i n h i s N o v u m O r g a n u m . G r a d u a l l y , t h e s e c t i o n m o v e d t o a d i s c u s s i o n o f t h e w o r k s o f t h e F r e n c h c h e m i s t A n t o i n e L a v o i s i e r ( 1 7 8 9 ) i n w h i c h h e p r o d u c e d s o m e s c i e n t i f i c a l l y s o u n d e x p e r i m e n t a l e v i d e n c e f o r t h e a s s u m p t i o n t h a t t h e m a s s o f a n y c l o s e d s y s t e m r e m a i n e d c o n s t a n t . T h e p r e c i s i o n i n v o l v e d i n t h a t e v i d e n c e w a s i n v e s t i g a t e d a n d t h e e a r t h a s a n a p p r o x i m a t e l y c l o s e d s y s t e m w a s d i s c u s s e d . I n t h e s e c o n d s e c t i o n , t h e c o n c e p t o f c o l l i s i o n w a s d i s c u s s e d i n o r d e r t o s h o w h o w s c i e n t i s t s a n d p h i l o s p h e r s s t a r t i n g w i t h D e s c a r t e s , i n 1 6 2 0 , p e r c e i v e d a c e r t a i n p h y s i c a l p r O p e r t y o r q u a n t i t y t h a t h a d t o d o w i t h m o t i o n w o u l d b e c o n s e r v e d i n c o l l i s i o n s o f b o d i e s . D e s c a r t e s h i m s e l f d e f i n e d t h a t q u a n t i t y t o b e t h e m a s s o f t h e o b j e c t m u l t i p l i e d b y i t s s p e e d , a n d c a l l e d i t " q u a n t i t y o f m o t i o n ” . T h e s e c t i o n a l s o a t t e m p t e d t o e x p l a i n t h e i n s u f f i c i e n c y i n D e s c a r t e s ' a s s u m p t i o n . S e c t i o n t h r e e b u i l t o n t h e p r e v i o u s o n e p a r t i c u l a r l y D e s c a r t e s ' d e f i n i t i o n o f t h e ” q u a n t i t y o f m o t i o n ” a n d h i s c o n c e p t i o n o f i t s c o n s e r v a t i o n . 1 3 3 T h e c o n c e p t o f ” m o m e n t u m ” w a s i n t r o d u c e d a s a n e w c o n c e p t t h a t s u p e r s e d e d t h e c o n c e p t o f t h e ” q u a n t i t y o f m o t i o n " . b e c a m e d i f f e r e n t : T h e d e f i n i t i o n o f ” m o m e n t u m ” m a s s o f t h e b o d y t i m e s i t s v e l o c i t y ; a n d t h e n e w c o n c e p t i o n o f c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m a l s o b e c a m e d i f f e r e n t . I n t h e c a s e o f t w o c a r t s c o l l i d i n g w i t h e a c h o t h e r , t h e f o l l o w i n g e q u a t i o n w a s g i v e n a s a r e p r e s e n t a t i o n o f t h e l a w . W h e r e M s t o o d + V A s t o o d M s t o o d + V s t o o d V ' s t o o d V A s t o o d f o r f o r f o r f o r f o r f o r t h e t h e t h e t h e t h e t h e m a s s o f c a r t ” A ” , v e l o c i t y o f c a r t ” A ” m a s s o f c a r t " B ” , v e l o c i t y o f c a r t ” B " v e l o c i t y o f c a r t ” A : v e l o c i t y o f c a r t " B " b e f o r e c o l l i s i o n , b e f o r e c o l l i s i o n , a f t e r c o l l i s i o n , a f t e r c o l l i s i o n . B o t h t h e i m p o r t a n c e a n d t h e u n i v e r s a l i t y o f t h e l a w w a s e m p h a s i z e d . T h e g e n e r a l f o r m o f t h e l a w f o r a n u m b e r ” n “ o f c o l l i d i n g o b j e c t s w a s a l s o g i v e n : n 1 ' 1 Y - ( M : V 3 ) b e f o r e - I f 1 ' 1 ( M 1 6 3 ) a f t e r I n t h e f o l l o w i n g c l o s e - u p s e c t i o n a n a l y s i s o f c o l l i s i o n i n t w o d i m e n s i o n s w a s g i v e n . A r e f e r e n c e t o t h e a p p l i c a b i l i t y o f t h e l a w i n t h r e e d i m e n s i o n a l c a s e s w a s a l s o m a d e b u t n o e x a m p l e s o r a n a l y s i s o f t h i s c a s e w e r e a t t e m p t e d . 1 3 4 T h e f o u r t h s e c t i o n a t t e m p t e d t o r e a s o n o u t t h e l a w O f c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m f r o m N e w t o n ' s l a w s . I t s h o w e d m a t h e m a t i c a l l y h o w N e w t o n ' s s e c o n d l a w m a y b e f o r m u l a t e d i n a w a y t h a t w o u l d , w i t h t h e a p p l i c a t i o n o f N e w t o n ' s t h i r d l a w , d e d u c e t h e e m p i r i c a l l a w o f t h e c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m . A w o r d i n g f o r t h e l a w w a s g i v e n " T h e m o m e n t u m o f a n y s y s t e m i s c o n s e r v e d i f o n e c o n d i t i o n i s m e t ; t h a t n o n e t f o r c e i s a c t i n g o n t h e s y s t e m " . T h e s e c t i o n a l s o e m p h a s i z e d t h a t N e w t o n ' s l a w s m a y b e d e r i v e d f r o m t h i s n e w p h y s i c a l p r i n c i p l e w h i c h w a s i n d e e d m o r e f u n d a m e n t a l t h a n N e w t o n ' s l a w s . N e w t o n ' s l a w s a n d t h e l a w o f c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m w e r e n o t c o n s e q u e n t l y s e p a r a t e o r i n d e p e n d e n t l a w s o f n a t u r e . A d e t a i l e d d e r i v a t i o n o f c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m f r o m N e w t o n ' s l a w s w a s t h e n g i v e n . S y s t e m s , i s o l a t e d s y s t e m s , a n d f r i c t i o n a s a n i n t e r f e r i n g f a c t o r i n s i t u a t i o n s d e a l i n g w i t h m o m e n t u m w e r e e x p l a i n e d i n s e c t i o n f i v e . E l a s t i c c o l l i s i o n a n d t h e h i s t o r i c a l e x p e r i m e n t o n h a r d w o o d b a l l s w e r e i n t r o d u c e d i n s e c t i o n s i x . H u y g e n s ' s o l u t i o n ( 1 6 6 8 ) o r e x p l a n a t i o n o f t h e p h e n o m e n o n w a s g i v e n i n a m a t h e m a t i c a l f o r m u l a t i o n . F o r t h e t w o b a l l s , s u s p e n d e d a s t w o p e n d u l a , a s o n e o f t h e m w a s r e l e a s e d f r o m r e s t a t a c e r t a i n h e i g h t a n d s w u n g d o w n a n d s t r u c k t h e o t h e r , w h i c h h a d b e e n h a n g i n g a t r e s t , H u y g e n ' s e q u a t i o n w a s g i v e n a s t h e f o l l o w i n g : 1 3 5 w h e r e t h e r e p r e s e n t a t i o n o f t h e s y m b o l s w e r e t a k e n a s b e f o r e . I n t h e f i n a l s e c t i o n s o m e r e l a t e d s c i e n t i f i c c o n t r i b u t i o n s w e r e b r i e f l y d i s c u s s e d . L e i b n i z ( 1 6 8 0 ) a l s o r e a l i z e d t h a t a c e r t a i n p h y s i c a l q u a n t i t y r e l a t e d t o m o t i o n w a s c o n s e r v e d . H o w e v e r h e d i d n o t a g r e e w i t h D e s c a r t e s ' ” q u a n t i t y o f m o t i o n " . I n s t e a d h e s u g g e s t e d a d i f f e r e n t q u a n t i t y c a l l s " v i s v i v a " , a n d d e f i n e d i t a s m a s s o f t h e o b j e c t t i m e s t h e s q u a r e o f i t s v e l o c i t y . I n h i s a t t e m p t s t o e x p l a i n h o w t h i s q u a n t i t y w a s c o n s e r v e d i n c e r t a i n s i t u a t i o n s , L e i b n i z i n d i r e c t l y a n t i c i p a t e d s o m e f u n d a m e n t a l c o n n e c t i o n s b e t w e e n e n e r g y a n d t h e m o t i o n o f m o l e c u l e s . T e a c h e r s ' K n o w l e d g e 2 f t h e L a w p f C o n s e r v a t i o n 2 ; M o m e n t u m A d e t a i l e d a n a l y s i s o f v a r i o u s r e l a t e d t r a n s c r i p t s , f i e l d n o t e s , a n d w o r k s h e e t s a n d h a n d o u t s r e v e a l e d a g o o d a g r e e m e n t b e t w e e n t h e m i c r o - l e v e l a n d m a c r o - l e v e l a n a l y s e s o n t h e m a j o r c a t e g o r i e s o r d i m e n s i o n s o f t h e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e . I n w h a t f o l l o w s I w i l l d e s c r i b e t h e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e o f t h e l a w o f c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m a l o n g t h e c a t e g o r i e s i n f e r e d i n t h e g e n e r a l p i c t u r e d e s c r i b e d b e f o r e . I w i l l , w h e n e v e r p o s s i b l e , r e f e r t o a n y i n t e r e s t i n g v a r i a t i o n s b e t w e e n t h e t w o c o n c e p t u a l i z a t i o n s . T e a c h e r s ' K n o w l e d g e p f t h e V o c a b u l a r y T e r m s P e r t i n e n t g _ t h e T O p i c T e a c h e r s ' k n o w l e d g e i n c l u d e d a h o s t o f c o n c e p t s a n d s y m b o l s r e l a t e d t o t h e t o p i c . P h y s i c s c o n c e p t s i n c l u d e d : 1 3 6 m a s s , s p e e d , v e l o c i t y , v e c t o r , s c a l a r , e l a s t i c c o l l i s i o n , i n e l a s t i c c o l l i s i o n , k i n e t i c e n e r g y , o p e n s y s t e m , i s o l a t e d s y s t e m , a n d m o m e n t u m . B o t h t e a c h e r s u s e d t h e s a m e c o n v e n t i o n a l s y m b o l i s m a d o p t e d b y t h e t e x t b o o k . T a b l e ( 1 ) b e l o w s u m m a r i z e s t h e s y s t e m o f s y m b o l s t h e y b o t h u s e d : T a b l e ( 1 ) S y m b o l s a n d T h e i r R e f e r e n t s U s e d i n T e a c h i n g C o n s e r v a t i o n o f M o m e n t u m S y m b o l R e f e r e n t V s p e e d + V v e l o c i t y M m a s s + P m o m e n t u m V A ( V s u b A ) s p e e d o f o b j e c t ” A “ V A ( V s u b A ) v e l o c i t y o f o b j e c t " A ” M A ( M s u b A ) m a s s o f o b j e c t ” A ” P ; ( P s u b A ) m o m e n t u m o f o b j e c t ” A ” V , ( V p r i m e ) s p e e d a f t e r c o l l i s i o n + ’ V ( V p r i m e ) v e l o c i t y a f t e r c o l l i s i o n + . P ( P p r i m e ) m o m e n t u m a f t e r c o l l i s i o n B o t h t e a c h e r s u s e d t h e s a m e s e t o f t e r m s a n d n o t a t i o n s i n t h e c l a s s r o o m . I n f a c t t h e t e r m s m e n t i o n e d a b o v e w e r e l i s t e d i n a h a n d o u t t h a t o u t l i n e d t h e c h a p t e r . K n o w l e d g e g £ H i g h e r - O r d e r P h y s i c s R e l a t i o n s T h e r e w e r e t w o c e n t r a l r e l a t i o n s w h i c h t h e t e a c h e r s k n e w a n d u s e d . T h e f i r s t w a s t h e d e f i n i t i o n o f m o m e n t u m ” P ” 1 3 7 o f a n o b j e c t a s t h e p r o d u c t O f i t s m a s s ” M ” a n d v e l o c i t y - > - > + “ V " ; o r P - M V . T h e s e c o n d o n e w a s t h e f o r m u l a t i o n o f t h e l a w o f c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m . T h i s r e l a t i o n w a s p u t i n t w o f o r m s : o n e f o r m f o r t w o b o d i e s c o l l i d i n g w i t h e a c h o t h e r , a n d t h e s e c o n d f o r a n y n u m b e r o f c o l l i d i n g o b j e c t s . F o r t h e t w o - b o d y s i t u a t i o n t h e f o r m w a s : + + + ; + ’ 1 " A V A " ' " E V B ' M A V A + " E V E W h i l e t h e g e n e r a l f o r m w a s s i m p l y w r i t t e n a s : P ' - P : w h e r e ' P ' s t o o d f o r t h e v e c t o r s u m o f a l l m o m e n t a o f o b j e c t s b e f o r e c o l l i s i o n , a n d P ’ f o r t h e v e c t o r s u m o f a l l m o m e n t a o f o b j e c t s a f t e r c o l l i s i o n . I n a d d i t i o n t o t h e s e c e n t r a l r e l a t i o n s , t h e t e a c h e r s e x p r e s s e d t h e i r k n o w l e d g e o f o t h e r r e l a t e d l a w s b u t i n d e s c r i p t i v e t e r m s o n l y . N e w t o n ' s l a w s , p r e v i o u s l y d e a l t w i t h , a n d c o n s e r v a t i o n l a w s i n g e n e r a l a n d c o n s e r v a t i o n o f m a s s i n p a r t i c u l a r , w e r e a l l e x p l a i n e d i n o n e f o r m o r a n o t h e r . C o n s e r v a t i o n o f m a s s w a s t h e s t a r t i n g p o i n t f o r t h e d i s c u s s i o n o f c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m . B o t h t e a c h e r s i n d i c a t e d t h a t t h e y h a d a t t e m p t e d i n t h e p a s t t o a p p l y t h e l a w o f c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m t o t w o d i m e n s i o n a l s i t u a t i o n s . T h e y a l s o u s e d t o d i s c u s s t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h i s l a w a n d N e w t o n ' s l a w o f m o t i o n . F o r s o m e r e a s o n s , h o w e v e r , t h e y d i d n o t d o t h a t a n y m o r e . 1 3 8 T e a c h e r s ' M a t h e m a t i c a l K n o w l e d g e T e a c h e r s k n e w t h e s i m p l e a l g e b r a i c m a n i p u l a t i o n s r e q u i r e d f o r t h e a p p l i c a t i o n s o f t h o s e f o r m u l a s t o s o m e r e l a t e d p h y s i c s p r o b l e m s i n o n e d i m e n s i o n . T h e i r m a t h e m a t i c a l k n o w l e d g e w e n t s t e p s b e y o n d t h a t t o i n c l u d e v e c t o r a d d i t i o n i n t w o a n d t h r e e d i m e n s i o n a l s i t u a t i o n s . H o w e v e r , a s w i l l b e e x p l a i n e d i n t h e n e x t c h a p t e r t h e t e a c h e r s d i d n o t g o b e y o n d t h e o n e - d i m e n s i o n a l c a s e a n d t h u s o n l y t h e v e r y s i m p l e f o r m s o f m a t h e m a t i c a l m a n i p u l a t i o n s l i k e f i n d i n g t h e p r o d u c t o f t w o n u m b e r s , o r f i n d i n g a n u n k n o w n i n a s i m p l e f i r s t o r d e r e q u a t i o n , w e r e d i s c u s s e d i n t h e c l a s s r o o m i n s p i t e o f t h e i r k n o w l e d g e o f t h e m o r e s o p h i s t i c a t e d a p p l i c a t i o n s . T e a c h e r s ' P h i l o s O p h i c a l a n d H i s t o r i c a l K n o w l e d g g S o m e o f L a v o i s i e r ' s c o n t r i b u t i o n s t o c h e m i s t r y , p a r t i c u l a r l y h i s e x p e r i m e n t a l e v i d e n c e f o r t h e l a w o f c o n s e r v a t i o n o f m a s s i n c h e m i c a l r e a c t i o n s w e r e k n o w n b y t e a c h e r s . T h e y d i s c u s s e d t h a t a s p a r t o f t h e c o n t e x t o f t h e l a w o f c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m . H u y g e n s ' a s s u m p t i o n a b o u t t h e c o n s e r v a t i o n o f k i n e t i c e n e r g y i n e l a s t i c c o l l i s i o n , a n d b o t h L e i b n i z ' a n d D e s c a r t e s ' t r e a t m e n t s o f t h e v i a v i v a " a n d " q u a n t i t y o f m o t i o n " , r e s p e c t i v e l y , w e r e n o t d i s c u s s e d i n c l a s s r o o m . A n o t h e r d i m e n s i o n i n t h e t e a c h e r s ' p h i l o s o p h i c a l a n d h i s t o r i c a l k n o w l e d g e o f p h y s i c s w a s t h a t o f t h e l o g i c a n d r e a s o n i n g i n o r g a n i z i n g a n d s e q u e n c i n g t h a t k n o w l e d g e . 1 3 9 S i n c e o u r r e f e r e n c e n o w i n t h e m i c r o - l e v e l a n a l y s e s h a s b e e n o n e t O p i c r a t h e r t h a n a w i d e r a n g e o f t O p i c s a s i n t h e m a c r o - l e v e l a n a l y s e s , I f o u n d i t m o r e m e a n i n g f u l t o c a l l t h i s d i m e n s i o n t O p i c - c o n t e x t k n o w l e d g e . I d e a l l y w e c a n e n v i s a g e s e v e r a l d i m e n s i o n s f o r t h i s t y p e o f k n o w l e d g e : s c i e n t i f i c , h i s t o r i c a l , a n d c u l t u r a l o r s o c i a l . F o r t h e t o p i c u n d e r c o n s i d e r a t i o n , c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m , b o t h t e a c h e r s s e e m e d t o c o n c e r n t h e m s e l v e s m a i n l y w i t h t h e s c i e n t i f i c d i m e n s i o n . T h e o t h e r t w o d i m e n s i o n s a p p e a r e d t o h a v e o n l y b e e n i m p l i e d i n t e a c h e r s ' s c i e n t i f i c d i s c o u r s e . I n m y a t t e m p t t o e l u c i d a t e t h i s f o r m o f k n o w l e d g e f r o m t h e d a t a , I w i l l p r e s e n t v a r i o u s v i g n e t t e s f r o m b o t h t e a c h e r s ' p r a c t i c e s i n w h i c h t h e y a t t e m p t e d t o p r e s e n t t h e c o n c e p t s u n d e r c o n s i d e r a t i o n w i t h i n a c o n t e x t u a l n e t o f o t h e r c o n c e p t s a n d u n d e r s t a n d i n g s . F o r M r . S t e w a r t t h e t O p i c w a s n e s t e d w i t h i n f o u r d i f f e r e n t o v e r l a p p i n g l e v e l s o f s c i e n t i f i c k n o w l e d g e r a n g i n g f r o m t h e p a r t i c u l a r , t h e t O p i c i t s e l f , t o t h e g e n e r a l , p h y s i c s o r t h e s t u d y o f n a t u r e . S o m e o f t h e s e d o m a i n s o f c o n t e x t u a l k n o w l e d g e w e r e s p e l l e d o u t d u r i n g t h e f i r s t t e n m i n u t e s o f t h e f i r s t l e s s o n o n t h e t O p i c , a n d w e r e o c c a s i o n a l l y e m p h a s i z e d i n t h e d u e c o u r s e o f t h e s e v e n p e r i o d s u s e d f o r t h e e n t i r e c h a p t e r . T h e f o l l o w i n g i s a t r a n s c r i p t o f p a r t o f t h e r e c o r d i n g m a d e d u r i n g t h e s e i n t r o d u c t o r y m i n u t e s . " L e t m e t u r n y o u r a t t e n t i o n t o t h e s k y , t h e m o t i o n o f t h e s t a r s , s u n , a n d t h e p l a n e t s , a n d s o o n . A n d a f t e r a l o t o f q u e s t i o n s a n d d i f f i c u l t i e s o f 1 4 0 t h e r e s u l t s , N e w t o n w a s t h e o n e w h o c o m e s a l o n g a n d s a y s : g r a v i t y i s w h a t h o l d s t h e u n i v e r s e t o g e t h e r . T h e p l a n e t s a r e h e l d i n t o g r a v i t y a b o u t t h e s u n . O t h e r w i s e , i n e r t i a w o u l d c a r r y t h e p l a n e t s i n a s t r a i g h t l i n e ; b u t t h e y ' r e i n a c u r v e b e c a u s e t h e y a r e p u l l e d b y g r a v i t y i n t o a c u r v e d p a t h . A n d s o N e w t o n a g a i n c o m e s t o t h e s c e n e w i t h a s e t o f p h y s i c a l l a w s t h a t h o l d o n t h e s u r f a c e o f t h e e a r t h , o r a n y w h e r e e l s e . P h y s i c s i s a u n i v e r s a l s e t o f b e h a v i o r s . A n d w e c a n d i s c o v e r i t b y d o i n g e x p e r i m e n t s h e r e o n t h e e a r t h a n d e x t e n d t h i s a n y w h e r e . W e l l , w h a t w e w a n t t o d o i n t h e n e x t c h a p t e r i s t o e x t e n d t h i s u n d e r s t a n d i n g o f t h e w a y t h i n g s m o v e t o s e e w h a t s o r t o f o t h e r u n d e r s t a n d i n g s w e c a n g l e a n f r o m t h a t . W e w a n t t o b e g i n c h a p t e r n i n e t o d a y w h i c h i s m o m e n t u m ; a n d w e w a n t t o c o n t i n u e . Y o u n o t i c e d t h e s c h e d u l e s a y s t h a t w e ' r e g o n n a g e t a w e l l d e s e r v e d l o n g w e e k e n d ; a n d w e a l l n e e d t h a t ; a n d w e ' l l c o n t i n u e o u r s t u d y o f c h a p t e r n i n e n e x t w e e k . L e t m e p o i n t o u t t o y o u w h a t w e ' r e r e a l l y l o o k i n g f o r i s a l a w t h a t ' s s o p o w e r f u l , o r a s e t o f l a w s , o r a d i f f e r e n t k i n d o f l a w t h a t ' s s o p o w e r f u l , t h a t i f i t w o r k s , w e c a n u n d e r s t a n d t h e e n t i r e e c o n o m i c s y s t e m . T h e e n t i r e i n d u s t r y i s a l l b a s e d o n t h i s t y p e o f r u l e i n s c i e n c e . W h a t I a m t a l k i n g a b o u t i s c o n s e r v a t i o n l a w s . " [ F i e l d n o t e s : 1 1 / 2 4 / 8 6 ] A f t e r s o m e l e n g t h y d i s c u s s i o n o f c o n s e r v a t i o n l a w s a n d t h e i r i m p o r t a n c e i n c h e m i s t r y , e s p e c i a l l y t h e l a w o f c o n s e r v a t i o n o f m a s s , M r . S t e w a r t m a d e t h e f o l l o w i n g c o n n e c t i o n w i t h t h e t o p i c t o b e d i s c u s s e d : " A q u a n t i t y t h a t i s c o n s e r v e d i n a d d i t i o n t o m a s s i s c a l l e d m o m e n t u m . W h a t i s m o m e n t u m ? I t ' s a v e c t o r ; i t ' s a v e c t o r p r o d u c t o f m a s s a n d v e l o c i t y . T h a t ' s w h a t m o m e n t u m i s . W e c a n w r i t e t h i s i n s y m b o l s , m o m e n t u m o b v i o u s l y c a n ' t b e " M " . S o w e h a v e t o c h o o s e a d i f f e r e n t l e t t e r . I n s t e a d i t ' s c h o s e n t h e l e t t e r " F " t o r e p r e s e n t m o m e n t u m . S o ” P ” i s e q u a l t o m a s s t i m e s v e l o c i t y ( t h e t e a c h e r w r o t e t h a t o n t h e b o a r d P - M x V ) . " [ F i e l d n o t e s : 1 1 / 2 4 / 8 6 ] O n s e v e r a l o c c a s i o n s h e e m p h a s i z e d t h e i m p o r t a n c e o f t h i s l a w . T h e f o l l o w i n g i s a n e x a m p l e . 1 4 1 ” W h a t m a k e s m o m e n t u m w o r t h l o o k i n g a t , w o r t h s t u d y i n g , i s t h e f a c t t h a t i t ' s a c o n s e r v e d q u a n t i t y . I n e v e r y k i n d o f i n t e r a c t i o n y o u c a n i m a g i n e , i n c o l l i s i o n s w h e r e o b j e c t s b u m p i n t o e a c h o t h e r , i n c o l l i s i o n s w h e r e t h e y s t i c k t o g e t h e r , i n c o l l i s i o n s w h e r e t h e y g l a n c e o f f e a c h o t h e r , i n e x p l o s i o n s , i n e v e r y k i n d o f i n t e r a c t i o n y o u c a n i m a g i n e , m o m e n t u m i s a l w a y s c o n s e r v e d . S i n c e i t ' s t h a t ' s t h e c a s e , i t ' s e n o r m o u s l y p o w e r f u l , e n o r m o u s l y u s e f u l a n d s o m e t i m e s g e t s y o u i n t r o u b l e ! " [ F i e l d n o t e s : 1 1 / 2 6 / 8 6 ] T o s h o w h o w t h e l a w m i g h t " g e t o n e i n t r o u b l e " , M r . S t e w a r t w e n t o n t o e x p l a i n h o w t h e p o l i c e c a n u s e t h e p r i n c i p l e i n a t w o - c a r c o l l i s i o n a t a r o a d i n t e r s e c t i o n t o d e c i d e w h i c h d r i v e r d i d n o t c o m p l y w i t h t h e t r a f f i c s p e e d r u l e s . M r . S t e w a r t , t h e r e f o r e , s t a r t e d w i t h N e w t o n ' s t h e o r y a b o u t t h e u n i v e r s e , a t O p i c h e h a d j u s t f i n i s h e d , w e n t u p i n t h e l e v e l o f g e n e r a l i z a t i o n t o t a l k a b o u t t h e u n i v e r s a l n a t u r e o f p h y s i c s l a w s . B e c a u s e o f t h i s u n i v e r s a l i t y c h a r a c t e r o f t h i s k n o w l e d g e , i t s h o u l d b e p o s s i b l e t o a p p l y N e w t o n ' s l a w s t o p h e n o m e n a o n t h e e a r t h i t s e l f . U n d e r s t a n d i n g m o m e n t u m a c c o r d i n g t o M r . S t e w a r t ' s i n t r o d u c t i o n , i s a n e x t e n s i o n o f t h e a p p l i c a t i o n o f N e w t o n ' s L a w s t o m o t i o n p h e n o m e n a o n e a r t h . B u t t h e n u n d e r s t a n d i n g m o m e n t u m a n d c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m w o u l d b e p a r t o f u n d e r s t a n d i n g a f a m i l y O f n a t u r a l l a w s l a b e l e d a s c o n s e r v a t i o n l a w s . O n e o f t h e s e l a w s w h i c h w a s o f i n t e r e s t t o c h e m i s t s a n d p h y s i c i s t s w a s t h e l a w o f c o n s e r v a t i o n o f m a s s . F i n a l l y , t h e l a w o f c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m w a s c o n t e x t u a l i z e d i n t w o i m p o r t a n t s u b - l e v e l s . T h e f i r s t w a s 1 4 2 t h e c o n v e n t i o n a l l y s c i e n t i f i c l e v e l w h i c h w o u l d d e a l w i t h o b j e c t i n t e r a c t i o n s : b o t h m i c r o s c O p i c , l i k e i n t e r a c t i o n s a m o n g s u b - a t o m i c p a r t i c l e s , a n d m a c r o s c o p i c l i k e s o l a r s y s t e m s a n d g a l a x i e s . T h e s e c o n d s u b - l e v e l h a d t o d o w i t h e v e r y d a y e x p e r i e n c e : t w o c a r s c o l l i d i n g a t t h e i n t e r s e c t i o n a n d t h e p o l i c e r e p o r t . M r . S t e w a r t , t h e r e f o r e , s t a r t e d a t s o m e l e v e l o f g e n e r a l i t y , N e w t o n ' s t h e o r y a b o u t g r a v i t y , w e n t u p t o a h i g h e r l e v e l o f g e n e r a l i t y , p h y s i c s l a w s a n d t h e i r u n i v e r s a l i t y , t h e n c a m e b a c k t o a m o r e s p e c i f i c a n d r e l a t e d c o n c e p t , c o n s e r v a t i o n l a w s , a n d f i n a l l y z o o m e d i n t o t h e s p e c i f i c t O p i c h e w a n t e d t o d i s c u s s , m o m e n t u m a n d c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m ; a n d m a d e w h a t h e s a w a s a p p r O p r i a t e c o n n e c t i o n s w i t h t h e s t u d e n t s ' l i f e a s w e l l a s w i t h s c i e n t i f i c i n t e r e s t s a n d k n o w l e d g e . M r . S t e w a r t ' s k n o w l e d g e s t r u c t u r e s , t h u s , i n c l u d e d s o m e f o r m s o f c o n t e x t u a l k n o w l e d g e t h a t e n a b l e d h i m t o m a k e s e v e r a l r e a s o n e d c o n n e c t i o n s b e t w e e n t h e s p e c i f i c t o p i c o n t h e o n e h a n d , a n d v a r i o u s d o m a i n s o f s c i e n t i f i c k n o w l e d g e , o n t h e o t h e r h a n d . M r . D a v i s a l s o p r e s e n t e d t h a t s o r t o f c o n t e x t u a l k n o w l e d g e a s h e d e a l t w i t h t h e t O p i c . H o w e v e r , u n l i k e M r . S t e w a r t , h e d i d n ' t g o i n t o e l a b o r a t e d e s c r i p t i o n o r o c c a s i o n a l e m p h a s i s o f v a r i o u s f o r m s o f t h a t k n o w l e d g e . S o m e s t r u c t u r e s O f t h a t k n o w l e d g e , l i k e t h e c o n n e c t i o n s b e t w e e n N e w t o n ' s l a w s a n d t h e l a w o f c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m w a s n o t e v e n m e n t i o n e d i n h i s l e s s o n s . H o w e v e r , - ' ' V I ! ' I ; . > ~ ' l l v ! I ! 4 v . . ‘ f . x 0 v . ‘ N I : I ; . . ' 1 l N I . D ; I ‘ “ I - . 1 4 3 w h e n I t a l k e d t o h i m a b o u t t h a t I f o u n d o u t t h a t h e w a s a w a r e o f t h e s e c o n n e c t i o n s b u t s i m p l y c h o s e n o t t o d i s c u s s t h e m . I n s t e a d h e s t a r t e d w i t h c o n s e r v a t i o n l a w s i n g e n e r a l , a n d t h e n , j u s t l i k e M r . S t e w a r t , w e n t i n t o l e n g t h y d i s c u s s i o n o f t h e l a w o f c o n s e r v a t i o n o f m a s s . " M y e x p e r i e n c e w i t h c o n s e r v a t i o n l a w s : Y o u m i g h t p u t i t d o w n t h i s w a y , t h a t a c o n s e r v a t i o n l a w i s a n a t u r a l l a w . . . I t c o m e s f r o m n a t u r e . I t m e a n s t h a t t h e f u l l a m o u n t t h a t y o u h a v e d o e s n ' t c h a n g e . N o w y o u c a n p u t t h a t i n a l o t o f f a n c y w a y s . O n e f a n c y w a y i s t h a t t h e w h o l e i s e q u a l t o t h e s u m o f i t s p a r t s . Y o u c a n s a y i t t h i s w a y : t h a t t h e a m o u n t t h a t y o u h a v e b e f o r e d o i n g a n a c t i o n i s e q u a l t o t h e a m o u n t t h a t y o u h a v e a f t e r t h e a c t i o n . T h a t t h e a m o u n t b e f o r e a n d a f t e r i s t h e s a m e . . . . W e l l , t h a t ' s t h e s t a t e m e n t I l i k e : " t h e a m o u n t t h a t y o u h a v e d o e s n ' t c h a n g e " . [ Q u o t a t i o n m a r k s w e r e a d d e d b y t h e t e a c h e r w h i l e w r i t i n g t h a t o n t h e b o a r d ] . T h e r e a r e m a n y c o n s e r v a t i o n a l l a w s " [ F i e l d n o t e s : 1 1 / 2 4 / 8 6 ] M r . D a v i s t h e n w e n t o n d i s c u s s i n g t h e l a w o f c o n s e r v a t i o n o f m a s s i n p h y s i c a l a n d c h e m i c a l c h a n g e s . A f t e r w a r d h e w e n t d i r e c t l y i n t o t h e d e f i n i t i o n o f m o m e n t u m : ” T h e n e x t c o n s e r v a t i o n l a w i s t h a t o f m o m e n t u m . W h a t i s m o m e n t u m ? I t ' s t h e p r o d u c t o f m a s s a n d v e l o c i t y . W e u s e ” P " , f o r m o m e n t u m , " M " , f o r m a s s , a n d " V " f o r v e l o c i t y ” . [ F i e l d n o t e s : 1 1 / 2 4 / 8 6 ] A f t e r t h i s b r i e f d e s c r i p t i o n o f t h e d e f i n i t i o n o f m o m e n t u m M r . D a v i s w r o t e d o w n t h e m a t h e m a t i c a l f o r m u l a t o g e t h e r w i t h t h e u n i t s t o b e u s e d i n t h a t f o r m u l a a n d s t a r t e d s o l v i n g s o m e m a t h e m a t i c a l p r o b l e m s o n t h e a p p l i c a t i o n o f t h a t l a w . A s f o r t h e r e l e v a n c e a n d s i g n i f i c a n c e o f t h e l a w o f 1 4 4 c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m M r . D a v i s h a d t h e f o l l o w i n g t o s a y t o h i s s t u d e n t s . “ M o m e n t u m a n d c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m i s a t O p i c t h a t h a s a l o t o f i n t e r e s t i n g a p p l i c a t i o n s i n s c i e n c e . I t i s v e r y h a r d t o t h i n k o f a n a r e a w h e r e y o u d o n ' t g e t i n v o l v e d w i t h m a t h e m a t i c s . M a t h e m a t i c a l m o d e l s t r y t o d e s c r i b e n a t u r e . A n d c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m i s v e r y v e r y p o w e r f u l . I t . . . ( i n a u d i b l e ) . . . i t s e l f a l l t h e w a y d o w n t o t h e v e r y l a r g e t h i n g s o f g a l a x i e s i n s p a c e , a l l t h e w a y t o t h e s i z e o f s u b a t o m i c p a r t i c l e s . I n f a c t c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m a s a t O p i c . . . T h e r e h a s n e v e r b e e n f o u n d a v i o l a t i o n t o t h i s l a w . " [ F i e l d n o t e s : 1 2 / 2 / 8 6 ] O n e f i n a l a s p e c t o f t h e t e a c h e r s ' p h i l o s O p h i c a l a n d h i s t o r i c a l k n o w l e d g e h a d t o d o w i t h t h e n a t u r e o f k n o w l e d g e u n d e r d i s c u s s i o n , m o m e n t u m a n d c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m . A s e x p l a i n e d b e f o r e t e a c h e r s d i d n ' t p h i l o s O p h i z e m u c h i n c l a s s r o o m , a n d t h e i r d i s c u s s i o n o f t h e l a w o f c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m w a s n o e x c e p t i o n . H o w e v e r , e v e n t h e f e w p h i l o s o p h i c a l s e n t e n c e s t h e y u t t e r e d a b o u t t h e n a t u r e o f t h e t O p i c w e r e , I b e l i e v e , i n t e r e s t i n g . F o r M r . S t e w a r t , c o n s e r v a t i o n l a w s , w e r e n o t d i s c o v e r e d b y p e r s o n s , b u t r a t h e r d e v e l o p e d a s u n d e r s t a n d i n g o r r e a s o n i n g o f c e r t a i n e x p e r i e n c e s . I n h i s o w n w o r d s : " I t ' s n o t t h e k i n d o f t h i n g t h a t w a s d i s c o v e r e d b y a n y b o d y . I t ' s a s o r t o f u n d e r s t a n d i n g t h a t j u s t e v o l v e s . W h a t I a m t a l k i n g a b o u t i s c o n s e r v a t i o n l a w s " . [ F i e l d n o t e s : 1 1 / 2 4 / 8 6 T h e k e y i d e a w h i c h I f o u n d i n t e r e s t i n g i n t h i s q u o t e w a s h i s a s s e r t i o n t h a t t h o s e l a w s w e r e n o t d i s c o v e r e d b y s c i e n t i s t s a s s u c h . I n s t e a d , t h e r e w e r e c e r t a i n 1 4 5 u n d e r s t a n d i n g s w h i c h e v o l v e d o v e r t i m e . T h o u g h I d i d n ' t p r o b e f u r t h e r i n t o w h a t M r . S t e w a r t m e a n t b y t h a t , m y o w n i n t e r p r e t a t i o n i s t h a t , f o r M r . S t e w a r t , c o n s e r v a t i o n l a w s w e r e s o m e w h a t c l e a r a n d a x i o m a t i c i n h u m a n t h i n k i n g . T o s a y t h a t m a t t e r w a s c o n s e r v e d i n c h e m i c a l i n t e r a c t i o n s w a s t o e x p r e s s s o m e f o r m o f r a t i o n a l i t y t h a t t h e h u m a n m i n d c o u l d a c c e p t w i t h o u t m u c h d i s p u t e . I f t h i s i n t e r p r e t a t i o n i s t e n a b l e t h e n t h e i d e a o f s c i e n t i f i c e v i d e n c e a n d i t s s i g n i f i c a n c e i n o u r r e a s o n i n g w a s n o t e m p h a s i z e d i n M r . S t e w a r t ' s v i e w . A c t u a l l y , s c i e n t i s t s l i k e L a v o i s i e r w e r e v e r y a n x i o u s t o g e t s o m e s c i e n t i f i c e v i d e n c e t h a t w o u l d c o n f i r m t h e a s s u m p t i o n t h a t m a s s w a s c o n s e r v e d a n d t h u s t a l k a b o u t a n a t u r a l l a w . M r . D a v i s s a w a p r o c e s s o f d i s c o v e r y i n t h e k n o w l e d g e o f t h e l a w o f c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m . H e e v e n e x p r e s s e d a s o r t o f s u r p r i s e o v e r s u c h a d i s c o v e r y . " S o m e t i m e s y o u w o r r y h o w h u m a n b e i n g s e v e r s t u m b l e d o n s u c h i d e a s o f m a s s t i m e s v e l o c i t y t o b e m o m e n t u m . A n d t h a t m o m e n t u m i s c o n s e r v e d b e f o r e a n d a f t e r c o l l i s i o n " . [ F i e l d n o t e s : 1 2 / 2 / 8 6 ] S o , f o r M r . D a v i s t h e i d e a s w e r e o u t t h e r e a n d h u m a n s s i m p l y d i s c o v e r e d t h e m o r e v e n " s t u m b l e d " o n t h e m . D i s c u s s i o n : T e a c h e r s ' K n o w l e d g e p f t h e S u b j e c t M a t t e r I n t h i s c h a p t e r I h a v e a t t e m p t e d t o e x p l o r e v a r i o u s d i m e n s i o n s o f t h e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e a n d c o n c e p t i o n s o f p h y s i c s o r s c i e n c e . T h i s w a s d o n e t h r o u g h t h e e x a m i n a t i o n 1 4 6 o f a v a r i e t y o f d a t a s o u r c e s : w o r k s h e e t s , f i e l d n o t e s , a n d i n t e r v i e w t r a n s c r i p t s . A s a p r o l o g u e f o r a l l t h a t I d e s c r i b e d t h e c o n t e n t s o f t h e t e x t b o o k s u s e d a n d t h e t e a c h e r s ' v i e w s a b o u t t h e s e t e x t b o o k s . E x a m i n a t i o n o f v a r i o u s d o c u m e n t s r e v e a l e d t h a t e a c h t e a c h e r s ' k n o w l e d g e o f p h y s i c s i n c l u d e d f o u r m a j o r c l u s t e r s o f k n o w l e d g e s t r u c t u r e s : k n o w l e d g e o f v o c a b u l a r y t e r m s o f p h y s i c s , k n o w l e d g e o f h i g h e r - o r d e r p h y s i c s r e l a t i o n s , m a t h e m a t i c a l k n o w l e d g e , a n d p h i l o s p h i c a l a n d h i s t o r i c a l k n o w l e d g e . E a c h o f t h e s e c l u s t e r s o r m a j o r c a t e g o r i e s c o u l d i n c l u d e m o r e t h a n o n e s u b - c a t e g o r y a n d m a n y k n o w l e d g e e n t i t i e s o r s t r u c t u r e s . T h i s c o n c e p t u a l i z a t i o n w a s i n f e r r e d f r o m t h e m a c r o - l e v e l a n a l y s e s . E x a m i n a t i o n o f t e a c h e r s ' k n o w l e d g e o f o n e t o p i c , m o m e n t u m a n d c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m , r e v e a l e d t h e a p p l i c a b i l i t y o f t h a t c o n c e p t u a l i z a t i o n t o t h e m o r e s p e c i f i c l e v e l o f i n v e s t i g a t i o n o f t e a c h e r k n o w l e d g e o f t h s u b j e c t m a t t e r . W h i l e s o m e o f t h e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e e n t i t i e s a n d s t r u c t u r e s e m b e d d e d i n t h e s u b - c a t e g o r i e s a n d c l u s t e r s w e r e s i m p l e , o t h e r s w e r e c o m p l e x . R e l a t i o n s , l a w s a n d t h e o r i e s w e r e e x a m p l e s o f s u c h c o m p l e x s t r u c t u r e s o f k n o w l e d g e . I h a v e a t t e m p t e d t o s h o w h o w t h e t e a c h e r s p e r c e i v e d t h e i n t e r d e p e n d e n c y o f t h o s e s t r u c t u r e s . I n d e e d i n t e r d e p e n d e n c y p e r m e a t e d n o t o n l y v a r i o u s s t r u c t u r e s w i t h i n a m a j o r k n o w l e d g e c a t e g o r y o r c l u s t e r b u t t h e w h o l e b o d y o f t e a c h e r k n o w l e d g e r e p r e s e n t e d h e r e a s k n o w l e d g e c l u s t e r s . I t w a s o n l y a r t i f i c a l a n d f o r o r g a n i z a t i o n a l p u r p o s e s t h a t I t a l k e d 1 4 7 a b o u t N e w t o n ' s l a w s i n i s o l a t i o n f r o m t h e i r h i s t o r i c a l a n d s c i e n t i f i c c o n t e x t u a l d e v e l o p m e n t . T h e g e n e s i s o f t h e s e l a w s a n d , t o s o m e e x t e n t , t h e t e a c h e r s ' a r t i c u l a t i o n o f t h e m i n c l u d e d a m u l t i t u d e o f k n o w l e d g e d i m e n s i o n s t h a t w e r e a r t i f i c i a l l y d e s c r i b e d u n d e r d i f f e r e n t s u b - c a t e g o r i e s i n t h i s s t u d y . T h e e x i s t e n c e o f c o m p l e x s t r u c t u r e s o f k n o w l e d g e i n w h a t t h e t e a c h e r s k n e w a b o u t t h e s u b j e c t m a t t e r g i v e s s u p p o r t t o a n o t h e r c o m m o n f i n d i n g i n s e v e r a l e d u c a t i o n a l s t u d i e s d o n e w i t h i n t h e f r a m e w o r k o f c o g n i t i v e p s y c h o l o g y . I n t h e i r a t t e m p t s t o f i n d d i f f e r e n c e s b e t w e e n t h e w a y s t h a t e x p e r t s a n d n o v i c e s o r g a n i z e t h e i r k n o w l e d g e , s o m e r e s e a r c h e r s ( C h a s e a n d S i m o n , 1 9 7 7 ; C h i e t . a 1 , 1 9 8 2 ; a n d S i m o n a n d S i m o n , 1 9 8 0 ) f o u n d t h a t e x p e r t s t e n d t o o r g a n i z e t h e i r k n o w l e d g e i n t o b i g g e r c h u n k s t h a n n o v i c e s . O t h e r r e s e a r c h e r s d e a l i n g w i t h k n o w l e d g e o f t h e s u b j e c t m a t t e r ( L e i n h a r d t a n d S m i t h , 1 9 8 5 ; H a s h w e h , 1 9 8 5 ) a l s o s p o k e o f o r g a n i z i n g k n o w l e d g e i n l a r g e c h u n k s o r s t r u c t u r e s c a l l e d s c h e m a t a . I n t h i s s t u d y b o t h t e a c h e r s d i d u s e t h e s e l a r g e s t r u c t u r e s t o o r g a n i z e t h e i r k n o w l e d g e o f p h y s i c s o r s c i e n c e . T h e y w e r e o f t e n c o n c e r n e d t o f i n d o u t s o m e u n i f y i n g f a c t o r s t h a t w o u l d b r i n g t h e s e c h u n k s , o r s c h e m a t a i n t o a l a r g e r s t r u c t u r e o f k n o w l e d g e . B u t t h e t e a c h e r s i n t h e s t u d y k n e w t w o o t h e r i m p o r t a n t a n d s o m e w h a t r e l a t e d i s s u e s : t h e h i s t o r i c a l d e v e l o p m e n t o f t h e s e s t r u c t u r e s , a n d t h e l o g i c a n d r e a s o n i n g i n v o l v e d i n t h e b u i l d i n g o f t h o s e s t r u c t u r e s . T h e s e t w o d i m e n s i o n s 1 4 8 i n t e r t w i n e d t o g e t h e r d e s c r i b e d t e a c h e r s ' k n o w l e d g e o f t h e w a y s c i e n t i f i c k n o w l e d g e d e v e l o p e d o r p r o g r e s s e d t h r o u g h h i s t o r y . T h i s p a r t o f t e a c h e r s ' k n o w l e d g e w a s n o t p u r e l y l o g i c - r e l a t e d . A s w a s e x p l a i n e d , b o t h t e a c h e r s r e c o g n i z e d t h e r e l e v a n c e a n d s i g n i f i c a n c e o f t h e s o c i a l o r c u l t u r a l d i m e n s i o n i n t h e w a y s c i e n c e p r o g r e s s e d t h r o u g h o u t h i s t o r y . S o m e c u l t u r a l i s s u e s l i k e r e l i g i o n a n d p o l i t i c s h a d t h e i r i m p a c t u p o n t h e w a y s c i e n c e p r o g r e s s e d . A t t h i s p o i n t i t s e e m s r e l e v a n t t o e v o k e S c h w a b ' s ( 1 9 6 2 ) w e l l k n o w n d e s c r i p t i o n o f t h e s t r u c t u r e O f d i s c i p l i n e s . W h i l e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e o f c o n c e p t s , l a w s a n d p r i n c i p l e s m a y c o n v e n i e n t l y s t a n d f o r S c h w a b ' s s u b s t a n t i v e s t r u c t u r e s , t h e i r k n o w l e d g e o f t h e w a y s c i e n c e p r o g r e s s e d a n d t h e w a y s c i e n t i f i c k n o w l e d g e w a s a c c e p t e d w e n t , I b e l i e v e , b e y o n d w h a t S c h w a b c a l l e d t h e ” s y n t a x " o f t h e d i s c i p l i n e . W h i l e S c h w a b t a l k e d a b o u t t h e " s y n t a x " i n t e r m s o f l o g i c a n d m a t h e m a t i c s , t h e t w o t e a c h e r s r a i s e d s o m e s o c i a l i s s u e s . T h i s m a t t e r r e q u i r e s , I b e l i e v e , e x a m i n i n g t h e t e a c h e r s ' p e r t i n e n t i d e a s a g a i n s t a b a l a n c e d p h i l o s o p h i c a l b a c k g r o u n d t h a t w o u l d i n c l u d e b o t h t r a d i t i o n a l a n d r e c e n t o u t l o o k s o n t h e n a t u r e o f s c i e n t i f i c k n o w l e d g e . C u r r e n t l y t h e r e a r e t w o m a i n v i e w s t h a t c o m p e t e t o d e s c r i b e v a r i o u s a s p e c t s o f w h a t w e c a l l s c i e n c e . U n t i l r e l a t i v e l y r e c e n t l y t h e t r a d i t i o n a l v i e w w a s t h e o n l y d e s c r i p t i o n o f f e r e d b y m a n y p h i l o s o p h e r s a n d p h i l o s O p h e r s o f s c i e n c e s u c h a s C o m t e , C a r n a p , H e m p e l , N a g e l , P O p p e r , 1 4 9 L a k a t o s , a n d N e w t o n - S m i t h . D u r i n g t h e l a s t t h i r t y y e a r s , h o w e v e r , a n o t h e r v i e w , I w i l l c a l l i t t h e r e c e n t v i e w , s t a r t e d t o p u s h f o r w a r d f o r a f u n d a m e n t a l l y d i f f e r e n t p e r s p e c t i v e o n w h a t s c i e n c e i t . T h e t r a d i t i o n a l v i e w , a l s o c a l l e d r a t i o n a l i s m o r p o s i t i v i s m , a p p r o a c h e d s c i e n c e w i t h a l o t o f e m p h a s i s o n l o g i c , p r i n c i p l e s o f e m p r i c i s m , a n d f o r m a l o r m a t h e m a t i c a l a n a l y s e s . S c i e n c e , a c c o r d i n g t o t h i s v i e w , i s c o n t r o l l e d b y l o g i c a n d e m p i r i c a l f a c t s a n d w h o s e p u r p o s e i s t o f o r m u l a t e t r u t h s a b o u t t h e l a w s o f n a t u r e . P r O p o n e n t s o f t h i s v i e w a d v o c a t e t h e e x i s t a n c e o f a n e x t e r n a l r e a l i t y w h i c h i s i n d e p e n d e n t o f t h e h u m a n o b s e r v e r . W o r d s , c o n c e p t s , a n d l a w s , a r e l a b e l s o r s i g n s t h a t r e f e r t o c e r t a i n t h i n g s o u t t h e r e i n n a t u r e . I n a s e n s e , t h e r e f o r e , t h e r e i s a c o r r e s p o n d e n c e b e t w e e n o u r s c i e n t i f i c i d e a s a n d r e a l i t y i n n a t u r e . S c i e n t i f i c p r o g r e s s r e p r e s e n t s a g r a d u a l m o v e t o w a r d a b e t t e r c o r r e s p o n d e n c e . A c c o r d i n g t o t h i s v i e w h i s t o r y , c u l t u r e , p e r s o n a l i d e a s a n d e x p l a n a t i o n s i n n o w a y i n f l u e n c e o u r s c i e n t i f i c k n o w l e d g e . T h e r e c e n t v i e w , o n t h e o t h e r h a n d , h a s e m p h a s i z e d s c i e n c e a s a s o c i a l o r h u m a n a c t i v i t y . P r o p o n e n t s o f t h i s n e w s c h o o l o f p h i l o s o p h y o f s c i e n c e i n c l u d e t h i n k e r s l i k e N o r w o o d R u s s e l H a n s o n , M i c h a e l P o l a n y i , T h o m a s K u h n , P a u l F e y e r a b e n d , a n d S t e p h e n T o u l m i n . K u h n i s p e r h a p s t h e b e s t k n o w n a n d m o s t i n f l u e n t i a l a u t h o r a m o n g t h e m . S o I w i l l l i m i t m y d i s c u s s i o n s h e r e m a i n l y t o h i s i d e a s . T h e p r a c t i c e o f s c i e n c e , a c c o r d i n g t o K u h n ( 1 9 7 0 , 1 9 7 7 ) 1 5 0 i s n o t , a s t h e t r a d i t i o n a l i s t s a s s e r t e d , g u i d e d b y u n c h a n g e a b l e o r u n c h a n g i n g c a n o n s o f s c i e n t i f i c m e t h o d . I n s t e a d i t ' s h e a v i l y i n f l u e n c e d b y w h a t h e t e r m s " p a r a d i g m s " : e s s e n t i a l l y s h a r e d s e t s o f t h e o r e t i c a l b e l i e f s , a c c e p t e d s t a n d a r d s , p r o c e d u r e s a n d e x e m p l a r s . P a r a d i g m s a r e n o t a b s o l u t e ; t h e y c h a n g e o r " s h i f t " a s t h e h i s t o r i c a l c o n t e x t a n d a v a i l a b l e d a t a c h a n g e s . T h e r e f o r e , i t i s t h e c o m m u n i t y o f s c i e n t i s t s o r r e s e a r c h e r s t h a t d e t e r m i n e w i t h i n a c e r t a i n h i s t o r i c a l c o n t e x t w h a t i s a n d w h a t i s n o t t o b e c o n s i d e r e d s c i e n t i f i c , a n d w h a t i s a n d w h a t i s n o t t o b e w a r r a n t e d a s k n o w l e d g e . T o l e a r n s c i e n c e , t h e r e f o r e , a n i n d i v i d u a l s h o u l d b e s o c i a l i z e d i n t o t h e s h a r e d p a r a d i g m s . D i f f e r e n t p a r a d i g m s a c c o r d i n g t o K u h n a r e i n c o m m e n s u r a b l e . T h i s m e a n s , a m o n g o t h e r t h i n g s , t h a t t h e s a m e t e r m s m a y m e a n d i f f e r e n t t h i n g s i n d i f f e r e n t p a r a d i g m s . N e w t o n i a n c o n c e p t s o f m a s s , t i m e , a n d d i s t a n c e a r e f u n d a m e n t a l l y d i f f e r e n t f r o m t h e E i n s t e i n i a n c o u n t e r p a r t s . I t a l s o m e a n s t h a t s c i e n t i s t s d o n o t m a k e a t r a n s i t i o n f r o m o n e p a r a d i g m t o a n o t h e r o n t h e b a s i s o f l o g i c a n d n e u t r a l e x p e r i e n c e : " T h e t r a n s f e r o f a l l e g i a n c e f r o m p a r a d i g m t o p a r a d i g m i s a c o n v e r s i o n e x p e r i e n c e t h a t c a n ' t b e f o r c e d " ( K u h n , 1 9 7 0 , p . 1 5 1 ) . S e q u e n c e s o f p a r a d i g m s , t h r o u g h w h a t h e c a l l s " p a r a d i g m s h i f t " , o r s c i e n t i f i c r e v o l u t i o n s , e n t a i l t h e e m e r g e n c e o f n e w t h e o r i e s w i t h i n c r e a s i n g c a p a c i t y f o r p u z z l e - s o l v i n g u n d e r w h a t l a t e r b e c o m e s a s ” n o r m a l s c i e n c e " . K u h n d e n i e s 1 5 1 a n y p r o g r e s s i o n t o w a r d a n o b j e c t i v e t r u t h . I n h i s o w n w o r d s : " W e m a y , t o b e m o r e p r e c i s e , h a v e t o r e l i n q u i s h t h e n o t i o n , e x p l i c i t o r i m p l i c i t , t h a t c h a n g e s o f p a r a d i g m c a r r y s c i e n t i s t s a n d t h o s e w h o l e a r n f r o m t h e m c l o s e r a n d c l o s e r t o t h e t r u t h " ( K u h n , 1 9 7 0 , p . 1 7 0 ) . K u h n , f i n a l l y , d o e s n o t d e n y t h e e x i s t a n c e o f a n e x t e r n a l w o r l d . W h a t h e i s s a y i n g i s t h a t a n y i n t e r p r e t a t i o n a s c i e n t i s t g i v e s t o a c e r t a i n r e a l i t y s h o u l d b e t a k e n a s s u c h , a m e r e h u m a n c o n s t r u c t i o n w i t h i n a h i s t o r i c a l a n d s o c i a l c o n t e x t . H o w , i f p o s s i b l e , c a n w e r e l a t e t h e t w o t e a c h e r s ' p h i l o s O p h i c a l k n o w l e d g e a b o u t s c i e n c e t o t h e s e v i e w s ? I b e l i e v e i t i s p o s s i b l e . F u r t h e r m o r e , I t h i n k t h a t e a c h t e a c h e r ' s k n o w l e d g e c o m p r i s e d a m i x t u r e o f e l e m e n t s f r o m b o t h p h i l o s o p h i c a l a p p r o a c h e s . M r . S t e w a r t b e l i e v e d t h a t s c i e n c e , i n i t s p u r i t y w a s o b j e c t i v e . H e a l s o s a w p h y s i c s a s a n e x a c t s c i e n c e , a n d s c i e n t i f i c l a w s r u l e d b y s t r u c t u r e s o f l o g i c w h i c h w e r e a b s o l u t e a n d i n v i o l a b l e . T h e s e i d e a s a r e c o n g r u e n t w i t h t h e t r a d i t i o n a l v i e w o f s c i e n c e . W h e n t a l k i n g a b o u t A r t i s t o t e l i a n p h y s i c s , M r . S t e w a r t t a l k e d a b o u t " c o n t i n u i t y " i n s c i e n c e . H e a s s e r t e d t h e r e l e v a n c e a n d i m p o r t a n c e o f b o t h A r i s t o t e l i a n a n d N e w t o n i a n p h y s i c s . A s e x p l a i n e d b e f o r e h e m e n t i o n e d t h a t , " w e O p e r a t e a t a l l l e v e l s " . T h i s i s , I t h i n k , a r a t h e r u n u s u a l a s s e r t i o n . I t c o u l d b e e q u a l l y a t o d d s o r i n a g r e e m e n t w i t h 1 5 2 b o t h v i e w s o f s c i e n t i f i c k n o w l e d g e . F o r , o n t h e o n e h a n d , w h a t M r . S t e w a r t w a s s a y i n g w a s t h a t d i f f e r e n t t h e o r i e s w e r e b o t h g o o d a n d u s a b l e , v e r y c l o s e t o a K u h n i a n c o n c e p t i o n , a n d a t o d d s w i t h t h e t r a d i t i o n a l v i e w . B u t o n t h e o t h e r h a n d , o p e r a t i n g " a t a l l l e v e l s " w o u l d i m p l y o u r a b i l i t y t o m o v e e a s i l y f o r w a r d a n d b a c k w a r d f r o m o n e p a r a d i g m t o a n o t h e r , w h i c h i s a t o d d s w i t h t h e n o t i o n o f i n c o m a p t i b l e o r " i n c o m m e n s u r a b l e " p a r a d i g m s ; b u t w h e n M r . S t e w a r t ' s n o t i o n o f " c o n t i n u i t y " i s a d d e d t o t h a t , t h e i n t e r p r e t a t i o n m a y b e c o m e i n p a r t i a l a g r e e m e n t w i t h t h e t r a d i t i o n a l v i e w t h a t h o l d s t h a t s c i e n c e p r o g r e s s e s b y a c c r e t i o n . H o w c a n w e i n t e r p r e t M r . S t e w a r t ' s a s s e r t i o n ? I w i l l c o m e b a c k t o t h i s q u e s t i o n a f t e r I e x a m i n e t h e r e s t o f t h e t e a c h e r s ' i d e a s . F i n a l l y M r . S t e w a r t t h o u g h t t h a t w e a r e n o t b e t t e r o f f a s f a r a s o u r s c i e n t i f i c i d e a s a r e c o n c e r n e d . A l l t h a t h a p p e n e d w a s t h e e m e r g e n c e o f n e w t h e o r i e s w i t h w i d e r d i m e n s i o n s . A c c o r d i n g t o h i m , w e w i l l a l w a y s h a v e m o r e q u e s t i o n s t h a n a n s w e r s . T h e s e i d e a s a r e v e r y s i m i l a r t o K u h n ' s i d e a s a b o u t n e w p a r a d i g m s w i t h b r o a d s c a p e o f e x p l a n a t i o n s a n d p r e d i c t i o n s . M r . D a v i s ' s i d e a s t o o e x h i b i t e d t h i s d u a l i t y f e a t u r e . 0 n t h e o n e h a n d h e o f t e n s o u n d e d t r a d i t i o n a l w h e n h e t a l k e d a b o u t l a w s t h a t c a m e f r o m n a t u r e , o r " h o w h u m a n b e i n g s e v e r s t u m b l e d u p o n t h e l a w s ; o r s t i l l s c i e n t i s t s ” b r e a k i n g ” p a t t e r n s o f n a t u r e . H o w e v e r , i n h i s d e s c r i p t i o n o f h o w n e w d i s c o v e r i e s , o r m o d e l s o r t h e o r i e s w e r e m a d e , M r . D a v i s c a m e c l o s e r t o t h e o t h e r c a m p . A p r e v i o u s q u o t e i l l u s t r a t e s 1 5 3 t h a t . I n h i s d e s c r i p t i o n o f " b r e a k i n g " a n e w m o d e l M r . D a v i s s t a t e d : " I t h i n k i t i s m o r e s p o n t a n e o u s ; t h a t t h e r e i s a s o r t o f c o l l e c t i o n o f d a t a a n d a p e r i o d o f t i m e w h e r e i t ' s t r y i n g t o b e e x p l a i n e d , a n d a p e r s o n h a p p e n s t o b e b o r n , a n d t h e n h a p p e n s t o b e w o r k i n g w i t h t h e d a t a ; a n d m a y b e t h e r e i s a l o t o f c h a n c e , o r a s o r t o f s p o n t a n e o u s c r e a t i o n a t t h i s p o i n t . A t l e a s t t h a t ' s i n m y m i n d h o w I s e e w h e r e m a n y t h e o r i e s h a v e c o m e . " [ l s t I n t e r v i e w : 9 / 2 3 / 8 6 ] I n t h i s q u o t e M r . D a v i s r e m i n d e d m e o f K u h n ' s d e s c r i p t i o n o f a n o m a l i e s a n d h o w t h e y a c c u m u l a t e o v e r t i m e t o f i n a l l y c a u s e a " c r i s i s ” i n n o r m a l s c i e n c e . F u r t h e r m o r e M r . D a v i s ' s d e s c r i p t i o n o f h o w n e w t h e o r i e s c o m e : b y a p r o c e s s o f " s p o n t a n e o u s c r e a t i o n " , i s c l o s e r t o K u h n ' s d e s c r i p t i o n o f t h e c o n t e x t o f d i s c o v e r y i n w h i c h t h e s c i e n t i s t ' s s u b j e c t i v e d i m e n s i o n s , o r s i m p l y t h e s o c i o - p s y c h o l o g i c a l f a c t o r s a r e t o b e c o n s i d e r e d , t h a n t o t h e t r a d i t i o n a l i s t s w h o a d v o c a t e t h e s t e p - b y - s t e p l o g i c a l p r o c e d u r e s e m b o d i e d i n t h e " s c i e n t i f i c m e t h o d ” . F i n a l l y , M r . D a v i s , j u s t l i k e M r . S t e w a r t , w a s a b i t u n c l a s s i f i a b l e , I t h i n k , o n a n o t h e r o c c a s i o n . I n h i s p r e v i o u s q u o t e a b o u t t h e i s s u e o f s u b j e c t i v i t y - o b j e c t i v i t y i n s c i e n c e M r . D a v i s b r o u g h t t o g e t h e r t w o p o i n t s : e a c h f r o m a d i f f e r e n t p h i l o s o p h i c a l p e r s p e c t i v e . O n t h e o n e h a n d h e s a i d , a n d r e p e a t e d l y , t h a t s c i e n c e w a s n o t o b j e c t i v e , a n d s c i e n t i s t s w e r e r e a l l y s u b j e c t i v e j u s t l i k e a n y o n e o f u s : ” Y o u g e t t o a c e r t a i n p o i n t w h e r e y o u w a n t s o m e t h i n g a n d y o u s e e i t i n t h e r e ” . O n t h e o t h e r h a n d , h o w e v e r , h e s w a n g b a c k t o w a r d , b u t n o t t o t a l l y , t o t h e t r a d i t i o n a l i s t v i e w b y 1 5 4 " h o p i n g ” t h a t " a n o m a l i e s " o r d i s c r e p a n c i e s w i l l b e w a s h e d o u t . B u t h o w w o u l d t h e s e " a n o m a l i e s ” b e w a s h e d o u t ? M r . D a v i s ' s a n s w e r w a s : b y s c i e n t i s t s " c o m m u n i c a t i n g w i t h e a c h o t h e r ” . S o " a n o m a l i e s " a r e " w a s h e d o u t " a n d t h u s ” b e t t e r " k n o w l e d g e o r m o r e " t r u t h f u l ” k n o w l e d g e w o u l d a r i s e , a t r a d i t i o n a l v i e w ; b u t t h r o u g h c o m m u n i c a t i o n a m o n g t h e c o m m u n i t y o f s c i e n t i s t s , a K u h n i a n c o n n o t a t i o n . B e f o r e I t r y t o a c c o u n t f o r t h e t e a c h e r s ' p h i l o s o p h i c a l k n o w l e d g e l e t u s t r y t o s e e i f t h e t e x t b o o k a d v o c a t e d a n y p h i l o s o p h i c a l p o s i t i o n o n t h i s m a t t e r . E x a m i n a t i o n o f t h e t e x t r e v e a l e d t h a t i t l o o k e d a s i f i t l e a n e d m o r e t o w a r d s t h e K u h n i a n p e r s p e c t i v e . H o w e v e r , t h e t r a d i t i o n a l e l e m e n t i s n o t a b s e n t . K u h n ' s a s s e r t i o n t h a t s c i e n t i f i c c h a n g e w h i c h i n v o l v e s t h e a c c e p t a n c e o f a n e w t h e o r y a n d t h e a b a n d o n m e n t o f a n o l d o n e , e n t a i l s s o m e s o c i o - p s y c h o l o g i c a l f a c t o r s , w a s i m p l i e d a t l e a s t i n t w o p l a c e s i n t h e t e x t . T a l k i n g a b o u t t h e P t o l e m i c a n d C o p e r n i c a n s y s t e m s t h e t e x t b o o k e x p l a i n e d t h a t : ” G a l i l e o r e c o g n i z e d , a s P t o l e m y a n d C o p e r n i c u s h a d , t h a t t h e o b s e r v e d m o t i o n s o f p l a n e t s d o n ' t p r o v e e i t h e r t h e h e l i o c e n t r i c o r t h e g e o c e n t r i c h y p o t h e s i s r i g h t a n d t h e o t h e r o n e w r o n g . W i t h p r o p e r a d j u s t m e n t s o f t h e s y s t e m s s a i d G a l i l e o , ” t h e s a m e p h e n o m e n a w o u l d r e s u l t f r o m e i t h e r h y p o t h e s i s " . H e a c c e p t e d t h e e a r t h ' s m o t i o n a s r e a l b e c a u s e t h e h e l i o c e n t r i c s y s t e m s e e m e d s i m p l e r a n d m o r e p l e a s i n g . S c i e n t i s t s q u i t e o f t e n a c c e p t o r r e j e c t a n i d e a b e c a u s e o f s o m e s t r o n g b e l i e f o r f e e l i n g t h a t , a t t h e t i m e , c a n ' t b e p r o v e d d e c i s i v e l y b y e x p e r i m e n t " . ( p . 1 9 6 ) O n a n o t h e r 1 5 5 o c c a s i o n t h e b o o k a s s e r t e d t h a t : ” T h e p o p u l a r i m a g e o f t h e s c i e n t i s t i s o f a p e r s o n w h o u s e s o n l y d e l i b e r a t e , l o g i c a l , o b j e c t i v e t h o u g h t s , a n d i m m e d i a t e l y t e s t t h e m b y d e f i n i t i v e e x p e r i m e n t s . B u t , i n f a c t , t h e w o r k i n g s c i e n t i s t f e e l s q u i t e f r e e t o e n t e r t a i n a n y g u e s s , i m a g i n a t i v e s p e c u l a t i o n , o r h u n c h , p r o b a b l e o r n o t , w o u l d t h a t m i g h t b e h e l p f u l . W i t h o u t t h e m t h e r e b e l i t t l e p r o g r e s s . ” ( p . 2 2 3 ) A n o t h e r p l a c e w h e r e t h e t e x t b o o k c a m e v e r y c l o s e t o a n i m p o r t a n t w a s i n t h e m e c h a n i c s . " M a n y m o d i f y K u h n i a n i s s u e , i n c o m m e n s u r a b i l i t y o f p a r a d i g m s , c o n t e x t o f t a l k i n g a b o u t p r o b l e m s w i t h N e w t o n i a n s t u d i e s h a v e s h o w n t h a t t h e r e i s n o w a y t o t h e d e t a i l s o f N e w t o n i a n m e c h a n i c s t o e x p l a i n c e r t a i n o b s e r v a t i o n s ( e x . t h e a n g u l a r m o t i o n t h e s e o f t h e a x i s o f M e r c u r y ' s o r b i t ) . I n s t e a d o b s e r v a t i o n s c a n b e a c c o u n t e d f o r o n l y b y c o n s t r u c t i n g n e w t h e o r i e s b a s e d o n s o m e v e r y d i f f e r e n t a s s u m p t i o n s ” ( u n d e r l i n e a d d e d ) . ( p . 2 3 7 ) O n s o m e o t h e r o c c a s i o n s t h e b o o k ' s p o s i t i o n b e c a m e m u c h l e s s c l e a r , o r e v e n a m b i g u o u s . L e t u s l o o k a t t h e f o l l o w i n g t w o q u o t a t i o n s . T h e f i r s t o n e w a s g i v e n i n t h e c o n t e x t o f r e v i e w i n g s c i e n t i f i c g r o w t h a n d p r o g r e s s . " S c i e n c e i s a c u m u l a t i v e i n t e l l e c t u a l a c t i v i t y n o t r e s t r i c t e d b y n a t i o n a l b o u n d a r i e s o r b y t i m e . I t g r o w s a s a f o r e s t g r o w s . N e w g r o w t h r e p l a c e s a n d d r a w s n o u r i s h m e n t f r o m t h e o l d , s o m e t i m e s w i t h u n e x p e c t e d c h a n g e s i n t h e d i f f e r e n t p a r t s . " ( p . 2 4 1 ) I f n e w g r o w t h r e p l a c e s t h e o l d o n e , a n d i f u n e x p e c t e d c h a n g e s o c c u r i n t h e d i f f e r e n t p a r t s o f s c i e n c e , o r i f t h e n e w t h e o r i e s r e q u i r e v e r y d i f f e r e n t a s s u m p t i o n s , t h e n t h e 1 5 6 s t a t e m e n t t h a t " s c i e n c e i s a c u m u l a t i v e i n t e l l e c t u a l a c t i v i t y ” , b e c o m e s , I b e l i e v e , p r o b l e m a t i c . I h a v e m a d e t h i s c o m m e n t b e c a u s e t h e w o r d ” c u m u l a t i v e " i s a k e y d e s c r i p t i v e w o r d u s e d b y t h e t r a d i t i o n a l v i e w t o d e s c r i b e t h e w a y s c i e n c e p r o g r e s s e s . L e t u s f o c u s o n t h e s e c o n d q u o t e w h e r e t h e b o o k l e f t a n i m p o r t a n t p h i l o s o p h i c a l i s s u e b l u r r e d . I n t h e c o n t e x t o f t a l k i n g a b o u t c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m , t h e b o o k s t a t e d : " C o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m i s a n e m p i r i c a l l a w d i s c o v e r e d ( p e r h a p s i n v e n t e d o r i n d u c e d ) a s a g e n e r a l i z a t i o n f r o m e x p e r i m e n t " . ( p . 2 6 0 ) N o w , w a s t h e l a w d i s c o v e r e d , o r i n v e n t e d , o r i n d u c e d ? T o s a y t h a t i t w a s d i s c o v e r e d , i s t o l e a v e t h e r e a d e r w i t h c o n n o t a t i o n t h a t s o m e t h i n g w a s o u t t h e r e i n n a t u r e a n d s o m e b o d y o r s o m e p e O p l e d i s c o v e r e d i t . T o s a y i t w a s i n v e n t e d w o u l d i m p l y s o m e b o d y c r e a t e d t h a t o u t o f n e e d o r n e c e s s i t y . B u t c a n w e t a l k a b o u t i n v e n t i n g a n e m p i r i c a l l a w , a n y w a y . T o s a y i t w a s i n d u c e d , i s p r o b a b l y m o r e a p p r o p r i a t e f o r a n e m p i r i c a l l a w . A l l p r e v i o u s q u o t e s f r o m t h e b o o k w o u l d h a v e , I b e l i e v e , f a v o r e d w o r d s l i k e ' i n v e n t e d ' , ' c o n s t r u c t e d ' , o r ' c r e a t e d ' i n s t e a d o f a n y o t h e r w o r d s l i k e d i s c o v e r e d o r i n d u c e d . N e v e r t h e l e s s t h e b o o k s t a r t e d i t s a l t e r n a t i v e w o r d s w i t h t h e w o r d " d i s c o v e r e d “ . T h e g r a m m a t i c a l s t r u c t u r e o f t h e s e n t e n c e g a v e s t r o n g e r p o s i t i o n t o t h i s w o r d t h a n o t h e r s . T h e i m p o r t a n t p o i n t t o e m p h a s i z e h e r e i s t h a t , i n s p i t e 1 5 7 o f t h e f a c t t h a t t h e b o o k e m p h a s i z e d o n s e v e r a l o c c a s i o n s n o n - r a t i o n a l a s p e c t s i n v o l v e d i n s c i e n t i f i c c h a n g e , i t s t i l l s e e m e d r e l u c t a n t t o r e l i n q u i s h t h e n o t i o n o f o b j e c t i v e r e a l i t y s e e n a s i m p l i e d i n o u r s c i e n t i f i c k n o w l e d g e . A f i n a l q u o t e m a y p r o v e h e l p f u l i n t h i s r e s p e c t . T h e f o l l o w i n g s e n t e n c e s a p p e a r e d s e p a r a t e l y o n t h r e e d i f f e r e n t p a g e s o f t h e t e x t b o o k . T h e y t a l k a b o u t t h r e e d i f f e r e n t e r a s a n d r e s p e c t i v e l y : p r e - N e w t o n i a n , N e w t o n i a n a n d p o s t - N e w t o n i a n , a n d m o d e r n t i m e s . " E v e n a t t h i s t i m e p e O p l e w e r e c o n f u s e d w h e t h e r t h e s e t h e o r i e s r e p r e s e n t e d r e a l w o r l d o r o n l y m o d e l s f o r e a s y c a l c u l a t i o n . . . . B u t a f t e r N e w t o n p e o p l e s t a r t e d t o b e l i e v e t h a t s c i e n t i s t s w e r e d e s c r i b i n g t h e r e a l w o r l d . . . T o d a y s c i e n t i s t s a n d p h i l o s o p h e r s a r e m u c h l e s s c e r t a i n t h a t t h e c o m m o n - s e n s e n o t i o n o f r e a l i t y i s v e r y u s e f u l i n s c i e n c e " . ( p p - 1 7 5 - 1 7 7 ) N o t i c e h e r e t h a t t h e b o o k e v o k e d t h e c o n c e p t o f c o m m o n s e n s e " r e a l i t y " i n t h e c o n t e x t o f t a l k i n g a b o u t m o d e r n t i m e s . N e w t o n h i m s e l f d i d b e l i e v e t h a t h i s l a w s h a d r e a l p h y s i c a l m e a n i n g a n d w e r e n o t m e r e r e f e r e n c e s t o n o n - c o m m o n s e n s e l a w s o r r e a l i t i e s . D i d t h e t e x t b o o k w a n t t o t e l l r e a d e r s t h a t t h e r e m i g h t b e s o m e u n c o n v e n t i o n a l o r n o n - c o m m o n s e n s i c a l " r e a l i t i e s " t h a t l i e b e h i n d o u r m o d e r n s c i e n t i f i c k n o w l e d g e o f q u a n t u m m e c h a n i c s a n d r e l a t i v i t y ? O n c e a g a i n t h e b o o k d i d n o t a p p e a r r e a d y t o g i v e u p t h e n o t i o n o f O b j e c t i v e r e a l i t y a s a d v o c a t e d b y t h e t r a d i t i o n a l i s t s . N e i t h e r d i d t h e t e a c h e r s , a s w a s e x p l a i n e d b e f o r e . M r . D a v i s s p o k e o f t h e s u b j e c t i v i t y o f s c i e n t i s t s a n d o u r 1 5 8 s c i e n t i f i c k n o w l e d g e , b u t t h e n h e a l s o t a l k e d o f " b r e a k i n g t h e p a t t e r n s " o r ” s t u m b l i n g " o v e r l a w s o u t t h e r e i n n a t u r e . M r . S t e w a r t d i d n o t t h i n k t h a t t h e r e w i l l b e a s t a g e w h e n w e r e a c h s o m e c e r t a i n t y i n o u r k n o w l e d g e , b u t t h e n h e s t i l l t a l k e d a b o u t p h y s i c s a s t h e m o s t o b j e c t i v e s c i e n c e n e x t t o m a t h e m a t i c s . W e r e t h e t e a c h e r s i n f l u e n c e d b y t h e b o o k ? I b e l i e v e t h e a n s w e r i s y e s . B u t d i d t h e y d e v e l O p t h e s a m e o r i e n t a t i o n o f t h e t e x t b o o k ? I t h i n k a n a f f i r m a t i v e a n s w e r i s l e s s t e n a b l e i n t h i s c a s e . I b e l i e v e t h e t e x t b o o k i n f l u e n c e d t h e t e a c h e r s ' s c i e n t i f i c k n o w l e d g e i n t w o w a y s . T h e f i r s t w a s t h e d i r e c t p r e s e n t a t i o n o f t h e t e x t b o o k v i e w s a b o u t s c i e n c e , s c i e n t i s t s , a n d o u r s c i e n t i f i c k n o w l e d g e . V a r i o u s p a r t s o f t h e t e x t , j u s t l i k e t h e p i e c e s q u o t e d a b o v e , c e r t a i n l y h a d s o m e i n f l u e n c e o n t e a c h e r s ' v i e w s . B u t m o r e i m p o r t a n t l y , I b e l i e v e , i s t h e i n d i r e c t i n f l u e n c e t h a t m a y b e a t t r i b u t e d t o t h e w a y t h e t e x t b o o k o r g a n i z e d a n d s e q u e n c e d t h e s u b j e c t m a t t e r , a n d h e n c e a d v o c a t e d a c e r t a i n a p p r o a c h t o p h y s i c s t e a c h i n g . T e a c h e r s , y e a r a f t e r y e a r , w e r e s o c i a l i z e d i n t o o l d a s w e l l a s m o d e r n p h y s i c s t h e o r i e s . T h e y h a d t o t e a c h A r i s t o t l e ' s i d e a s , G a l i l e o ' s , N e w t o n ' s , a n d s o m e m o d e r n o n e s . N o w o n d e r t h e n , t h a t M r . S t e w a r t s a w i n p h y s i c s k n o w l e d g e a c o n t i n u o u s p r o c e s s i o n t h a t d i v e r g e s a s w e m o v e f o r w a r d i n t i m e b u t w i t h n o v i s i b l e e n d o r e v e n g o a l s . M r . S t e w a r t O p e r a t e d a t a l l l e v e l s : A r i s t o t e l i a n , N e w t o n i a n , a n d m o d e r n . K u h n ( 1 9 7 0 ) , i n a f o o t n o t e , a s s e r t e d t h a t p h y s i c s g r a d u a t e s 1 5 9 s o c i a l i z e d i n m o d e r n p h y s i c s p a r a d i g m s f o u n d i t v e r y h a r d t o r e a s o n i n A r i s t o t a l i a n t e r m s . M r . S t e w a r t d i d n o t f i n d t h a t h a r d ; h e a t t e m p t e d t o t e a c h t h a t f o r a b o u t t w o d e c a d e s . H e b e c a m e , p e r h a p s , o v e r - s o c i a l i z e d i n d i f f e r e n t , o r i n c o m m e n s u r a b l e , p a r a d i g m s o f p h y s i c s k n o w l e d g e . A l l o f t h a t , I b e l i e v e c o n t r i b u t e d t o w h a t b o t h t e a c h e r s k n e w a n d p r a c t i c e d . B u t b o t h t e a c h e r s h a d o r i g i n a l l y s t u d i e d s c i e n c e i n c o l l e g e w h e r e n o o n e h a d h a d t h e t i m e , o r t h e i n c l i n a t i o n , o r e v e n t h e c o u r a g e , t o r a i s e t h e i s s u e o f o b j e c t i v i t y i n p h y s i c s o r s c i e n c e . S c i e n t i f i c k n o w l e d g e a n d i t s c o r r e s p o n d e n c e t o s o m e r e a l i t i e s a r e h a r d l y q u e s t i o n e d b y p h y s i c s p r o f e s s o r s o r p h y s i c s s t u d e n t s . I t i s u s u a l l y t a u g h t a s a n o b j e c t i v e o r r e i f i e d b o d y o f k n o w l e d g e . T h i s , I b e l i e v e , c o n s t i t u t e d t h e ” c e n t e r o f g r a v i t y ” , s o t o s p e a k , o f b o t h t e a c h e r s ' o t h e r r e l e v a n t l e a r n i n g s . E v e n w h e n t h e i r l e a r n i n g s s e e m e d i n c o m p a t i b l e w i t h t h a t a s s u m p t i o n , b o t h t e a c h e r s s e e m e d u n w i l l i n g , c o n s c i o u s l y o r o t h e r w i s e , t o r e l i n q u i s h t h e i r b e l i e f s i n t h e o b j e c t i v i t y o f p h y s i c s k n o w l e d g e . T h i s , i n m y m i n d , r e f l e c t s , t h e w a y s c i e n c e i s t a u g h t i n o u r c o l l e g e s . T w o d e c a d e s o f e x p e r i e n c e d i d n o t s e e m t o s e r i o u s l y c h a n g e t h e i m p l i c a t i o n i n t h e s u b j e c t m a t t e r t a u g h t d u r i n g c o l l e g e y e a r s t h a t p h y s i c s k n o w l e d g e i s a n o b j e c t i v e f o r m o f k n o w l e d g e t h a t c o r r e s p o n d s t o r e a l e n t i t i e s i n t h e o u t s i d e w o r l d . C H A P T E R 1 F I N D I N G S A N D I N T E R P R E T A T I O N S : H O W T H E S U B J E C T M A T T E R W A S T R E A T E D 1 y C L A S S R O O M I n t h i s c h a p t e r d a t a f r o m v a r i o u s s o u r c e s w i l l b e p r e s e n t e d i n o r d e r t o a n s w e r t h e s e c o n d m a j o r r e s e a r c h q u e s t i o n : H o w w a s t h e s u b j e c t m a t t e r t r e a t e d i n t h e c l a s s r o o m ? M y a n s w e r w i l l i n c l u d e a d e t a i l e d d e s c r i p t i o n o f t h e t e a c h e r s ' p l a n n i n g t o t e a c h t h e s u b j e c t m a t t e r w i t h a f o c u s i n g o n c o n s e r v a t i o n o f m a s s a n d m o m e n t u m . T e a c h e r s ' a c t u a l i n s t r u c t i o n t o g e t h e r w i t h t h e v a r i o u s l e s s o n t y p e s t h e y u s e d w i l l b e d i s c u s s e d . T h e t e a c h e r s ' i n s t r u c t i o n a l o b j e c t i v e s a s w e l l a s t h e i r d e c i s i o n s a b o u t t h e t r e a t m e n t o f t h e s u b j e c t m a t t e r w i l l b e i n f e r r e d a n d d i s c u s s e d i n d e t a i l . A s I p r e s e n t t h e s e f i n d i n g s I w i l l a t t e m p t t o s e q u e n c e t h e m v e r y m u c h a s t h e y a p p e a r e d t o m e i n t h e a n a l y s i s o f d a t a . B u t b e f o r e d e s c r i b i n g h o w t h e t e a c h e r s t r e a t e d t h e s u b j e c t m a t t e r , a d i s c u s s i o n o f a f e w p o i n t s i s d u e . F i r s t , t h e f o c a l p o i n t , o r t h e r e f e r e n c e p o i n t , o f t h i s w o r k i s t h e s u b j e c t m a t t e r . I n m y a t t e m p t s t o r e s e a r c h t h a t , 1 , w h e n e v e r p o s s i b l e , e x a m i n e d t h e t e a c h e r s ' a l l f o r m s o f a c t s , a n d r e l a t e d t h a t t o t h a t p o i n t o f r e f e r e n c e , t h e s u b j e c t m a t t e r . I n m a n y c a s e s t h a t w a s a d i r e c t p r o c e s s , f o r t h e t w o h i g h s c h o o l p h y s i c s t e a c h e r s d i d s p e n d m o s t o f t h e i r c l a s s r o o m t i m e d e a l i n g w i t h t h e s u b j e c t m a t t e r . P h y s i c s a n d p h y s i c s t e a c h i n g w e r e v e r y c e n t r a l i s s u e s i n t h e i r s c h o o l l i f e . O n o t h e r o c c a s i o n s , h o w e v e r , t h e s u b j e c t m a t t e r w a s n o t d i r e c t l y v i s i b l e i n t h e p i c t u r e o f s o m e o f t h e i r 1 6 0 1 6 1 s e e m i n g l y i m p o r t a n t a c t s . O n s u c h o c c a s i o n s I t r i e d t h r o u g h d i f f e r e n t m e a n s : d i s c u s s i o n s a n d i n t e r v i e w s w i t h t h e t e a c h e r s , t o a r r a n g e t h e v a r i o u s e l e m e n t s o f t h e p i c t u r e i n s u c h a w a y s o a s t o b r i n g t h e s u b j e c t m a t t e r t o t h e f o r e g r o u n d . T o p u t i t d i f f e r e n t l y , I t r i e d t o u n d e r s t a n d t h e i m p l i c a t i o n s o f t h o s e a c t s w i t h a r e f e r e n c e t o t h e s u b j e c t m a t t e r . C l e a r l y w i t h t h e s u b j e c t m a t t e r a t t h e " c e n t e r o f g r a v i t y ” , s o t o s p e a k , n o t a l l o f t h e t e a c h e r s ' a c t i o n s w e r e e q u a l l y r e l e v a n t . W h i l e s o m e w e r e v e r y p r o x i m a l t o t h i s p o i n t , o t h e r s w e r e r e l a t i v e l y f a r a w a y f r o m i t , b u t s t i l l c o n n e c t e d w i t h i t . A t e a c h e r ' s l i f e , a s I i m a g i n e i t i s j u s t l i k e a n y b o d y e l s e ' s , c o n s i s t s o f a n e n d l e s s t h r e e d i m e n s i o n a l w e b o f r e l a t i o n s a n d c o n n e c t i o n s w i t h v a r i o u s e l e m e n t s o f h i s c o n c e n t r i c s p h e r e s o f e n v i r o n m e n t s i n w h i c h h e o r s h e i s i m m e r s e d . I a l s o i m a g i n e t h a t w e b o f r e l a t i o n s t o b e n o n - s t a t i c , n o t o n l y b e c a u s e o f e x t e r n a l e n v i r o n m e n t a l i n f l u e n c e s , b u t e q u a l l y w e l l b e c a u s e o f t h e a c t i v e r o l e w e , a s h u m a n s , p l a y i n c o n s t r u c t i n g n e w s t r i n g s o r c o n n e c t i o n s i n t h a t w e b , o r d e s t r o y i n g o l d o n e s . W h a t d o e s t h a t m e a n t o t h i s r e s e a r c h ? F i r s t , i t m e a n s t h a t w h a t w i l l b e s a i d i s o n l y a s e g m e n t o f t h a t w e b p o r t r a y e d f r o m t h e r e f e r e n c e p o i n t o f t h e s u b j e c t m a t t e r . I d e a l l y , a n d i f w e c a n e x c l u d e t h e i n f l u e n c e o f t h e r e s e a r c h e r , t h a t p o r t r a y a l w o u l d b e a p a r t i a l v i e w o f t h a t w e b d u r i n g a c e r t a i n i n t e r v a l o f t i m e . S e c o n d , c l e a r l y t h e n w h a t w i l l b e s a i d i s o n l y a n a p p r o x i m a t i o n o f e v e n t s , a s 1 6 2 s e e n f r o m t h a t r e f e r e n c e p o i n t . F u r t h e r m o r e , i n e x a m i n i n g a c e r t a i n i s s u e i n t h a t w e b , I h a d , j u s t l i k e a n y r e s e a r c h e r , t o s o m e w h a t i s o l a t e t h a t i s s u e , o r c u t i t s c o n n e c t i o n s w i t h o t h e r p r o x i m a l i s s u e s i n t h e w e b . W h e r e t o m a k e t h e c u t s , i s l e f t t o t h e j u d g e m e n t a n d r a t i o n a l i t y o f t h e r e s e a r c h e r . U n d e r a n y c i r c u m s t a n c e s , t h i s p r o c e d u r e e n h a n c e s t h e a r t i f i c i a l e l e m e n t e m b e d d e d , I b e l i e v e , i n t h e p r o c e s s o f d e s c r i b i n g a n e v e n t o r a n i s s u e , a n d t h e r e f o r e e n h a n c e s t h e a p p r o x i m a t e n a t u r e o f w h a t e v e r w e s a y a b o u t o u r s e t t i n g . T h i r d , i f t h e a s s u m p t i o n t h a t t h a t w e b o f m e a n i n g s a n d r e l a t i o n s w a s i n c o n t i n u o u s c h a n g e i s c o n c e d e d , a n y r e s e a r c h w o u l d b e c o m e h i s t o r i c a l . I d e a l l y , t h i s w o u l d m e a n t h a t t h e f i n d i n g s I w i l l t a l k a b o u t , m a y , a t b e s t , h a v e p a s t v a l i d i t y . W e u s u a l l y t e n d t o t h i n k t h a t n o m a j o r c h a n g e s o r i n f l u e n c e s f u n d a m e n t a l l y d i s t u r b e d o u r r e s e a r c h s e t t i n g s a f t e r w e h a d l e f t t h e m . W h i l e t h i s i s a v e r y p l a u s i b l e a s s u m p t i o n , t h e r e i s n o r e a s o n t o b e l i e v e t h a t t h a t m a y b e a l w a y s t r u e . O n c e a g a i n , t h i s a d d s t o t h e a p p r o x i m a t e n a t u r e o f o u r d e p i c t i o n o f t h e s e t t i n g . P l a n n i p g f o r t h e S u b j e c t M a t t e r A b o u t m i d d l e o f A u g u s t 1 9 8 6 , t w o w e e k s b e f o r e t h e b e g i n n i n g o f t h e s c h o o l y e a r , I p h o n e d t h e t w o t e a c h e r s t o t e l l t h e m t h a t I w a s p l a n n i n g , a s a g r e e d 1 0 w e e k s e a r l i e r . t o c o m e b a c k t o t h e i r s c h o o l i n o r d e r t o d o s o m e o b s e r v a t i o n s f o r m y d i s s e r t a t i o n r e s e a r c h . W h e n I a s k e d M r . S t e w a r t a b o u t w h a t t h e y w o u l d b e d o i n g i n t h e P r o j e c t 1 6 3 P h y s i c s c o u r s e , h e w e n t o n g i v i n g m e a b r i e f o v e r v i e w o f t h e c o n t e n t s i n c l u d e d i n t h e f i r s t e l e v e n c h a p t e r s t h e y w e r e p l a n n i n g t o c o v e r d u r i n g t h e f i r s t s e m e s t e r . H e , t h e n , a d d e d t h a t t h e y m i g h t a l s o c o v e r c h a p t e r t w e l v e o n w a v e s a n d w a v e p h e n o m e n a . I d i d n o t t a k e d e t a i l e d n o t e s o f t h a t c o n v e r s a t i o n b u t I a m c e r t a i n o f t h e c o n t e n t o f h i s r e m a r k s w h i c h i n d i c a t e d t h a t h e w a s n o t s u r e w h e t h e r t h e y w o u l d b e a b l e t o c o v e r c h a p t e r t w e l v e , b u t t h e y w o u l d t r y t h a t . F o u r m o n t h s l a t e r , t h a t w a s , s h a l l I s a y p r e c i s e l y , w h a t h a p p e n e d ! T h e t e a c h e r s o n D e c e m b e r 1 5 , 1 9 8 6 g a v e a q u i z o n c h a p t e r e l e v e n a n d d i s t r i b u t e d a v e r y b r i e f o u t l i n e f o r c h a p t e r t w e l v e i n w h i c h o n l y f o u r w o r k d a y s a p p e a r e d . T h e r e w e r e a l o t o f i n t e r r u p t i o n s a n d i r r e g u l a r i t i e s i n t h e r e m a i n i n g d a y s t i l t h e f i n a l e x a m s o n J a n u a r y 1 2 , 1 9 8 7 . E v e n t h e f o u r w o r k d a y s t h a t a p p e a r e d o n t h e h a n d o u t s w e r e n o t r e a l l y a s p r o d u c t i v e a s o r d i n a r y s c h o o l d a y s . N e v e r t h e l e s s t h e t e a c h e r s d i d t r y t o c o v e r t h e c h a p t e r , a n d i n d e e d s o m e q u e s t i o n s a b o u t t h e c o n t e n t s o f t h a t c h a p t e r a p p e a r e d o n t h e f i n a l e x a m i n a t i o n . H o w c o u l d t h e t e a c h e r s p r e d i c t s o p r e c i s e l y t h e c o n t e n t c o v e r a g e o f t h e c o u r s e ? O r w a s i t r e a l l y a p r e d i c i t i o n , o r a n i n t e n t i o n t o c o v e r s u c h a w i d e r a n g e o f t O p i c s ? H o w d i d t h e y m a n a g e t o d o t h a t ? T o a n s w e r t h e s e a n d m a n y o t h e r q u e s t i o n s , I w i l l s t a r t w i t h a d e s c r i p t i o n o f h o w t h e t e a c h e r s p l a n n e d t o t e a c h p h y s i c s . 1 6 4 T h e P r o j e c t P h y s i c s A t t h e b e g i n n i n g o f e a c h c h a p t e r a o n e - p a g e o u t l i n e f o r a l l t h e r e q u i r e d w o r k o n t h a t c h a p t e r w a s p r e p a r e d a n d p a s s e d t o t h e c l a s s d u r i n g t h e f i r s t m i n u t e s o f t h e f i r s t l e s s o n o n t h e c h a p t e r . T h e f o r m o f t h a t o n e - p a g e p l a n n i n g w a s i n v a r i a b l e a c r o s s v a r i o u s c h a p t e r s . T h i s f o r m a p p e a r s i n f i g u r e ( 1 ) . I n w h a t f o l l o w s I w i l l d e s c r i b e t h e c o n t e n t s o f e a c h c a t e g o r y i n c l u d e d i n t h a t f o r m . A p p e n d i x ( A ) i n c l u d e s a l l l e s s o n p l a n s f o r c h a p t e r 9 o n c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m t o g e t h e r w i t h a n o t h e r s a m p l e f r o m t h e I P S h a n d o u t s . T h e h e a d i n g o f t h e f o r m a t i n d i c a t e d t h e c h a p t e r n u m b e r , n a m e o f s t u d e n t , t h e l e s s o n h o u r , t h e d a t e o n w h i c h t h e w o r k s h e e t s w o u l d b e r e t u r n e d f o r t h e t e a c h e r s , a n d f i n a l l y t h e t w o i n i t i a l s o f t h e t e a c h e r s s i n c e t h e s h e e t s w e r e u s e d b y b o t h o f t h e m . T h e b o x e s t h a t a p p e a r i n t h e " s c h e d u l e ” s e c t i o n w e r e d e s i g n a t e d t o s u m m a r i z e w h a t t h e c l a s s w a s s u p p o s e d t o d o o n e a c h s e p a r a t e d a y t o c o m e . I n e a c h b o x , b r i e f i n f o r m a t i o n w o u l d b e i n c l u d e d t h a t w o u l d i n d i c a t e t h e d a y , t h e d a t e , a n d a s h o r t p h r a s e d e s c r i b i n g w h a t t o b e d o n e o n t h a t p a r t i c u l a r d a y . P h r a s e s w o u l d i n c l u d e t h i n g s l i k e c i r c u l a r m o t i o n , p r o b l e m s e t , N e w t o n ' s l a w s , d e m o ' s e t c . . T h e l a s t b o x w a s a l w a y s l e f t f o r a q u i z , a n d a r e m i n d e r o f t h e d u e d a t e f o r a l l w o r k s h e e t s d o n e i n t h e d u e c o u r s e o f t h e " s c h e d u l e " i n t e r v a l . A " b o n u s a c t i v i t y ” , o r a ” T . B . A . ” ( t o b e a n n o u n c e d ) w e r e a l s o s o m e p h r a s e s t h a t a p p e a r e d o c c a s i o n a l l y i n s o m e c h a p t e r s . 1 6 5 C H A P T E R O U T L I N E N A M E H O U R D A T E S . D . S C H E D U L E O B J E C T I V E S I F G I V E N B E A B L E T O 1 . 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 7 . 8 . 9 . A S S I G N M E N T S 1 . 2 . 3 . 4 . 5 . T H I N K E R C A N Y O U D O I T F i g . ( 2 ) T h e C h a p t e r O u t l i n e F o r m U s e d i n t h e H P P C o u r s e 1 6 6 S o w h a t t h e t e a c h e r s d i d w a s t o s e g m e n t e a c h c h a p t e r , o r i n s o m e c a s e s t w o c h a p t e r s t o g e t h e r , i n t o a n u m b e r o f t O p i c s o r s e t s o f a c t i v i t i e s a n d a l l o c a t e o n e d a y f o r t h e d i s c u s s i o n o f t h a t t O p i c o r a c t i v i t y . C h a p t e r s s e v e n a n d e i g h t w e r e i n c l u d e d i n o n e s h e e t o u t l i n e , s o w e r e c h a p t e r s t e n a n d e l e v e n . E a c h o f t h e o t h e r c h a p t e r s r e c e i v e d s e p a r a t e t r e a t m e n t a n d w a s p l a n n e d f o r o n a s e p a r a t e p a g e . T h e " o b j e c t i v e s ” p a r t o f t h e o u t l i n e i n c l u d e d t w o c o l u m n s : " i f - k n o w n " , a n d ” b e - a b l e - t o " . U n d e r t h e " i f - k n o w n ” c o l u m n , a p p e a r e d , c o n c e p t s , d e f i n i t i o n s , r e l a t i o n s , a n d l a w s w h i c h t e a c h e r s p l a n n e d t o d i s c u s s . A l l t h e s e e n t i t i e s w e r e w r i t t e n i n b r i e f t e r m s a n d d i r e c t l y c o n n e c t e d t o o n e o r m o r e l i n e s i n t h e n e i g h b o r i n g " b e - a b l e - t o ” s e c t i o n w h i c h i n c l u d e d d e s c r i p t i o n o f w h a t s t u d e n t s w e r e s u p p o s e d t o b e a b l e t o d o o n c e t h e y w e r e g i v e n a s p e c i f i c p i e c e o f i n f o r m a t i o n . N u m b e r o f e n t i t i e s u n d e r t h e ” i f - g i v e n " c o l u m n w a s a r o u n d s i x , w h i l e t h a t u n d e r t h e " b e - a b l e - t o ” c o l u m n w a s g e n e r a l l y m o r e t h a n s i x . H e r e i s a s h o r t l i s t o f e x a m p l e s t a k e n f r o m d i f f e r e n t o u t l i n e s . I f G i v e n § g _ A b l e 3 3 s t a t e m e n t s a b o u t I d e n t i f y t r u e s t a t e m e n t s p r o j e c t i l e m o t i o n . . . . . M V Z F c - . . . . . . . U s e e q u a t i o n t o s o l v e p r o b l e m s r D a t a f o r g r a p h . . . . p l o t , a n d l a b e l , a n d c a l c u l a t e B I O p e I n t h e ” a s s i g n m e n t s " s e c t i o n t e a c h e r s l i s t e d a v a r i e t y o f r e a d i n g s a n d a c t i v i t i e s t o b e d o n e . E i t h e r p a r t o r t h e 1 6 7 w h o l e c h a p t e r w a s v e r y o f t e n a s s i g n e d t o g e t h e r w i t h t h e s t u d y q u e s t i o n s o f t h a t c h a p t e r . T h e r e s t o f t h e a s s i g n m e n t s w e r e u s u a l l y r e l a t e d t o t h e t o p i c s s e l e c t e d t o b e d i s c u s s e d t h r o u g h t h e w o r k s h e e t s t h a t w o u l d b e d i s t r i b u t e d t h e f o l l o w i n g d a y s . T h e “ t h i n k e r ” s e c t i o n i n c l u d e d a p u z z l e , o r s i m p l y a p h y s i c s p r o b l e m t h a t w o u l d b e s o m e w h a t r e l a t e d t o t h e c h a p t e r u n d e r d i s c u s s i o n . E a c h c h a p t e r o u t l i n e w a s t h e n f o l l o w e d b y s e v e r a l w o r k s h e e t s , a p p r o x i m a t e l y t e n f o r e a c h c h a p t e r , t h a t w o u l d l a y o u t a l l t h e i n s t r u c t i o n a l a s w e l l a s t h e s t u d e n t s ' c l a s s r o o m a c t i v i t i e s . P r i o r t o t h e c o m m e n c e m e n t o f e a c h l e s s o n t h e t e a c h e r w o u l d p a s s t h e s e h a n d o u t s t o s t u d e n t s . W i t h t h e e x c e p t i o n o f o n e s i n g l e s h e e t w h i c h i n c l u d e d a s e t o f p r o b l e m s , a l l h a n d o u t s a n d o u t l i n e s w e r e p r e p a r e d i n h a n d w r i t t e n f o r m s b y M r . S t e w a r t . D u r i n g h i s f r e e h o u r , M r . S t e w a r t w o u l d p i c k u p a p r e v i o u s c o p y o f t h e h a n d o u t h e n e e d e d , p r e p a r e a d i t t o , a n d t h e n r u n t h e n e e d e d n u m b e r o f C O p i e s f o r t h e c o m i n g d a y . T h e p r o c e s s u s e d t o t a k e s e v e r a l m i n u t e s . E a c h w o r k s h e e t w o u l d d e a l w i t h a s e g m e n t o f t h e s u b j e c t , m a t t e r t h a t a p p e a r e d i n t h e c h a p t e r o u t l i n e . T o t a l k a b o u t t h e c o n t e n t s o f t h e s e w o r k s h e e t s i s t o t a l k a b o u t t h e c o n t e n t s o f t h e w h o l e c o u r s e . W o r k s h e e t s i n c l u d e d a l l c o n c e p t s , d e f i n i t i o n s , i d e a s , l a w s a n d r e l a t i o n s d i s c u s s e d i n t h e c l a s s r o o m . T h e y a l s o i n c l u d e d a l l s e t s o f p r o b l e m s s o l v e d , g r a p h s p l o t t e d , d e s c r i p t i o n s a n d d r a w i n g s f o r 1 6 8 d e m o n s t r a t i o n s a n d l a b e x p e r i m e n t s . W o r k s h e e t s w e r e l e s s o n p l a n s a n d i n s t r u c t i o n a l g u i d e s f o r t h e t e a c h e r s , g u i d e l i n e s f o r s t u d e n t s ' a c a d e m i c w o r k , a n d n o t e b o o k s o n w h i c h t h e y s o l v e d p r o b l e m s , d r e w g r a p h s , f i l l e d i n b l a n k s , a n d s t u d i e d o r r e v i e w e d f o r t h e q u i z e s o r t h e f i n a l e x a m i n a t i o n . M u c h l e s s , h o w e v e r , w a s t h e r e a n y d e s c r i p t i o n o f h o w t o t e a c h t h e c o n t e n t s i n c l u d e d i n t h e m . T h o u g h t h a t m a y s o u n d a s a n e l e m e n t o f f l e x i b i l i t y i n t h e f o r m a t o f t h e s e w o r k s h e e t s , l a t e r o b s e r v a t i o n s o f t h e e x e c u t i o n o f v a r i o u s l e s s o n s s h o w e d t h a t b o t h t e a c h e r s t e n d e d t o u s e t h e s a m e c l a s s r o o m i n s t r u c t i o n a l s t r a t e g y f o r e a c h l e s s o n . I t w a s a s i f t h e r e h a d b e e n a p r i o r o r t a c i t a g r e e m e n t o n t h e d y n a m i c s o f t r a n s l a t i n g e a c h h a n d o u t i n t o c l a s s r o o m i n s t r u c t i o n s . T h e p h y s i c s c o u r s e w a s v i r t u a l l y t r a n s f o r m e d i n t o a b o u t 1 1 5 p a g e s o f c h a p t e r o u t l i n e s a n d w o r k s h e e t s . C o n s e q u e n t l y , t e a c h e r s " t h r e w a w a y t h e t e x t b o o k " , a s M r . S t e w a r t t o l d m e i n a n i n t e r v i e w . S h o r t l y , I w i l l p r e s e n t a d e t a i l e d a c c o u n t o f t h e c o n t e n t s o f t h e w o r k s h e e t s o n c h a p t e r n i n e : C o n s e r v a t i o n o f M o m e n t u m . I n f o l l o w i n g s e c t i o n s I w i l l f o c u s o n c l a s s r o o m i n s t r u c t i o n s t h r o u g h t h e s e w o r k s h e e t s . B u t n o w l e t m e t u r n t o t h e I P S c o u r s e t o g i v e a d e s c r i p t i o n o f h o w M r . D a v i s p l a n n e d f o r t h e c o u r s e . T h e I P S C o u r s e T h e p o l i c y o f g e n e r a t i n g d a i l y w o r k s h e e t s f o r t h e c l a s s w a s a l s o a d O p t e d i n t h e I P S c o u r s e . H e r e a g a i n t h e t e a c h e r t r a n s f o r m e d t h e c o n t e n t s o f t h e c o u r s e i n t o a s e t o f 1 6 9 w o r k s h e e t s , a r o u n d 8 5 p a g e s , w h i c h w e r e u s e d b y b o t h t h e t e a c h e r a n d s t u d e n t s a s f r a m e w o r k s f o r d a i l y a c t i v i t i e s . M r . D a v i s k e p t p a s t c o p i e s o f t h e s e h a n d o u t s i n a f i l e , a n d a l l h e h a d t o d o w a s t o p r e p a r e t h e n e c e s s a r y n u m b e r o f c a p i e s f o r e a c h l e s s o n . V e r y r a r e l y , p e r h a p s o n l y t w o t i m e s d u r i n g t h e c o u r s e , d i d I s e e M r . D a v i s p r e p a r e t h e m i n c l a s s . A t e a c h i n g l o a d o f f i v e h o u r s p e r d a y s e e m e d t o h a v e k e p t h i m b u s y d u r i n g t h e s c h o o l h o u r s . H e t o l d m e o n a c o u p l e o f o c c a s i o n s t h a t h e p r e p a r e d h i s h a n d o u t s o n h i s p e r s o n a l c o m p u t e r . T h e c o n t e n t s o f t h e s e w o r k s h e e t s w e r e t a k e n m a i n l y f r o m t h e t e x t b o o k . H o w e v e r , a s i g n i f i c a n t n u m b e r o f t h e s e h a n d o u t s , a r o u n d 1 0 , h a d t h e i r c o n t e n t s t a k e n f r o m o t h e r t e x t b o o k s o r m a n u a l s . T h e s e i n c l u d e d s o m e m a t e r i a l m o s t l y r e l e v a n t t o t h a t i n t h e t e x t b o o k , b u t f o r o n e r e a s o n o r a n o t h e r t h e t e a c h e r f e l t t h a t i t d i d n o t r e c e i v e s u f f i c i e n t t r e a t m e n t o r e x p o s i t i o n i n t h e c o u r s e t e x t b o o k . T h e s e i n c l u d e d w o r k s h e e t s o n s o m e b a s i c s k i l l s : m e a s u r i n g v a r i o u s q u a n t i t i e s l i k e t e m p e r a t u r e s , d i s t a n c e s , a n g l e , e t c . , p r a c t i c i n g s o m e l a b t e c h n i q u e s , l i k e u s i n g t h e B u n s e n b u r n e r a n d m a n i p u l a t i n g g l a s s t u b i n g , m o r e e x p l a n a t i o n a n d e x a m p l e s o n s i g n i f i c a n t d i g i t s , a n d m o r e e x e r c i s e s o n a v a r i e t y o f s o l u b i l i t y c u r v e s . T h e r e w e r e a l s o a f e w h a n d o u t s o n s c i e n c e f i c t i o n , l i s t e n i n g a s a s c i e n c e s k i l l , a n d a s h o r t n a r r a t i o n o n G a l i l e o ' s d i s c o v e r i e s a n d h i s u s e o f t h e t e l e s C O p e . M r . D a v i s d i d n ' t f o l l o w a p a r t i c u l a r f o r m i n p r e p a r i n g 1 7 0 h a n d o u t s . H o w e v e r , s i n c e t h e t e x t b o o k s u g g e s t e d a n e x p e r i m e n t a l a p p r o a c h , t h e m a j o r i t y o f t h e s e h a n d o u t s d e a l t w i t h s p e c i f i c e x p e r i m e n t s e x p l a i n e d i n t h e t e x t b o o k . T h a t i s w h y t h o s e h a n d o u t s d e a l i n g w i t h s p e c i f i c e x p e r i m e n t s c a m e w i t h a s o r t o f c o m m o n f o r m b u t n o t n e c e s s a r i l y e x a c t i n i t s u n i f o r m i t y . A l m o s t a l l o f t h o s e h a n d o u t s a s k e d s t u d e n t s t o n a m e t h e e x p e r i m e n t , t o c i t e i t s p u r p o s e , t o s k e t c h t h e a p p a r a t u s u s e d , t o e x p l a i n t h e p r o c e d u r e t o b e f o l l o w e d , a n d t o e x p l a i n t h e d a t a a n d s a y s o m e t h i n g a b o u t t h e c o n c l u s i o n s . A f t e r e a c h q u e s t i o n a s u f f i c i e n t s p a c e f o r a n s w e r i n g w a s l e f t . O t h e r h a n d o u t s d e a l t w i t h o t h e r r e l a t e d q u e s t i o n s o r p r o b l e m s . Q u e s t i o n s a b o u t s o l u b i l i t y , d e f i n i t i o n s o f t e r m s a n d e x p r e s s i o n s , n u m e r i c a l p r o b l e m s a b o u t d e n s i t y , a n d c o n c e n t r a t i o n o f s o l u t i o n s a r e s o m e e x a m p l e s . T h e o v e r w h e l m i n g m a j o r i t y o f a l l q u e s t i o n s a p p e a r e d i n w o r k s h e e t s w e r e s i m p l y p e r t i n e n t q u e s t i o n s r a i s e d b y t h e t e x t b o o k . T h e f e w h a n d o u t s s u g g e s t e d b y t h e t e a c h e r w i t h o u t a r e f e r e n c e t o t h e t e x t b o o k h a d t h e i r q u e s t i o n s f o r m u l a t e d b y t h e t e a c h e r h i m s e l f . W i t h t h e e x c e p t i o n o f a v e r y f e w o c c a s i o n s w h e r e h a n d w r i t i n g w a s u s e d , w o r k s h e e t s w e r e c a p i e s o f t y p e d m a t e r i a l s o r p r i n t e d p o r t i o n s o f s o m e t e x t b o o k s o r m a n u a l s . A s a m p l e o f t h e s e w o r k s h e e t s a p p e a r s i n A p p e n d i x ( A ) . A n i m p o r t a n t c o m p o n e n t o f p l a n n i n g t h a t a c c o m p a n i e d t h e w o r k s h e e t s h a d t o d o w i t h l a b a c t i v i t i e s a n d d e m o n s t r a t i o n s . I n b o t h c l a s s e s a v a r i e t y o f e q u i p m e n t w a s u s e d . B o t h t e a c h e r s h a d t o p r e p a r e t h e i r c l a s s r o o m s b e f o r e h a n d f o r s u c h 1 7 1 a c t i v i t i e s . T h a t r e q u i r e d m o v i n g a r o u n d v a r i o u s p i e c e s o f e q u i p m e n t , c h e c k i n g s o m e o f t h e m t o s e e w h e t h e r t h e y w e r e o p e r a b l e o r n o t , r e p a i r i n g s o m e w h e n e v e r p o s s i b l e , o r l o o k i n g f o r r e p l a c e m e n t s f o r t h o s e p i e c e s t h a t d i d n o t f u n c t i o n . I n t h e H P P c l a s s i t w a s M r . S t e w a r t w h o g e n e r a l l y t o o k c h a r g e o f t h a t d u r i n g h i s f r e e h o u r . H e w o u l d d o t h a t o n e d a y p r i o r t o t h e b e g i n n i n g o f t h e a c t i v i t y . I n t h e I P S c l a s s , h o w e v e r , M r . D a v i s h a d t o d o t h a t a l m o s t o n a d a i l y b a s i s s i n c e t h e c o u r s e r e q u i r e d a l o t o f l a b a c t i v i t i e s . L a b e q u i p m e n t w o u l d b e d i s t r i b u t e d a t t h e b e g i n n i n g o f e a c h h o u r a n d c o l l e c t e d b a c k a t t h e e n d o f i t . P l a n n i n g £ 2 _ T e a c h C o n s e r v a t i o n 2 : M a s s a n d M o m e n t u m A s i n o t h e r c h a p t e r s , t h e t e a c h e r s t r a n s f o r m e d t h e c o n t e n t s a n d o r g a n i z a t i o n o f t h e c h a p t e r o n c o n s e r v a t i o n o f m a s s a n d m o m e n t u m i n t o a s e t o f w o r k s h e e t s p r e c e d e d b y a c h a p t e r o u t l i n e . I n a p r e v i o u s c h a p t e r I d e s c r i b e d t h e c o n t e n t s a n d o r g a n i z a t i o n o f t h i s c h a p t e r a s t h e y w e r e d e a l t w i t h i n t h e t e x t b o o k . I n t h i s s e c t i o n I w i l l f i r s t d e s c r i b e b o t h t h e o r g a n i z a t i o n a n d t h e c o n t e n t s o f t h e c h a p t e r i n t h e t e a c h e r s ' p l a n s . C o n s e q u e n t l y , t h e k n o w l e d g e c o n t e n t s i n c l u d e d i n t h e p l a n s , a n d t h o s e e x c l u d e d o r d e l e t e d w i l l b e d i s c u s s e d . L a b a c t i v i t i e s a n d d e m o n s t r a t i o n s p l a n n e d f o r w i l l b e p o i n t e d o u t a s p a r t o f t h e k n o w l e d g e c o n t e n t s i n t h e s e p l a n s . 1 7 2 K n o w l e d g e O r g a n i z a t i o n a n d C o n t e n t s £ 3 T e a c h e r s ' P l a n s T h e o n e - p a g e c h a p t e r o u t l i n e t o g e t h e r w i t h n i n e o t h e r w o r k s h e e t s , A p p e n d i x ( A ) , s u m m a r i z e d - t h e k n o w l e d g e o r g a n i z a t i o n a n d c o n t e n t s o f t h e c h a p t e r a s t h e y c a m e i n t h e t e a c h e r s ' p l a n s . I w i l l f i r s t d e s c r i b e t h e c h a p t e r o u t l i n e a n d t h e n g i v e a s e p a r a t e b r i e f d e s c r i p t i o n f o r e a c h d a y ' s p l a n . I n t h e c h a p t e r o u t l i n e , t h e t e a c h e r s s e g m e n t e d t h e c h a p t e r i n t o s e v e n b l o c k s w i t h e a c h c o m p r i s i n g a d a y ' s w o r k . S o s e v e n w o r k d a y s i n t e r c e d e d b y t h e T h a n k s g i v i n g b r e a k w e r e d e v o t e d t o t e a c h t h e c o n t e n t s o f t h e c h a p t e r . T h o u g h t h e r e w a s n o m e n t i o n i n g f o r t h e d a t e s o n t h e p l a n , w h i c h w a s u n u s u a l i n p l a n n i n g f o r m s , t h e s e d a y s c a m e b e t w e e n N o v . 2 4 a n d D e c . 4 o f 1 9 8 6 . T a b l e ( 2 ) s u m m a r i z e s t h e a l l o c a t e d c o n t e n t s f o r e a c h w o r k d a y d u r i n g t h a t p e r i o d o f t i m e . T a b l e ( 2 ) . A S u m m a r y T a b l e o f C h a p t e r 9 C o n t e n t A l l o c a t i o n a s S u g g e s t e d i n t h e T e a c h e r s ' L e s s o n P l a n s D a 1 , # » D g t e C o n t e n t s D i s c u s s e d 1 N o v . 2 4 , 1 9 8 6 C o n s e r v a t i o n l a w a s a n d p r o b l e m s e t # 1 2 N o v . 2 5 , 1 9 8 6 S t u d y q u e s t i o n s f r o m t h e b o o k 3 N o v . 2 6 , 1 9 8 6 M o m e n t u m l a b b l o c k 4 D e c . 1 , 1 9 8 6 C o l l i s i o n s a n d c o n s . o f m o m . p r o b l e m s e t # 2 5 D e c . 2 , 1 9 8 6 M a x i d e m o ' s i n c l u d i n g t h e f a m o u s ” s h o o t i n g t h e k i t t y ” 6 D e c . 3 , 1 9 8 6 O d d s a n d e n d s a n d b o n u s 7 D e c . 4 , 1 9 8 6 C h a p t e r 9 q u i z I n t h e ” o b j e c t i v e s ” s u b s e c t i o n i n t h e c h a p t e r o u t l i n e t h e t e a c h e r s i n c l u d e d t h e f o l l o w i n g “ t e r m s t o k n o w " : v e l o c i t y , s p e e d , m o m e n t u m , c o n s e r v e d q u a n t i t y , c l o s e d s y s t e m , O p e n s y s t e m , e l a s t i c c o l l i s i o n , i n e l a s t i c c o l l i s i o n , 1 7 3 m a t h e m a t i c a l n o t a t i o n s , t e r m s a n d d e f i n i t i o n s , a n d s u b s c r i p t s a n d t h e p r i m e ( " ) s i g n s . T h e y a l s o i n c l u d e d a s p a r t i c u l a r o b j e c t i v e s t h e a p p l i c a t i o n o f t h e r e l a t i o n P - M V , i n t w o - b o d y e l a s t i c a n d i n e l a s t i c c o l l i s i o n s . S t u d e n t s , a s t h e p l a n s t a t e d , s h o u l d ” b e a b l e t o " : " 1 . I d e n t i f y q u a n t i t i e s t h a t a r e a n s w e r e d . S o l v e : 2 . P r o b l e m s i n v o l v i n g m o m e n t u m . 3 . C a l c u l a t e t h e m i s s i n g m a s s . 4 . P r e d i c t t h e o u t c o m e o f t h e c o l l i s i o n w i t h a p r e c i s e w o r d d e s c r i p t i o n . 5 . W r i t e a p r o p e r e q u a t i o n f o r t h e c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m . 6 . S o l v e t h e e q u a t i o n f o r t h e u n k n o w n q u a n t i t y , s u b s t i t u t e a n d s o l v e . 7 . M a t h ' e m u p . " ( C h a p t e r o u t l i n e , A p p e n d i x ( A ) ) A s f o r a s s i g n m e n t s , t h e p l a n s u g g e s t e d : r e a d i n g t h e c h a p t e r , s o l v i n g t h e s t u d y q u e s t i o n s , t h e p r o b l e m s e t s 1 a n d 2 , d o i n g t h e m o m e n t u m l a b b l o c k , s t u d y i n g c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m , a n d p a r t i c i p a t i n g i n t h e m a x i d e m o n s t r a t i o n . F i n a l l y , i n t h e " t h i n k e r ” s u b s e c t i o n o f t h e o u t l i n e s t u d e n t s w e r e c h a l l e n g e d t o p r o v e t h a t b o t h m o m e n t u m a n d k i n e t i c e n e r g y w e r e c o n s e r v e d i n a n e l a s t i c h e a d - o n c o l l i s i o n o f t w o s p h e r e s o f u n e q u a l m a s s e s . T o s e e h o w t h i s s e g m e n t a t i o n a n d o u t l i n e o f t h e c h a p t e r w e r e e l a b o r a t e d u p o n a n d p l a n n e d f o r o n d a i l y b a s i s , I w i l l n o w d e s c r i b e b r i e f l y t h e k n o w l e d g e c o n t e n t s o f e a c h d a y ' s w o r k s h e e t s d u r i n g t h e t i m e s a l l o c a t e d f o r t e a c h i n g t h e c h a p t e r . F u r t h e r , I w i l l g i v e s e r i a l n u m b e r s t o t h e s e d a y s , d a y n o . 1 , d a y n o . 2 , e t c . , t o r e f e r t o N o v . 2 4 t h , N o v . 2 5 t h , e t c . , r e s p e c t i v e l y . 1 7 4 2 2 1 m m ; I n a d d i t i o n t o t h e c h a p t e r p l a n , t w o w o r k s h e e t s w e r e d i s t r i b u t e d t o t h e c l a s s . I n t h e f i r s t w o r k s h e e t , t h r e e m a i n c o m p o n e n t s w e r e p l a n n e d f o r d i s c u s s i o n : a d e f i n i t i o n o f a c o n s e r v a t i o n l a w i n g e n e r a l , e x p l a n a t o r y e x a m p l e s o n t h i n g s t h a t c h a n g e a n d t h i n g s t h a t d o n o t i n s o l u t i o n s a n d a c h e m i c a l r e a c t i o n , a n d t h e s p e c i f i c d e f i n i t i o n o f c o n s e r v a t i o n o f m a s s w i t h a v e r y b r i e f r e f e r e n c e t o t h e r e l a t e d w o r k o f t h e F r e n c h c h e m i s t L a v o i s i e r 1 7 4 3 - 1 7 9 4 . T h e s e c o n d w o r k s h e e t p l a n n e d t o i n t r o d u c e t h e c o n c e p t o f m o m e n t u m : a w o r d d e f i n i t i o n , f o l l o w e d b y t h e m a t h e m a t i c a l d e f i n i t i o n P - M V , a n d f i n a l l y a s e t o f s e v e n m a t h e m a t i c a l p r o b l e m s i n w h i c h s t u d e n t s w o u l d f i n d o u t a n u n k n o w n i n t h a t r e l a t i o n i f t h e o t h e r t w o v a l u e s w e r e g i v e n . A n a p p r o p r i a t e b l a n k w a s a l w a y s l e f t t o b e f i l l e d i n a f t e r e a c h i d e a o r p r o b l e m . m a m a T h i s d a y w a s t o b e d e v o t e d f o r s t u d y q u e s t i o n s f r o m t h e b o o k a s h a d b e e n p l a n n e d f o r i n t h e c h a p t e r o u t l i n e . I t w a s t h e f i r s t a n d o n l y t i m e t h a t I s a w t h e s t u d y q u e s t i o n s i n c l u d e d i n t h e t e x t b o o k b e i n g a p p r o p r i a t e d f o r a d a y ' s w o r k . H o w e v e r , v e r y o f t e n t h e s e q u e s t i o n s a p p e a r e d i n t h e " a s s i g n m e n t s ” s u b - s e c t i o n i n t h e c h a p t e r o u t l i n e s . T h e r e w e r e n o l e s s o n p l a n s o r w o r k s h e e t s d i s t r i b u t e d o n t h i s d a y . A s i t t u r n e d o u t b o t h t e a c h e r s f e l l s i c k , a n d , t h u s , d i d n o t c o m e t o s c h o o l o n t h a t d a y . T h e c l a s s e s w e r e l e f t t o a 1 7 5 s u b s t i t u t e t e a c h e r w h o s i m p l y a s k e d t h e m t o o p e n t h e i r b o o k s a n d d o w h a t e v e r t h e y w e r e s u p p o s e d t o d o . 2 3 2 1 9 4 . ; T h i s w a s t h e d a y f o r w h a t t h e t e a c h e r s d e s c r i b e d i n t h e i r c h a p t e r o u t l i n e a s " m o m e n t u m l a b b l o c k . " O n e w o r k s h e e t t i t l e d ” C o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m l a b b l o c k " w a s p r e p a r e d . I t i n c l u d e d e i g h t s e p a r a t e l a b a c t i v i t i e s a s m a i n l y d e s c r i p t i v e e x a m p l e s t h a t w o u l d s u p p o s e d l y e l u c i d a t e t h e i d e a o f c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m . F o u r o f t h e s e a c t i v i t i e s i n c l u d e d c o l l i s i o n s a n d ” e x p l o s i o n ” o r s e p a r a t i o n o f t w o l a b c a r t s i n d i f f e r e n t s i t u a t i o n s . T h e p l a n r e q u i r e d s t u d e n t s w h o w e r e t o r o t a t e o v e r a l l a c t i v i t i e s , t o d e s c r i b e w h a t w o u l d h a p p e n b e f o r e a n d a f t e r c o l l i s i o n s . T w o o t h e r a c t i v i t i e s i n c l u d e d a m a r b l e r o l l i n g i n t o a g r o u p o f o t h e r s i m i l a r m a r b l e s , a n d a r u b b e r b u l l e t t h a t w o u l d b o u n c e O f f t h e f l o o r . A f i l m l o o p s h o w i n g a n e x p l o s i o n , a n d a s h o r t c o m p u t e r p r o g r a m t h a t s i m u l a t e d a c o l l i s i o n b e t w e e n t w o c a r t s w e r e a l s o i n c l u d e d i n t h e s e t o f a c t i v i t i e s . T h e w o r k s h e e t o r g a n i z e d t h o s e a c t i v i t i e s b y g i v i n g a n u m b e r a n d a s h o r t t i t l e f o r e a c h o f t h e m . I t t h e n a s k e d f o r s t u d e n t s ' c o m m e n t s o r d e s c r i p t i o n s o f w h a t h a p p e n e d . S h o r t b l a n k s t o b e f i l l e d b y s t u d e n t s w e r e l e f t a f t e r e a c h q u e s t i o n . P l a n n i n g f o r t h e s e a c t i v i t i e s r e q u i r e d m o v i n g a r o u n d s e v e r a l p i e c e s o f e q u i p m e n t . T h a t w a s d o n e i n t h e e a r l y m o r n i n g p r i o r t o t h e b e g i n n i n g o f t h e m o r n i n g c l a s s e s . 1 7 6 2 2 1 9 1 9 4 5 . T w o n u m e r i c a l p r o b l e m s e t s w e r e p l a n n e d f o r t h e d a y ' s l e s s o n . T h e t w o s e t s i n c l u d e d t e n p r o b l e m s . T h r e e o f t h e s e p r o b l e m s w e r e d i r e c t a p p l i c a t i o n o f t h e a l g e b r a i c r e l a t i o n P - M V . T h e r e s t w e r e m o s t l y c o l l i s i o n p r o b l e m s . L a b c a r t s , o r " a i r c a r s ” , c o l l i d i n g e i t h e r e l a s t i c a l l y o r i n e l a s t i c a l l y , w e r e d e s c r i b e d q u a n t i t a t i v e l y . S t u d e n t s w e r e t h e n a s k e d t o u s e t h e p r i n c i p l e o f c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m t o c a l c u l a t e a n u n k n o w n q u a n t i t y , l i k e t h e s p e e d o f a p a r t i c u l a r c a r t a f t e r c o l l i s i o n , o r t h e s p e e d o f t h e t w o s t i c k i n g - t o g e t h e r c a r t s i n i n e l a s t i c c o l l i s i o n s . A p o p u l a r p r o b l e m a b o u t t w o a s t r o n a u t s f l o a t i n g i n s p a c e a n d p u s h i n g e a c h o t h e r a p a r t w a s a l s o i n c l u d e d . A f i n a l p r o b l e m t h a t d e a l t w i t h t w o t i n y o b j e c t s , a n o x y g e n m o l e c u l e a n d a n e o n a t o m , c o l l i d i n g w i t h e a c h o t h e r w a s a l s o d e s c r i b e d i n t h e p r o b l e m s e t s . 2 9 1 2 2 . 5 . A c c o r d i n g t o t h e c h a p t e r o u t l i n e t h i s w a s t h e d a y f o r t h e ” M a x i d e m o ' s i n c l u d i n g t h e f a m o u s s h o o t t h e k i t t y . ” T h e w o r k s h e e t d e s c r i b e d t w o d e m o n s t r a t i o n s t o b e d o n e b y t h e t e a c h e r f o r t h e c l a s s a s a w h o l e . T h e f i r s t d e m o n s t r a t i o n w a s i n t e n d e d t o b e a n a p p l i c a t i o n o f t h e p r i n c i p l e o f c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m t o a c a s e o f a n i n e l a s t i c c o l l i s i o n o r w h a t t h e t e a c h e r s t e r m e d ” h i t a n d s t i c k " c o l l i s i o n . T h e t i t l e g i v e n t o t h e d e m o n s t r a t i o n w a s ” T h e b u l l e t a n d t h e k i t t y ” . T h e m a i n i d e a w a s t o f i r e a r u b b e r b u l l e t i n t o a 1 7 7 s l o w l y m o v i n g o b j e c t . T h e b u l l e t w o u l d s t i c k i n t o t h e o b j e c t a n d t h e t w o w o u l d n o w m o v e a t a s p e e d a b i t f a s t e r t h a n t h a t o f t h e o b j e c t a n d s l o w e r t h a n t h e o r i g i n a l s p e e d o f t h e b u l l e t . K n o w i n g t h e m a s s e s o f b o t h t h e o b j e c t a n d t h e b u l l e t , a n d t h e o r i g i n a l s p e e d o f t h e o b j e c t a s w e l l a s t h e f i n a l s p e e d o f t h e o b j e c t a n d b u l l e t s t u c k t o g e t h e r , w o u l d e n a b l e t h e c l a s s t o f i n d t h e s p e e d o f t h e b u l l e t . T h e s e c o n d c a s e w a s a n o t h e r e x a m p l e , t h o u g h d i f f e r e n t i n n a t u r e f r o m t h e f i r s t c a s e , o n h o w t o u s e t h e p r i n c i p l e o f c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m t o c a l c u l a t e a s p e e d o f a n o b j e c t , a c a n n o n b a l l , w h i c h , o t h e r w i s e , w o u l d b e d i f f i c u l t t o c a l c u l a t e . I n t h i s e x a m p l e a v o l a t i l e l i q u i d t h a t f o r m s a n e x p l o s i v e m i x t u r e w i t h a i r w a s t o b e a p p l i e d t o t h e i n s i d e o f t h e b a r r e l o f a s m a l l c a n n o n m o u n t e d o n a c a r t . A r u b b e r b a l l w o u l d b e p u t i n s i d e t h e b a r r e l a n d t h e n f i r e d o u t . T h e o b j e c t i v e w a s t o u s e t h e c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m p r i n c i p l e t o c a l c u l a t e t h e S p e e d o f t h e f i r e d b a l l . I t s h o u l d b e n o t e d h e r e t h a t t h e w o r k s h e e t d i d n o t i n c l u d e t h e d e t a i l s o f w h a t t h e t e a c h e r w o u l d b e d o i n g i n c l a s s . I n s t e a d , t h e t i t l e a n d a s i m p l e s k e t c h o f t h e d e m o n s t r a t i o n w e r e f i r s t l a i d o u t . A s u g g e s t i o n a s t o h o w t o s o l v e t h e p r o b l e m t o g e t h e r w i t h t h e a p p r O p r i a t e s y m b o l s a n d f o r m u l a s t o u s e , w e r e p r o v i d e d . S p a c e s t o w r i t e d o w n n u m b e r s a n d a n s w e r s w e r e a l s o r e s e r v e d o n t h e s h e e t . 1 7 8 D a y N o . Q T w o w o r k s h e e t s t h a t i n c l u d e d s i x n u m e r i c a l p r o b l e m s o n t h e c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m w e r e p r e p a r e d f o r t h e d a y . T h i s w a s a b o n u s a c t i v i t y w o r t h t w o p o i n t s i n t h e f i n a l g r a d e . U s u a l l y o n s u c h a d a y t h e t e a c h e r w o u l d r e v i e w a n y p e r t i n e n t d i f f i c u l t c o n c e p t s o r i d e a s w h i c h t h e s t u d e n t s w o u l d r a i s e a t t h e b e g i n n i n g o f t h e h o u r ( t h i s i s n o t m e n t i o n e d i n t h e w r i t t e n w o r k s h e e t s ) , a n d t h e n w o u l d l e a v e s t u d e n t s w o r k t h e p r o b l e m s o u t b y t h e m s e l v e s . U s u a l l y t h i s w o u l d b e d o n e , a s w a s t h e c a s e h e r e , o n e d a y p r i o r t o t h e q u i z o n t h a t c h a p t e r . S t u d e n t s w h o m a y w i s h n o t t o d o t h e b o n u s a c t i v i t y m a y d o a n y o t h e r a c a d e m i c w o r k d u r i n g t h a t h o u r . T h e b o n u s p r o b l e m s d i d n o t i n c l u d e a n y n e w i d e a s o r c a s e s o n c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m . T h e y w e r e s i m p l y r e p e t i t i o n s o f p r e v i o u s p r o b l e m s b u t w i t h d i f f e r e n t n u m b e r s t o p l u g i n t o t h e f o r m u l a s t o b e u s e d . D a y N o . 1 T h i s w a s a d a y f o r e v a l u a t i o n . A q u i z w a s p l a n n e d . T h e r e w e r e t h r e e m a i n p a r t s i n t h a t q u i z : a m a t c h i n g q u e s t i o n , a t r u e - o r - f a l s e o n e , a n d a s i m p l e s t r a i g h t f o r w a r d n u m e r i c a l p r o b l e m o n t h e c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m . T h e m a t c h i n g q u e s t i o n p a r t o f t h e q u i z i n c l u d e d s i x k e y c o n c e p t s l i k e m o m e n t u m , e l a s t i c , i n e l a s t i c , e t c . , a n d t w o s c i e n t i s t s ' n a m e s : N e w t o n , a n d L a v o s i e r . T h e t r u e - o r - f a l s e p a r t w a s b a s e d o n t h e c a n n o n d e m o n s t r a t i o n c a r r i e d o u t i n 1 7 9 c l a s s . I t i n c l u d e d s e v e n s t a t e m e n t s w h i c h r e v o l v e d a r o u n d t h e c o n c e p t o f m o m e n t u m a n d t h e l a w o f c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m . O v e r a l l , t h e n , t h e w h o l e q u i z w a s p l a n n e d t o f o c u s i n s o m e w a y s u p o n t h e c o n c e p t o f m o m e n t u m a n d t h e i d e a o f i t s c o n s e r v a t i o n i n c o l l i s i o n s . K n o w l e d g e L e f t O u t g f T e a c h e r s ' P l a n s C l e a r l y t h e t e a c h e r s d i d n o t p l a n t o t e a c h e v e r y t h i n g i n c l u d e d i n t h e t e x t b o o k . T h e y l e f t o u t s e v e r a l c o n c e p t s a n d i d e a s . T h e m a i n o b j e c t i v e s o f t h e t e a c h e r s a s r e f l e c t e d i n t h e i r p l a n s w e r e : f i r s t , t o e m p h a s i z e t h e d e f i n i t i o n , m a t h e m a t i c a l a n d o t h e r w i s e , o f b o t h m o m e n t u m a n d c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m , a n d s e c o n d , t o g i v e s t u d e n t s t h e c h a n c e t o p r a c t i c e t h e a l g o r i t h m o r a l g e b r a i c m a n i p u l a t i o n s n e e d e d f o r s o l v i n g s i m p l e p e r t i n e n t p r o b l e m s . B u t , a s w a s m e n t i o n e d b e f o r e , t h e s e h a n d o u t s w e r e n o t i n t e n d e d t o b e a l i t e r a l t e x t o f w h a t t h e t e a c h e r s h a d t o s a y , a n d h o w t o s a y i t . N e v e r t h e l e s s , n o t o n l y t h e c o n t e n t s o f w h a t t h e t e a c h e r s s a i d w e r e v e r y s i m i l a r , t h e l e s s o n t y p e s o r c l a s s r o o m i n s t r u c t i o n a l s t r a t e g i e s a d a p t e d f o r e a c h h a n d o u t , o r s e t o f h a n d o u t s f o r e a c h l e s s o n , w e r e a l s o o f t h e s a m e o r i e n t a t i o n . T h i s c h a p t e r o n c o n s e r v a t i o n o f m a s s a n d m o m e n t u m w a s n o e x c e p t i o n . T h o u g h b o t h t e a c h e r s , i n t h e i r a t t e m p t s t o f l e s h o u t t h e i r s k e l e t a l w o r k s h e e t s t h r o u g h a c t u a l c l a s s r o o m i n s t r u c t i o n s , m a d e v e r y s l i g h t c h a n g e s , t h e y s t i l l p r e s e r v e d t h e i r d o m a i n s o f i n c l u s i o n a n d e x c l u s i o n . F u r t h e r m o r e , t h e y u s e d t h e s a m e t y p e l e s s o n s o n 1 8 0 e a c h d a y . L e t u s n o w s e e w h a t w a s e x c l u d e d f r o m t h e t e a c h e r s ' l e s s o n p l a n s . F i r s t , t h e h i s t o r i c a l s c i e n t i f i c c o n t e x t i n w h i c h t h e c o n c e p t o f m o m e n t u m d e v e l o p e d o r e m e r g e d w a s t o t a l l y a b s e n t f r o m t h e t e a c h e r s ' w o r k s h e e t s . N e w t o n i a n m e c h a n i c s , a f t e r p r o v i n g v e r y s u c c e s s f u l i n e x p l a i n i n g m o t i o n i n h e a v e n s , h e l d p o t e n t i a l p r o m i s e f o r e x p l a i n i n g m o r e c o m p l e x p h e n o m e n a r e l a t e d t o o t h e r f o r m s o f m o t i o n o n e a r t h . T h i s r e q u i r e d a m o n g o t h e r t h i n g s , t h e i n t r o d u c t i o n o f n e w c o n c e p t s l i k e m o m e n t u m . F u r t h e r m o r e , N e w t o n i a n c o n c e p t i o n o f t h e u n i v e r s e a s a n e v e r l a s t i n g o n - g o i n g m a c h i n e s t i m u l a t e d p h i l o s o p h e r s a n d s c i e n t i s t s t o l o o k f o r a r a t i o n a l e x p l a n a t i o n o f t h i s u n i v e r s e b a s e d o n t h e c o n s e r v a t i o n o f c e r t a i n p h y s i c a l q u a n t i t i e s r e l a t e d t o m a t t e r a n d m o t i o n . T h e s e i d e a s w e r e a r t i c u l a t e d c l e a r l y i n t h e t e x t b o o k ( o n e e x a m p l e o f t h a t i s o n p . 3 3 8 . ) . T h e s p e c i f i c d e v e l O p m e n t a l p r o c e s s a n d c o n t e x t o f t h e v e r y c o n c e p t o f m o m e n t u m w a s a l s o d e l e t e d . N o m e n t i o n i n g w h a t s o e v e r f o r s c i e n t i s t s ' a n d p h i l o s O p h e r s ' p e r c e p t i o n o f t h e c o n s e r v a t i o n o f a c e r t a i n p h y s i c a l q u a n t i t y t h a t h a d t o d o w i t h m o t i o n w a s t h e r e i n t h e p l a n s . D e s c a r t e s ' d e f i n i t i o n o f t h e ” q u a n t i t y o f m o t i o n ” a n d h i s c o n c e p t i o n o f i t s c o n s e r v a t i o n , t h e s c i e n t i f i c i n a d e q u a c y o f t h a t d e f i n i t i o n a n d t h e e m e r g e n c e o f t h e n e w c o n c e p t m o m e n t u m w e r e a l l a b s e n t f r o m t e a c h e r s ' p l a n s . I f t h e s e h i s t o r i c a l , d e v e l o p m e n t a l , a n d c o n t e x t u a l d i m e n s i o n s o f t h e c o n c e p t w e r e t o b e o m i t t e d f r o m c l a s s r o o m d i s c u s s i o n t o o , a s t h e y 1 8 1 a c t u a l l y w e r e i n t h i s c a s e , t h e n o t i o n s o f m o m e n t u m a n d i t s c o n s e r v a t i o n w o u l d b e t h r o w n o r i m p o s e d a r b i t r a r i l y u p o n s t u d e n t s , w h o , i n t u r n , w e r e r e q u i r e d t o m a k e s e n s e o f t h e m . S t r i p p e d o f t h e i r c o n t e x t o f s c i e n t i f i c r a t i o n a l i t y , t h e s e c o n c e p t s w o u l d a p p e a r , a t b e s t , o f l i t t l e r e l e v a n c e t o s t u d e n t s ' k n o w l e d g e , a n d a t w o r s t s t r a n g e , n o n s e n s i c a l a n d m e a n i n g l e s s . S e c o n d , t h e w o r d i n g o f t h e l a w o f c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m w a s g i v e n a n d a c t u a l l y t r e a t e d i n t h e p l a n s i n a n i n c o m p l e t e m a n n e r . A l l t h e w o r k s h e e t s e m p h a s i z e d t h e m a t h e m a t i c a l d e f i n i t i o n o f m o m e n t u m a n d c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m : P - N V ; a n d P - P ’ , w h e r e P w a s m e a n t t o s t a n d f o r t h e m o m e n t u m o f t h e s y s t e m b e f o r e c o l l i s i o n , a n d P , f o r m o m e n t u m o f t h e s y s t e m a f t e r c o l l i s i o n . T h i s w o u l d m o u n t t o s a y i n g t h a t t h e " m o m e n t u m o f a n y s y s t e m i s c o n s e r v e d " . T h e b o o k , h o w e v e r , g a v e a m o r e p r e c i s e d e f i n i t i o n : " T h e m o m e n t u m o f a n y s y s t e m i s c o n s e r v e d i f o n e c o n d i t i o n i s m e t : t h a t n o n e t f o r c e i s a c t i n g o n t h e s y s t e m " , ( p . 2 5 5 ) . O n e r e l a t e d c o n s e q u e n c e o f t h i s d e l i b e r a t e o m i s s i o n i s t h e c o m p l e t e d e l e t i o n o f t h e t r e a t m e n t o f t h e s e c t i o n o n m o m e n t u m a n d N e w t o n ' s l a w s o f m o t i o n . I n t h i s s e c t i o n t h e b o o k e x p l a i n e d s t e p b y s t e p h o w t h e l a w o f c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m c o u l d b e d e d u c e d f r o m a n e s t a b l i s h e d t h e o r y . I t a l s o a r g u e d t h a t v i c e v e r s a , N e w t o n ' s l a w s c o u l d b e d e r i v e d f r o m t h e f u n d a m e n t a l l a w o f c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m . A l l t h e d e d u c t i v e r e a s o n i n g a n d m a n i p u l a t i o n s i n c l u d e d i n t h a t s e c t i o n w e r e n o t m e n t i o n e d i n t h e p l a n . 1 8 2 T h e r e w a s s t i l l a n o t h e r i m p o r t a n t a s p e c t o f t h e d e f i n i t i o n o f m o m e n t u m m i s s i n g o r o n l y v e r y l i g h t l y m e n t i o n e d i n t h e p l a n s , b u t w a s m u c h m o r e e m p h a s i z e d i n t h e t e x t b o o k . M o m e n t u m w a s d e f i n e d a s s i m p l y t h e p r o d u c t o f m a s s a n d v e l o c i t y . A l l p r o b l e m s a n d e x a m p l e s g i v e n i n t h e w o r k s h e e t s r e q u i r e d k n o w l e d g e o f s p e e d o n l y i n s t e a d o f v e l o c i t y . T h e v e c t o r i a l n a t u r e o f t h e c o n c e p t s a s e m p h a s i z e d i n t h e t e x t b o o k w a s t h u s d e l e t e d f r o m t h e t e a c h e r s ' p l a n s . A s w i l l b e s h o w n l a t e r t h e t e a c h e r s w e r e a w a r e o f t h e s c i e n t i f i c i m p o r t a n c e , e s p e c i a l l y f o r m a t h e m a t i c a l m a n i p u l a t i o n s , o f t h i s a s p e c t o f t h e d e f i n i t i o n . H o w e v e r , t h e y o n l y m e n t i o n e d t h a t c a s u a l l y a n d w i t h o u t a n y s e r i o u s c o n s i d e r a t i o n . T h i r d , a n a l y s i s o f c o l l i s i o n i n t w o d i m e n s i o n s e x p l a i n e d i n a c l o s e - u p s e c t i o n i n t h e t e x t b o o k , w a s a l s o o m i t t e d f r o m t h e t e a c h e r s ' p l a n s . I n t h i s s e c t i o n m o m e n t u m a s a v e c t o r w a s s h o w n t o b e c o n s e r v e d . T e a c h e r s d e l i b e r a t e l y , a s M r . S t e w a r t t o l d m e , o m i t t e d t h a t t o g e t h e r w i t h a n y c o n s i d e r a t i o n o f t h r e e d i m e n s i o n a l c a s e s . T h e g e n e r a l m a t h e m a t i c a l f o r m o f t h e l a w f o r a n u m b e r " n " o f c o l l i d i n g o b j e c t s w a s n e v e r t o a p p e a r i n t h e t e a c h e r s ' p l a n s . I n s t e a d t h e p l a n s s u g g e s t e d o n l y s p e c i a l c a s e s w h e r e t w o o b j e c t s o n l y c o l l i d e d a n d p r e s e r v e d t h e i r o n e - d i m e n s i o n a l m o t i o n . F o u r t h , t h e p r i n c i p l e o f c o n s e r v a t i o n o f k i n e t i c e n e r g y i n e l a s t i c c o l l i s i o n s a s s u g g e s t e d b y C h r i s t i a n H u y g e n s a s a s o l u t i o n t o t h e h i s t o r i c a l e x p e r i m e n t o n h a r d w o o d b a l l s , w a s 1 8 3 a l s o l e f t o u t f r o m t h e t e a c h e r s ' p l a n s . H o w e v e r , a h i n t w a s g i v e n a b o u t t h i s p r i n c i p l e i n t h e ” t h i n k e r ” s u b s e c t i o n o f t h e c h a p t e r o u t l i n e , b u t w a s n e v e r p u r s u e d f u r t h e r i n e i t h e r p l a n s o r a c t u a l i n s t r u c t i o n s . F i f t h , j u s t l i k e o t h e r c h a p t e r s n o h a n d o u t s w e r e p a s s e d o r s e r i o u s a t t e n t i o n w a s p a i d t o t h e s e t o f q u e s t i o n s a n d p r o b l e m s a t t h e e n d o f t h e c h a p t e r . T h o u g h t h e s e q u e s t i o n s a n d p r o b l e m s w e r e g i v e n o n e d a y o f w o r k i n t h e c h a p t e r o u t l i n e , n o h a n d o u t s o r s u g g e s t i o n s a p p e a r e d i n t h e s e p a r a t e d a i l y w o r k s h e e t s . A s I m e n t i o n e d b e f o r e t h e t e a c h e r s w e r e a b s e n t o n t h a t d a y , a n d p r a c t i c a l l y t h e r e w a s n o s i g n i f i c a n t c o n s i d e r a t i o n o f t h e s e q u e s t i o n s a n d p r o b l e m s . T h e a l m o s t t o t a l a b s e n c e f r o m p l a n n i n g a n d c o n s e q u e n t c l a s s r o o m d i s c u s s i o n s o f t h e t e x t b o o k p r o b l e m s a n d q u e s t i o n s w a s v e r y c h a r a c t e r i s t i c o f p l a n n i n g o f a l l c h a p t e r s . L e t u s r e m e m b e r h e r e t h a t o n e o f t h e t e a c h e r s ' c r i t i c i s m o f t h e t e x t b o o k w a s d i r e c t e d a g a i n s t t h e n a t u r e o f t h o s e q u e s t i o n s a n d p r o b l e m s . T a b l e ( 3 ) s u m m a r i z e s t h e r e l a t e d t O p i c s a s t h e y w e r e d e a l t w i t h i n t h e t e x t b o o k a n d b y t h e t e a c h e r s . 1 8 4 T a b l e ( 3 ) . A S u m m a r y o f t h e T O p i c s o n C o n s e r v a t i o n o f M a s s a n d M o m e n t u m D i s c u s s e d b y t h e T e x t b o o k a s T h e y W e r e I n c l u d e d o r E x c l u d e d f r o m t h e L e s s o n P l a n s T o p i c s o n C o n s e r v a t i o n o f M a s s a n d M o m e n t u m T O p i c s I n c l u d e d i n L e s s o n P l a n s T o p i c s E x c l u d e d f r o m L e s s o n P l a n s 1 ) T h e d e v e l O p m e n t o f a m e c h a n i s t i c v i e w o f t h e w o r l d . 2 ) H i s t o r i c a l d e v e l o p - m e n t o f t h e l a w o f c o n s e r v a t i o n o f m a s s . 3 ) C o l l i s i o n p h e n o m e n a a n d t h e e m e r g e n c e o f t h e i d e a o f c o n s e r v a - t i o n o f q u a n t i t y o f m o t i o n . 4 ) T h e d e v e l o p m e n t o f t h e c o n c e p t o f m o m e n - t u m f r o m t h e c o n c e p t o f q u a n t i t y o f m o t i o n . 5 ) T h e q u a l i t a t i v e a n d q u a n t i t a t i v e d e f i n i - t i o n s o f m o m e n t u m a n d c o n s e r v a t i o n o f m o m e n - t u m i n t h e c a s e o f t w o - b o d y c o l l i s i o n s . 6 ) T h e g e n e r a l m a t h e - m a t i c a l f o r m u l a t i o n o f t h e l a w o f c o n s e r - v a t i o n o f m o m e n t u m . 7 ) F a c t o r s t h a t m a y i n t e r f e r e w i t h t h e l a w l i k e f r i c t i o n . 8 ) E l a s t i c c o l l i s i o n a n d t h e h i s t o r i c a l e x - p e r i m e n t o n h a r d w o o d b a l l s . H u y g e n ' s s o l u t i o n f o r t h e e x p e r i m e n t . 9 ) N u m e r i c a l p r o b l e m s a n d l a b d e m o n s t r a - t i o n s o n m o m e n t u m a n d i t s c o n s e r v a t i o n i n o n e d i m e n s i o n . 1 0 ) C o l l i s i o n i n t w o d i m e n s i o n s . 1 8 5 I b e l i e v e t h e r e w a s m o r e t h a n o n e r e a s o n t h a t m a d e t e a c h e r s p a y v e r y m i n i m a l a t t e n t i o n t o t h o s e q u e s t i o n s a n d p r o b l e m s . T o s t a r t w i t h , t h e t e a c h e r s , t h o u g h t h e y r e l i e d h e a v i l y o n t h e t e x t b o o k a s a s o u r c e o f k n o w l e d g e f o r t h e i r p l a n n i n g a n d i n s t r u c t i o n , d i d m a k e s e r i o u s d e c i s i o n s a n d c h o i c e s a s t o w h a t t o i n c l u d e a n d w h a t t o e x c l u d e f r o m c l a s s r o o m p h y s i c s k n o w l e d g e . T h a t w o u l d n e c e s s i t a t e a n e w s e t o f p r o b l e m s t h a t w o u l d g o w i t h w h a t w a s c h o s e n . S e v e r a l q u e s t i o n s a n d p r o b l e m s i n t h e t e x t b o o k d e a l t w i t h m o r e t h a n o n e i s s u e s i m u l t a n e o u s l y . T h e t e a c h e r s , o n t h e o t h e r h a n d , m i g h t h a v e d e c i d e d t o e x c l u d e o n e o f t h o s e i s s u e s . U n d e r s u c h c o n d i t i o n s t h e t e x t b o o k q u e s t i o n s w o u l d b e c o m e u n s u i t a b l e f o r c l a s s r o o m d i s c u s s i o n s . A n o t h e r s p e c i f i c r e a s o n t h a t I b e l i e v e m a d e t h e t e a c h e r s e x c l u d e t h e t e x t b o o k q u e s t i o n s a n d p r o b l e m s h a d t o d o w i t h t h e i r n a t u r e . A s I e x a m i n e d t h o s e q u e s t i o n s a t t h e e n d o f t h e c h a p t e r o n c o n s e r v a t i o n o f m a s s a n d m o m e n t u m , I f o u n d a w i d e v a r i e t y o f q u e s t i o n s a n d p r o b l e m s w h i c h r e q u i r e d d i f f e r e n t k i n d s o f s c i e n t i f i c k n o w l e d g e a n d s k i l l s . K n o w l e d g e o f s c i e n t i f i c e x p l a n a t i o n , s c i e n t i f i c p r e d i c t i o n , a n d s c i e n t i f i c r e a s o n i n g i n g e n e r a l w o u l d b e r e q u i r e d o n t h e p a r t o f t h e s t u d e n t i n o r d e r t o a n s w e r s o m e o f t h o s e q u e s t i o n s . O t h e r q u e s t i o n s r e q u i r e d s y m b o l i c d e r i v a t i o n s , O u t o f t h e t h i r t y - s e v e n q u e s t i o n s a n d p r o b l e m s , t h e r e w e r e f o u r t e e n n u m e r i c a l o n e s . I n c o n t r a s t , t h e t e a c h e r s ' p l a n s i n c l u d e d m a i n l y d e f i n i t i o n s , a n d o v e r t w e n t y - f i v e n u m e r i c a l p r o b l e m s f o c u s i n g u p o n t w o i d e a s o n l y : m o m e n t u m , a n d 1 8 6 c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m . A s m e n t i o n e d b e f o r e t h e t e a c h e r s p l a n n e d t o d e a l w i t h m o m e n t u m i n o n e d i m e n s i o n o n l y . C o n s e q u e n t l y , q u e s t i o n s a n d p r o b l e m s a p p e a r e d i n t h e i r p l a n s d e a l t i n t e n s i v e l y w i t h t h e s e t w o i d e a s o n l y . I n a v a r i e t y o f w a y s p l a n n i n g f o r t h i s c h a p t e r h a d s o m e f e a t u r e s c o m m o n t o t e a c h e r s ' p l a n n i n g i n g e n e r a l . A p a r t f r o m t h e c o m m o n f o r m a t u s e d , t h e t e a c h e r s r e l i e d h e a v i l y u p o n t h e t e x t b o o k a s t h e b a s i c s o u r c e o f k n o w l e d g e t o b e o r g a n i z e d f o r c l a s s r o o m d i s c u s s i o n . I n t h e c a s e o f m o m e n t u m a n d i t s c o n s e r v a t i o n , t h e t e x t b o o k s e e m e d t o h a v e p l a y e d t h e p r i m a r y r o l e i n t e a c h e r s d e c i s i o n s a b o u t t h e s e q u n e c e o f t h e c h a p t e r r e l a t i v e t o o t h e r c h a p t e r s , i . e . , w h e n t o p l a n f o r t h e s e c o n c e p t s i n t h e y e a r l y f l o w o r s e q u e n c e o f i n s t r u c t i o n s . T h e t e x t b o o k s e e m e d a l s o t o b e t h e p r i m a r y s o u r c e o f k n o w l e d g e t h e t e a c h e r s p l a n n e d t o t e a c h . I t s h o u l d b e e m p h a s i z e d , h o w e v e r , t h a t t h e t y p e s o f r e p r e s e n t a t i o n s a n d t h e p l a n n i n g f o r t h e i n t r o d u c t i o n o f t h e s e r e p r e s e n t a t i o n s w e r e n o t a l l t a k e n f r o m t h e t e x t b o o k . S o m e o f t h e l a b e x p e r i m e n t s a n d d e m o n s t r a t i o n s w e r e c e r t a i n l y s u g g e s t e d b y t h e P r o j e c t P h y s i c s l e a r n i n g m a t e r i a l s o t h e r t h a n t h e t e x t b o o k . D e m o n s t r a t i o n s o n c o l l i s i o n s i n o n e d i m e n s i o n t h a t i n v o l v e d l a b c a r t s w e r e c e r t a i n l y t a k e n f r o m t h e c o m p a n i o n m a t e r i a l s . B u t t h e w a y t h o s e a c t i v i t i e s w e r e p l a n n e d f o r t o g e t h e r w i t h s o m e o t h e r a c t i v i t i e s l i k e t h e c o m p u t e r s i m u l a t i o n p r o g r a m h a d d i f f e r e n t s o u r c e s i n t h e e x p e r i e n t i a l l i f e o f t h e s e t w o t e a c h e r s . A n o t h e r c o m m o n f e a t u r e o f t h e t e a c h e r s ' p l a n n i n g i n 1 8 7 g e n e r a l w h i c h a p p e a r e d i n t h e p l a n n i n g f o r t h i s c h a p t e r h a d t o d o w i t h t h e c h a n g e s o r a l t e r a t i o n s t e a c h e r s m a d e a b o u t t h e s u b j e c t m a t t e r t o b e t r e a t e d . A t t h e g e n e r a l l e v e l t h e r e w e r e a l w a y s s o m e s i g n i f i c a n t c h a n g e s a n d a l t e r a t i o n s . O n t h e s p e c i f i c l e v e l t h e s e c h a n g e s a p p e a r e d t O p i c - r e l a t e d . I n t h e c a s e o f m o m e n t u m t h e r e w a s n o p l a n n i n g t o d e a l w i t h t h e h i s t o r i c a l d e v e l o p m e n t o f t h e c o n c e p t . P l a n n i n g i n t h i s c a s e w a s f o c u s e d m o s t l y u p o n t h e m a t h e m a t i c a l m a n i p u l a t i o n s a n d p h y s i c a l a p p l i c a t i o n s o f t h e c o n c e p t s t o b e d i s c u s s e d . I n c h a p t e r s f i v e , s i x , a n d s e v e n , w h e r e m o t i o n s o f t h e p l a n e t s a n d o t h e r h e a v e n l y o b j e c t s w e r e t o b e d i s c u s s e d , p l a n n i n g d i d i n c l u d e , a n d i n s o m e d e t a i l , t h e h i s t o r i c a l d e v e l o p m e n t o f s e v e r a l r e l a t e d i d e a s a n d c o n c e p t s . W h y d i d t h a t h a p p e n ? W h y d i d t h e t e a c h e r s i n c l u d e t h e h i s t o r i c a l d e v e l o p m e n t o f i d e a s r e l a t e d t o p l a n e t a r y m o t i o n s i n t h e i r p l a n s a n d e x c l u d e t h e s a m e s o r t o f k n o w l e d g e i n t h e c a s e o f m o m e n t u m a n d c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m ? A p a r t i a l a n s w e r m a y h a v e t o d o w i t h t h e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e a n d j u d g e m e n t s . A s w a s i n d i c a t e d i n t h e p r e v i o u s c h a p t e r , M r . S t e w a r t w h o p l a y e d a m a j o r r o l e i n t h e p l a n n i n g p r o c e s s w a s v e r y k n o w l e d g e a b l e o n a s t r o p h y s i c s a n d a s t r o n o m y . H e t a u g h t t h a t w h e n h e h a d b e e n a c o l l e g e s e n i o r . B u t t h e n h e d i d k n o w t h e h i s t o r i c a l d e v e l o p m e n t s o f t h e c o n c e p t o f m o m e n t u m . H e h i n t e d a t t h a t a t t h e b e g i n n i n g o f t h e f i r s t l e s s o n o n t h e s u b j e c t . T h e d e t a i l e d i n f o r m a t i o n a b o u t t h a t w a s t h e r e i n t h e b o o k w h i c h h e h a d b e e n u s i n g f o r s o m a n y y e a r s . I t i s u n r e a s o n a b l e t o a s s u m e t h a t h e d i d n o t g o o v e r i t s e v e r a l 1 8 8 t i m e s . Y e t e v e n t u a l l y h e c h o s e , a n d s o d i d M r . D a v i s , t o e x c l u d e t h a t f r o m t h e i r p l a n s . A g a i n t h e t e a c h e r s ' j u d g e m e n t m a y b e , t e n t a t i v e l y , e x p l a i n e d i n t e r m s o f t h e i r k n o w l e d g e t h e y g a i n e d i n t h e i r c o l l e g e y e a r s . M o m e n t u m a n d c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m a r e c e n t r a l i d e a s i n s e v e r a l u n d e r g r a d u a t e p h y s i c s c o u r s e s . N o n e o f t h e s e c o u r s e s , t o m y k n o w l e d g e , w o u l d a t t e m p t t o e x p l a i n t h e d e v e l o p m e n t a l p r o c e s s t h a t h a d g o n e i n t o t h e s e i d e a s . I n c o n t r a s t , c o l l e g e a s t r o p h y s i c s c o u r s e s w o u l d e x p l i c i t l y t a l k a b o u t t h e h i s t o r i c a l d e v e l o p m e n t o f r e l a t e d i d e a s a b o u t t h e m o t i o n s o f p l a n e t s . N a m e s l i k e P t o l e m y , C o p e r n i c u s , T y c h o B r a h e , K e p l e r , G a l i l e o , a n d N e w t o n , t o g e t h e r w i t h t h e i r r e l e v a n t w o r k s a n d r e a s o n i n g w o u l d a p p e a r i n c o l l e g e t e x t b o o k s o n t h e s u b j e c t . O t h e r e x a m p l e s s i m i l a r t o t h a t o f m o m e n t u m a n d c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m w h e r e t h e d e v e l o p m e n t a l c o n t e x t o f t h e c o n c e p t s a n d i d e a s w a s e x c l u d e d f r o m t e a c h e r s ' p l a n s w e r e c o n s p i c u o u s l y c l e a r i n o t h e r c h a p t e r s , p a r t i c u l a r l y , 1 0 , 1 1 , a n d 1 2 . T r a d i t i o n a l l y u n d e r g r a d u a t e p h y s i c s c o u r s e s d o n o t i n c o r p o r a t e t h e d e t a i l s o f t h e h i s t o r i c a l c o n t e x t i n w h i c h t h e s c i e n t i f i c k n o w l e d g e i n c l u d e d i n t h o s e c h a p t e r s d e v e l o p e d . W h a t w o u l d b e t h e i m p l i c a t i o n o f t h a t o n t e a c h e r s ' k n o w l e d g e ? M y t e n t a t i v e a n s w e r r e v o l v e s a r o u n d t h e k n o w l e d g e t e a c h e r s h a d g a i n e d t h r o u g h t h e i r f o r m a l c o l l e g e c o u r s e s . O n c e m o r e i t s e e m e d t h a t w h a t t e a c h e r s l e a r n e d d u r i n g t h o s e f o r m a t i v e y e a r s o f c o l l e g e e d u c a t i o n p e r s i s t e d , e v e n a f t e r t w e n t y - e i g h t y e a r s o f e x p e r i e n c e , i n t h e i r s t r o n g 1 8 9 i n f l u e n c e o n t h e t e a c h e r s ' i n s t r u c t i o n a l j u d g e m e n t s a n d r e a l i t i e s . I f o u n d t h a t p a r t i c u l a r l y i n t e r e s t i n g i n t h e c a s e o f M r . S t e w a r t , w h o o n s e v e r a l o c c a s i o n s , r e m i n i s c e d a b o u t h i s c o l l e g e y e a r s w i t h s o m e t h o u g h t s a n d h i n t s r e f l e c t i n g h i s d i s s a t s i f a c t i o n w i t h t h e w a y h e w a s t a u g h t p h y s i c s , a n d w i t h h i s e a g e r n e s s t o f o l l o w a d i f f e r e n t p a t h t h a t w o u l d t r u l y h e l p a m a j o r i t y o f s t u d e n t s l e a r n p h y s i c s . T o m e , t h e c o n t e n t b a s e i n p h y s i c s o f t h e s e t w o t e a c h e r s a p p e a r e d , t o a s i g n i f i c a n t e x t e n t , t o b e s i g n i f i c a n t l y g r o u n d e d i n w h a t t h e y l e a r n e d d u r i n g t h e i r c o l l e g e y e a r s , w h e r e a s , t h e y s e e m e d l e s s s u r e a b o u t t h e s u b s t a n t i v e b a s e o f s o c i o - h i s t o r i c a l k n o w l e d g e o f p h y s i c s w h i c h t h e y h a d a c q u i r e d o n t h e i r o w n s i n c e t h e y h a d b e e n t e a c h i n g H P P . T e a c h i n g P h y s i c s : O v e r v i e w I s s u e s A s e x p l a i n e d i n a p r e v i o u s s e c t i o n t h e t e a c h e r s h a d h a d a v e r y a c c u r a t e p r o j e c t i o n o n w h a t t o c o v e r d u r i n g t h e s e m e s t e r . I n t h e c a s e o f t h e H P P c o u r s e , M r . S t e w a r t g a v e a v e r y g o o d d e s c r i p t i o n o f w h a t t h e y w o u l d b e d o i n g d u r i n g t h a t p e r i o d o f t i m e . I n t e r m s o f t h e v o l u m e o f c o n t e n t s i n b o t h c o u r s e s t h e t w o t e a c h e r s a p p e a r e d t o h a v e c o v e r e d a b o u t h a l f o f t h e s u b j e c t m a t t e r i n c l u d e d i n e a c h o f t h e t w o t e x t b o o k s : a b o u t f o u r a n d a h a l f c h a p t e r s o u t o f t e n i n t h e I P S c o u r s e , a n d t w e l v e o u t o f t w e n t y - f o u r c h a p t e r s i n t h e c a s e o f t h e H P P c o u r s e . T h e r a n g e a n d v a r i e t y o f t O p i c s i n t h e I P S c o v e r a g e w e r e n o t r e a l l y w i d e w h e n c o m p a r e d t o t h o s e i n t h e H P P 1 9 0 c o u r s e . F u r t h e r m o r e t h e l e v e l o f s o p h i s t i c a t i o n a n d a b s t r a c t i o n r e q u i r e d i n t h e m a t e r i a l s c o v e r e d i n t h e I P S w a s m u c h l o w e r t h a n t h a t r e q u i r e d i n t h e H P P . I n t e r m s o f t h e s h e e r n u m b e r o f p a g e s a n d a r o u g h e s t i m a t i o n o f w o r d s , M r . D a v i s c o v e r e d m a t e r i a l s t h a t s p r e a d o v e r a b o u t 1 0 0 p a g e s o f t h e I P S t e x t ; w h i l e i n t h e c a s e o f t h e H P P c o u r s e m a t e r i a l s c o v e r e d s p r e a d e d o v e r 3 8 0 p a g e s o u t o f 7 4 0 p a g e s . F u r t h e r m o r e , a f u l l t e x t p a g e i n t h e H P P w o u l d i n c l u d e a r o u n d 5 7 0 w o r d s , w h i l e a f u l l t e x t p a g e i n I P S w o u l d i n c l u d e a r o u n d 4 7 0 w o r d s o n l y . T h i s m e a n s t h a t i n t e r m s o f t h e l i t e r a l c o n t e n t s o f t h e t w o b o o k s t h e r a t i o o f t h e k n o w l e d g e b a s e s t h a t w e r e t o b e s o m e w h a t c o v e r e d i n t h e H P P a n d I P S c o u r s e s w a s a r o u n d f i v e t o o n e . I n t e r m s o f t h e i n f o r m a t i o n a l o r k n o w l e d g e c o n t e n t s t h i s r a t i o w o u l d s t i l l , I b e l i e v e , b e m u c h h i g h e r i f w e w e r e t o m e a s u r e t h e k n o w l e d g e i n c l u d e d i n t h e c o n t e n t s o f t h e t e x t b o o k s i n u n i t s t h a t w o u l d c o n s i d e r t h e a m o u n t a n d s o p h i s t i c a t i o n o f i n f o r m a t i o n i n c l u d e d i n t h o s e p a g e s i n s t e a d o f t h e s h e e t n u m b e r o f p a g e s a n d w o r d s . W h a t I w a n t t o s a y h e r e i s t h a t t h e s c i e n t i f i c k n o w l e d g e c o n t e n t s o f , s a y a t y p i c a l 1 0 0 0 - w o r d p a s s a g e t a k e n f r o m t h e H P P t e x t , w o u l d f a r e x c e e d , b o t h i n t h e i n f o r m a t i o n a l c o n t e n t a n d i t s l e v e l o f S O p h i s t i c a t i o n , t h e c o n t e n t s o f a s i m i l a r I P S p a s s a g e . I t i s i m p o r t a n t t o m e n t i o n h e r e t h a t t h e t w o c o u r s e s w e r e t h e f i r s t e n c o u n t e r s i n h i g h s c h o o l s c i e n c e f o r t h e o v e r w h e l m i n g m a j o r i t y o f s t u d e n t s w h o t o o k t h e m . H o w d i d t h e t e a c h e r s m a n a g e , a n d e s p e c i a l l y i n t h e H P P 1 9 1 c o u r s e , t o c o v e r s u c h a v e r y w i d e b a s e o f s c i e n t i f i c k n o w l e d g e ? A n y b o d y f a m i l i a r w i t h t h e t o p i c s i n c l u d e d i n v a r i o u s c h a p t e r s , w i t h t h e s u b t l e t y a n d s o p h i s t i c a t i o n o f m a n y o f t h o s e t O p i c s w o u l d r e a l l y r a i s e s u c h a q u e s t i o n w h e n t o l d t h a t t h e c o n t e n t c o v e r a g e i n c l u d e d w h a t i t d i d . I n t h e p r e v i o u s s e c t i o n a b o u t p l a n n i n g I m e n t i o n e d t h a t t e a c h e r s d i d m a k e s i g n i f i c a n t d e c i s i o n s a b o u t w h a t t o i n c l u d e a n d w h a t t o e x c l u d e f r o m t h e i r p l a n s . A s a r e s u l t o f t h a t m a n y t o p i c s i n c l u d e d i n t h e t e x t b o o k s w e r e c o m p l e t e l y d i s r e g a r d e d . W h i l e t h i s m a y a p p l y t o t h e t w o c o u r s e s , d e l e t i o n o f t o p i c s w a s m u c h m o r e o f t e n d o n e i n t h e H P P c o u r s e t h a n i n I P S . B u t t h a t d o e s n o t e x p l a i n t h e w h o l e s t o r y , e v e n f o r t h e t o p i c s i n c l u d e d i n t h e p l a n s w e r e i n t h e m s e l v e s v e r y n u m e r o u s , v e r y d e m a n d i n g a s f a r a s i n s t r u c t i o n a l t i m e w a s c o n c e r n e d . C l e a r l y h e r e , I a m u s i n g m y o w n j u d g e m e n t a s a p h y s i c s e d u c a t o r w h o d e a l t w i t h t h o s e t O p i c s f o r a b o u t f i f t e e n y e a r s a n d o n a v a r i e t y o f l e v e l s : c o l l e g e p h y s i c s s t u d e n t , h i g h s c h o o l p h y s i c s t e a c h e r , a n d c o l l e g e p h y s i c s t e a c h e r . A m o r e c o m p r e h e n s i v e a n s w e r w i l l e m e r g e a s a c t u a l t e a c h i n g e p i s o d e s w i l l b e e x a m i n e d v e r y c a r e f u l l y t h r o u g h t h e e x a m i n a t i o n o f v a r i o u s c l a s s r o o m r e c o r d i n g s . S o m e o f t h e t e a c h e r s ' p e r t i n e n t c o n c e p t i o n s , j u d g e m e n t s , b e l i e f s y s t e m s , a n d p h i l o s o p h i e s d i s c u s s e d i n v a r i o u s i n t e r v i e w s w e r e a l s o l o o k e d i n t o i n o r d e r t o p r e s e n t a c o h e r e n t a n d i n t e g r a t e d p i c t u r e o f h o w t h e t e a c h e r s t r e a t e d t h e s u b j e c t m a t t e r . A t s e v e r a l p o i n t s i n t h i s d i s c u s s i o n I w i l l s h o w t h a t t h a t p r e s e n t a t i o n w a s n o t t h e 1 9 2 r e s e a r c h e r ' s p e r s p e c t i v e o f w h a t w a s g o i n g o n , b u t w a s e q u a l l y w e l l t h e p e r s p e c t i v e o f t h e t w o t e a c h e r s i n t h e s e t t i n g . I b e l i e v e t h e r e w a s a v e r y s t r o n g c o n v e r g e n c e o f c o n c e p t i o n , b e t w e e n t h e t e a c h e r s ' o n o n e h a n d , a n d m i n e o n t h e o t h e r . I n s t r u c t i o n D r i v e n 2 y P l a n n i n g T e a c h e r s k n e w v e r y w e l l t h e c o n t e n t c o v e r a g e t h e y w o u l d b e m a k i n g d u r i n g t h e s e m e s t e r . T h e i r d a i l y p l a n s i n t h e f o r m o f c h a p t e r o u t l i n e s a n d w o r k s h e e t s p r e d e t e r m i n e d w h a t w o u l d b e d i s c u s s e d o r n e g l e c t e d . T h e y a p p e a r e d t o h a v e d e c i d e d i n a d v a n c e n o t o n l y o n t h e c o n t e n t s o f c l a s s r o o m p h y s i c s k n o w l e d g e , b u t a l s o o n t h e w a y t h a t k n o w l e d g e w a s t o b e p r e s e n t e d . T h e c o n t e n t s o f i n s t r u c t i o n i n b o t h c o u r s e s w e r e d r i v e n b y w h a t w a s i n c l u d e d i n t h e w o r k s h e e t s . A p p e n d i x ( B ) i n c l u d e s s o m e e x a m p l e s o f s o m e l e s s o n s w h o s e p l a n s a p p e a r e d i n A p p e n d i x ( A ) . T h e s e e x a m p l e s a r e m a i n l y l i t e r a l t r a n s c r i p t s o f c l a s s r o o m r e c o r d i n g s . F i e l d n o t e s t a k e n d u r i n g m y p a r t i c i p a n t o b s e r v a t i o n w e r e a l s o u s e d , w h e n n e c e s s a r y , i n s y n t h e s i z i n g t h e c o n t e n t s o f t h e s e l e s s o n s . I n t h e I P S c o u r s e , a t y p i c a l l e s s o n w o u l d s t a r t w i t h t h e d i s t r i b u t i o n o f t e x t b o o k s a n d w o r k s h e e t s a t t h e b e g i n n i n g o f t h e h o u r . M r . D a v i s w o u l d t h e n g o o v e r t h e q u e s t i o n s i n c l u d e d i n t h e w o r k s h e e t s o n e b y o n e . H e w o u l d d i s c u s s e a c h q u e s t i o n s e p a r a t e l y w i t h t h e c l a s s a s a w h o l e . A n s w e r s t o t h o s e q u e s t i o n s w o u l d u s u a l l y b e e x p l a i n e d a n d v e r y o f t e n w i t h s o m e d e t a i l s . S i n c e m o s t o f t h o s e 1 9 3 w o r k s h e e t s d e a l t w i t h e x p e r i m e n t s p a r a p h r a s e d o r C O p i e d f r o m t h e t e x t b o o k , t h e t e a c h e r w o u l d g o o v e r e v e r y s i n g l e s t e p n e c e s s a r y f o r c a r r y i n g o u t t h e e x p e r i m e n t . H e w o u l d a s s e m b l e t h e a p p a r a t u s , d o t h e n e c e s s a r y m e a s u r e m e n t s a n d c a l c u l a t i o n s , a n d f i n a l l y d r a w w h a t e v e r p e r t i n e n t c o n c l u s i o n s h e w o u l d d e e m i m p o r t a n t . E v e r y t h i n g t h e t e a c h e r w o u l d d o w o u l d b e i n a c c o r d a n c e w i t h t h e q u e s t i o n s r a i s e d i n t h e w o r k s h e e t s . I n s u m m a r y t h e t e a c h e r w o u l d d e m o n s t r a t e t o t h e c l a s s a s a w h o l e h o w t h e y w o u l d b e r e q u i r e d t o a n s w e r a l l q u e s t i o n s t h e y w o u l d b e s u p p o s e d t o g o o v e r d u r i n g t h a t l e s s o n . T h e t i m e t h e t e a c h e r w o u l d t a k e f o r s u c h l i t e r a l , a n d s o m e t i m e s d e t a i l e d , d e m o n s t r a t i o n s w o u l d v a r y f r o m f i v e m i n u t e s t o m o r e t h a n o n e h o u r d e p e n d i n g u p o n t h e n a t u r e o f o f t h e e x p e r i m e n t p a r t i c u l a r l y t h e p r o c e d u r a l p a r t o f i t w h e r e t h e t e a c h e r a s w e l l a s t h e c l a s s h a d t o a s s e m b l e t h e a p p a r a t u s a t t h e b e g i n n i n g o f t h e h o u r , a n d d i s m a n t l e i t a t i t s e n d . T h e w o r k s h e e t o n e x p e r i m e n t 3 . 1 0 , f o r e x a m p l e , ( i n c l u d e d i n A p p e n d i x ( A ) ) , t o o k t w o p e r i o d s t o d o . T h e f i r s t p e r i o d a s w e l l a s p a r t o f t h e s e c o n d o n e w e r e u s e d u p b y t h e t e a c h e r t o d e m o n s t r a t e t o s t u d e n t s w h a t t h e y w e r e s u p p o s e d t o d o . T h i s a p p e a r s i n A p p e n d i x ( C ) . S t u d e n t s w o u l d t h e n f o r m i n t o g r o u p s , t w o t o t h r e e s t u d e n t s i n e a c h g r o u p . V a r i o u s g r o u p s w o u l d t h e n m o v e t h e i r t a b l e s t o c o n v e n i e n t l o c a t i o n s w h e r e t h e y w o u l d h a v e e a s y a c c e s s t o v a r i o u s g a s , e l e c t r i c i t y , a n d w a t e r o u t l e t s i n t h e c l a s s r o o m . A s t u d e n t f r o m e a c h g r o u p w o u l d c o l l e c t f r o m a s o u r c e t a b l e p r o v i d e d b y t h e t e a c h e r w h a t e v e r 1 9 4 e q u i p m e n t h i s g r o u p w o u l d n e e d f o r c a r r y i n g o u t t h e a c t i v i t y . T h e y w o u l d , t h e n , s t a r t w o r k i n g o n t h e a c t i v i t y . B y t h i s t i m e m o s t s t u d e n t s w o u l d h a v e a n s w e r e d t h e i n t r o d u c t o r y q u e s t i o n s o n t h e i r w o r k s h e e t s d e a l i n g w i t h i s s u e s l i k e t h e n a m e o f t h e e x p e r i m e n t , i t s p u r p o s e , a n d t h e r e c a l l o f a n y m a t h e m a t i c a l r e l a t i o n s t o b e u s e d . W h i l e v a r i o u s g r o u p s w o u l d b e b u s y w o r k i n g o n t h e i r a c t i v i t i e s w i t h i n t h e f r a m e w o r k l a i d o u t b y t h e w o r k s h e e t s , M r . D a v i s w o u l d s p e n d t h e t i m e c i r c u l a t i n g a r o u n d a n s w e r i n g i n d i v i d u a l q u e s t i o n s , m a k i n g s o m e s u g g e s t i o n s , o r v o i c i n g s o m e c a u t i o n s i n a n t i c i p a t i o n o f a n y h a z a r d o u s s t e p s o r m a t e r i a l s . B y t h e e n d o f t h e h o u r s t u d e n t s w o u l d b e r e q u i r e d t o a n s w e r a l l q u e s t i o n s o n t h e i r w o r k s h e e t s , h a n d t h e m i n t o t h e t e a c h e r w h o w o u l d g r a d e t h e m l a t e r . F i n a l l y , s t u d e n t s w o u l d d o t h e c l e a n - u p a n d t h e a r r a n g e m e n t o f t h e i r t a b l e s . T e x t b o o k s w o u l d b e c o l l e c t e d a n d k e p t o n a t a b l e f o r t h e n e x t c l a s s t o u s e . F o l l o w i n g t h e l i t e r a l g u i d e l i n e s o f t h e w o r k s h e e t s w a s a c h a r a c t e r i s t i c o f p r a c t i c a l l y a l l l e s s o n s o b s e r v e d i n t h e I P S c l a s s . N o w h e r e i n m y o b s e r v a t i o n s h a d M r . D a v i s d e c i d e d t o s i g n i f i c a n t l y c h a n g e t h e c o u r s e o f t h e l e s s o n a s p l a n n e d f o r i n t h e w o r k s h e e t s . N o m a j o r d i g r e s s i o n s o r a l t e r a t i o n s w e r e o b s e r v e d , e v e n w h e n t h e r e w a s a c l e a r a n d s e r i o u s l a c k o f s t u d e n t u n d e r s t a n d i n g o f c e r t a i n f u n d a m e n t a l i d e a s o r c o n c e p t s . T h e f o l l o w i n g t w o e x a m p l e s w o u l d i l l u s t r a t e t h a t . 1 9 5 E x a m p l e l P r i o r t o a l e s s o n o n h o w t o f i n d t h e v o l u m e o f s o m e b e a d s b y w a t e r d i s p l a c e m e n t , I a s k e d M r . D a v i s i f h e t h o u g h t t h a t a l l h i s s t u d e n t s w o u l d k n o w t h e p r i n c i p l e o f c o n s t a n c y o f v o l u m e i n l i q u i d s s i n c e h e w a s g o i n g t o t a l k a b o u t p o u r i n g w a t e r i n d i f f e r e n t l y s h a p e d c o n t a i n e r s . A c t u a l l y m y q u e s t i o n w a s b a s e d o n s o m e p r e v i o u s o b s e r v a t i o n s i n w h i c h I s u s p e c t e d t h a t s o m e s t u d e n t s m i g h t h a v e s o m e d i f f i c u l t y u n d e r s t a n d i n g t h i s i d e a . M r . D a v i s ' s r e s p o n s e t o m y q u e s t i o n r e f l e c t e d a s h a r e d o b s e r v a t i o n . H e t o o t h o u g h t t h a t ” s o m e " s t u d e n t s w o u l d h a v e s o m e d i f f i c u l t y w i t h t h e i d e a . H e t h e n s u g g e s t e d t h a t h e w o u l d c h e c k o n t h a t t h e n e x t c l a s s w h e n h e w o u l d b e t e a c h i n g t h e l e s s o n o n h o w t o m e a s u r e t h e v o l u m e o f a n u m b e r o f b e a d s u s i n g t h e m e t h o d o f w a t e r d i s p l a c e m e n t . T h e f o l l o w i n g i s a s h o r t v i g n e t t e o f h o w t h i n g s w e n t o n d u r i n g t h e i n t r o d u c t o r y m i n u t e s o f t h a t l e s s o n . ( T h e c l a s s i s l o o k i n g t o w a r d t h e t e a c h e r w h o i s s t a n d i n g b e h i n d h i s t a b l e s c a n n i n g w i t h h i s s i g h t t h e c l a s s , a n d t h e n c a s t i n g a l o o k o n t h e t a b l e i n f r o n t o f h i m , o n w h i c h a l o t o f p a r a p h e r n a l i a w e r e s e t : p a p e r s , b e a k e r s , f l a s k s , a c r u c i b l e w i t h b e a d s i n i t , a n e m p t y c u b e , a n d a g r a d u a t e d c y l i n d e r . T h e t e a c h e r t h e n s t a r t e d h i s l e s s o n b y p o i n t i n g t o t h e g r a d u a t e d c y l i n d e r i n f r o n t o f h i m . H e w e n t o n t o e x p l a i n h o w t h e m a r k i n g s o n t h e c y l i n d e r c o u l d b e u s e d t o m e a s u r e t h e v o l u m e o f w a t e r i n i t . ) T : ” T h e g r a d u a t i o n s , l i t t l e m a r k i n g s o n h e r e ( p o i n t i n g t o t h e h o r i z o n t a l m a r k s ) , c a n b e f u r t h e r a p a r t a n d y o u c a n r e a d t h e v o l u m e . T h e o n e s t h a t a r e s h o r t a n d w i d e , t h e i r m a r k i n g s a r e v e r y c l o s e t o g e t h e r . T h i s o n e h e r e i s a s o r t o f c o m p r o m i s e b e t w e e n t h e t w o k i n d s . T h i s g r a d u a t e d c y l i n d e r w i l l h o l d o n e 1 9 6 l i t e r w h e n f i l l e d t o t h e t o p m a r k . A n d I w a n t t o f i l l t h i s g r a d u a t e d c y l i n d e r w i t h o n e t h o u s a n d m i l l i l i t e r s o f w a t e r . H o w m a n y l i t e r s t h a t w o u l d b e ? ” S ( A ) : ( S t u d e n t A ) : ” O n e l i t e r . " T : ” O . K . " ( A t t h i s p o i n t h e a s k e d a s t u d e n t t o f i l l t h e g r a d u a t e d c y l i n d e r u p t o t h e 1 0 0 0 m l m a r k . ) T : ” W h i l e K e n i s d o i n g t h a t l e t ' s m e a s u r e t h e v o l u m e o f t h i s r e c t a n g u l a r t h i n g . ( T h e t e a c h e r h e l d t h e c u b e ) . W h a t w o u l d I d o w i t h a r e c t a n g u l a r s o l i d l i k e t h i s t o f i n d t h e v o l u m e ? H o w d o I f i n d t h e v o l u m e b y m e a s u r i n g t h e l e n g t h , w i d t h , a n d h e i g h t ? ” S ( B ) : ” M u l t i p l y i n g ! ” T : ” W e m u l t i p l y t h e m t o g e t h e r , r i g h t ! I m e a s u r e t h e l e n g t h t h i s w a y . ( S t a r t e d t o u s e a r u l e r f o r t h a t ) ; I m e a s u r e t h e h e i g h t ; a n d I m e a s u r e t h e w i d t h o v e r h e r e . N o w , i f I m e a s u r e t h e h e i g h t , w i d t h , a n d l e n g t h i n c e n t i m e t e r s , w h a t u n i t d o I g e t w h e n I m u l t i p l y t h e m t o g e t h e r ? " S ( C ) : " C u b i c c e n t i m e t e r . " T : " C u b i c c e n t i m e t e r . C e n t i m e t e r c u b e d . ( T h e t e a c h e r t u r n e d h i s s i g h t t o w a r d K e n . ) I d o n ' t w a n t i t t o b e o v e r . I d o n ' t w a n t i t t o b e u n d e r . T h i s c o n t a i n e r ( p o i n t i n g t o t h e c u b e a g a i n ) i s t e n c e n t i m e t e r b y t e n c e n t i m e t e r b y t e n c e n t i m e t e r . T e n t i m e s t e n t i m e s t e n i s o n e t h o u s a n d . W h a t u n i t s t h a t w o u l d b e ? ” S ( C ) : " C u b i c c e n t i m e t e r . ” T : ” O n e t h o u s a n d c u b i c c e n t i m e t e r . N o w w e a r e g o i n g t o h a v e a c h e c k h e r e . I w a n t s o m e b o d y , ( n o i s e s t a r t e d t o r i s e ) l e t m e f i n i s h m y s e n t e n c e ; w h a t I w a n t a p e r s o n t o d o i s t o p o u r t h e l i q u i d f r o m t h i s c o n t a i n e r , ( p o i n t i n g t o t h e g r a d u a t e d c y l i n d e r ) i n t o t h i s c o n t a i n e r ( p o i n t i n g t o t h e e m p t y c u b e ) , w i t h o u t s p i l l i n g a s i n g l e d r o p . I w a n t t h e f u l l a m o u n t f r o m h e r e ( p o i n t i n g t o t h e c y l i n d e r a g a i n ) i n t o t h e r e ( p o i n t i n g t o t h e c u b e ) ; a n d i f i t d r i p s y o u h a v e t o s a y h a p p y b i r t h d a y t o m e . ( M u c h l a u g h t e r a n d n o i s e . ) H o w m a n y b e l i e v e t h a t t h e l i q u i d i n h e r e ( p o i n t i n g t o t h e c y l i n d e r ) w i l l f i l l i n t o t h e r e ( p o i n t i n g t o t h e c u b e ) ? ” C l a s s : ( A r o u n d h a l f o f t h e c l a s s r a i s e d t h e i r h a n d s . ) T : ” H o w m a n y b e l i e v e i t w o u l d n ' t f i t i n t h a t ? " C l a s s : ( T h r e e h a n d s r a i s e d ) T : " H o w m a n y j u s t d o n ' t k n o w ? ” C l a s s : ( A r o u n d h a l f o f t h e c l a s s r a i s e d t h e i r h a n d s . ) ( M r . D a v i s a s k e d K e n t o p o u r t h e w a t e r i n t o t h e c u b e . K e n d i d t h a t b u t h e s p i l l e d o u t 1 9 7 s o m e o f i t . H e w a s t h e n a s k e d t o r e p e a t w h a t h e d i d . T h e s t u d e n t f i l l e d t h e c y l i n d e r j u s t l i k e b e f o r e , a n d t h e n v e r y c a r e f u l l y p o u r e d t h e c o n t e n t s i n t o t h e c u b e . T h e c u b e w a s f u l l . T h a t w a s f o l l o w e d b y l o u d a p p l a u s e . ) ( S o o n a f t e r t h e n o i s e s t o p p e d M r . D a v i s w e n t o n w i t h h i s p l a n t o f i n d o u t t h e v o l u m e o f b e a d s b y t h i s m e t h o d o f w a t e r d i s p l a c e m e n t . ) [ F i e l d n o t e s : 9 / 1 7 / 8 6 ] I t w a s e v i d e n t i n t h i s e x a m p l e t h a t a t l e a s t t h r e e o u t o f t w e n t y - s i x s t u d e n t s d i d n o t k n o w t h a t a n a m o u n t o f w a t e r w o u l d p r e s e r v e i t s v o l u m e i n d i f f e r e n t l y s h a p e d c o n t a i n e r s , a n d a t l e a s t h a l f o f t h e c l a s s w e r e n o t c l e a r a b o u t t h i s i s s u e . T h e t w o c o n t a i n e r s d i d n o t r e a l l y r e p r e s e n t t h e e x t r e m e v a r i a t i o n i n p o s s i b l e s h a p e s . T h e c u b e w a s o n l y s h o r t e r t h a n t h e c y l i n d e r . H a d t h e c o n t r a s t i n s h a p e b e e n m o r e p r o n o u n c e d , m o r e s t u d e n t s , I b e l i e v e , w o u l d h a v e b e e n c o n f u s e d a b o u t t h i s i s s u e . T h e t e a c h e r , h o w e v e r , c h o s e t o s t O p a t t h a t p o i n t a n d g o b a c k t o d o ” b u s i n e s s a s u s u a l " ( C l a r k a n d Y i n e r , 1 9 7 9 ) . E x a m p l e 2 L e t m e p r e s e n t a n o t h e r e x a m p l e w h e r e s o m e s t u d e n t s ' k n o w l e d g e r e f l e c t e d , I t h i n k , a l a c k o f s c i e n t i f i c u n d e r s t a n d i n g o f t h e c o n c e p t u n d e r d i s c u s s i o n , a n d h o w t h e t e a c h e r c h o s e t o g o a h e a d w i t h w h a t h e h a d p l a n n e d b e f o r e . T h e e x c e r p t w a s t a k e n f r o m a t r a n s c r i p t o f a c l a s s r o o m r e c o r d i n g i n w h i c h t h e t e a c h e r , a f t e r h e h a d i n p r e v i o u s l e s s o n s d i s c u s s e d t h e c o n c e p t o f d e n s i t y , w a s e x p l a i n i n g t h r o u g h a d e m o n s t r a t i o n h o w h y d r o m e t e r s c o u l d b e u s e d t o m e a s u r e d e n s i t i e s o f v a r i o u s l i q u i d s . H e t h e n t r i e d t o a p p l y t h e s a m e p r i n c i p l e t o s h i p s i n d i f f e r e n t w a t e r . 1 9 8 T : " W h e r e w o u l d a s h i p f l o a t h i g h e r : W o u l d i t f l o a t h i g h e r i n L a k e M i c h i g a n o r i n t h e A t l a n t i c O c e a n ? " 8 8 : ( c h o r a l v o i c e ) I n t h e A t l a n t i c O c e a n . " T : " W h y ? " 8 3 ( t w o ) : " M o r e w a t e r . . . m o r e w a t e r i n t h e s e a . " T : " M o r e w a t e r i s b i g g e r , w a i t a s e c o n d ! ” S : " H i g h e r d e n s i t y . " T : " H i g h e r d e n s i t y ! H o w m a n y w o u l d s a y h i g h e r d e n s i t y ? " C l a s s : ( F i f t e e n s t u d e n t s r a i s e d t h e i r h a n d s . ) [ F i e l d n o t e s : 1 0 / 2 9 / 8 7 ] C l e a r l y , t h e n , f o r s o m e , p e r h a p s t h e r e m a i n i n g e l e v e n s t u d e n t s , t h e r e w a s a c o n f u s i o n o v e r t h e t w o c o n c e p t s v o l u m e a n d d e n s i t y . F o r t h o s e s t u d e n t s m o r e w a t e r m i g h t h a v e m e a n t h i g h e r d e n s i t y . T h e t e a c h e r , h o w e v e r , w e n t a l o n g w i t h h i s p l a n a n d n o f u r t h e r d i s c u s s i o n o f t h e i s s u e w a s m a d e . T h e s i t u a t i o n i n t h e H P P c o u r s e w a s f u n d a m e n t a l l y t h e s a m e . I n t h e i r v a r i o u s m o d e s o f i n s t r u c t i o n b o t h t e a c h e r s s t u c k t o t h e i r p l a n s . T h o u g h i t i s h a r d e r h e r e t o t a l k a b o u t a t y p i c a l l e s s o n b e c a u s e t e a c h e r s u s e d a v a r i e t y o f t e c h n i q u e s l i k e l e c t u r i n g , l e c t u r i n g w i t h d e m o n s t r a t i o n s , m a t h e m a t i c a l p r o b l e m s o l v i n g , l a b a c t i v i t i e s a n d e x p e r i m e n t s , o r s i m p l y s e a t w o r k ; n e v e r t h e l e s s , i n a l l f o r m s o f i n s t r u c t i o n l e s s o n p l a n s d e t e r m i n e d t o a v e r y g r e a t e x t e n t t h e c o n t e n t s o f c l a s s r o o m i n s t r u c t i o n . A n H P P l e s s o n w o u l d s t a r t w i t h t h e d i s t r i b u t i o n o f t h e w o r k s h e e t s f o r t h a t l e s s o n . T h e t e a c h e r w o u l d t h e n m a k e a b r i e f i n t r o d u c t i o n o f w h a t t o b e d i s c u s s e d i n t h a t l e s s o n . H e w o u l d t h e n s t a r t d i s c u s s i n g t h e f i r s t i s s u e o n h i s h a n d o u t t h r o u g h a s h o r t l e c t u r e o r a w h o l e - c l a s s d i s c u s s i o n i n a n a t t e m p t t o e l i c i t t h e r e q u i r e d s t u d e n t r e s p o n s e o r 1 9 9 i n t e r a c t i o n . T h e r e w a s a l w a y s s o m e s p a c e l e f t o n t h e w o r k s h e e t s f o r t h e s t u d e n t s ' r e s p o n s e s t o a q u e s t i o n r a i s e d r e g a r d i n g t h e i s s u e u n d e r d i s c u s s i o n . S t u d e n t s l e a r n e d t o f i l l i n t o t h o s e b l a n k s a s t h e t e a c h e r w o u l d b e l e c t u r i n g o r d i s c u s s i n g t h e p o i n t w i t h t h e c l a s s . I n s o m e c a s e s t h e t e a c h e r s t o o k t h e w h o l e h o u r t o g o o v e r a l l t h e q u e s t i o n s i n t h e w o r k s h e e t s . O n o t h e r o c c a s i o n s , h o w e v e r , e s p e c i a l l y w h e n t h e p l a n s i n c l u d e d s o m e l a b a c t i v i t i e s o r b o n u s p r o b l e m s , o n l y p a r t o f t h e l e s s o n w o u l d b e u s e d b y t h e t e a c h e r s f o r s o m e d e m o n s t r a t i o n s o r e x p l a n a t i o n s , a n d s t u d e n t s w o u l d t a k e t h e r e s t o f t h e h o u r t o d o t h e w o r k b y t h e m s e l v e s w h i l e t h e t e a c h e r s w o u l d c o n t i n u o u s l y v i s i t a t v a r i o u s g r o u p s t a t i o n s o r i n d i v i d u a l s t u d e n t s f o r a n y n e e d e d h e l p o r e x p l a n a t i o n . A t a p r e - s p e c i f i e d d a t e s t u d e n t s w o u l d h a n d i n a l l t h e i r c h a p t e r h a n d o u t s i n o r d e r t o h a v e t h e m c h e c k e d a n d g r a d e d b y t h e t e a c h e r s . T h e s e h a n d o u t s w o u l d b e t u r n e d b a c k t o s t u d e n t s w h o w o u l d b e a d v i s e d t o g o o v e r t h e i r w o r k i n p r e p a r a t i o n f o r a q u i z o r a t e s t . D i f f i c u l t , o r e v e n f r u s t r a t i n g , c l a s s r o o m m o m e n t s w h e n a t e a c h e r w o u l d f e e l t h a t m u c h o f h i s p r e v i o u s e f f o r t s i n e x p l a i n i n g t o t h e c l a s s c e r t a i n f u n d a m e n t a l t O p i c s h a d b e e n i n e f f e c t o v e a r e p a r t o f t h e c l a s s r o o m e x p e r i e n c e s o f a n y h i g h s c h o o l a n d c o l l e g e p h y s i c s t e a c h e r s . P h y s i c s t e a c h e r s e x p e r i e n c e t h a t v e r y o f t e n , p e r h a p s m o r e o f t e n t h a n m a n y o t h e r t e a c h e r s . F o r m a n y s t u d e n t s s t r u g g l i n g t o u n d e r s t a n d p h y s i c s , t h e e x p e r i e n c e m a y b e s o d e v a s t a t i n g t h a t t h e y m a y 2 0 0 O p t n o t t o s t u d y p h y s i c s a n y m o r e . T h e i n s t r u c t i o n a l r e s p o n s e o f t e a c h e r s i n s u c h s i t u a t i o n s m a y v a r y . I n t h i s s t u d y , b o t h t e a c h e r s , a s w i l l b e e x p l a i n e d l a t e r , c o n s t a n t l y a t t e m p t e d t o m i n i m i z e o r a v o i d t h e s e i n s t a n c e s . H o w e v e r , o n t i m e s w h e n s t u d e n t s r e f l e c t e d s e r i o u s l a c k o f u n d e r s t a n d i n g , o r s i m p l y g o t s t u c k w i t h a n i s s u e o r p r o b l e m , t h e t e a c h e r s m a d e n o m a j o r c o n c e s s i o n s r e g a r d i n g t h e i r p l a n s . T h e y w o u l d o f f e r o n e o r t w o m o r e a d d i t i o n a l e x a m p l e s t o i l l u s t r a t e t h e d i f f i c u l t p o i n t s t u d e n t s d i d n o t u n d e r s t a n d ; t h e y w o u l d a d d m o r e d e t a i l s t o t h e i r r e a s o n i n g a n d d i s c u s s i o n s ; b u t u n d e r n o c i r c u m s t a n c e s d i d t h e y a p p e a r w i l l i n g t o m a k e d r a s t i c a l t e r a t i o n s i n t h e i r l e s s o n p l a n s . I h a v e c h o s e n f o u r m o r e e x a m p l e s , t w o f o r e a c h t e a c h e r , t h a t w o u l d i l l u s t r a t e t h a t . E x a m p l e 3 I n t h i s e x a m p l e , M r . D a v i s w a s t r y i n g t h r o u g h c l a s s r o o m d i s c u s s i o n s a n d r e a s o n i n g t o d e v e l o p a c a s e f o r G a l i l e o ' s s u g g e s t i o n o f c o n s t a n t o r u n i f o r m a c c e l e r a t i o n i n f r e e f a l l s i t u a t i o n s . A t t h e s a m e t i m e h e w a s t r y i n g t o s h o w t h a t A r i s t o t l e ' s f a m o u s a r g u m e n t t h a t d i f f e r e n t o b j e c t s w o u l d g a i n d i f f e r e n t s p e e d s a s t h e y w o u l d f a l l f r e e l y w a s s e l f - c o n t r a d i c t o r y . C l e a r l y , t h e n , i n t h i s e p i s o d e M r . D a v i s w a s e n g a g e d i n a k e y p h y s i c s i s s u e s w h e r e c o m m o n s e n s e k n o w l e d g e a n d m e r e i n t u i t i o n w e r e n o t r e l i a b l e s o u r c e s o f d e s c r i p t i o n o f h o w o b j e c t s w o u l d b e h a v e i n f r e e f a l l s i t u a t i o n s . I n h e r e n t l e a r n i n g d i f f i c u l t i e s i n s u c h c a s e s a r e w e l l k n o w n t o e x p e r i e n c e d p h y s i c s t e a c h e r s a n d s t u d e n t s o f p h y s i c s a s w e l l . 2 0 1 ( A f t e r s o m e i n t r o d u c t o r y c o m m e n t s o n c h a p t e r t w o , M r . D a v i s w e n t i n t o a h i s t o r i c a l i n t r o d u c t i o n a b o u t t h e G r e e k s , t h e i r c u l t u r e a n d s o m e o f t h e i r t h i n k e r s . H e p i c k e d u p a t A r i s t o t l e a n d h i s i d e a s a b o u t m o t i o n . H e t h e n m o v e d o n t o G a l i l e o a n d h i s c o r r e s p o n d i n g i n t e r e s t s i n t h e b e h a v i o r o f f a l l i n g b o d i e s . I n t h i s s h o r t l e c t u r e , a r o u n d f i f t e e n m i n u t e s , M r . D a v i s s t a t e d d i r e c t l y b o t h t h i n k e r s ' c o n f l i c t i n g i d e a s a b o u t m o t i o n o f o b j e c t s p a r t i c u l a r l y i n f r e e f a l l s i t u a t i o n s . H e t h e n r e f e r r e d h i s s t u d e n t s t o G a l i l e o ' s p e r t i n e n t b o o k , e x c e r p t s o f w h i c h w e r e i n c l u d e d i n t h e t e x t b o o k w h i c h i l l u s t r a t e d t h r o u g h a n a r g u m e n t a m o n g t h r e e f i c t u o u s f i g u r e s t h e s e l f - c o n t r a d i c t i o n i n h e r e n t i n A r i s t o t l e ' s v i e w s a n d t h e s o u n d n e s s o f G a l i l e o ' s . M r . D a v i s t h e n s t a r t e d h i s q u e s t i o n i n g t e c h n i q u e w i t h t h e c l a s s . T h e n a m e s S i m p l i c i o a n d S a l v i a t i r e f e r t o G a l i l e o ' s f i c t u o u s f i g u r e s i n h i s b o o k w h o s u p p o r t e d t h e A r i s t o t a l i a n a n d G a l i l e a n v i e w s r e s p e c t i v e l y . ) T : " D i d y o u g e t t h e p o i n t , f i r s t o f a l l , i n t h e a r g u m e n t ? T h e A r i s t o t e l i a n p h i l o s O p h y s a y s t h a t d i f f e r e n t m a t e r i a l s f a l l w i t h a f i x e d s p e e d c o n s i s t e n t w i t h t h a t p a r t i c u l a r m a t e r i a l . W h e n I a s k y o u a b o u t f a l l i n g o b j e c t s ; i f w e w a t c h t h e o b j e c t c a r e f u l l y , w h a t a p p e a r s t o b e h a p p e n i n g t o t h e s p e e d ? " S s : ( T h r e e t o g e t h e r ) “ I n c r e a s e ! " T : S o t h e m o r e t i m e t h e s u b s t a n c e i s f a l l i n g , t h e f a s t e r i t g e t s ! ” S s : ( A r o u n d f i v e t o g e t h e r ) ” A h - h u h ! " T : T h e n i f t h a t i s t r u e , g o b a c k w a r d n o w , i f y o u j u s t r e l e a s e d i t h o w f a s t i t w a s g o i n g , i t j u s t w e n t ? S s : ( N o r e s p o n s e ) T : " I f n o t i m e i s g o n e b y , h o w f a s t i s i t g o i n g ? S ( A ) : " I t i s n o t g o i n g ! ” T : " A n d s o a t t h e p o i n t o f r e l e a s e t h e o b j e c t i s n o t m o v i n g a t a l l , j u s t a t t h e m o m e n t o f r e l e a s e . I t ' s j u s t k i n d o f s u s p e n d e d t h e r e . I d o n ' t k n o w i f y o u a g r e e o n t h a t . B u t , w o u l d y o u a g r e e t h a t a f t e r a p e r i o d o f t i m e t h e o b j e c t i s m o v i n g f a s t e r t h a n i t s t a r t e d , t h a t e v e r y m o m e n t t h e O b j e c t i s f a l l i n g i t g a i n s m o r e s p e e d , a n d t h a t t h e m a x i m u m s p e e d i s j u s t a t t h e p o i n t w h e n i t h i t s t h e g r o u n d . A r i s t o t l e t h e n s a y s t h a t t w o o b j e c t s m a d e o f t h e s a m e s u b s t a n c e , w h e n r e l e a s e d s i m u l t a n e o u s l y , t h e y s h o u l d f a l l t o g e t h e r . I f w e t a k e t h e s a m e m a t e r i a l a n d m a k e o n e m u c h s m a l l e r t h a n t h e o t h e r , w h a t i s h e s a y i n g ? ” 2 0 2 S ( B ) : " T h e h e a v i e r t h e o b j e c t h i t s f i r s t . " T : ” T h e b i g g e r o n e h i t s f i r s t . T h e i d e a t h e n t h e h e a v i e r o b j e c t t r a v e l s f a s t e r t h a n t h e l i g h t e r o b j e c t e v e n w h e n t h e y a r e t h e s a m e s u b s t a n c e . T h i s i s s e l f - c o n t r a d i c t o r y . G a l i l e o r e a l i z e d t h a t o b j e c t s w h e n t h e y f a l l t h e y d o c h a n g e t h e i r s p e e d s . B u t i t ' s n o t d e p e n d e n t u p o n t h e k i n d o f m a t e r i a l s t h e y a r e m a d e o f . L i k e c l a y l u m p s , a n d r o c k s a n d a c h u n k o f i r o n , a n d a w o o d b a l l , i f r e l e a s e d t h e y w i l l a l l f a l l t o g e t h e r r e g a r d l e s s o f t h e i r w e i g h t . T h e y g a i n s p e e d a n d G a l i l e o s h o w e d t h a t t h e g a i n i s i n a v e r y p r e d i c t a b l e p a t t e r n a s t i m e g o e s o n . S o o b j e c t s t h a t f a l l , a c c o r d i n g t o G a l i l e o , f a l l t o g e t h e r ; t h e y a c c e l e r a t e t o g e t h e r . T h e y f a l l t o g e t h e r . W h i c h i s t r u e ? " S ( C ) : " I t h i n k i f w e d r o p a w o o d e n b a r a n d a n i r o n T : T : b a r , t h e i r o n b a r w i l l h i t f i r s t ! " ( L o o k i n g a t s t u d e n t C w h o g a v e t h e a n s w e r ) ” Y o u t h i n k t h e i r o n w i l l h i t f i r s t ? " ( A t t h i s p o i n t t h e r e w a s a l o t o f n o i s e i n t h e c l a s s r o o m w h i c h I b e l i e v e r e f l e c t e d t h e u n c e r t a i n t y a b o u t t h e c o r r e c t a n s w e r . ) " H o w w o u l d y o u t e s t t h e i d e a ? H o w w o u l d y o u t e s t t h e i d e a ? " S ( D ) : ( S t a r t e d t o t a l k b u t u n c l e a r l y a b o u t t w o T : S s : T : o b j e c t s o f d i f f e r e n t s u b s t a n c e s a n d t h e n w e i g h t s . ) ” G o o d p o i n t s h e a s k s t h i s q u e s t i o n : i s i t t h e s u b s t a n c e o r i s i t t h e w e i g h t ? " ( T h r e e t o g e t h e r ) " I t ' s t h e w e i g h t ! ” ” H o w w o u l d y o u t e s t t h a t ? H o w a b o u t t a k i n g t w o d i f f e r e n t w e i g h t o b j e c t s a n d r e l e a s e t h e m f r o m t h e s a m e s p o t . I f t h e y g o b o m . . . b o m w h e n t h e y h i t t h e g r o u n d t h e l a s t b o m w i l l b e t h e l i g h t e r o b j e c t . W h a t i f t h e y h i t b o m ? W h a t i f t h e r e i s o n l y o n e h i t ? ” C l a s s : ( n o r e s p o n s e ) T : ” H o w m a n y o f y o u t h i n k G a l i l e o w a s r i g h t ? " C l a s s : ( o n l y t w o h a n d s r a i s e d ) T : ” H o w m a n y o f y o u t h i n k A r i s t o t l e w a s r i g h t ? " C l a s s : ( A l o t o f t a l k a n d d i s c u s s i o n g o i n g o n , s i x 0 n p l a n i n t h r o u g h h a n d s w e r e r a i s e d . H o w e v e r , t h e h o u r c a m e t o i t s e n d a t t h i s p o i n t . ) [ F i e l d n o t e s : 9 / 8 / 8 6 ] t h e s e c o n d d a y M r . D a v i s w e n t o v e r t h e n e x t w h i c h h e e x p l a i n e d h o w t o f i n d o u t a c c e l e r a g r a p h i n g , v e l o c i t y v e r s u s t i m e g r a p h s . w o r k t i o n M a n y 2 0 3 s t u d e n t s , h o w e v e r , w e r e s t i l l c o n f u s e d a b o u t w h e t h e r h e a v y o b j e c t s f a l l f a s t e r t h a n l i g h t o n e s , o r a l l o b j e c t s w o u l d f a l l t o g e t h e r w i t h t h e s a m e s p e e d . E x a m p l e i T h e s e c o n d e x a m p l e o c c u r r e d i n t h e c o n t e x t o f a n o t h e r e s s e n t i a l a r e a i n p h y s i c s n a m e l y , N e w t o n ' s l a w s . I n t h i s e x a m p l e , M r . D a v i s w a s a t t e m p t i n g t o e x p l a i n t h e w o r k o f r o c k e t s u s i n g N e w t o n ' s t h i r d l a w o f m o t i o n . T h i s i s a c l a s s i c a l e x p l a n a t i o n w h i c h v e r y O f t e n a p p e a r s i n t h e c o n t e x t o f t a l k i n g a b o u t N e w t o n ' s t h i r d l a w . B u t b e f o r e g o i n g i n t o t h a t e x a m p l e , l e t m e s a y o n e i m p o r t a n t p o i n t a b o u t t h i s l a w . T h e l a w i n i t s f o r m a l d e f i n i t i o n m a y b e p u t a s f o l l o w s : " W h e n t w o o b j e c t s e x e r t f o r c e s o n e a c h o t h e r , t h e f o r c e t h a t o b j e c t A e x e r t s o n o b j e c t B i s a l w a y s e q u a l i n m a g n i t u d e a n d O p p o s i t e i n d i r e c t i o n t o t h e f o r c e t h a t B e x e r t s o n A . " T h i s d e f i n i t i o n w h i c h i s e q u i v a l e n t t o w h a t i s i n c l u d e d i n t h e t e x t b o o k , i n c l u d e s t w o f u n d a m e n t a l i d e a s . T h e f i r s t i s t h e m u t u a l i n f l u e n c e o f t h e t w o o b j e c t s u p o n e a c h o t h e r : w h e n o n e o b j e c t e x e r t s a f o r c e u p o n a n o t h e r , t h i s l a t t e r o n e s h o u l d r e c i p r o c a t e b y e x e r t i n g a s e c o n d f o r c e u p o n t h e f i r s t o b j e c t . S o a c c o r d i n g t o t h i s d e f i n i t i o n w e w o u l d b e h a v i n g t w o d i f f e r e n t o b j e c t s w i t h t w o d i f f e r e n t f o r c e s . T h e s e c o n d p o i n t e x p l i c i t i n t h e d e f i n i t i o n i s t h a t t h e s e t w o d i f f e r e n t f o r c e s s h o u l d b e e q u a l i n m a g n i t u d e s a n d o p p o s i t e i n t h e i r d i r e c t i o n s . H i s t o r i c a l l y , N e w t o n c a l l e d t h e s e f o r c e s a c t i o n a n d r e a c t i o n , a n d t h e i m p l i c a t i o n w a s t h a t f o r c e s a p p e a r i n 2 0 4 p a i r s . T h a t i s w h y i t b e c a m e v e r y c u s t o m a r y a m o n g p h y s i c s s t u d e n t s a n d t e a c h e r s a l i k e t o s u m m a r i z e t h i s l a w b y s a y i n g ” f o r e a c h a c t i o n t h e r e i s a n e q u a l a n d O p p o s i t e r e a c t i o n . " A s w e s h a l l s o o n s e e i n t h e f o l l o w i n g v i g n e t t e M r . D a v i s , w h i l e s o m e t i m e s t a l k e d a b o u t t w o d i f f e r e n t o b j e c t s i n h i s e x p l a n a t i o n o f t h e r o c k e t m o t i o n , t h e r o c k e t i t s e l f a n d t h e r u s h i n g f u e l , h e , n e v e r t h e l e s s , r e g r e s s e d e v e r y n o w a n d t h e n t o t h e a c t i o n - r e a c t i o n d e f i n i t i o n . W h a t i s f u n d a m e n t a l l y l a c k i n g f r o m t h i s c o n d e n s e d f o r m o f t h e l a w i s a n e x p l i c i t r e f e r e n c e t o t h e t w o o b j e c t s s u p p o s e d l y m u t u a l l y i n f l u e n c i n g e a c h o t h e r . D u r i n g m y o b s e r v a t i o n s I a s k e d s e v e r a l s t u d e n t s w h e t h e r t h o s e t w o f o r c e s s h o u l d c a n c e l e a c h o t h e r o r n o t s i n c e t h e y w e r e e q u a l i n m a g n i t u d e a n d o p p o s i t e i n d i r e c t i o n . A s I e x p e c t e d , a l l o f t h e m g a v e m e t h e w r o n g a n s w e r : ” y e s ” , o r " I t h i n k s o " . I b e l i e v e t h e s u b t l e t y o f t h i s l a w i n t h e r e a l i z a t i o n t h a t t h o s e f o r c e s w e r e a c t i n g o n d i f f e r e n t o b j e c t s i s a p o t e n t i a l s o u r c e o f l e a r n i n g a s w e l l a s t e a c h i n g p r o b l e m s . T h a t , I t h i n k , c o n t r i b u t e d t o t h e t e a c h i n g a n d l e a r n i n g d i f f i c u l t i e s e n c o u n t e r e d b y M r . D a v i s i n t h e f o l l o w i n g v i g n e t t e . ( M r . D a v i s s t a r t e d h i s l e s s o n b y a r e f e r e n c e t o a q u e s t i o n h e w a s a s k e d b y a n i n t h g r a d e r i n t h e I P S c o u r s e . T h e n i n t h g r a d e r a s k e d h o w c o u l d t h e r o c k e t i n e m p t y s p a c e t r a v e l f o r w a r d o r c o m e b a c k t o t h e e a r t h s i n c e t h e r e w o u l d b e n o a i r s u r r o u n d i n g t h e r o c k e t . ) T : " B a s i c a l l y w e a r e a s k i n g t h e q u e s t i o n w h a t c a u s e s t h e r o c k e t t o m o v e . I s t h e r e a n y o n e h e r e w h o h a s t h o u g h t a b o u t t h a t ? I s t h e r e a n y o n e w h o h a s a c l e a r p i c t u r e a b o u t t h a t ? " [ W a i t t i m e w a s e i g h t s e c o n d s . ] m a k e w h a t w o u l d h a p p e n t o t h e v e l o c i t y o f t h e r o c k e t i f t h e f o r c e S ( A ) : S ( A ) : T : S ( B ) : T : S : T : M r . a c o n n e c t i o n w i t h N e w t o n ' s s e c o n d l a w b y d i s c u s s i n g 2 0 5 " N o o n e h a s t h a t ! T h a t ' s i n t e r e s t i n g ! L e t m e a s k y o u : d o e s t h e r o c k e t m o v e f o r w a r d w i t h o u t t h e a i r ? W h a t d o y o u t h i n k a b o u t t h i s h y p o t h e s i s ? ” [ W a i t t i m e w a s e i g h t s e c o n d s . ] ” I t ' s w r o n g ! ” " I t ' s w r o n g ! D o e s i t p u s h a g a i n s t t h e a i r ? ” " Y e s ! " " H o w d o e s t h a t w o r k i n s p a c e t h e n ? " ” I t d o e s n ' t w o r k ! " ” S o t h a t h y p o t h e s i s i s w r o n g ! W h a t c a u s e s t h e r o c k e t t o g o ? " [ W a i t t i m e w a s 3 s e c o n d s . ] I t d o e s g o . T h e r e i s a f o r c e . O n e w a y o f l o o k i n g a t N e w t o n ' s t h i r d l a w : f o r e v e r y a c t i o n t h e r e i s a n e q u a l a n d o p p o s i t e r e a c t i o n . N o w t h i n k a b o u t t h a t i n t e r m s o f t h e r o c k e t . W h a t i s t h e a c t i o n ? ” [ W a i t t i m e w a s 1 0 s e c o n d s , b u t n o r e s p o n s e w a s g i v e n . ] " W h a t i s a t h e a c t i o n ? " " T h e f u e l ! " ” T h e e x h a u s t , t h e f u e l r u s h i n g o u t t h e b a c k a g a i n . O . K . ! W h a t i s t h e r e a c t i o n ? ” [ W a i t t i m e w a s t w o s e c o n d s . ] " T h e r o c k e t g o i n g i n t h e O p p o s i t e d i r e c t i o n . N o w y o u p u t i t o u t i n s p a c e . Y o u c r e a t e a n a c t i o n t h i s w a y a n d t h e r e i s a r e a c t i o n t o i t t h i s w a y ( d r a w i n g t w o a r r o w s o p p o s i t e t o e a c h o t h e r a t t h e t a i l o f a r o c k e t s k e t c h ) . N o w o n F r i d a y w e d i d n ' t t r y t h i s , b u t i m a g i n e y o u r s e l f o n a s k a t e b o a r d , o n a f r i c t i o n l e s s s o r t o f a s k a t e b o a r d a n d y o u t h r o w a b a l l t h i s w a y , w h i c h w a y d o e s t h e s k a t e b o a r d g o ? " [ T w o s t u d e n t s ] " T h e O p p o s i t e w a y ! " ” T h a t ' s t h e s a m e t h i n g a s t h e r o c k e t . Y o u ' r e t h r o w i n g m o l e c u l e s o f g a s o u t t h a t w a y , w h i c h w a y d o e s t h e r o c k e t g o ? T h a t w a y ( p o i n t i n g t o t h e O p p o s i t e a r r o w ) . I t d o e s n ' t p u s h o n t h e e a r t h i t d o e s n ' t p u s h o n t h e a i r . I t ' s f o r e v e r y a c t i o n t h e r e i s e q u a l a n d o p p o s i t e r e a c t i o n . ” [ F i e l d n o t e s 9 / 2 9 / 8 6 ] D a v i s t h e n w e n t o n i n h i s d i s c u s s i o n i n o r d e r a c t i n g o n i t r e m a i n e d c o n s t a n t w h i l e i t s m a s s d e c r e a s e d t 0 t 0 t h e l o s s o f s o m e f u e l b u t n o n e o f t h e s t u d e n t s w a s p r e d i c t t h a t t h e r o c k e t w o u l d a c c e l e r a t e m o r e . I n 2 0 6 f i n a l r e m a r k s o n t h i s i s s u e , M r . D a v i s r a i s e d t h e i n i t i a l q u e s t i o n a g a i n : T : ” S o w h a t w o u l d b e y o u r a n s w e r t o t h e n i n t h g r a d e r w h o r a i s e d t h e q u e s t i o n ? " [ W a i t t i m e w a s t h r e e s e c o n d s , n o r e s p o n s e w a s g i v e n . ] T : " F o r e v e r y a c t i o n t h e r e ' s e q u a l a n d O p p o s i t e r e a c t i o n . I t i s n o t t h e p u s h i n g o f t h e a i r . I t ' s j u s t t h e r u s h o f f t h e b a c k , a n d t h e r e a c t i o n : t h e r o c k e t g o i n g t h e o t h e r w a y . " [ F i e l d n o t e s : 9 / 2 9 / 8 6 ] T h e p r e v i o u s e x p l a n a t i o n c a m e i n t h e c o n t e x t o f d o i n g a l a b a c t i v i t y o n N e w t o n ' s s e c o n d l a w , a n d o n e l e s s o n a f t e r a l l t h r e e l a w s o f N e w t o n w e r e d i s c u s s e d . T h o u g h t h e s p e c i f i c c o n t e n t s o f t h e d i s c u s s i o n w e r e n o t i n c l u d e d i n t h e w o r k s h e e t , t h e i s s u e w a s b r o u g h t u p a s a r e v i s i o n o f t h e p r e v i o u s l e s s o n a n d a n i n t r o d u c t i o n t o t h e n e w o n e . E v e n t u a l l y , n o f i n a l c h a n g e s * w e r e m a d e o n t h e l e s s o n p l a n , a n d e v e r y t h i n g w e n t o n a s h a d b e e n p l a n n e d b e f o r e . E x a m p l e 2 T h i s i s a n e x a m p l e t h a t w a s t a k e n f r o m t h e c o n t e x t o f a l e s s o n o n K e p l e r ' s l a w s . T h i s w a s t h e s e c o n d l e s s o n o n c h a p t e r s e v e n . I n t h e f i r s t l e s s o n M r . S t e w a r t w e n t o v e r s o m e p e r t i n e n t t o p i c s m a i n l y o n t h e g e o m e t r i c a l d e s c r i p t i o n o f t h e e l l i p s e i n c l u d i n g t h e d e f i n i t i o n o f t h e c o n c e p t o f e c c e n t r i c i t y . T h e w o r k s h e e t f o r t h e s e c o n d l e s s o n ( A p p e n d i x B ) i n c l u d e d a n u m e r i c a l d i s c u s s i o n o f K e p l e r ' s l a w s t h r o u g h a s k e t c h f o r a p l a n e t o r b i t i n g t h e s u n . M r . S t e w a r t w e n t o v e r K e p l e r ' s f i r s t l a w , l a w o f e l l i p t i c a l o r b i t s , a n d t h e n s t a r t e d h i s d i s c u s s i o n o f t h e s e c o n d l a w , l a w o f a r e a s . T h i s l a w , a f t e r s o m e s i m p l e m a t h e m a t i c a l m a n i p u l a t i o n w a s 2 0 7 f o r m u l a t e d a s f o l l o w s : V P = D A A D P V P ’ s t o o d f o r t h e s p e e d o f t h e p l a n e t a t t h e p e r i h e l i o n p o i n t ( t h e p o i n t w h e r e t h e d i s t a n c e b e t w e e n t h e p l a n e t a n d t h e s u n w o u l d b e m i n i m u m ) , V A ’ s t o o d f o r t h e s p e e d o f t h e p l a n e t a t t h e a p i h e l i o n p o i n t ( p o i n t w i t h m a x i m u m d i s t a n c e b e t w e e n t h e s u n a n d t h e p l a n e t ) D A ’ r e p r e s e n t e d t h e a p i h e l i o n d i s t a n c e , o r m a x i m u m d i s t a n c e b e t w e e n t h e s u n a n d p l a n e t , a n d D P ’ w a s t h e p e r i h e l i o n d i s t a n c e . T h e f o l l o w i n g v i g n e t t e p o r t r a y s t h e p r o b l e m s t h e t e a c h e r w a s e n c o u n t e r i n g i n h i s a t t e m p t s t o r e a s o n o u t a s o l u t i o n f o r a s i m p l e p r o b l e m u s i n g t h e p r e v i o u s e q u a t i o n i n w h i c h t h r e e v a l u e s w e r e k n o w n . N o t i c e h o w t h e t e a c h e r w a s a t t e m p t i n g t o c o n t e n t h i m s e l f w i t h j u s t d e v e 1 0 p i n g a n i n t u i t i v e u n d e r s t a n d i n g o f w h a t s o r t o f a r e a s o n a b l e a n s w e r t h e s t u d e n t s s h o u l d e x p e c t w i t h o u t e v e n g o i n g i n t o t h e s i m p l e a l g o r i t h m n e e d e d f o r t h a t . A l l v a l u e s a n d e x p r e s s i o n s m e n t i o n e d i n t h e v i g n e t t e w e r e d i s c u s s e d d u r i n g t h e f i r s t p a r t o f t h e l e s s o n . ” L e t ' s g o b a c k t o t h i s e q u a t i o n t h a t I s h o w e d y o u , w h e r e i t c o m e s f r o m a n d s e e i f w e c a n a p p l y t h a t t o f i n d o u t h o w f a s t s o m e t h i n g i s m o v i n g . S u p p o s e w e k n e w t h e s p e e d a t ” B ” i s t e n k i l o m e t e r s p e r s e c o n d a n d t h i s i s e q u a l t o t h e s p e e d a t a p i h e l i o n , i s n ' t i t ? T h e s p e e d a t a p i h e l i o n t e n k i l o m e t e r s p e r s e c o n d ; w h a t i s t h e s p e e d a t t h e p e r i h e l i o n ? I t w i l l d e p e n d o n t h e r a t i o o f t h e 2 0 8 d i s t a n c e . W h a t i s t h e r a t i o i n t h i s o n e ? L e t ' s t a k e t h i s e q u a t i o n a n d l o o k a t i t t o s e e i f w e c a n u n t a n g l e i t . [ A t t h i s p o i n t t h e t e a c h e r s t a r t e d t o l o o k a t t h e c h a l k b o a r d w h e r e h e h a d d e r i v e d t h e e q u a t i o n ] V T h a t ' s m y u n k n o w n , i s n ' t i t ! T h e p e r i h e l i o n P 9 s p e e d ; t h a t ' s w h a t w e w a n t t o f i n d o u t . V A , t h a t ' s g i v e n : t e n k i l o m e t e r s p e r s e c o n d . [ t e a c h e r s t a r t e d t o w r i t e o n t h e b o a r d ] W h a t e l s e d o w e k n o w ? ” 8 : ” D ” a n d " D ” . T : " O . K . W e k n o w t h e d i s t a n c e t o p e r i h e l i o n . W h a t ' s t h a t p e r i h e l i o n d i s t a n c e ? " 8 : " T w o A U ! " T : " T w o A U , g o o d ! A n d t h e a p i h e l i o n d i s t a n c e ? S i x A U , a l l r i g h t ! N o w , c a n y o u t e l l m e r i g h t n o w f r o m t h a t . . . l e t ' s s a y t h e r a t i o o f t h e s p e e d s i s g o i n g t o b e t h e r a t i o o f t h e d i s t a n c e s , a n d t h e d i s t a n c e s a r e s i x t o t w o , s o t h e r a t i o o f t h e s p e e d s i s g o i n g t o b e o n e t o t h r e e , o r t h r e e t o o n e : i s i t g o i n g t o b e t h r e e t i m e s b i g g e r o r t h r e e t i m e s s m a l l e r ? " S ( A ) : " B i g g e r ! ” T : " I f I g a v e y o u t h e s l o w o n e , t h e f a s t o n e i s b i g g e r i s n ' t i t ! T h r e e t i m e s f a s t e r , s o h o w f a s t i s i t g o i n g a t p e r i h e l i o n ? ” S s : [ a b o u t t h r e e s t u d e n t s t o g e t h e r ] " T h r e e , t h r e e k i l o m e t e r s p e r s e c o n d ! " T : ” O . K . Q u e s t i o n , a l l r i g h t ! T h i s i s j u s t a h a n d w a v i n g g o t h r o u g h . I a m s a y i n g t h a t t h e r a t i o o f t h e d i s t a n c e s , a p i h e l i o n t o p e r i h e l i o n i s s i x t o t w o o r t h r e e t o o n e . O n e i s t h r e e t i m e s b i g g e r t h a n t h e o t h e r . T h e r a t i o i s g o i n g t o b e t h r e e t i m e s b i g g e r o r t h r e e t i m e s s m a l l e r ? I n t h i s c a s e s i n c e I g i v e y o u a p i h e l i o n s p e e d a n d a s k y o u t o f i n d t h e f a s t o n e i t m e a n s i t w i l l b e t h r e e t i m e s b i g g e r . S o t h r e e t i m e s t e n , b e c a u s e t h e s p e e d i n c r e a s e s a s t h e d i s t a n c e d e c r e a s e s . R i g h t ! I t ' s g o i n g f a s t e s t a t p e r i h e l i o n a n d s l o w e s t a t a p i h e l i o n . S o w e ' r e g i v i n g y o u t h e s l o w a n d a s k i n g y o u t o f i n d t h e f a s t e s t . O . K . ! " 8 : ” S o w h a t i s t h e r a t i o ? " T : " I t ' s t h r e e t o o n e . I n t h i s c a s e i t ' s t h r e e t o o n e i n c r e a s e . " [ F i e l d n o t e s : 1 1 / 1 7 / 8 6 ] 2 0 9 C l e a r l y t h e n M r . S t e w a r t r e s o r t e d t o t h e l o g i c o f s e m a n t i c s i n o r d e r t o o v e r c o m e t h e p r o b l e m a n d m o v e t o t h e n e x t i t e m o n h i s a g e n d a . T h e r e a s o n i n g h e e v e n t u a l l y u s e d w e n t a s f o l l o w s : r a t i o o f d i s t a n c e s w a s t h e s a m e a s t h e r a t i o o f t h e s p e e d s . R a t i o o f d i s t a n c e s w a s t h r e e t o o n e ; a n d s i n c e t h e q u e s t i o n a s k e d f o r t h e h i g h e r s p e e d , t h i s s p e e d , V A , m u s t b e n a t u r a l l y h i g h e r t h a n t h e g i v e n o n e , g , , w h i c h w a s t e n . S o t h e s p e e d t o f i n d m u s t b e t e n m u l t i p l i e d b y t h r e e . T h a t i s i t ! C l e a r l y , a m a j o r s o u r c e o f c o n f u s i o n w a s t h e i n v e r s e p r O p o r t i o n a l i t y b e t w e e n t h e p l a n e t ' s d i s t a n c e f r o m t h e s u n a n d i t s o r b i t a l s p e e d . N o t i c e a l s o t h e t e a c h e r ' s r e m a r k ” t h i s i s j u s t a h a n d w a v i n g g o t h r o u g h . " , w h i c h i n d i c a t e d a m o n g o t h e r t h i n g s , t h e t e a c h e r ' s i n t e n t i o n n o t t o b e t o o i n v o l v e d o r u n d e r t a k e n b y i t . ) E x a m p l e 2 T h e l a s t e x a m p l e p r e s e n t s a n e v e n t w h i c h I b e l i e v e a l l p h y s i c s t e a c h e r s h a v e e n c o u n t e r e d i n o n e f o r m o r a n o t h e r , a n d e x p e r i e n c e d t h e b i t t e r n e s s a n d f r u s t r a t i o n i t w o u l d l e a v e o n t h e s e n s e o f a c c o m p l i s h m e n t t e a c h e r s t r y t o a c h i e v e t h r o u g h t h e i r c l a s s r o o m i n s t r u c t i o n . I t i s t h e c a s e w h e r e a f t e r s p e n d i n g m u c h t i m e a n d e f f o r t t r y i n g t o e x p l a i n a c e r t a i n t o p i c o r c o n c e p t , a s t u d e n t o r a g r o u p o f s t u d e n t s w o u l d r a i s e s o m e q u e s t i o n s w h i c h r e f l e c t a g r e a t d e g r e e o f i g n o r a n c e o f w h a t h a d b e e n g o i n g o n f o r t h e p a s t w e e k o r s o . T h o u g h t e a c h e r s ' r e s p o n s e s m a y v a r y f r o m o n e s i t u a t i o n t o a n o t h e r , t h e e f f e c t s s u c h i n c i d e n t s m a y l e a v e u p o n t e a c h e r s 2 1 0 w o u l d v e r y o f t e n b e f r u s t r a t i n g . D u r i n g h i s f i r s t t h r e e l e s s o n s o n c h a p t e r n i n e M r . S t e w a r t d i s c u s s e d t h e c o n s e r v a t i o n l a w s i n g e n e r a l , a n d t h e l a w o f c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m i n p a r t i c u l a r . H e s o l v e d a t l e a s t s e v e n n u m e r i c a l p r o b l e m s r e l a t e d t o t h i s l a w . T h e c l a s s h a d a l r e a d y d o n e e i g h t l a b a c t i v i t i e s o n t h e t O p i c . N e x t , M r . S t e w a r t p l a n n e d t o s o l v e t e n m o r e p r o b l e m s o n t h e c o n c e p t o f m o m e n t u m , a n d t h e l a w o f c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m . T h e e p i s o d e t o b e c i t e d w a s r e c o r d e d w h e n h e w a s a t t e m p t i n g t o l e a d t h e s t u d e n t s t o t h e s o l u t i o n o f p r o b l e m n u m b e r t h r e e i n t h e f i r s t o f t h e t w o h a n d o u t s d i s t r i b u t e d f o r t h a t l e s s o n . T h e p r o b l e m a s k e d f o r t h e s p e e d t h a t a 1 3 0 0 k g m a u t o w o u l d h a v e i n o r d e r t o a c h i e v e t h e s a m e m o m e n t u m a s a 1 9 5 0 k g m t r u c k t r a v e l i n g a t a s p e e d o f 2 0 m e t e r s p e r s e c o n d . T h e p r o b l e m i s c l e a r l y a s t r a i g h t f o r w a r d a p p l i c a t i o n o f t h e d e f i n i t i o n o f m o m e n t u m i n i t s m a t h e m a t i c a l f o r m u l a t i o n . A l l t h a t w a s r e q u i r e d w a s t o m u l t i p l y t h e m a s s o f t h e t r u c k b y i t s v e l o c i t y i n o r d e r t o f i n d i t s m o m e n t u m ; a n d t h e n t o d i v i d e t h i s m o m e n t u m , w h i c h s h o u l d n o w b e e q u a l t o t h e m o m e n t u m o f t h e a u t o , o v e r t h e a u t o m a s s . T h e r e s u l t o f t h e d i v i s i o n w o u l d b e w h a t w a s n e e d e d . T h e t e a c h e r w a s a l s o t r y i n g t o u s e s y m b o l s a n d n o t a t i o n s h e e x p l a i n e d p r e v i o u s l y . T : ” W e l l , w e ' r e s a y i n g t h a t w e h a v e t h i s a u t o m o b i l e w h o s e m a s s i s n i n e t e e n h u n d r e d a n d f i f t y . N o w w e h a v e t o b e a b l e t o t a l k t o e a c h o t h e r a b o u t t h e s e t w o d i f f e r e n t q u a n t i t i e s a n d b e a b l e t o k e e p t h e m s t r a i g h t . S o t h e w a y t o d o i t i s t o u s e s u b s c r i p t s . W h a t I a m s a y i n g i s t h e m a s s o f t h e T : S ( B ) : T : 2 1 1 a u t o m o b i l e i s t h i r t e e n h u n d r e d k i l o g r a m s . " [ T e a c h e r w r o t e o n t h e b o a r d m - 1 3 0 0 k g m ] " I N . 0 a m g o i n g t o p u t a l i t t l e a a s a s u b s c r i p t b e l o w t h e " m " . S o t h i s i s t e l l i n g y o u t h a t t h e m a s s o f t h e a u t o m o b i l e i s t h i r t e e n h u n d r e d k i l o g r a m s . H o w a m I g o i n g t o w r i t e t h e m a s s o f t h e t r u c k ? " [ T h r e e s t u d e n t s t o g e t h e r ] S u b s c r i p t " t " ! ” P u t a " t " ! O . K . ! T h e m a s s o f t h e t r u c k i s n i n e t e e n h u n d r e d a n d f i f t y . W e l l , t h e n I k n o w t h a t t h e t r u c k h a s t h e s p e e d o f t w e n t y m e t e r s p e r s e c o n d . S o h o w s h o u l d I w r i t e t h a t : s p e e d o f t h e t r u c k i s t w e n t y m e t e r s p e r s e c o n d ? " ” v 9 . I ' t O Q ! " V ” s u b ” t ” t w e n t y m e t e r s p e r s e c o n d . " [ T e a c h e r w r o t e o n t h e b o a r d V - 2 0 m / s e c ] " W h a t a b o u t ” V " s u b ” a " ? ” [ H e w r o t e V o n t h e b o a r d , a n d t h e n w a i t e d f o r 3 s e c o n d s , b u t t h e r e w a s n o r e s p o n s e ] " V s u b " a " , t h e s p e e d o f t h e a u t o m o b i l e i s m y u n k n o w n i n t h i s p r o b l e m , i s n ' t i t ! T h a t ' s w h a t w e w a n t t o f i n d o u t . W h a t i s t h e s p e e d o f t h e c a r ? ” [ A s t u d e n t r a i s e d h i s h a n d . ] " Y e s ! " [ p o i n t i n g t o t h e s t u d e n t w h o r a i s e d h i s h a n d ] " Y o u m u s t c r o s s - m u l t i p l y h e r e o n l y ! ” " N o , n o t c r o s s m u l t i p l y . W h a t y o u h a v e t o d o i s t o s a y , i n t h i s c a s e i t w a n t s t h e m o m e n t u m o f t h e c a r t o b e e q u a l t o t h e m o m e n t u m o f t h e t r u c k . 8 0 t h e m o m e n t u m o f t h e c a r i s e q u a l t o t h e m o m e n t u m o f t h e t r u c k . M o m e n t u m o f t h e c a r i s m a s s o f t h e c a r t i m e s s p e e d o f t h e c a r , m o m e n t u m o f t h e t r u c k i s m a s s o f t h e t r u c k t i m e s s p e e d o f t h e t r u c k . [ D u r i n g t h e s e u t t e r a n c e s M r . S t e w a r t w a s p l u g g i n g i n t h e n u m b e r s i n f r o n t o f e a c h s y m b o l o f t h e k n o w n s i n t h e r e l a t i o n s o n t h e b o a r d , a n d t h e n b r i n g i n g t h e n u m b e r s 1 9 5 0 a n d 2 0 t o m u l t i p l y t h e m t o g e t t h e m o m e n t u m o f t h e t r u c k . ) " D i d w e d o t h i s ? " [ S t o p p e d w r i t i n g o n t h e b o a r d a n d t u r n e d h i s f a c e t o t h e c l a s s . ] ” T h i s s t u f f h a s a l r e a d y b e e n c o v e r e d . T h i s i s a r e v i e w . W e ' v e g o n e t h r o u g h t h i s b e f o r e , r i g h t ! Y o u ' d a n s w e r e d q u e s t i o n s o n i t . W e d i d i t b e f o r e . M o m e n t u m , y o u k n o w i t ' s s t r a i g h t f o r w a r d . J u s t m a s s t i m e s v e l o c i t y . O . K . ! L e t ' s l o o k a t t h a t e q u a t i o n t h a t w e ' v e c o m e u p w i t h . . . ” [ F i e l d n o t e s : 1 2 / 1 / 8 6 ] R P r E l e T a m y b r s o e e t u t a U c o r c u m e v h r p R N I i e r a n e e r e d N n t c g d G h o e b M o s d f l A o i . o t b i r d a e T c k E h f e w r . S u S d R e F b I r c I o t A o k N o h L p o E k e : t i d t o f r w s a i t l e m o l M L u J J n B - S R g A a R u U J n E n S n . m t g G »' C - Z " . . _ . _ _ N f g a t d f ) n u a ‘ d - . - . - - " = - -. 1 ? ‘ f ‘ fl q s I ] : I f “ ; 2 1 2 M r . S t e w a r t w e n t o n , s o l v e d t h e p r o b l e m a n d t h e r e s t o f t h e n i n e o t h e r p r o b l e m s j u s t a s h e h a d p l a n n e d b e f o r e . W h a t T e a c h e r s 2 2 W h e n T h i n g s 2 2 W r o n g I t w a s e x p l a i n e d t h a t t e a c h e r s h a d v e r y a c c u r a t e p r o j e c t i o n s o n t h e c o n t e n t c o v e r a g e o f t h e c o u r s e s t h e y w e r e a b o u t t o t e a c h . I t w a s a l s o e x p l a i n e d t h r o u g h s p e c i f i c e x a m p l e s h o w t e a c h e r s s t u c k w i t h t h e i r d a i l y p l a n s w h e n t e a c h i n g . I n t h a t s e n s e t h e i r p l a n s , i n t h e f o r m o f w o r k s h e e t s , p r e d e t e r m i n e d t h e p h y s i c s k n o w l e d g e d i s c u s s e d i n c l a s s r o o m . T h i s r e s u l t i s c o n s i s t e n t w i t h o t h e r r e s e a r c h f i n d i n g s o n t h e t h o u g h t p r o c e s s e s o f t e a c h e r s ( C l a r k a n d P e t e r s o n , 1 9 8 4 ; S h a v e l s o n a n d S t e r n , 1 9 8 1 ; P u t n a m a n d L e i n h a r d t , 1 9 8 6 ) . S h a v e l s o n a n d S t e r n d e s c r i b e d h o w a t e a c h e r w o u l d b a s e t h e t e a c h i n g o f a l e s s o n o n a p l a n c a l l e d " c l a s s r o o m t e a c h i n g r o u t i n e , ’ w h i l e P u t n a m a n d L e i n h a r d t c a l l e d t h i s p l a n a c u r r i c u l u m s c r i p t . " I t w a s c l e a r a l s o t h a t t e a c h e r s t e n d e d n o t t o m a k e a n y s i g n i f i c a n t c h a n g e s i n t h o s e p l a n s d u r i n g i n s t r u c t i o n e v e n w h e n t h e r e w a s s t r o n g e v i d e n c e t h a t a n u m b e r o f s t u d e n t s w e r e h a v i n g s o m e d i f f i c u l t y l e a r n i n g . I n a d d i t i o n t o m y o b s e r v a t i o n s w h i c h c o n t i n u a l l y c o n f i r m e d t h i s a s s e r t i o n I s p e c i f i c a l l y a s k e d b o t h t e a c h e r s w h a t t h e y w o u l d d o i n c a s e a n u m b e r o f s t u d e n t s d i d n o t u n d e r s t a n d t h e t a p i c o r t o p i c s u n d e r d i s c u s s i o n . I a s k e d t h e q u e s t i o n i n t h e c o n t e x t o f t h e l e s s o n s o n p r o j e c t i l e m o t i o n w h i c h t h e t e a c h e r s e n j o y e d t e a c h i n g . T h e y d e v o t e d m o r e t i m e f o r t h e d i s c u s s i o n o f t h i s 2 1 3 t a p i c . t h a n t h e y u s u a l l y w o u l d f o r o t h e r c e n t r a l p h y s i c s t O p i c s . I t h a p p e n e d t h a t a t t h e t i m e I r a i s e d t h e q u e s t i o n b o t h t e a c h e r s w e r e f i n d i n g o u t t h a t s t u d e n t s w e r e d o i n g v e r y p o o r l y o n t h e q u i z o n t h a t t o p i c . H e r e i s w h a t e a c h t e a c h e r h a d t o s a y a b o u t t h a t : M r . S t e w a r t : " T h a t ' s a q u e s t i o n w h i c h w e a r e f a c e d w i t h r i g h t n o w a f t e r a s a r e s u l t o f t h e t e s t I s a w t h i s m o r n i n g . I t h i n k i n t h e l o n g r u n o u r s o l u t i o n i s t o l o o k a t t h e w a y w e t a u g h t t h i s m a t e r i a l a n d t r y t o a n a l y z e w h a t w e ' v e d o n e r i g h t a n d w h a t w e ' v e d o n e w r o n g , a n d n e x t y e a r d o i t d i f f e r e n t l y s o a s t h e p r o b l e m d o e s n ' t c o m e u p a g a i n . T h a t ' s t h e l o n g r u n s o l u t i o n . T h e s h o r t r u n s o l u t i o n o f w h a t w e ' r e g o i n g t o d o t h i s y e a r . . . n o w w e ' v e g o t o u r s e l v e s i n t o a d i l e m m a . L o o k w e w e n t t h r o u g h f o u r o r f i v e c h a p t e r s . T h i s i s t h e f i r s t t i m e t h a t t h e r e i s a l a r g e n u m b e r o f s t u d e n t s t h a t d i d n ' t d o w e l l o n t h e q u i z . U s u a l l y t h e y d o p r e t t y w e l l . B u t h e r e i s a q u i z w h e r e t h e y d i d n ' t . A n d s o I a m n o t g o i n g t o t h r o w e v e r y t h i n g i n o r d e r t o r e p a i r t h i s d a m a g e . W e m a y b r i e f l y a l l u d e t o i t . W e a r e c e r t a i n l y g o i n g t o g e t a m i l e a g e o u t o f t h e l e s s o n l e a r n e d i n t e r m s o f : h o w d o y o u g e t r e a d y f o r a p h y s i c s t e s t ; w h a t d i d y o u d o t o g e t r e a d y f o r t h i s p h y s i c s t e s t t h a t w h e n y o u c a m e i n a n d w e g a v e y o u a p r o b l e m l i k e w e ' v e b e e n w o r k i n g o n , y o u c o u l d n ' t d o i t . W h a t w a s y o u r p r e p a r a t i o n o r w h a t w a s y o u r p l a n t o g e t r e a d y f o r t h e p h y s i c s t e s t t h a t a l l o w e d y o u t o m a k e s u c h a n o v e r s i g h t ? ” [ 2 n d I n t e r v i e w : 1 0 / 1 4 / 8 6 ] M r . D a v i s : ” T h e p o l i c y t h a t w e ' v e g o n e t o i s n o t t h e o n e I t o t a l l y a g r e e w i t h , a n d t h a t i s t o g o o n w i t h t h e c o u r s e w i t h t h e i n t e n t i o n i n m i n d t h a t t h e s t u d e n t s k n o w t h a t h e r e i s a n a r e a w h e r e t h e y d i d n ' t d o w e l l , a n d t h a t i n s u b s e q u e n t p h y s i c s c o u r s e s o r s u b s e q u e n t s c i e n c e c o u r s e s t h e t o p i c c o m e s u p a g a i n , t h a t h e r e i s s o m e t h i n g t h a t y o u r r e a l l y h a v e t o z e r o i n o n . O u r p o l i c y i s n o t s o m e t h i n g t h a t w o u l d s t o p t h e w h o l e p r o c e s s t o g o b a c k t o r e h a s h t h e m a t e r i a l . T o s o m e e x t e n t w e t r i e d t h a t . I t d i d n ' t s e e m t o p r o d u c e m u c h b e t t e r 2 1 4 r e s u l t s t h a t w e d i d j u s t g o i n g t h r o u g h i t o n c e " . [ 2 n d I n t e r v i e w : 1 0 / 1 4 / 8 6 ] N e i t h e r t e a c h e r s h a d s p e c i f i c p l a n s t o c o r r e c t t h e s i t u a t i o n w i t h t h e s p e c i f i c s t u d e n t s w h o m a d e s p e c i f i c m i s t a k e s . T h e y b o t h t a l k e d a b o u t t e a c h i n g s t u d e n t s a s a c o l l e c t i v e . N o t i c e a l s o t h a t b o t h t e a c h e r s a t t r i b u t e d , a t l e a s t p a r t i a l l y , t h e s t u d e n t s ' d i f f i c u l t i e s t o t h e s t u d e n t s t h e m s e l v e s . W h i l e M r . D a v i s t h o u g h t t h a t b y t e l l i n g s t u d e n t s a b o u t t h o s e p r o b l e m s t h e y w o u l d b e c o m e a l e r t t o t h a t w h e n t h e t a p i c w o u l d b e d i s c u s s e d a g a i n , a n d t h a t t h e y w o u l d " z e r o i n o n " , M r . S t e w a r t t h o u g h t t h a t t h e p r o b l e m h a d t o d o w i t h t h e s t u d e n t s ' p r e p a r a t i o n s f o r t h e q u i z . B o t h t e a c h e r s , t h e r e f o r e , c h o s e t o g o a h e a d w i t h t h e i r p l a n s a n d m o v e o n t o n e w t o p i c s . I n d e e d t h e r e w a s n o r e - d i s c u s s i o n o f a n y i d e a s r e l a t e d t o t h e t o p i c i n s u b s e q u e n t c l a s s e s . B u t w h a t d o e s i t m e a n t o s c o r e p o o r l y o n t h a t , o r a n y o t h e r , q u i z o r t e s t s . H e r e I w i l l n o t g o i n t o t h e d e t a i l s o f e x p l i c a t i n g t h e n a t u r e o f t h o s e q u i z z e s a n d a n y i m p l i c a t i o n s f o r l e a r n i n g . B u t t o t h e d e g r e e t h e q u i z w a s a m e a s u r e m e n t o f l e a r n i n g , I c a n s a y t h a t t h e r e w e r e l e a r n i n g p r o b l e m s r e g a r d i n g t h a t t o p i c . B u t t o h a v e l e a r n i n g p r o b l e m s r e l a t e d t o p r o j e c t i l e m o t i o n , a c o m b i n a t i o n o f t w o s t r a i g h t - l i n e - m o t i o n s o n e w i t h o u t a c c e l e r a t i o n a n d t h e o t h e r w i t h a u n i f o r m a c c e l e r a t i o n , m a y v e r y p r o b a b l y e n t a i l h a v i n g l e a r n i n g d i f f i c u l t i e s w i t h t h e f u n d a m e n t a l c o n c e p t s o f m o t i o n d i s c u s s e d b e f o r e l i k e , v e l o c i t y , a c c e l e r a t i o n , a n d N e w t o n ' s l a w s . T h e s e t e a c h e r s , a s w e l l a s a n y e x p e r i e n c e d 2 1 5 p h y s i c s t e a c h e r s , w o u l d b e a w a r e o f s u c h s i t u a t i o n s i n p h y s i c s t e a c h i n g w h e r e c o r r e c t i n g a t e a c h i n g - l e a r n i n g s i t u a t i o n m a y r e q u i r e a r e g r e s s i o n t o w a r d s q u a r e o n e i n t h e s t u d e n t s ' k n o w l e d g e o f t h e o b j e c t m a t t e r . N o t i c e t h e l a s t t w o s e n t e n c e s i n M r . D a v i s ' s q u o t e : " T o s o m e e x t e n t w e t r i e d t h a t . I t d i d n o t s e e m t o p r o d u c e m u c h b e t t e r r e s u l t s t h a n w e d i d j u s t g o i n g t h r o u g h i t o n c e . " N a t u r a l l y i f t h e l e a r n i n g p r o b l e m s h a d t o d o w i t h t h e u n d e r s t a n d i n g o f t h e c o n c e p t s o f v e l o c i t y , a v e r a g e v e l o c i t y , a c c e l e r a t i o n , a v e r a g e a c c e l e r a t i o n , u n i f o r m a c c e l e r a t i o n , o r N e w t o n ' s l a w s , r e - e x p l a i n i n g p r o j e c t i l e m o t i o n a s s u c h w o u l d d o v e r y l i m i t e d i m p r o v e m e n t . T h e h i g h l y s t r u c t u r e d a n d h i e r a r c h i c a l n a t u r e o f p h y s i c s k n o w l e d g e i s a s o u r c e o f c o n c e r n i f n o t f r u s t r a t i o n f o r a n y p h y s i c s t e a c h e r s w h o w o u l d a t t e m p t t o e l i m i n a t e s u c h l e a r n i n g d i f f i c u l t i e s . A n o t h e r i m p o r t a n t a c c o m p a n y i n g p h e n o m e n o n t o t h e t e a c h e r s ' i n t e n t i o n n o t t o d e v i a t e f r o m t h e i r i n s t r u c t i o n a l p l a n s h a d t o d o w i t h s t u d e n t s ' p a r t i c i p a t i o n i n c l a s s r o o m d i s c u s s i o n . I h a d n o r e s e a r c h q u e s t i o n s o n t h i s i s s u e . B u t l e a v i n g t h e m a t t e r w i t h o u t a n o t e o n s t u d e n t s m a y c a s t s o m e s h a d o w o n t h i s i s s u e . O n e o f t h e s t r i k i n g o b s e r v a t i o n s I r e c o r d e d o n s e v e r a l o c c a s i o n s w a s t h e m o d e s t a m o u n t o f i n t e r a c t i o n t h e s t u d e n t s s h o w e d i n c l a s s r o o m d i s c u s s i o n s . F u r t h e r m o r e , w h e n e v e r t h a t m o d e s t a m o u n t w a s d i s p l a y e d , i t t e n d e d t o b e i n a f r a g m e n t e d f o r m a n d f a r f r o m b e i n g c o g n i t i v e l y c h a l l e n g i n g f o r t h e t e a c h e r ' s k n o w l e d g e . S t u d e n t s ' q u e s t i o n s o r a n s w e r s t e n d e d 2 1 6 t o b e e x p r e s s e d i n w o r d s , p h r a s e s o r v e r y s h o r t s e n t e n c e s . E x t r e m e l y r a r e l y w e r e t h e s i t u a t i o n s w h e r e a f i v e - m i n u t e s a p h i s t i c a t e d d i s c u s s i o n a b o u t a d i f f i c u l t s c i e n c e t 0 p i c b e t w e e n a s t u d e n t o r a g r o u p o f s t u d e n t s a n d t h e t e a c h e r t o o k p l a c e . N e i t h e r w e r e a n y o c c a s i o n s w h e n t h e t e a c h e r h a d t o r e s p o n d t o a s t u d e n t q u e s t i o n b y s a y i n g s o m e t h i n g l i k e t h i s : " W e l l , y o u r e a l l y c o u l d b e r i g h t i n y o u r e x p l a n a t i o n o r s o l u t i o n o f t h a t p r o b l e m . B u t l e t m e c h e c k o n t h a t a n d w e ' l l c o m e b a c k t o t h i s p o i n t i n t o m o r r o w ' s l e s s o n . " I t ' s t r u e t h a t t h e t e a c h e r s w e r e k n o w l e d g e a b l e a s f a r a s t h e s u b j e c t m a t t e r w a s c o n c e r n e d ; b u t e v e n w i t h a l o t o f k n o w l e d g e b a s e a n d e x p e r i e n c e a t t h e i r h a n d s , p h y s i c s t e a c h e r s c o u l d v e r y w e l l b e i n t r i g u e d i f n o t c h a l l e n g e d b y a n i n q u i s i t i v e c r i t i c a l y o u n g m i n d s t r i v i n g t o u n d e r s t a n d p h y s i c s . C l a s s r o o m i n s t r u c t i o n s w a s i n a c c o r d n o t o n l y w i t h t h e t e a c h e r s ' p l a n s b u t , I b e l i e v e , w i t h t h e c l a s s r o o m e n v i r o n m e n t a s a w h o l e . T h e t e a c h e r s n e v e r c u t s h o r t o r d i s c o u r a g e d s t u d e n t s ' q u e s t i o n i n g . O n t h e c o n t r a r y t h e y w e r e c o n s t a n t l y e a g e r t o r a i s e q u e s t i o n s . H o w e v e r , w h e n r e c e i v i n g n o r e s p o n s e , o r a w r o n g o n e , t h e y w o u l d i n t u r n o f f e r t h e i r a n s w e r . S t u d e n t s w o u l d v e r y s i m p l y a c c e p t t h a t , a n d t e a c h e r s w o u l d n o w m o v e t o t h e n e x t i t e m o n t h e a g e n d a , a n d s o o n . T h i s w a s h o w t h e t e a c h e r s ' s t r u c t u r e d p l a n s h e l p e d t h e m m o v e f a s t i n c o n t e n t c o v e r a g e . H a v i n g s a i d t h a t , I b e l i e v e i t i s i m p r o p e r , w h e t h e r h e r e o r a n y w h e r e e l s e i n t h e r e s t o f t h e f i n d i n g s , t o a s k 2 1 7 q u e s t i o n s o f t h e f o r m " W h i c h c a u s e d w h a t ? " D i d t h e t e a c h e r s ' p e r s i s t e n c e t o f o l l o w a l m o s t l i t e r a l l y t h e i r p l a n s c a u s e t h e s t u d e n t s t o p a r t i c i p a t e l e s s i n s e r i o u s c l a s s r o o m d i s c u s s i o n s ? O r , w a s t h e O p p o s i t e m o r e p l a u s i b l e ? A n y d e f i n i t e a n s w e r f o r e i t h e r q u e s t i o n m a y p r o v e t o b e a c a r e l e s s o r e v e n i r r e s p o n s i b l e c o n c l u s i o n . F o r m s o f I n s t r u c t i o n : T h e T e a c h e r s ' L e s s o n T y p e s I t w a s e x p l a i n e d i n t h e p r e v i o u s s e c t i o n t h a t b o t h t e a c h e r s t e n d e d t o i m p l e m e n t t h e i r l e s s o n p l a n s w i t h o u t a n y s i g n i f i c a n t d e v i a t i o n s f r o m t h e i r c o n t e n t s e v e n w h e n c l a s s r o o m c o m m u n i c a t i v e i n t e r a c t i o n s s h o w e d c l e a r s i g n s o f d e f i c i e n t l e a r n i n g o r e v e n l a c k o f i t . I t w a s a l s o p o i n t e d o u t t h a t a l t h o u g h l e s s o n p l a n s , i n t h e f o r m o f w o r k s h e e t s , d i d n o t d e s c r i b e h o w t o g o a b o u t t e a c h i n g a p a r t i c u l a r t a p i c , t e a c h e r s a d a p t e d t h e s a m e i n s t r u c t i o n a l o r i e n t a t i o n t o w a r d t h e m . I n o t h e r w o r d s , t h e y t e n d e d t o u s e t h e s a m e i n s t r u c t i o n a l s t r a t e g y , o r l e s s o n t y p e a s w a s t e r m e d b y t h e m , f o r a n y t O p i c t h e y p l a n n e d t o t e a c h . I t s e e m s t h e r e w a s a v a r i e t y o f r e a s o n s f o r t h a t . A m o n g t h e s e r e a s o n s w a s , u n d o u b t e d l y , t h e c o - e x p e r i e n c e t h e y s h a r e d f o r s o m a n y y e a r s . A s h a r e d i m p l i c i t u n d e r s t a n d i n g o f t h e m e a n i n g o f c e r t a i n b r i e f p h r a s e s , h i n t s , a n d c l u e s i n c l u d e d o n t h e w o r k s h e e t s h a d d e v e l o p e d o v e r t h e y e a r s . W o r d s a n d p h r a s e s , l i k e d e m o ' s , l a b o r l a b e x p . , p r o b l e m s e t 9 , b o n u s , a n d l e c t u r e , w e r e a m o n g t h o s e w o r d s a n d p h r a s e s t h a t w e r e d e c o d e d b y t h e t w o t e a c h e r s i n t o s i m i l a r f r a m e s o f c l a s s r o o m 2 1 8 a c t s . E x a m i n a t i o n o f t h e w o r k s h e e t s , t r a n s c r i p t s o f c l a s s r o o m r e c o r d i n g s , a n d t e a c h e r i n t e r v i e w s r e v e a l e d s e v e r a l l e s s o n t y p e s t h a t w e r e u s e d b y t h e t e a c h e r s i n b o t h c o u r s e s . H o w e v e r , a n d a s p o i n t e d b e f o r e , d i v e r s i f i c a t i o n i n l e s s o n t y p e s w a s c l e a r e r i n t h e c a s e o f t h e H P P c o u r s e t h a n i t w a s i n t h e I P S o n e , w h e r e h a n d s - o n a c t i v i t y w a s c l e a r l y d o m i n a n t o v e r o t h e r m e t h o d s . I n t h e H P P c o u r s e , t h e t e a c h e r s h a d a c l e a r i n t e n t i o n a l s t r a t e g y t o d i v e r s i f y l e s s o n t y p e s p e r v a d e d v a r i o u s c h a p t e r s . A s I g o i n t o t h e d e s c r i p t i o n o f e a c h l e s s o n p l a n I w i l l u s e t h e t e a c h e r s ' o w n c h a r a c t e r i z a t i o n f o r t h e s e t y p e s w h e n e v e r t h a t w a s p o s s i b l e . T h e r e i s , h o w e v e r , o n e k e y w o r d I w i l l u s e a n d w h i c h d i d n o t a p p e a r i n t h e t e a c h e r s ' u t t e r a n c e s . T h e w o r d i s " r e c i t a t i o n " . U n d e r t h i s c o n c e p t o f t e a c h i n g I w i l l i n c l u d e t h e l e s s o n t y p e s i n w h i c h t h e t e a c h e r w o u l d e n t e r i n t o a c l a s s r o o m d i s c u s s i o n w i t h t h e c l a s s i n t h e f o r m o f i n t e r a c t i o n w i t h i n d i v i d u a l s t u d e n t s , o r g r o u p s , o r t h e c l a s s a s a w h o l e . T h e s t r a t e g y u n d e r a n y f o r m o f i n t e r a c t i o n w o u l d b e s u c h t h a t t h e t e a c h e r w o u l d a s k a q u e s t i o n o r m a k e a c o m m e n t , a n d t h e n w a i t f o r t h e c l a s s , o r a s p e c i f i c s t u d e n t , t o d e m o n s t r a t e h i s k n o w l e d g e o n t h e q u e s t i o n s a s k e d . T h e t e a c h e r w o u l d t h e n c h e c k t h e a n s w e r , m a y b e c r i t i q u e i t h i m s e l f , o r a s k s o m e b o d y e l s e t o m a k e c o m m e n t s o n t h a t . A t o n e p o i n t i n t h i s p r o c e s s t h e t e a c h e r w o u l d m a k e a d e c i s i o n t o m o v e o n t o a n e x t q u e s t i o n o r t o p i c . T h i s s t r a t e g y p e r v a d e d , i n v a r y i n g d e g r e e s , a l l 2 1 9 o t h e r l e s s o n t y p e s u s e d b y t e a c h e r s . T h e y u s e d i t w h e n t h e y s o l v e d p r o b l e m s , m a d e s o m e d e m o n s t r a t i o n s , o r p r e p a r e d f o r a h a n d s - o n a c t i v i t y . I t w a s t h e d o m i n a n t c l a s s r o o m i n t e r a c t i o n a l f o r m t h a t s h a p e d m u c h o f t h e c l a s s r o o m i n t e r a c t i o n s , p u t s o m e l i m i t s a n d r e s t r i c t i o n s o n t h e t e a c h e r - l e a r n i n g p r o c e s s , a n d g a v e m u c h f l e x i b i l i t y a n d l e e w a y f o r t h e t e a c h e r s ' i n t e r a c t i v e d e c i s i o n s c o n c e r n i n g m i c r o - p a c i n g : h o w m u c h t i m e t o s p e n d o n a s t u d e n t a n s w e r , u t t e r a n c e , o r l a c k o f t h e m , w h e n t o l e a v e a t O p i c u n d e r d i s c u s s i o n a n d w h e n t o t a k e u p a n e w o n e . J u s t l i k e p a c i n g i n g e n e r a l m i c r o - p a c i n g , m a n i p u l a t e d t h r o u g h r e c i t a t i o n , s e e m e d t o b e c o n s e q u e n t l y i n f l u e n c e d b y s o m e m a j o r i n s t r u c t i o n a l o b j e c t i v e s . E a s y l e s s o n s , a s w e l l a s p o t e n t i a l l y d i f f i c u l t o n e s w e r e c a r r i e d o u t w i t h i n t h e p r e - p l a n n e d f r a m e w o r k o f t i m e a n d a c t i v i t i e s . S o w e r e v a r i o u s c h a p t e r s a n d u n i t s . A n o t h e r f e a t u r e w h i c h a p p e a r e d i n m a n y l e s s o n s w a s t h e u s a g e o f m o r e t h a n o n e t e c h n i q u e o r s t r a t e g y w i t h i n o n e l e s s o n . I t w a s v e r y c o m m o n f o r b o t h t e a c h e r s t o u s e a m i x t u r e o f t w o o r m o r e t e c h n i q u e s d u r i n g t h e s a m e l e s s o n . I n s o m e h a n d s - o n a c t i v i t y , f o r e x a m p l e , t h e t e a c h e r w o u l d p r e c e d e t h a t w i t h a d e m o n s t r a t i o n . L i k e w i s e , i n a l e s s o n p l a n n e d f o r d e m o n s t r a t i o n s t h e t e a c h e r s w o u l d u s e p r o b l e m s o l v i n g t e c h n i q u e s f o r p a r t s o r a l l o f t h e d e m o n s t r a t i o n , a n d s o o n . I n d e e d i t i s v e r y h a r d t o f i n d a l e s s o n w h e r e o n e t e c h n i q u e o n l y w a s u s e d . H o w e v e r , l e s s o n s d o m i n a t e d b y o n e t e c h n i q u e o n l y w e r e o f t e n o b s e r v e d . I n w h a t f o l l o w s , I 2 2 0 w i l l d e s c r i b e w i t h s o m e e x a m p l e s e a c h l e s s o n t y p e . A p p e n d i x ( C ) i n c l u d e s s o m e e x a m p l e s o n v a r i o u s l e s s o n t y p e s . R e c i t a t i o n - D i s c u s s i o n T y p e A s w a s m e n t i o n e d b e f o r e t h e w o r d r e c i t a t i o n w a s n o t u s e d b y t h e t e a c h e r s i n t h e i r d e s c r i p t i o n o f t h e i r s t r a t e g i e s . T h e c l o s e s t t e a c h e r w o r d f o r t h a t w a s " r e v i e w ” . T h e w o r d d i s c u s s i o n w a s a l s o u s e d b u t n o t i n a d e f i n i t i v e w a y . T r a d i t i o n a l l y , o r p e r h a p s g r a m m a t i c a l l y , t h e w o r d r e c i t a t i o n d e n o t e s t h e s p e a k i n g a l o u d , o r t h e v e r b a l d e m o n s t r a t i o n o f s o m e f o r m s o f k n o w l e d g e l e a r n e d b e f o r e . I n e d u c a t i o n , h o w e v e r , t h e w o r d i s m e a n t t o d e s c r i b e t h e f o r m o f t e a c h i n g - l e a r n i n g p r o c e s s i n w h i c h t h e t e a c h e r a s k s h i s s t u d e n t s s o m e q u e s t i o n s w h o s e a n s w e r s w e r e p r e v i o u s l y e x p l a i n e d t o ; o r a s s i g n e d f o r s t u d e n t s t o w o r k o n ( C o l l e t t e , A . , a n d C h i a p p e t t a , E . , 1 9 8 4 ) . I n t h e a c t u a l c l a s s r o o m s e t t i n g t h i s i s m a n i f e s t e d t h r o u g h a q u e s t i o n - a n s w e r i n t e r a c t i o n a l p a t t e r n . I n r e a l c l a s s r o o m s e t t i n g s t h i s p a t t e r n o f i n t e r a c t i o n i s u s u a l l y u s e d t o c h e c k o n s t u d e n t s ' u n d e r s t a n d i n g o f c e r t a i n c o n c e p t s . B u t i t c o u l d a l s o b e u s e d , a s w a s u s e d i n t h i s s e t t i n g , f o r f u r t h e r e x p l a i n i n g a n d d e v e l o p i n g t h e c o n c e p t s u n d e r d i s c u s s i o n , o r f o r s e t t i n g t h e g r o u n d s f o r t h e i n t r o d u c t i o n o f n e w c o n c e p t s . S o w a s t h e c a s e w i t h d i s c u s s i o n . T h o u g h t h e o r d i n a r y u s a g e o f t h e w o r d t e n d s t o b e g e n e r a l , i n e d u c a t i o n a n d p a r t i c u l a r l y w h e n t a l k i n g a b o u t i n s t r u c t i o n a l m e t h o d s i t s 2 2 1 u s a g e c o n n a t e s a n i n t e r a c t i o n a l p a t t e r n w h e r e t h e p a r t i c i p a n t s c l a r i f y t h e i r o w n v a l u e s o r u n d e r s t a n d i n g s r e g a r d i n g c e r t a i n i s s u e s . T h i s i n t e r a c t i o n a l p a t t e r n r e q u i r e s , a m o n g o t h e r t h i n g s , m a k i n g t h i n k i n g i n i t i a t i v e s a n d n o v e l t i e s o n t h e p a r t o f p a r t i c i p a n t s . I n s c i e n c e c l a s s r o o m s e t t i n g s , i t i s v e r y o f t e n t h e c a s e , a n d i n f a c t i t i s v e r y m u c h e n c o u r a g e d , t h a t s t u d e n t s c a l l e d u p o n t o d i s c u s s a c o n c e p t w o u l d r e g r e s s t o w h a t t h e y l e a r n e d i n p r e v i o u s l e s s o n s i n o r d e r t o m a k e t h e i r p o i n t . I n t h a t s e n s e d i s c u s s i o n o v e r l a p s w i t h r e c i t a t i o n . A p p e n d i x ( C ) i n c l u d e s a n e x c e r p t f r o m a t r a n s c r i p t o f a l e s s o n r e c o r d i n g i n w h i c h M r . S t e w a r t w a s a t t e m p t i n g t o r e v i e w K e p l e r ' s f i r s t l a w i n o r d e r t o s e t t h e s t a g e f o r t h e o t h e r t w o l a w s . L e c t u r e T y p e L e c t u r i n g w a s u s e d o f t e n b y t e a c h e r s . M o s t l e s s o n s a n d c h a p t e r s w e r e u s u a l l y s t a r t e d w i t h a s h o r t l e c t u r e i n w h i c h t h e t e a c h e r w o u l d a t t e m p t t o c o n v e y c e r t a i n i n f o r m a t i o n f o r a v a r i e t y o f o b j e c t i v e s . T h e h i s t o r i c a l i n f o r m a t i o n s e l e c t e d b y t e a c h e r s w a s c o n v e y e d t o s t u d e n t s t h r o u g h t h i s t e c h n i q u e . A l m o s t a l l l e s s o n s a n d c h a p t e r s w e r e s t a r t e d w i t h a s h o r t l e c t u r e i n w h i c h t h e t e a c h e r a t t e m p t e d t o e l u c i d a t e s o m e k e y c o n c e p t s o r d e m o n s t r a t e s o m e l a b s k i l l s t o b e u s e d i n a l a b a c t i v i t y . I n s o m e c a s e s a g o o d p a r t o f t h e l e s s o n w a s u s e d i n l e c t u r i n g o n l y . I n t h e f e w c a s e s w h e n t h e w h o l e l e s s o n w a s u s e d f o r a l e c t u r e , t h e t e a c h e r s g a v e s u c h a l e c t u r e i n c o n j u n c t i o n w i t h a s e t o f 2 2 2 d e m o n s t r a t i o n s . A p p e n d i x ( C ) i n c l u d e s a t r a n s c r i p t o f o n e l e s s o n i n w h i c h a l e c t u r e w a s u s e d t o e x p l a i n a m u l t i t u d e o f c o n c e p t s r e l a t e d t o s o u n d w a v e s t h r o u g h a v a r i e t y o f d e m o n s t r a t i o n s . T h e l e c t u r e , a b o u t 5 0 0 0 w o r d s , c o n v e y e d a n i n c r e d i b l e a m o u n t o f p h y s i c s k n o w l e d g e t h a t w a s b o t h c e n t r a l a n d s a p h i s t i c a t e d . N o n e o f m y o b s e r v a t i o n s , a n d I b e l i e v e n o n e o f t h e l e s s o n s i n b o t h c o u r s e s , i n c l u d e d a c a s e w h e r e t h e t e a c h e r u s e d u p t h e w h o l e h o u r l e c t u r i n g v e r b a l l y o n l y . T h o u g h l e c t u r i n g s o m e w h a t i m p l i e s a m o n o d i r e c t i o n a l f o r m o f a c t i v i t y , t h e t e a c h e r s a p p e a r e d a l w a y s r e a d y t o s t o p a t a n y p o i n t i n t h e i r d i s c o u r s e t o a n s w e r a s t u d e n t q u e s t i o n o r r e m a r k . T h i s f o r m o f i n s t r u c t i o n w a s a l w a y s u s e d f o r t h e c l a s s a s a w h o l e . H a n d s - O n A c t i v i t y L e s s o n s T h i s l e s s o n t y p e w a s u s e d e x t e n s i v e l y i n t h e I P S c l a s s , a n d l e s s f r e q u e n t l y i n t h e H P P c l a s s . T e a c h e r s u s e d t o c a l l i t a ” h a n d s - o n a c t i v i t y ” , o r a ” l a b e x p e r i m e n t ” . I n s u c h a l e s s o n t h e t e a c h e r w o u l d d e m o n s t r a t e t o t h e c l a s s h o w t o d o a n a c t i v i t y u s i n g a n a p p a r a t u s . H e w o u l d a s s e m b l e t h e a p p a r a t u s , w h e n t h a t w a s n e e d e d , c a r r y o u t t h e a c t i v i t y , a n d d o t h e n e c e s s a r y c a l c u l a t i o n s a n d d e r i v e w h a t e v e r c o n c l u s i o n s h e w o u l d b e a f t e r . T h e c l a s s w o u l d t h e n f o r m g r o u p s o f t w o t o f o u r s t u d e n t s , a n d t h e n s t a r t d o i n g w h a t t h e t e a c h e r h a d d o n e . T h e y w o u l d r e c o r d t h e i r d a t a , n u m e r i c a l o r d e s c r i p t i v e , o n t h e w o r k s h e e t s f o r l a t e r 2 2 3 c h e c k i n g b y t h e t e a c h e r . I n t h e m e a n t i m e t h e t e a c h e r w o u l d b e c i r c u l a t i n g a r o u n d a n s w e r i n g q u e s t i o n s a n d m a k i n g s u g g e s t i o n s . I n a f e w c a s e s o b s e r v e d t h e l e s s o n i n c l u d e d m o r e t h a n o n e s i n g l e a c t i v i t y . T h e t e a c h e r i n t h o s e c a s e s e i t h e r d e m o n s t r a t e d o r s i m p l y d e s c r i b e d w h a t a n d h o w t o w o r k . W h e n f u r t h e r i n s t r u c t i o n s w e r e j u d g e d t o b e n e e d e d , t h e y w e r e w r i t t e n a n d l e f t o n v a r i o u s l a b s t a t i o n s w h e r e s t u d e n t s w o u l d c a r r y o u t t h e a c t i v i t y . T h e H P P l a b a c t i v i t i e s t e n d e d t o b e o f t h e v e r i f y i n g t y p e , i . e . t h e t e a c h e r s a s w e l l a s t h e s t u d e n t s w e r e t o v e r i f y a p r i n c i p l e o r a l a w t h r o u g h t h a t a c t i v i t y . O t h e r s w e r e p u r e l y d e m o n s t r a t i o n a l d e s i g n e d t o e l u c i d a t e a c o n c e p t o r a p r i n c i p l e . W h i l e s o m e o f t h e I P S c o u r s e a c t i v i t i e s w e r e d e s i g n e d t o m e r e l y t e a c h s t u d e n t s s o m e b a s i c l a b s k i l l s l i k e v a r i o u s f o r m s o f m e a s u r e m e n t s , o t h e r s w e n t s t e p s f a r t h e r t h a n t h a t . E x p l a n a t i o n o f c e r t a i n c o n c e p t s , v e r i f i c a t i o n o f p r i n c i p l e s , a n d d i s c o v e r y o r p r o b l e m s o l v i n g w e r e a l l s e t a s o b j e c t i v e s i n t h e d e s i g n o f s o m e a c t i v i t i e s . H o w e v e r , t h e f a c t t h a t t h e t e a c h e r a l w a y s e x p l a i n e d t o t h e c l a s s , t h r o u g h t h e w o r k s h e e t s h e d i s t r i b u t e d a n d t h e d e m o n s t r a t i o n s h e d i d , e a c h s t e p t o b e f o l l o w e d i n t h e a c t i v i t y r e n d e r e d s u c h a w o r k u n q u a l i f i e d f o r t h e m o r e r i g o r o u s d e f i n i t i o n o f i n q u i r y m e t h o d s a s d e s c r i b e d i n s c i e n c e t e x t b o o k s w h e r e s t u d e n t s w o u l d b e m u c h m o r e i n d e p e n d e n t i n d e s i g n i n g t h e i r e x p e r i m e n t s a n d d r a w i n g t h e i r o w n c o n c l u s i o n s r e g a r d i n g a 2 2 4 c e r t a i n p r o b l e m o r p h e n o m e n o n . A p p e n d i x ( C ) i n c l u d e s t w o d i f f e r e n t e x a m p l e s o n t h i s l e s s o n t y p e . T h e f i r s t o n e w a s t a k e n f r o m a n I P S l e s s o n w h e r e t h e t e a c h e r a s k e d h i s n i n t h g r a d e r s t o f i n d o u t w h e t h e r t w o m e t a l c u b e s o f t h e s a m e d i m e n s i o n s , w e r e o f t h e s a m e m a t e r i a l . T h e c l a s s w a s p r o g r e s s i n g i n t h e i r s t u d y o f t h e c o n c e p t o f d e n s i t y . B y t h a t t i m e t h e y h a d t o d o a l o t o f d i f f e r e n t m e a s u r e m e n t s i n c l u d i n g d i s t a n c e a n d m a s s m e a s u r e m e n t s . Y e t t h e t e a c h e r f e l t t h a t h e h a d t o e x p l a i n a g a i n h o w t o m a k e s u c h m e a s u r e m e n t s f o r t h e t w o c u b e s w h o s e d e n s i t i e s w e r e t o b e i n v e s t i g a t e d . L o o k a l s o f o r h i s r e m a r k t h a t i n h i s p r e v i o u s h o u r s o m e s t u d e n t s w e r e n o t a b l e t o f i n d t h e v o l u m e o f t h e c u b e . I n f a c t , a s I o b s e r v e d t h e c l a s s d u r i n g t h a t a c t i v i t y , I f o u n d t h a t m a n y s t u d e n t s w e r e n o t a b l e t o m u l t i p l y t h r e e s m a l l n u m b e r s , n o t t o t a l k a b o u t t h e n e x t s t e p o f d i v i d i n g m a s s b y v o l u m e i n o r d e r t o f i n d t h e d e n s i t y o f t h e m a t e r i a l . T h e d i d a c t i c p r o c e d u r e t h e t e a c h e r w e n t t h r o u g h i n o r d e r t o e x p l a i n w h a t t h e c l a s s w a s s u p p o s e d t o d o i s e v i d e n t i n t h e t r a n s c r i p t . A s I c i r c u l a t e d a r o u n d d u r i n g t h a t l e s s o n I c o u l d o b s e r v e s e v e r a l w h o s t i l l f o u n d i t d i f f i c u l t t o m a k e t h e m e a s u r e m e n t s o r d o t h e c a l c u l a t i o n s . I n t h e s e c o n d e x a m p l e t h e t e a c h e r , M r . S t e w a r t , w a s e x p l a i n i n g t o t h e c l a s s h o w t o c a r r y o u t a n a c t i v i t y o n N e w t o n ' s s e c o n d l a w : F - m a . P r i o r t o t h e a c t i v i t y , M r . S t e w a r t e x p l a i n e d N e w t o n ' s l a w s ; h e a l s o s o l v e d s o m e m a t h e m a t i c a l p r o b l e m s o n t h e s e c o n d l a w . I n a s e n s e , t h e 2 2 5 a c t i v i t y w a s t o v e r i f y t h e l a w . Y e t e x a m i n a t i o n o f t h e t e a c h e r ' s e x p l a n a t i o n a n d q u e s t i o n s i n t h e w o r k s h e e t s d i d n o t i n d i c a t e t h a t t h e t e a c h e r ' s g o a l w a s t o t e a c h t h e p r e c i s e a n d r i g o r o u s , b u t y e t s i m p l e , m a t h e m a t i c a l f o r m u l a t i o n o f t h e l a w . I n t h e f i n a l a n a l y s e s w h a t I f o u n d w a s t h a t t h e t e a c h e r ' s s p e c i f i c g o a l w a s t o l e t s t u d e n t s d e v e l o p a n i n t u i t i v e u n d e r s t a n d i n g o f t h e l a w i n a f o r m t h a t l a c k e d t h e m a t h e m a t i c a l r i g o r a n d p r e c i s i o n . A t b e s t , I b e l i e v e , t h e a c t i v i t y a t t e m p t e d t o t e a c h t h e l a w i n t h e f o l l o w i n g d e s c r i p t i v e f o r m : ” A s t h e f o r c e a c t i n g o n a n o b j e c t i n c r e a s e s i t s a c c e l e r a t i o n " a ” i n c r e a s e s t o o , i f t h e m a s s i s k e p t c o n s t a n t ; a n d a s i t s m a s s i n c r e a s e s i t s a c c e l e r a t i o n d e c r e a s e s , i f t h e f o r c e a c t i n g o n i t r e m a i n s c o n s t a n t s . ” I n o t h e r w o r d s t h e m a t h e m a t i c a l m e a n i n g o f d i r e c t a n d i n v e r s e p r o p o r t i o n a l i t y e m b e d d e d i n t h e m a t h e m a t i c a l f o r m u l a t i o n o f t h e l a w w a s n o t v e r i f i e d o r t e s t e d b y t h e a c t i v i t y . O f c o u r s e s t u d e n t s i n p r o b l e m s o l v i n g s e s s i o n s t h a t p r e c e d e d a n d f o l l o w e d t h e a c t i v i t y d i d u s e , c l e a r l y w i t h o u t b e i n g a w a r e o f t h a t , t h e l o g i c o f p r o p o r t i o n a l i t y b u t w i t h o u t t r y i n g t o m a k e t h e f u n d a m e n t a l c o n n e c t i o n w i t h w h a t i t m e a n t i n t h e p h y s i c a l w o r l d . P r o b l e m S o l v i n g S e s s i o n s S o l v i n g n u m e r i c a l p r o b l e m s w a s a l e s s o n t y p e u s e d m o r e o f t e n i n t h e H P P c o u r s e t h a n i n t h e I P S o n e . I n a s h o r t p r e s e n t a t i o n g i v e n b y M r . S t e w a r t i n t h e F a l l S e m i a n n u a l M e e t i n g o f t h e A m e r i c a n A s s o c i a t i o n o f P h y s i c s T e a c h e r s - n c é m > 2 2 6 M i c h i g a n S e c t i o n , h e l d i n Y p s i l a n t i o n N o v . 1 , 1 9 8 6 , M r . S t e w a r t s t a t e d w i t h o u t e l a b o r a t i o n , t h r e e m a i n o b j e c t i v e s f o r s o l v i n g p r o b l e m s i n h i s p h y s i c s c l a s s r o o m . T h e y w e r e : t o h e l p s t u d e n t s d e v e l o p t h e i r u n d e r s t a n d i n g o f t h e l o g i c i n v o l v e d , t o c l a r i f y c e r t a i n c o n c e p t s , a n d t o o f f e r s t u d e n t s a n o p p o r t u n i t y t o e x e r c i s e a m e n t a l a c t i v i t y o r d i s c i p l i n e . H e t h e n d e s c r i b e d a m n e m o n i c s c h e m e h e h a d b e e n u s i n g i n t e a c h i n g s t u d e n t s h o w t o s o l v e p r o b l e m s . T h e s c h e m e w a s t h e a c r o n y m " K U E S A " , w h e r e t h e l e t t e r s h a d t h e f o l l o w i n g w o r d s o u r c e s : f r o m K n o w n q u a n t i t y / i e s , f r o m U n k n o w n q u a n t i t y / i c e , f r o m E q u a l t o ( t h e e q u a l i t y s i g n ” 8 " ) , f r o m S u b s t i t u t i n g , a n d f r o m A n s w e r . I n h i s e x p l a n a t i o n a s t o h o w t o u s e t h i s d e v i c e i n s o l v i n g p r o b l e m s , M r . S t e w a r t e m p h a s i z e d t h e s t e p s a n d t h e i r o r d e r i n g a s i m p l i e d i n t h e a c r o n y m : f i r s t , i d e n t i f y t h e u n k n o w n t o b e f i g u r e d o u t ; s e c o n d , i d e n t i f y t h e k n o w n q u a n t i t y o r q u a n t i t i e s ; t h i r d , p u t t h e e q u a l i t y s i g n f o r t h e e q u a t i o n , f o u r t h , f i n d t h e a p p r o p r i a t e e q u a t i o n t o b e u s e d ; f i f t h , s u b s t i t u t e f o r t h e k n o w n q u a n t i t i e s a n d d o t h e a l g o r i t h m ; a n d f i n a l l y f i n d t h e a n s w e r . T h a t w a s a g o o d d e s c r i p t i v e f r a m e w o r k o f w h a t h a p p e n e d i n r e a l p r o b l e m s o l v i n g s e s s i o n s . H o w e v e r , t h e r e w a s n e a r l y a l w a y s a n a d d i t i o n a l e l e m e n t o f e x p l a n a t i o n a n d a f o r m o f d i s c u s s i o n , t h o u g h s o m e t i m e s m a r g i n a l , f o r a l m o s t a l l p r o b l e m s d i s c u s s e d . A p p e n d i x ( C ) i n c l u d e s a t r a n s c r i p t o f a 2 2 7 p a r t o f a l e s s o n i n w h i c h M r . D a v i s w a s i n v o l v e d i n s o l v i n g t h r e e p r o b l e m s o n a c c e l e r a t i o n . A p a r t f r o m t h e u s u a l p r o b l e m s o l v i n g s e s s i o n s d e v o t e d f o r v a r i o u s t a p i c s , t h e r e w a s a l w a y s a s e s s i o n f o r b o n u s p r o b l e m s o n e a c h c h a p t e r . D u r i n g t h i s s e s s i o n s t u d e n t s w o u l d h a v e t h e O p t i o n o f s o l v i n g a n e x t r a s e t o f p r o b l e m s f o r a n e x t r a p o i n t o r c o u p l e o f p o i n t s . S t u d e n t s d u r i n g t h o s e s e s s i o n s w o r k e d o n t h e i r o w n . T h e s e e x t r a p o i n t s w e r e p o t e n t i a l l y c a p a b l e o f r a i s i n g t h e f i n a l g r a d e o f a s t u d e n t w h o w o r k e d f o r t h e m , o n e l e t t e r - g r a d e l e v e l , s a y f r o m " C " t o " B " f o r e x a m p l e . A s I o b s e r v e d t h o s e b o n u s s e s s i o n s I h a d t h e i m p r e s s i o n t h a t m a n y s t u d e n t s w o r k e d h a r d e r f o r t h e b o n u s t h a n t h e y n o r m a l l y w o u l d i n t h e r e g u l a r s e s s i o n s . I a s k e d M r . D a v i s i f h e s h a r e d w i t h m e t h i s o b s e r v a t i o n . H i s a n s w e r w a s a f f i r m a t i v e . W h e n I a s k e d h i m f o r h i s e x p l a n a t i o n o f t h i s p h e n o m e n o n , h i s a n s w e r c a m e a s f o l l o w s : " M a y b e i t c a n b e u s e d a s a r e a l w o r m t o a t t r a c t s t u d e n t s t o d o s o m e t h i n g t h e y n o r m a l l y w o u l d n ' t d o ” . [ 2 n d I n t e r v i e w : 1 0 / 1 4 / 8 6 ] E x a m i n a t i o n o f b o n u s p r o b l e m s i n d i c a t e d t h e y w e r e n o t d i f f e r e n t f r o m o t h e r p r o b l e m s s o l v e d i n p r i o r s e s s i o n s . W h i l e a t t r a c t i n g s t u d e n t s t o d o a n e x t r a e x e r c i s e w o u l d b e e d u c a t i o n a l l y s o u n d , t h e r e a l i s s u e w o u l d s t i l l b e : w h y w o u l d t h e s e s t u d e n t s p a y l e s s e f f o r t i n o r d i n a r y s e s s i o n s t h a n t h e y w o u l d i n b o n u s e x e r c i s e s ? A h y p o t h e s i s I c o n t e m p l a t e d w a s t h a t t h e r e a l w e i g h t o f t h o s e b o n u s e s i n 2 2 8 d e f i n i n g t h e f i n a l g r a d e w a s i n r e a l i t y m o r e t h a n w a s d e s c r i b e d b y t h e t e a c h e r s . I t w a s t r u e t h a t t h e b o n u s p o i n t s w o u l d r a i s e t h e f i n a l g r a d e o n e l e t t e r . T h i s i n c r e a s e m a y b e c o n c e i v e d o f h i g h e r i n c e n t i v e u n d e r c e r t a i n c i r c u m s t a n c e s . I f t h e s t u d e n t s c o n c e i v e d o f t h e i r o r d i n a r y g r a d e a s s o m e w h a t n e a r l y c o n s t a n t , o r s e c u r e d , a n d a b o v e t h e p a s s i n g m a r k , t h e y w o u l d p r o b a b l y l o o k a t t h e b o n u s p o i n t s a s e x t r a e a r n i n g t h a t w o u l d b e a d d e d t o t h e i r s a v i n g s . A s e c o n d c a s e w o u l d b e w h e n a s t u d e n t w o u l d a p p r o x i m a t e h i s g r a d e t o b e c l o s e t o a c r i t i c a l p o s i t i o n w h e r e a g r a d e i n c r e m e n t w o u l d r e a l l y m a k e a d i f f e r e n c e . W h e r e t h a t c r i t i c a l p o s i t i o n i s w o u l d d e p e n d u p o n a v a r i e t y o f t h i n g s , b u t c e r t a i n l y o n e o f t h e m w o u l d b e c o l l e g e e n t r a n c e r e q u i r e m e n t s f o r t h o s e s t u d e n t s c o n t e m p l a t i n g g o i n g t o c o l l e g e . A s I l o o k e d i n t o t h e f i n a l g r a d e s o f s t u d e n t s i n t h e f i r s t s e m e s t e r I f o u n d t h e m a s s u m m a r i z e d i n T a b l e ( 4 ) b e l o w . T a b l e ( 4 ) . S t u d e n t s ' F i n a l G r a d e s i n t h e T w o C o u r s e s O b s e r v e d # o f S t u d e n t s i n D i f f e r e n t G r a d e C a t e g o r i e s G r a d e ‘ M r . S t e w a r t ' s M r . D a v i s ' C l a s s e s C a t e g o r y P P C l a s s P P I P S A 1 1 8 T 2 3 1 0 1 2 4 C 1 0 1 0 9 D 1 1 I e v e n e x p e c t e d h i g h e r g r a d e s i n t h e s e c o n d s e m e s t e r . I n o n e o f t h e o b s e r v a t i o n s I h a d m a d e i n p r e v i o u s y e a r s 2 2 9 w h i l e w o r k i n g o n t h e I R T p r o j e c t , I r e c o r d e d M r . S t e w a r t s a y i n g t o t h e c l a s s s o m e t h i n g t o t h e e f f e c t t h a t a l l o f t h e s t u d e n t s w o u l d e v e n t u a l l y g e t " B ' s " o r " A ' s " i f t h e y w o r k f o r t h e c o u r s e . I t s e e m s t o m e t h e n , t h a t a m a j o r i t y o f s t u d e n t s p e r c e i v e d t h e g r a d e ” B " t o b e v e r y a c h i e v a b l e w i t h t h e i r o r d i n a r y w o r k h a b i t s . A n e x t r a b i t o f e f f o r t m i g h t t h e n p u s h t h e m t o t h e " A " l e v e l , a n d t h a t w o u l d b e a n e x t r a b i g r e w a r d . D e m o n s t r a t i o n s D e m o n s t r a t i o n s i n p h y s i c s l e s s o n s h a v e b e c o m e a p O p u l a r t r a d i t i o n t h a t m i g h t b e u s e d f o r a v a r i e t y o f p u r p o s e s . B o t h t e a c h e r s u s e d t h i s s t r a t e g y o n s e v e r a l o c c a s i o n s w h e r e p a r t , o r a l l , o f a l e s s o n w a s u s e d t o d e m o n s t r a t e s o m e t h i n g i n f r o n t o f t h e c l a s s a s a w h o l e . T h e t e a c h e r , s o m e t i m e s h e l p e d b y o n e o r t w o s t u d e n t s , w o u l d d o t h e d e m o n s t r a t i o n w h i l e t h e c l a s s w o u l d b e o b s e r v i n g a n d s u p p o s e d l y t a k i n g n o t e s . F r e q u e n t l y M r . S t e w a r t r e f e r r e d t o d e m o n s t r a t i o n s a s " o b s e r v a t i o n a l a c t i v i t i e s " . M o r e o f t e n , h o w e v e r , t h e y w e r e c a l l e d s i m p l y d e m o n s t r a t i o n s , o r " m a x i d e m o ' s " w h e r e s o m e t h i n g b i g g e r t h a n u s u a l w a s p l a n n e d f o r . E x a m i n a t i o n o f v a r i o u s d e m o n s t r a t i o n s c a r r i e d o u t b y t h e t w o t e a c h e r s r e v e a l e d s o m e d i f f e r e n t s i t u a t i o n s w h e r e t h o s e d e m o n s t r a t i o n s w e r e u s e d . T h e m o s t f r e q u e n t o n e w a s t h e c a s e w h e n t h e t e a c h e r s w a n t e d t o e l u c i d a t e a c o n c e p t t h r o u g h a p h e n o m e n o n t h a t c o u l d b e o b s e r v e d . U n d e r t h i s c a t e g o r y , a m u l t i t u d e o f d e m o n s t r a t i o n s o n w a v e s a n d v a r i o u s 2 3 0 r e l a t e d c o n c e p t s l i k e w a v e f r o n t , f r e q u e n c y , a n d p e r i o d , w e r e c a r r i e d o u t b y t h e t e a c h e r s u s i n g v a r i o u s m e a n s i n c l u d i n g t h e r i p p l e t a n k . A n o t h e r s e t o f d e m o n s t r a t i o n s t h a t t o o k a w h o l e h o u r t o c a r r y o u t w a s r e l a t e d t o v a r i o u s c o n c e p t s o n s o u n d w a v e s . D u r i n g t h a t h o u r M r . S t e w a r t u s e d b o t h l e c t u r i n g a n d d e m o n s t r a t i o n t e c h n i q u e s . A c o m p l e t e t r a n s c r i p t o f t h a t l e s s o n a p p e a r s i n A p p e n d i x ( C ) . T h e c o n t e n t s o f t h e t r a n s c r i p t s h o w s t h e w i d e k n o w l e d g e b a s e M r . S t e w a r t e m p l o y e d i n t h i s l e s s o n . H e c o v e r e d , o n c e a n d f o r a l l , s o m e o f t h e v e r y b a s i c a n d p r o f o u n d c o n c e p t s a n d p r i n c i p l e s i n p h y s i c s , l i k e , f o r c e d a n d n a t u r a l v i b r a t i o n s , r e s o n a n c e , s u p e r p o s i t i o n p r i n c i p l e , s t a n d i n g w a v e s , a n d t e r m s l i k e n o d e s a n d a n t i n o d e s . A n o t h e r s i t u a t i o n w h e r e d e m o n s t r a t i o n s w e r e u s e d w a s w h e n t h e t e a c h e r s w a n t e d t o s h o w a w o r k i n g m o d e l f o r s o m e m a c h i n e s . T h a t w a s c l e a r i n t h e i r d e m o n s t r a t i o n s o f a v a r i e t y o f m o d e l s f o r s t e a m e n g i n e s . P r i n c i p l e s o f O p e r a t i o n f o r t h o s e m a c h i n e s , t o g e t h e r w i t h v a r i o u s c h a r a c t e r i s t i c s a n d s h o r t c o m i n g s w e r e e x p l a i n e d . T h e r e w a s a n o t h e r c a s e w h e n a m a c h i n e w a s u s e d t o e x p l a i n a f u n d a m e n t a l a n d s u b t l e p r i n c i p l e . T h a t w a s t h e c a s e w i t h t h e e p i c y c l e m a c h i n e , w h i c h w a s u s e d t o i l l u s t r a t e t h e r e t r o g r a d e m o t i o n o f p l a n e t s a s s u g g e s t e d i n P t o l e m y ' s g e o c e n t r i c s y s t e m . A t h i r d c a s e w a s w h e n t h e t e a c h e r s i n t r o d u c e d a n e w t o p i c . F o r e x a m p l e a w h o l e l e s s o n w a s u s e d t o p r e s e n t a v a r i e t y O f d e m o n s t r a t i o n s t h a t s o m e w h a t r e f l e c t e d o r 2 3 1 d e m o n s t r a t e d t h e n e w c o n c e p t o f i n e r t i a . F i n a l l y t e a c h e r s u s e d s o m e d e m o n s t r a t i o n s t o f o r m u l a t e a n d s o l v e s o m e p r o b l e m s . D e m o n s t r a t i o n s o n c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m c i t e d i n a p r e v i o u s c h a p t e r w o u l d f i t h e r e . I n t h o s e t w o d e m o n s t r a t i o n s , ” S h o o t t h e K i t t y " , a n d t h e " C a n n o n ” , t h e p r o b l e m f o r m u l a t e d w a s h o w t o f i n d t h e s p e e d o f s o m e t h i n g m o v i n g v e r y f a s t , l i k e a b u l l e t o r a h a r d r u b b e r b a l l f i r e d f r o m a c a n n o n . T h e t e a c h e r s d i d t h e d e m o n s t r a t i o n s a n d c a r r i e d o u t t h e n e c e s s a r y c a l c u l a t i o n s . O t h e r L e s s o n T y p e s A f e w o t h e r l e s s o n t y p e s w e r e u s e d o c c a s i o n a l l y . M y o b s e r v a t i o n s i n c l u d e d t w o l e s s o n s i n w h i c h t h e t e a c h e r , M r . S t e w a r t u s e d p r o g r a m m e d i n s t r u c t i o n t o d i s c u s s w a v e s a n d s o m e w a v e c o n c e p t s . D u r i n g t h o s e t w o d a y s M r . S t e w a r t d i s t r i b u t e d s p e c i a l b o o k l e t s o n w a v e s f o r t h e s t u d e n t s t o r e a d a n d a n s w e r s o m e q u e s t i o n s . E s s e n t i a l l y w h a t t h e s t u d e n t s d i d w a s t o g o o v e r t h e c o n c i s e i l l u s t r a t i o n s , a n d t h e n a n s w e r t h e q u e s t i o n s . M r . S t e w a r t d i d n o t d o m u c h d u r i n g t h o s e h o u r s f o r t h e a n s w e r s w e r e a l s o i n c l u d e d i n t h e b o o k l e t s a n d s t u d e n t s s e e m e d t o l o o k a t t h e m w h e n e v e r t h e y w a n t e d . D u r i n g t h o s e t w o d a y s M r . D a v i s w a s a b s e n t . H o w e v e r , h i s c l a s s e s u s e d t h e s a m e b o o k l e t s u n d e r M r . S t e w a r t ' s i n s t r u c t i o n s . M r . S t e w a r t d i d n o t s e e m e n t h u s i a s t i c a b o u t h o w t h i n g s w e n t d u r i n g t h o s e t w o d a y s . D u r i n g a c o n v e r s a t i o n w i t h h i m , h e t o l d m e t h a t h a d M r . D a v i s b e e n p r e s e n t , h e , M r . S t e w a r t , 2 3 2 w o u l d h a v e m a d e c e r t a i n c h a n g e s i n t h e w a y t h i n g s w e r e r u n d u r i n g t h a t p e r i o d . H e s t i l l w o u l d h a v e u s e d t h e b o o k l e t s , b u t w o u l d h a v e a u g m e n t e d t h a t w i t h s o m e d e m o n s t r a t i o n s . B u t s i n c e M r . D a v i s w a s a b s e n t , d o i n g w h a t h e d i d w a s t h e w a y h e t h o u g h t f a i r e n o u g h f o r a l l c l a s s e s , h i s a n d M r . D a v i s ' s , t o r e c e i v e e q u a l i n s t r u c t i o n a l t r e a t m e n t . 0 n a b o u t t h r e e o t h e r o c c a s i o n s , f i l m s a n d v i d e o t a p e s w e r e s c r e e n e d , a n d a t l e a s e o n e v i s i t t o t h e l i b r a r y w a s m a d e . S u c h a c t i v i t i e s u s e d t o t a k e p l a c e m o s t l y o n F r i d a y s , w h i c h I o f t e n , b u t n o t a l w a y s , s k i p p e d i n m y O b s e r v a t i o n s . S o m e R e m a r k s o n L e s s o n T y p e s T h e r e a r e s o m e g e n e r a l r e m a r k s w h i c h m a y b e d r a w n o u t o f t h i s d e s c r i p t i o n o f t h e t e a c h e r s l e s s o n t y p e s . F i r s t , t h e r e w a s a c l e a r i n t e n t i o n o n t h e p a r t O f t h e t e a c h e r s t o d i v e r s i f y t h e i r l e s s o n t y p e s . I n t h e n e x t s e c t i o n , I w i l l d i s c u s s v a r i o u s p o s s i b l e f a c t o r s t h a t c o u l d h a v e i n f l u e n c e d t h e t e a c h e r s ' d e c i s i o n t o c h o o s e a p a r t i c u l a r f o r m o f i n s t r u c t i o n . S e c o n d , t h e t e a c h e r s ' l e s s o n t y p e s w e r e d i r e c t e d m o s t l y t o w a r d t h e w h o l e c l a s s . I n r e c i t a t i o n , l e c t u r e , p r o b l e m s o l v i n g , a n d d e m o n s t r a t i o n l e s s o n s , t h e i n s t r u c t i o n a l i n t e r a c t i o n a l p a t t e r n s w e r e w h o l e - c l a s s o r i e n t e d . I n h a n d s - o n a c t i v i t i e s s t u d e n t s w e r e d i v i d e d i n t o g r o u p s b u t s t i l l w i t h a c l e a r i n t e n t i o n o n t h e p a r t o f t h e t e a c h e r s t o h a v e t h e i r p a c i n g c l a s s - o r i e n t e d r a t h e r t h a n g r o u p o r i n d i v i d u a l - 2 3 3 s t u d e n t - o r i e n t e d . T h i s l e n d s s u p p o r t t o s i m i l a r f i n d i n g s b y T o b i n ( 1 9 8 7 ) , a n d T o b i n a n d G a l l a g h e r ( 1 9 8 7 b ) . T h e t w o r e s e a r c h e r s r e p o r t e d t h a t a m a j o r i t y o f h i g h s h o o l s c i e n c e a n d m a t h t e a c h e r s t h e y s t u d i e d t a u g h t u s i n g p r e d o m i n a t e l y " w h o l e - c l a s s " a c t i v i t i e s . T h i r d , t h e b o n u s - p o i n t i s s u e I d i s c u s s e d c a n b e s e e n w i t h i n t h e m o t i v a t i o n a l s t r a t e g y u s e d b y t h e t e a c h e r s . I t c o u l d b e a r g u e d t h a t t h a t s t r a t e g y w a s u s e d n o t o n l y t o e n h a n c e t h e s t u d e n t s ' p a r t i c i p a t i o n i n c l a s s r o o m a c t i v i t i e s , b u t e q u a l l y w e l l t o p r o m o t e a p O p u l a r i m a g e f o r t h e p h y s i c s c o u r s e . T h e i d e a o f p r o m o t i n g a p o p u l a r i m a g e o f p h y s i c s o r p e r h a p s ” m a r k e t i n g ” t h e p h y s i c s c o u r s e s ( G a l l a g h e r , p e r s o n a l c o m m u n i c a t i o n ) , w a s c l e a r i n t h e t e a c h e r s ' u s a g e s o f c a t c h y t e r m s l i k e ” m a x i d e m o s , " t h e i r a d v e r t i s e m e n t o f t h e i r c o u r s e s , a n d t h e i r s e l e c t i o n o f s o m e t e a c h i n g e x a m p l e s t h a t a p p e a l e d t o o r p r o v o k e d t h e i r s t u d e n t s ' i m a g i n a t i o n ( s e e t h e t w o e x a m p l e s o n " m a i d e n s " a n d " a s t r o n a u t s " d i s c u s s e d o n a f o l l o w i n g s e c t i o n o n ' c o n c r e t i z i n g a n d d e s t r u c t u r i n g ' ) . W h a t e v e r t h e c a s e m a y b e , t h e b o n u s - p o i n t i s s u e s e e m e d t o b r i n g u n d e r f o c u s t h e s i g n i f i c a n c e o f t h e t e a c h e r s ' r e w a r d s t r u c t u r e i n i n f l u e n c i n g s t u d e n t s ' p a r t i c i p a t i o n i n c l a s s r o o m a c t i v i t i e s . T h i s c o n c l u s i o n c o n f i r m s D o y l e ' s ( 1 9 8 3 ) a r g u m e n t a b o u t t h e n e e d t o p a y m o r e a t t e n t i o n t o t h e r e w a r d s t r u c t u r e O p e r a t i n g i n c l a s s , a n d t o T o b i n a n d G a l l a g h e r ' s ( 1 9 8 7 b ) a s s e r t i o n t h a t t h e a s s e s s m e n t s y s t e m i n h i g h s c h o o l s c i e n c e c l a s s e s w a s u s e d t o m o t i v a t e s t u d e n t s . 2 3 4 F o u r t h c l a s s r o o m a c t i v i t i e s s e e m e d t o f o l l o w a w e e k l y r e p e t i t i o u s r h y t h m . I n o t i c e d , f o r e x a m p l e , t h a t t h e f i r s t t h r e e d a y s o f e a c h w e e k w e r e d e v o t e d f o r a c t i v i t i e s w h i c h r e f l e c t e d m o r e p a r t i c i p a t i o n o n t h e p a r t o f b o t h t h e t e a c h e r a n d t h e c l a s s . F r i d a y , o n t h e o t h e r h a n d , w a s m o s t l y t a k e n f o r q u i z z e s o r l e s s r i g o r o u s a c t i v i t i e s l i k e f i l m s , v i d e o t a p e s . T h u r s d a y w a s c i r c u m s t a n t i a l ; i t c o u l d g o e i t h e r w a y , b u t m o s t l y b e l o n g e d t o t h e f i r s t g r o u p , a n d o c c a s i o n a l l y u s e d f o r s o m e b o n u s a c t i v i t i e s . I t w a s a s i f F r i d a y s b e l o n g e d t o b o t h d i r e c t i o n s o f t h e w e e k d a y s : w o r k d a y s a n d w e e k e n d s . T h a t i s w h y , I d i d n o t e x p e c t b i g t h i n g s t o h a p p e n o n F r i d a y s . I n f a c t , t h a t w a s t h e i m p o r t a n t f a c t o r t h a t c o n v i n c e d m e t o d r o p m o s t F r i d a y s a n d s o m e T h u r s d a y s f r o m m y o b s e r v a t i o n s c h e d u l e s i n c e I c o u l d n o t a f f o r d g o i n g o n a d a i l y b a s i s . A s f a r a s c l a s s r o o m w o r k w a s c o n c e r n e d , I t h i n k t h a t s t u d e n t s ' p e r c e p t i o n o f t h i s d a y w a s d i f f e r e n t f r o m t h e i r p e r c e p t i o n o f t h e p r e c e d i n g f o u r d a y s . W h a t i s a l s o i n t e r e s t i n g a b o u t t h i s o b s e r v a t i o n i s t h e h i g h c o n t r a s t b e t w e e n t h e t w o t y p e s o f a c t i v i t i e s g i v e n o n F r i d a y s : f i l m a n d v i d e o t a p e , a n d q u i z z e s , i f d i s c i p l i n e i s t o b e p u s h e d i n t o t h i s p i c t u r e . I n f i l m a n d v i d e o t a p e s e s s i o n s s t u d e n t s w o u l d h a v e m o r e f r e e d o m t o t a l k t o g e t h e r , m a k e c o m m e n t s , o r e v e n d a y d r e a m . T h o u g h t h e t w o f i l m s I h a p p e n e d t o O b s e r v e w e r e r e l e v a n t t o t h e s u b j e c t m a t t e r d i s c u s s e d i n t h e c l a s s r o o m , s t u d e n t s d i d n o t a p p e a r a n x i o u s t o f o l l o w t h e i r l i t e r a l c o n t e n t , a n d t h e r e w a s o n l y v e r y b r i e f d i s c u s s i o n o f s o m e o f t h e c o n t e n t s . T h e r e w e r e n o 2 3 5 t e s t q u e s t i o n s r e l a t e d t o t h e s e a c t i v i t i e s . Q u i z z e s , o n t h e o t h e r h a n d , w o u l d d a m p e n m a n y p o t e n t i a l b e h a v i o r p r o b l e m s . I n s o d o i n g t h e t e a c h e r s a p p e a r e d t o h a v e u s e d t w o c o n t r a s t i n g m a n a g e m e n t s t y l e s t o d e a l w i t h t h e s a m e s i t u a t i o n : a d a y c h a r a c t e r i z e d b y s o m e l a x i t y a n d t h u s p o t e n t i a l l y p r o b l e m a t i c a s f a r a s c l a s s r o o m c o n t r o l w a s c o n c e r n e d . W h i l e o n e s t y l e t e n d e d t o c u r v e w i t h , o r r e s o n a t e w i t h , t h e a n t i c i p a t e d c i r c u m s t a n c e s , a n d t h u s l e s s e n a n y p o t e n t i a l f r i c t i o n w i t h t h e s t u d e n t s , t h e o t h e r s t y l e a t t e m p t e d t o h a l t t o t a l l y s u c h a t r e n d , a t l e a s t f o r a n h o u r , b y c r e a t i n g a h i g h l y s t r u c t u r e d c l a s s r o o m e n v i r o n m e n t w h e r e s t u d e n t s w o u l d h a v e o n e c h o i c e o n l y : t o t a k e t h e q u i z . A n y e v a s i v e o r u n d i s c i p l i n e d s t u d e n t a c t i o n s i n s u c h a c o n t e x t w o u l d b e c o s t l y o n t h e p a r t o f s t u d e n t s e x h i b i t i n g s u c h a c t i o n s . F a c t o r s I n f l u e n c i n g t h e T e a c h e r s ' C h o i c e n £ _ n L e s s o n T y p e I n p r e v i o u s s e c t i o n s I e x p l a i n e d , t h r o u g h a n e x a m p l e , h o w t h e t w o t e a c h e r s m a d e i m p o r t a n t d e c i s i o n s a b o u t w h a t k n o w l e d g e t o e x c l u d e f r o m t h e i r p l a n s a n d c o n s e q u e n t l y f r o m c l a s s r o o m i n s t r u c t i o n s . I n f o l l o w i n g s e c t i o n s , a s I w i l l d i s c u s s t h e t e a c h e r s ' g u i d i n g i n s t r u c t i o n a l O b j e c t i v e s i n d e a l i n g w i t h t h e s u b j e c t m a t t e r , t h i s i s s u e o f k n o w l e d g e i n c l u s i o n o r e x c l u s i o n t o g e t h e r w i t h m o r e s p e c i f i c d e t a i l s o n h o w t h e t e a c h e r s d e a l t w i t h t h e s u b j e c t m a t t e r w i l l b e c o m e c l e a r e r . T o s o m e d e g r e e , t a l k i n g a b o u t c h o o s i n g a l e s s o n t y p e i s r e l a t e d t o t h e t e a c h e r s ' t r e a t m e n t o f t h e 2 3 6 s u b j e c t m a t t e r i n g e n e r a l . T h e r e f o r e , t a l k i n g a b o u t t h e f a c t o r s t h a t i n f l u e n c e d s u c h a c h o i c e i s i n t e r w i n e d w i t h t h e m o r e g e n e r a l i s s u e o f t e a c h e r s ' i n s t r u c t i o n a l g o a l s a n d O b j e c t i v e s . I n t h i s s e c t i o n , h o w e v e r , a n d f o r o r g a n i z a t i o n a l p u r p o s e s I w i l l t r y t o l i m i t m y t a l k t o l e s s o n t y p e s . A s w i l l b e s o o n c l e a r , i s o l a t i n g t h e t w o i s s u e s i s a r t i f i c i a l a n d i s o n l y d o n e f o r o r g a n i z a t i o n a l p u r p o s e s . W h a t w e r e t h e f a c t o r s t h a t w e r e p o s s i b l y c o n s i d e r e d b y t h e t e a c h e r s i n d e c i d i n g a l e s s o n t y p e i n t h e i r p h y s i c s i n s t r u c t i o n ? I w i l l d i s c u s s t h i s q u e s t i o n m o s t l y i n t h e c o n t e x t o f t h e H P P c o u r s e b e c a u s e , a s w a s s t a t e d b e f o r e , t h e s e l e s s o n t y p e s a p p e a r e d m o s t l y i n t h e c o n t e x t o f d e a l i n g w i t h t h i s c o u r s e . I n h i s a r t i c u l a t i o n o f w h a t a n d h o w t o t e a c h , M r . S t e w a r t m e n t i o n e d f i v e m a j o r c o n s t r a i n t s t h a t i n f l u e n c e d b o t h t h e c o n t e n t s a n d m e t h o d s o f i n s t r u c t i o n s : t h e n a t u r e o f t h e s u b j e c t m a t t e r , t i m e , a v a i l a b i l i t y o f e q u i p m e n t , c l a s s s i z e , a n d t e a c h e r s ' p r o f e s s i o n a l e x p e r i e n c e . 1 . N a t u r e n £ _ t h e S u b j e c t M a t t e r A s f o r t h e n a t u r e o f t h e s u b j e c t m a t t e r M r . S t e w a r t e x p l a i n e d t h a t i f a c o n c e p t i s o n e ” f o r w h i c h t h e r e w a s n o p a y o f f d o w n t h e r o a d ” , t h e n i t c o u l d b e i g n o r e d . A s t o h o w h e w o u l d j u d g e t h a t , M r . S t e w a r t r e f e r r e d t o h i s e x p e r i e n c e . £ 1 1 . 2 2 T i m e w a s a c o n s t r a i n t p a r t l y b e c a u s e t e a c h e r s w a n t e d t o c o v e r t h e w h o l e b o o k . A s M r . S t e w a r t e x p l a i n e d " W e w a n t t o 2 3 7 b e a b l e t o t a k e a b o u t a w e e k a n d a h a l f p e r c h a p t e r t h r o u g h o u t t h e c o u r s e i n o r d e r t o g e t t h e t o t a l p i c t u r e o f p h y s i c s . ” T h i s w o u l d , c o n s e q u e n t l y , i n f l u e n c e t h e l e s s o n t y p e f o r s o m e t O p i c s . A s e x p l a i n e d b e f o r e , i n o n e l e c t u r e o n l y , t h e t e a c h e r c o v e r e d a w i d e v a r i e t y o f c e n t r a l a n d s O p h i s t i c a t e d c o n c e p t s l i k e , r e s o n a n c e , s t a n d i n g w a v e s , a n d t h e s u p e r p o s i t i o n p r i n c i p l e . 3 . A v a i l a b i l i t y 2 : E q u i p m e n t A v a i l a b i l i t y o f e q u i p m e n t s , w o u l d a l s o i m p o s e s o m e l i m i t a t i o n s o n n o t o n l y w h a t t o t e a c h , b u t a l s o o n h o w t o t e a c h i t . A s m a l l g r o u p l a b e x p e r i m e n t m a y b e r e p l a c e d b y a l a r g e - g r o u p e x p e r i m e n t , w h i c h i n t u r n m a y s t i l l b e r e d u c e d t o a m e r e d e m o n s t r a t i o n w h e n a p h y s i c s t e a c h e r o p e r a t e s w i t h a s h o r t a g e o f l a b e q u i p m e n t . 4 . C l a s s S i z e C l a s s s i z e w o u l d s e r i o u s l y i n f l u e n c e l e s s o n t y p e s . W i t h t h i r t y s t u d e n t s , o r m o r e , i t w o u l d b e c o m e v e r y d i f f i c u l t t o u s e t e c h n i q u e s t h a t w o u l d r e q u i r e m o n i t o r i n g s t u d e n t s ' w o r k o n i n d i v i d u a l b a s i s . L e s s o n t y p e s i n l a r g e c l a s s e s m a y t e n d t o e m p h a s i z e s t r a t e g i e s l i k e l e c t u r i n g o r d e m o n s t r a t i o n s w h e r e t h e w h o l e c l a s s w o u l d b e d e a l t w i t h a t t h e s a m e t i m e . 5 . P r o f e s s i o n a l E x p e r i e n c e I t i s i n t e r e s t i n g t o s e e h o w M r . S t e w a r t s a w t h e i r p r o f e s s i o n a l e x p e r i e n c e a n d k n o w l e d g e a s a c o n s t r a i n t , b u t a s t r a n g e ” o n e a s h e p u t i t , t o w h a t a n d h o w t h e y t a u g h t p h y s i c s . L e t m e q u o t e h i m d e s c r i b i n g t h a t c o n s t r a i n t . 4 W _ — — — — — — — - _ . _ _ _ — _ . _ _ _ W 4 " - - — . _ _ — . . _ 2 3 8 ” . . . s t i l l a n o t h e r [ l a u g h ] k i n d o f s t r a n g e s o r t o f c o n s t r a i n t . ” K e n ” a n d I h a v e t a u g h t t o g e t h e r f o r a l o n g t i m e . W e ' v e t r i e d a l o t o f w i l d i d e a s . E v e r y c o n s t r u c t i o n t h a t c a m e d o w n t h e r o a d ! E v e r y p l a n ! E v e r y t e a c h i n g g i m m i c k ! T e a c h i n g a n g l e t h a t w e c o u l d t h i n k o f , t h a t w e c o u l d f i n d o u t , w e t r i e d ! A n d o v e r a p e r i o d o f t i m e w e s a i d , w e f o u n d : w e l l , t h i s d i d n ' t w o r k v e r y w e l l h e r e , l a s t y e a r w e d i d i t i n a d i f f e r e n t w a y a n d t h a t s e e m e d b e t t e r . T h e n w e c o m e a r o u n d n e x t y e a r a n d l o o k a t t h a t . W e s u b t r a c t , t h r o w o u t t h e i d e a s w e t r i e d a n d t h e y d o n ' t w o r k . A n d s o t h e r e i s a c o n v e r g e n c e o v e r a p e r i o d o f t i m e o f t h i n g s t h a t h a v e b u b b l e d t o t h e t O p a s b e e n t h e b e s t w a y t o a p p r o a c h a c e r t a i n i d e a . T h e s e t h i n g s h a v e f i l t e r e d t o t h e t o p a n d w e ' v e t h r o w n o u t t h e o n e s t h a t d i d n ' t w o r k s o w e l l ” . [ 1 s t I n t e r v i e w : 9 / 2 3 / 8 6 ] S o t h i s p r o c e s s o f " e v o l u t i o n b y s u b t r a c t i o n " , a s M r . S t e w a r t c a l l e d i t o n a n o t h e r o c c a s i o n , r e s u l t e d i n a d a p t i n g t h e b e s t m e t h o d s o f p h y s i c s i n s t r u c t i o n . I n d e e d i t i s a c o n s t r a i n t , a n d a m a j o r o n e , o n a n y d e s i r e t o l o o k f o r b e t t e r m e t h o d s ! F r o m t h i s p e r s p e c t i v e , t h e r e w o u l d b e n o b e t t e r m e t h o d s a n y m o r e . I w i l l d e s c r i b e t h i s a s a p i t f a l l o f e x p e r i e n c e . A s I a t t e m p t e d t o m a k e a c o h e r e n t i n t e r p r e t i v e p i c t u r e o f t h e s e f a c t o r s s e v e r a l i m p l a u s i b i l i t i e s a p p e a r e d . F o r e x a m p l e , o n s e v e r a l o c c a s i o n s b o t h t e a c h e r s d e s c r i b e d t h e i r p h y s i c s c o u r s e , i n p a r t , a s a p r e p a r a t i o n f o r c o l l e g e p h y s i c s . A s w a s d i s c u s s e d b e f o r e t h e t O p i c s t h e y c h o s e w e r e m o s t l y c o l l e g e o r i e n t e d . H o w , t h e n , d i d t h e t e a c h e r s j u d g e s o m e o f t h e f u n d a m e n t a l p h y s i c s c o n c e p t s a s o n e s ” f o r w h i c h t h e r e w a s n o p a y o f f d o w n t h e r o a d ? ” T i m e w a s c i t e d a s a c o n s t r a i n t . B u t i t w a s s o o n l y b e c a u s e t h e t e a c h e r s h a d d e c i d e d i n a d v a n c e , i n t h e i r l e s s o n 2 3 9 p l a n s , t o a l l o c a t e a f i x e d p e r i o d o f t i m e f o r e a c h c h a p t e r , a n d t o c o v e r a l l t h e c h a p t e r s i n c l u d e d i n t h e t e x t b o o k . T i m e a n d c o v e r a g e c o u l d h a v e b e e n m a n i p u l a t e d i n d i f f e r e n t w a y s . C l a s s s i z e c o u l d h a v e a l s o b e e n m a n i p u l a t e d o r i n f l u e n c e d b y t h e t e a c h e r s h a d t h e y c h o s e n t o . A s i t w i l l b e s e e n b o t h t e a c h e r s e n c o u r a g e d , a n d i n d i f f e r e n t w a y s , s t u d e n t s t o t a k e t h e i r c o u r s e s . H i g h e n r o l l m e n t w a s o n e o f t h e i r i m p o r t a n t c o n c e r n s . T o w o r k f o r h i g h e n r o l l m e n t a n d t h e n c i t e c l a s s s i z e a s a c o n s t r a i n t o n t e a c h i n g i m p l i e s a c i r c u l a r i t y i n t h e t e a c h e r s ' t h i n k i n g o r m e r e r a t i o n a l i z a t i o n o f w h a t t h e y w e r e d o i n g . E v e n t h e p r o c e s s o f " e v o l u t i o n b y s u b t r a c t i o n " w h i c h M r . S t e w a a r t t h o u g h t r e s u l t e d i n t h e b e s t m e t h o d s o f p h y s i c s i n s t r u c t i o n s e e m e d o n l y t o j u s t i f y o r r a t i o n a l i z e t h e s t a t u s q u o i n p h y s i c s i n s t r u c t i o n a t t h e s c h o o l . I o n c e a s k e d M r . S t e w a r t , a f t e r a t h o r o u g h i n t e r v i e w i n g a b o u t h o w h e t a u g h t p h y s i c s , w h e t h e r o r n o t h e f e l t t h a t h e w a s b e t r a y i n g t h e p h y s i c s h e l e a r n e d a t c o l l e g e b y t r e a t i n g i t t h e w a y h e d i d . H i s i m m e d i a t e a n s w e r w a s : ” y e s " . A f t e r a f e w s e c o n d s , h o w e v e r , h e a d d e d : " b u t t h a t d e p e n d s u p o n w h i c h p h y s i c s y o u m e a n ” : i m p l y i n g a d i s t i n c t i o n b e t w e e n p h y s i c s o f t h e p h y s i c s c o m m u n i t y a n d p h y s i c s o f t h e p u b l i c a t l a r g e w h i c h h e a d v o c a t e d e v e r y n o w a n d t h e n . M r . D a v i s , o n t h e o t h e r h a n d , c o n f e s s e d t o m e o n m o r e t h a n o n e o c c a s i o n t h a t h e y e a r n e d a l o t f o r t h o s e d a y s w h e n b o t h t e a c h e r s w e r e e x p e r i m e n t i n g o n " w i l d " i d e a s . 2 4 0 W h a t w o u l d t h a t m e a n ? A m o n g o t h e r t h i n g s , t h i s w o u l d m e a n t h a t t h e t e a c h e r s ' d e c i s i o n t o d i v e r s i f y t h e i r l e s s o n t y p e s , m i g h t b e c o n n e c t e d w i t h o t h e r c o n t e x t u a l i s s u e s a c t i n g o n t h e s e t t i n g i n m o r e f u n d a m e n t a l w a y s t h a n d i d o t h e r f a c t o r s r e l a t e d t o t i m e , n a t u r e o f c o n t e n t s , o r a v a i l a b i l i t y O f e q u i p m e n t . I n e x a m i n i n g t h e i n t e r v i e w t r a n s c r i p t s , I c a m e a c r o s s t w o o t h e r f a c t o r s w h i c h s e e m e d t o m e m o r e f u n d a m e n t a l i n t h e i r w a y s o f i n f l u e n c i n g t h e t o t a l i t y o f t h e t e a c h e r s ' d e c i s i o n t o d i v e r s i f y t h e i r i n s t r u c t i o n a l a p p r o a c h e s . T h e f i r s t s e e m e d p e d a g o g i c a l i n n a t u r e . M r . S t e w a r t m a d e t h e c o n n e c t i o n b e t w e e n t h e i r d e c i s i o n t o d i v e r s i f y l e s s o n t y p e s a n d t h e i r u n d e r s t a n d i n g o f h o w s t u d e n t s l e a r n . " P r o j e c t P h y s i c s c o u r s e i s g o i n g o u t ( i n a u d i b l e ) i s t h a t d i f f e r e n t s t u d e n t s l e a r n b e t t e r b y s o m e m e d i a t h a n o t h e r s . Y o u k n o w , C h a r l i e i n t h e f r o n t r o w m i g h t l e a r n b e t t e r f r o m e x p e r i m e n t s t h a n S u z y . S h e m i g h t d o b e t t e r b y d o i n g m a t h e m a t i c a l p r o b l e m s . A n d s o m e b o d y e l s e i n t h e r o o m m i g h t d o b e t t e r b y r e a d i n g i n t h e t e x t . S O . . . ( i t w a s . . . ) t h e f e e l i n g o f t h e p e O p l e w h o p u t t o g e t h e r P r o j e c t P h y s i c s , a c o u r s e s h o u l d h a v e , s h o u l d p r e s e n t s e v e r a l a v e n u e s f o r a s t u d e n t t o u n d e r s t a n d a c o n c e p t ” . [ 2 n d I n t e r v i e w : 1 0 / 1 4 / 8 6 ] S O t h e t e a c h e r s a p p e a r e d t o h a v e a t t e m p t e d t o g o a l o n g w i t h t h e c o u r s e ' s s u g g e s t i o n t o p r o v i d e ” s e v e r a l a v e n u e s " t o u n d e r s t a n d a c o n c e p t . I n m a n y s i t u a t i o n s t h e y d i d p r e s e n t s e v e r a l l e s s o n t y p e s w i t h i n t h e s a m e c h a p t e r t h a t u s e d t o c l u s t e r a r o u n d a s m a l l n u m b e r o f c o n c e p t s . I t i s a l s o c l e a r t h a t M r . S t e w a r t c o n s i d e r e d t h a t a p l a u s i b l e p e d a g o g i c a l p r i n c i p l e t h a t h a d t o d o w i t h s t u d e n t l e a r n i n g . T h e 2 4 1 r e l e v a n t q u e s t i o n h e r e , i s w h e t h e r o r n o t , M r . S t e w a r t o r M r . D a v i s , m a d e a n y a t t e m p t s t o k n o w w h e t h e r ” C h a r l i e i n t h e f r o n t r o w ” m i g h t r e a l l y b e n e f i t m o r e f r o m e x p e r i m e n t s t h a n f r o m l e c t u r i n g . A s w i l l b e s e e n i n t h e n e x t s e c t i o n , t h e y d i d n o t ; a n d t h e y d i d n o t i n t e n d t o d o t h a t . T h e i r i n s t r u c t i o n a l t a r g e t w a s t h e c l a s s a s a w h o l e , a n d n o t i n d i v i d u a l s t u d e n t s . A n y p h y s i c s t e a c h e r w o u l d a g r e e , I b e l i e v e , t h a t t h e r e i s a n e l e m e n t o f f u n i n t e a c h i n g p h y s i c s . H o w e n j o y a b l e t o a p h y s i c s t e a c h e r a r e t h o s e m o m e n t s w h e n h e d e m o n s t r a t e s t o h i m s e l f f i r s t a c e r t a i n p h y s i c a l c o n c e p t , s a y s t a n d i n g w a v e s , w h i c h h e l o n g k n e w o r d e a l t w i t h i n t u i t i v e l y o r m a t h e m a t i c a l l y ! S u c h a d e m o n s t r a t i o n , e s p e c i a l l y w h e n i t i s d o n e f o r t h e f i r s t t i m e , w o u l d b e a g r e a t s o u r c e o f s a t i s f a c t i o n a n d f u n . I t w o u l d b e a p h y s i c a l e m b o d i m e n t f o r o t h e r w i s e f u z z y , e v a s i v e , s h a k y , a n d u n c e r t a i n u n d e r s t a n d i n g f o r s o m e t h i n g h e s t r u g g l e d h a r d t o p e r c e i v e . A s u c c e s s f u l d e m o n s t r a t i o n o r e x p e r i m e n t w o u l d m a k e a g r e a t d i f f e r e n c e i n t e a c h e r a n d s t u d e n t a t t i t u d e a n d c o n c e p t i o n t o w a r d p h y s i c s a n d t h e a t t e m p t s t o u n d e r s t a n d i t . C o n v e r s e l y , e v e r y p h y s i c s t e a c h e r , I s u p p o s e , t a s t e d s o m e m e a s u r e o f f r u s t r a t i o n , d i s a p p o i n t m e n t , a n d e m b a r a s s m e n t w h e n h i s d e m o n s t r a t i o n o r e x p e r i m e n t d i d n o t w o r k . S t r i v i n g t o u n d e r s t a n d , t o q u i e t o u r i n n e r i n q u i s i t i o n s a b o u t c e r t a i n p h y s i c a l m a n i f e s t a t i o n s , t o u n l e a s h t h e r e i n s o f o u r i m a g i n a t i o n i n i t s a t t e m p t t o m o d e l o u r r a t i o n a l t h i n k i n g a b o u t n a t u r e , a r e , I b e l i e v e , a d r i v i n g f o r c e f o r m a n y 2 4 2 p e o p l e p u r s u i n g p h y s i c s a n d s c i e n c e i n g e n e r a l . N u r t u r i n g t h i s h u m a n d i m e n s i o n c o u l d , a n d I b e l i e v e s h o u l d , b e o n e f u n d a m e n t a l c r i t e r i o n b y w h i c h w e c a n m e a s u r e t h e s u c c e s s e s a n d f a i l u r e s o f o u r p h y s i c s t e a c h i n g . S o w i t h o u t p h y s i c a l r e p r e s e n t a t i o n s o r e m b o d i m e n t s i n s o m e f o r m o r a n o t h e r o f t h e p h y s i c s s t u f f t e a c h e r s d i s c u s s i n c l a s s r o o m s , p h y s i c s m a y b e c o n c e i v e d a s b o r i n g a n d i r r e l e v a n t t o m a n y s t u d e n t s w h o m a y c o n s e q u e n t l y t u r n t h e i r b a c k s t o p h y s i c s a n d s c i e n c e a l t o g e t h e r . B o t h t e a c h e r s k n e w t h a t v e r y w e l l . I n t h a t s e n s e , d i v e r s i f i c a t i o n w o u l d b e a r e q u i r e m e n t e m b e d d e d i n t h e n a t u r e o f p h y s i c s k n o w l e d g e w i t h o u t w h i c h s o m e t h i n g f u n d a m e n t a l w o u l d b e l a c k i n g . I n o t h e r w o r d s n o t t o d i v e r s i f y i n o u r a p p r o a c h e s t o t e a c h a p h y s i c a l c o n c e p t , w o u l d b e e q u i v a l e n t t o l e a v i n g o u t o n e o f t h e v i t a l a n d s t i m u l a t i n g d i m e n s i o n s o f o u r p h y s i c s k n o w l e d g e . L e t m e n o w i n t r o d u c e a q u o t e f r o m M r . S t e w a r t t h a t p u t a l l t h e s e t h i n g s t o g e t h e r , p l u s s o m e t h i n g e l s e . " W e s e l e c t l e s s o n s t h a t i n v o l v e a v a r i e t y o f l e s s o n t y p e s . T h a t i t ' s n o t l e c t u r e e v e r y d a y ; i t ' s n o t p r o b l e m s e v e r y d a y ; i t ' s n o t e x p e r i m e n t s e v e r y d a y , b u t a n u m b e r o f d i f f e r e n t t h i n g s . A n d w e p r o v i d e t h a t v a r i e t y a s m u c h f o r o u r o w n s u r v i v a l a s a n y t h i n g e l s e . S o t h e c l a s s i s d i f f e r e n t e v e r y d a y . Y e s , i t w o u l d b e v e r y b o r i n g f o r m e t o t e a c h a m a t h c l a s s w h e r e , e v e r y d a y , y o u s p e n d t h e f i r s t f i f t e e n m i n u t e s g o i n g o v e r t o m o r r o w ' s w o r k , a n d t h e l a s t m i n u t e s o f t h e c l a s s w o r k i n g o n h o m e w o r k , a n d t h a t ' s t h e w a y a d a y a f t e r d a y . I w o u l d n ' t l i k e t h a t . I l i k e t h e f a c t t h a t w e a r e d o i n g a d e m o n s t r a t i o n l e c t u r e t o d a y , w e ' r e d o i n g h i s t o r i c a l l e c t u r e t o m o r r o w ; s o m e t h i n g e l s e , a n e x p e r i m e n t , p r o b l e m s , a n d s o a v a r i e t y o f t h i n g s . S o I t h i n k t h e k i d s g e t f r o m t h e w a y w e s e l e c t t h e l e s s o n , p l a n a l e s s o n , t h u s g e t a g o o d O f v a r i e t y o f v i e w s o f a c o n c e p t , n o t o n l y f r o m a n e x p e r i m e n t a l p o i n t o f v i e w , b u t f r o m l e c t u r e , 2 4 3 d e m o n s t r a t i o n , p e r h a p s t h a t c a n p u t s o m e o f t h e d a t a , s o m e o f t h e s e r e l a t i o n s h i p s i n a c o n t e x t . T h e y r e a d i t i n t h e b o o k t h e y d o p r o b l e m s o l v i n g , a n d s u p p o s e d l y , h o p e f u l l y , t h e u n d e r s t a n d i n g i f n o t f r o m o n e m e t h o d o f a p p r o a c h i n t h a t i d e a , a n o t h e r p e r h a p s , o r o n e r e i n f o r c e s t h e o t h e r ” . [ l s t I n t e r v i e w : 9 / 2 3 / 8 6 ] S o w h a t a p p e a r e d a s a p e d a g o g i c a l b e l i e f t u r n e d o u t t o b e s t r o n g l y c o n n e c t e d w i t h t h e n a t u r e o f t h e s u b j e c t m a t t e r . B u t e v e n t u a l l y , h o w e v e r , M r . S t e w a r t a p p e a r e d m o r e c o n c e r n e d a b o u t t h e i r s u r v i v a l . D i v e r s i f i c a t i o n o f l e s s o n t y p e s s e e m e d t o b e m o r e s t r o n g l y r e l a t e d t o t h e t e a c h e r s ' s t r a t e g i e s t o c O p e w i t h t h e i r w o r k c o n d i t i o n s . T h e s e c o n d f a c t o r t h a t s e e m e d t o h a v e i n f l u e n c e d t h e t e a c h e r s ' c h o i c e o f a l e s s o n t y p e w a s r e v e a l e d t o m e b y M r . D a v i s d u r i n g m y o b s e r v a t i o n s f o r m y p r e v i o u s r e s e a r c h w o r k w i t h t h e I R T ( A b u I s n e i n e h , 1 9 8 6 ) . A t t h e e n d o f m y o b s e r v a t i o n o f a n O p e n a i r a c t i v i t y i n w h i c h s t u d e n t s l a u n c h e d l i t t l e r o c k e t s , I s t a r t e d t o a s k M r . D a v i s w h a t p h y s i c s k n o w l e d g e o r s k i l l s h e h a d i n m i n d t o t e a c h t h r o u g h t h a t a c t i v i t y . M r . D a v i s r e s p o n d e d b y e x p l a i n i n g t h a t s o m e a c t i v i t i e s , l i k e r o c k e t l a u n c h i n g w e r e v e r y a t t r a c t i v e t o s t u d e n t s . H e t h e n w e n t o n t o p o i n t o u t t h a t t h e y h a d i n t h e p a s t s t O p p e d t h a t a c t i v i t y f o r a c o u p l e o f y e a r s a n d e n r o l l m e n t w e n t d o w n . C o n s e q u e n t l y , t h e y d e c i d e d t o t r y i t a g a i n . I n a s e n s e , p r o m o t i n g h i g h e n r o l l m e n t , c o u l d b e s e e n a s J u s t a n o t h e r d i m e n s i o n i n t h e w i d e r i s s u e o f s u r v i v a l . A s ‘ W 1 l l b e s e e n i n t h e r e s t o f t h i s c h a p t e r , t h i s i s s u e s e e m s C c ) u n d e r l i e m a n y o f t h e t e a c h e r s ' d e c i s i o n s n o t o n l y a b o u t 2 4 4 t h e f o r m s o f i n s t r u c t i o n , b u t e q u a l l y w e l l , a b o u t t h e i t s c o n t e n t . V a r i o u s r e s e a r c h e r s h a v e d e s c r i b e d s u c h t e a c h e r b e h a v i o r s a s ” c o p i n g ” ( L a c e y , 1 9 7 7 ; H a r g r e a v e s , 1 9 8 4 ; S i k e s e t a 1 , 1 9 8 5 ) o r " s u r v i v a l ” ( W o o d s , 1 9 8 4 ) s t r a t e g i e s . W h i l e i t i s t r u e t h a t t e a c h i n g i n g e n e r a l a n d p h y s i c s t e a c h i n g i n p a r t i c u l a r m a y b e v e r y s t r e s s i n g f o r m a n y t e a c h e r s , t h e i s s u e o f " s u r v i v a l " s h o u l d n o t b e e x a g g e r a t e d . N e i t h e r s h o u l d w e a l l o w i t t o c o n c e a l o t h e r i s s u e s w h o s e a p p e a r a n c e i n t h e t e a c h e r s ' a r t i c u l a t i o n o f t h e i r p r o b l e m s i s l e s s p o t e n t i a l . L e t m e c o n c l u d e t h i s s e c t i o n w i t h a n e l a b o r a t i o n o f t h e i d e a o f s u r v i v a l i n t h e c o n t e x t o f M r . S t e w a r t ' s a r t i c u l a t i o n t o s e e h o w o t h e r i m p o r t a n t i s s u e s r e l a t e d t o t h e s u b j e c t m a t t e r w e r e c o n f o u n d e d i n t h a t s e e m i n g l y p r i m a r y c o n c e p t , s u r v i v a l . P r e v i o u s l y i n t h i s s e c t i o n , I n o t e d h o w M r . S t e w a r t c o n c e i v e d t h e i r i n s t r u c t i o n a l t e c h n i q u e s a s a " c o n v e r g e n c e t o w a r d t h e b e s t " . I c a l l e d t h a t a p i t f a l l o f e x p e r i e n c e . I n t h e l a s t q u o t e M r . S t e w a r t t a l k e d a b o u t b o r e d o m a n d s u r v i v a l . I t s e e m s a s t h o u g h w h a t M r . S t e w a r t w a s s a y i n g a m o u n t e d t o s o m e t h i n g l i k e t h i s : a f t e r t r y i n g a l o t o f t e c h n i q u e s , a n d t a m i n g s o m a n y w i l d i d e a s , w e h a v e r e a c h e d a s t a b l e e x p e r i e n t i a l p l a t e a u w h e r e w e k n e w w h a t w a s b e s t t o d o . A f t e r r e a c h i n g s u c h a s t a g e , w o r k b e c o m e s m e r e r o u t i n e , w h i c h t h o u g h m a y p r o v e e f f i c i e n t i n s a v i n g t i m e a n d e n e r g y , i t w o u l d s t i l l c o n n a t e b o r e d o m . T o s u r v i v e t h i s f e a t u r e o f t h e i r w o r k , t e a c h e r s s e e m e d t o h a v e d i v e r s i f i e d t h e i r t e c h n i q u e s . 2 4 5 H o w a n d w h y d i d a d y n a m i c a n d i n t e r e s t i n g h u m a n k n o w l e d g e l i k e p h y s i c s b e c o m e b o r i n g t o d i s c u s s r e p e a t e d l y . W h i l e I d o n o t p r e t e n d t o h a v e a s a t i s f a c t o r y a n s w e r f o r s u c h a c o m p l i c a t e d q u e s t i o n , a n e l e m e n t o f s u c h a n a n s w e r a p p e a r s p l a u s i b l e i n t h e l i g h t o f w h a t h a s b e e n d i s c u s s e d . B e f o r e g o i n g i n t o t h a t e l e m e n t , h o w e v e r , l e t m e i n t r o d u c e M r . ~ S t e w a r t ' s p e r c e p t i o n o f t h e c h a n g e s t h a t o c c u r r e d i n h i s p h y s i c s k n o w l e d g e o v e r t h e y e a r s a n d s i n c e h i s g r a d u a t i o n . M r . S t e w a r t e x p l a i n e d t o m e t h r o u g h a d r a w i n g , a c O p y o f w h i c h a p p e a r s i n f i g u r e ( 3 ) , h o w h i s d e e p v e r t i c a l k n o w l e d g e e x t e n s i o n s i n v a r i o u s p h y s i c s a r e a s , l i k e E m f M e c h a n i c s 1 k ; \ O p t i c s A \ { \ U I W “ F i g u r e ( 3 ) . M r . S t e w a r t ' s R e p r e s e n t a t i o n o f H i s P h y s i c s K n o w l e d g e O p t i c s , e l e c t r o m a g n e t i c t h e o r y , a n d m e c h a n i c s , w h i c h h e l e a r n e d d u r i n g h i s c o l l e g e y e a r s h a d l e v e l e d o u t w i t h t i m e i n t o a h o r i z o n t a l l a y e r o f i n t e g r a t e d k n o w l e d g e o f p h y s i c s O r s c i e n c e i n g e n e r a l . T h e v e r t i c a l l i n e s i n t h e f i g u r e r e p r e s e n t e d h i s k n o w l e d g e o f v a r i o u s a r e a s o f p h y s i c s j u s t a f t e r g r a d u a t i o n . H e d e s c r i b e d t h a t k n o w l e d g e a s - ’ - . _ H f “ 2 4 6 c o n c e p t u a l l y u n c l e a r , a n d u n i n t e g r a t e d , i . e . , n o c l e a r c o n n e c t i o n s a m o n g t h e s e k n o w l e d g e s t r u c t u r e s . W i t h t i m e , t h e s e d e e p v e r t i c a l k n o w l e d g e s t r u c t u r e s g r a d u a l l y d i s a p p e a r e d a n d w e r e r e p l a c e d b y m u c h l e s s d e e p k n o w l e d g e s t r u c t u r e s , t h e s h a d e d a r e a i n t h e f i g u r e , w h i c h w e r e c o n c e p t u a l l y c l e a r a n d s t r u c t u r a l l y i n t e g r a t e d . A t t h i s p o i n t , h e r e f e r r e d t o w h a t h e d e s c r i b e d b e f o r e a s ” i n t e r l o c k i n g ” p h y s i c s k n o w l e d g e . I t s e e m s t o m e t h a t w h a t I c a l l e d a p i t f a l l o f e x p e r i e n c e r e p r e s e n t e d a s t a t e i n t h e t e a c h e r s ' p r o f e s s i o n a l l i f e w h e r e t h e i r e x p e r i e n t i a l k n o w l e d g e o f p h y s i c s a n d p h y s i c s t e a c h i n g h a s r e a c h e d a s t e a d y s t a t e w h i c h c a n h a r d l y b e c h a n g e d b y a n y e x t e r n a l k n o w l e d g e f l u c t u a t i o n s . I t i s a s i f t h i s e x p e r i e n t i a l k n o w l e d g e h a d b e c o m e r e s i s t a n t t o c h a n g e s o r r e f o r m a t i o n s . I n a s e n s e , t h i s i s w h a t M r . S t e w a r t m e a n t w h e n h e d e s c r i b e d t h e p r o c e s s o f e v o l u t i o n i n t h e i r m e t h o d s O f p h y s i c s t e a c h i n g a s a c o n s t r a i n t o n w h a t t h e y d i d . I t i s a s i f t h o s e v i b r a n t a n d p u l s a t i n g y e a r s o f t e a c h i n g p h y s i c s , f o r w h i c h M r . D a v i s y e a r n e d , a n d t o w h i c h M r . S t e w a r t r e f e r r e d f r e q u e n t l y , h a d f i n a l l y f o r m e d a s t a b l e a n d i n f l e x i b l e f o r m o f e x p e r i e n t i a l k n o w l e d g e o f t h e s u b j e c t m a t t e r a n d t h e w a y t o t e a c h i t . S u c h a f o r m o f k n o w l e d g e w o u l d s h o w r e s i s t a n c e t o c h a n g e ; i t w o u l d g r o w m i n i m a l l y , i f a t a l l . C o m p a r e t h i s s t a t e o f k n o w l e d g e w i t h w h a t i s g o i n g o n i n t h e w o r l d o f p h y s i c s o r s c i e n c e i n g e n e r a l . S u r e l y , t h e c o n t r a s t a p p e a r s v e r y s h a r p . P h y s i c s , l i k e o t h e r s c i e n t i f i c 2 4 7 f i e l d s i s i n c o n t i n u o u s c h a n g e . H u m a n k n o w l e d g e i n v a r i o u s s c i e n c e a r e a s i s i n a p r o c e s s o f c o n t i n u o u s r e f o r m a t i o n a n d d e v e l o p m e n t . C a n w e , t h e n , c o n c l u d e a n y t h i n g a b o u t w h a t h a s b e e n l o s t o r a b s e n t f r o m t h e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e s t r u c t u r e s ? M y a n s w e r t o t h i s c o m p l e x q u e s t i o n i s p a r t i a l l y s p e c u l a t i v e a n d i n c o m p l e t e . I b e l i e v e o n e m i s s i n g e l e m e n t h a s t o d o w i t h t h e s o r t o f i n t e r p l a y b e t w e e n w h a t t h e t e a c h e r s k n e w a n d w h a t t h e y d i d n o t k n o w , b e t w e e n t h e i r k n o w n s a n d t h e i r u n k n o w n s . J u s t a f t e r g r a d u a t i o n f r o m a p h y s i c s d e p a r t m e n t , a c o l l e g e g r a d u a t e w o u l d k n o w a l o t o f b a s i c p h y s i c s k n o w l e d g e . H e w o u l d , s u p p o s e d l y , h a v e s t u d i e d a l o t o f c l a s s i c a l m e c h a n i c s , e l e c t r o m a g n e t i c t h e o r y , e l e c t r o d y n a m i c s , t h e r m o d y n a m i c s , O p t i c s , q u a n t u m m e c h a n i c s , a n d r e l a t i v i t y . H o w e v e r , n o o n e c a n c l a i m t h a t h i s k n o w l e d g e o f t h e t o p i c s a n d c o n c e p t s h e s t u d i e d w a s a s p r e c i s e a s i t w a s p r e s e n t e d i n t e x t b o o k s o r b y p r o f e s s o r s . T o a v a r y i n g e x t e n t , h i s k n o w l e d g e w o u l d b e p e r m e a t e d b y u n c e r t a i n t i e s a n d f u z z i n e s s a b o u t m a n y o f t h o s e c o n c e p t s . H i s k n o w n s w o u l d b e c o n n e c t e d , t h o u g h t h i n l y , w i t h t h e r e a l m o f t h e u n k n o w n . H e w o u l d , f o r e x a m p l e , g o b a c k t o h i s n o t e s a n d b o o k s a n d s t u d y a g a i n M a x w e l l ' s e q u a t i o n s , a t o p i c w h i c h h e k n e w f a i r l y w e l l , i n o r d e r t o b u i l d o n t h a t a n u n d e r s t a n d i n g o f t h e s e e q u a t i o n s w h e n u s e d i n r e a l t i v i s t i c t e r m s , s o m e t h i n g w h i c h c o u l d h a v e b e e n l e f t a s a m y s t e r y o r u n k n o w n i n h i s c o l l e g e y e a r s . H e m a y a l s o b e i n a p o s i t i o n t h a t w o u l d e n a b l e h i m t o b u i l d o n h i s i n t r o d u c t o r y k n o w l e d g e o f O p t i c s t o c o n t e m p l a t e t h e m y s t e r y o f t h e c o n c e p t o f 2 4 8 c o h e r e n c e i n l i g h t , a n d p o s s i b l y u n d e r s t a n d t h e m a t h e m a t i c a l c o m p l e x i t y i n v o l v e d i n t h e t h e o r y o f c o h e r e n c e o f l i g h t w a v e s . S u c h a s t a t e o f k n o w l e d g e , t h o u g h f u l l o f u n c e r t a i n t i e s a n d e q u i v o c a t i o n w o u l d , I b e l i e v e , b e s t i m u l a t i n g a n d f a r f r o m b o r i n g f o r o n e s i m p l e r e a s o n : i t w o u l d e n g u l f w i t h i n i t s s t r u c t u r e , o r t o u c h u p i t s l i m i t s o r b o u n d a r i e s , s o m e m y s t e r i e s w h i c h c h a l l e n g e h i s m i n d a n d i m a g i n a t i o n . P h y s i c s k n o w l e d g e i n s u c h a s t a t e w o u l d b e s u c h t h a t t h e r e a l m s o f t h e k n o w n a n d t h e u n k n o w n o v e r l a p a n d e n t a n g l e o v e r a w i d e a r e a , o r a w i d e r a n g e o f c o n c e p t s a n d t h e m e s . I w i l l b o r r o w t h e c o n c e p t ' e n t r O p y ' f r o m t h e r m o d y n a m i c s t o c h a r a c t e r i z e t h i s s t a t e o f k n o w l e d g e . T h e i m p l i c a t i o n w o u l d , t h u s , b e s u c h a s t a t e o f k n o w l e d g e i s c h a r a c t e r i z e d b y h i g h e n t r o p y . I n s u c h a s t a t e , t h e r e w o u l d b e a c o n s i d e r a b l e c o n f u s i o n a b o u t c e r t a i n c o n c e p t s , a n d m a n y m y s t e r i e s t o p o n d e r a n d r e f l e c t u p o n . W h a t h a p p e n e d t o t h i s s t a t e o f k n o w l e d g e o v e r t h e y e a r s o f t e a c h i n g ? D u r i n g t h o s e y e a r s , t h e t e a c h e r s w o u l d h a v e p l e n t y o f t i m e t o r e v i e w , t e a c h , a n d r e f l e c t u p o n s o m e o f t h e c o n c e p t s t h e y h a d l e a r n e d i n c o l l e g e . T h i s , u n d o u b t e d l y , w o u l d e l u c i d a t e s o m e c o n c e p t s a n d , t h u s , w o u l d f i x t h e t e a c h e r s ' u n d e r s t a n d i n g o f t h e m . M a n y c o n c e p t s t h a t p a s s e d i n t o t h e i r k n o w l e d g e s t r u c t u r e s a s u n d e r s t o o d w o u l d t u r n o u t p r o b l e m a t i c u p o n t h e f i r s t a t t e m p t t o t e a c h t h e m . W h e n I a s k e d M r . S t e w a r t w h e r e h e l e a r n e d p h y s i c s m o r e , i n c o l l e g e a s a s t u d e n t , o r i n h i g h s c h o o l a s a t e a c h e r , I w a s n o t s u r p r i s e d b y h i s " i n - h i g h - s c h o o l " a n s w e r . U n d e r s t a n d i n g 2 4 9 m e a n i n g f u l l y m a n y p h y s i c s c o n c e p t s w o u l d r e q u i r e a l o n g p e r i o d o f s o c i a l i z a t i o n w i t h t h o s e c o n c e p t s a t v a r i o u s l e v e l s . O c c a s i o n a l r e f l e c t i o n u p o n s u c h c o n c e p t s , w h a t t h e y m e a n p h y s i c a l l y , h o w t h e y r e l a t e t o o t h e r c o n c e p t s , t h e i r a p p l i c a b i l i t y a n d l i m i t a t i o n s , i s v e r y m u c h n e e d e d i n o r d e r t o a s s i m i l a t e t h e m i n t o p r i o r s t r u c t u r e s O f k n o w l e d g e . U n d e r g r a d u a t e c o u r s e s d o n o t p r o v i d e , I b e l i e v e , e n o u g h o p p o r t u n i t i e s t o r e f l e c t u p o n w h a t i s l e a r n e d . T h e r e i s s i m p l y n o t e n o u g h t i m e f o r t h a t , t a k i n g i n t o c o n s i d e r a t i o n t h e v e r y b r o a d c o v e r a g e o f p h y s i c s a r e a s t h a t a r e u s u a l l y a t t a i n e d d u r i n g c o l l e g e y e a r s . S O w h a t w o u l d h a p p e n d u r i n g t h e y e a r s o f e x p e r i e n c i n g p h y s i c s t e a c h i n g w o u l d b e s u c h t h a t t h e t e a c h e r w o u l d m a s t e r t h e u n d e r s t a n d i n g a n d m a n i p u l a t i o n o f s o m e c o n c e p t s . B u t h e r e h e w o u l d b e c o m e v e r y s e l e c t i v e i n h i s u n d e r s t a n d i n g a n d m a n i p u l a t i o n o f t h o s e c o n c e p t s , f o r h i g h s c h o o l p h y s i c s i s c e r t a i n l y d i f f e r e n t f r o m c o l l e g e p h y s i c s . M a i n l y , t h o s e c o n c e p t s t h a t w o u l d b e d e a l t w i t h i n h i g h s c h o o l t e x t b o o k s w o u l d b e c o m e t h e f o c u s o f h i s i n t e r e s t a n d s o c i a l i z a t i o n . I n s e l e c t i n g s o m e c o n c e p t s f o r m o r e t r e a t m e n t , a n d l e a v i n g o t h e r s a s t h e y h a d b e e n l e a r n e d i n c o l l e g e , a p h y s i c s t e a c h e r ' s k n o w l e d g e s t r u c t u r e w o u l d s t a r t t o c h a n g e . T h e n e w c h a n g e s w o u l d b e c h a r a c t e r i z e d b y a c o n s t a n t p r o c e s s o f s e l e c t i o n , e m p h a s i s , a n d m o r e p r o f o u n d l e a r n i n g o f s o m e c o n c e p t s , a n d a b a n d o n m e n t o r n e g l e c t f o r t h e m a j o r i t y o f o t h e r s . T h i s p r o c e s s , I h y p o t h e s i z e , d i s e n t a n g l e s o r d i s e n g a g e s h i s t w o r e a l m s o f t h i n k i n g : t h a t w h i c h b e l o n g e d 2 5 0 t o t h e k n o w n , a n d t h a t w h i c h c o n t e m p l a t e d t h e u n k n o w n . A s t i m e g o e s o n w i t h t h e t e a c h e r d o i n g t h e s a m e a c t i v i t i e s b o t h r e a l m s p u l l a p a r t , a n d a s o r t o f p o l a r i z a t i o n w o u l d t a k e p l a c e . I n t h i s s t a t e , t h e t e a c h e r w o u l d h a v e a t h i n l a y e r o f m a s t e r e d a n d w e l l u n d e r s t o o d a n d i n t e g r a t e d k n o w l e d g e , a n d a n o t h e r f a d i n g s h a d o w y a r e a w e r e t h e r e m n a n t s o f a l l h i s u n u s e d c o l l e g e l e a r n i n g s a r e t h r o w n i n a l m o s t c o m p l e t e n e g l e c t . H e w o u l d s t i l l r e m e m b e r s o m e w o r d s a n d p h r a s e s h e s t r u g g l e d w i t h f o r l o n g l i k e : S c h r o d i n g e r e q u a t i o n , M a x w e l l ' s e q u a t i o n s i n r e l a t i v i s t i c f o r m s , t h e o r y o f r e l a t i v i t y , F o u r i e r t r a n s f o r m s , s p i n r e s o n a n c e , e t c . B e y o n d w h a t w o u l d b e a m e r e r e c a l l o f w o r d s a n d p h r a s e s w h i c h m a y s t i l l h a v e a s h a d o w y s t r u c t u r e , w o u l d l i e t o p i c a l a r e a s o f p h y s i c s f o r m e r l y s t u d i e d b u t n o w v e r y r e m o t e t o t h e t e a c h e r s . T h e p o l a r i z a t i o n o f t h e k n o w n a n d t h e u n k n o w n a n d t h e i r d i s e n t a n g l e m e n t w o u l d b e c h a r a c t e r i z e d , a s I i m a g i n e i t , w i t h a h i g h e r d e g r e e o f o r d e r , a n d t h u s l e s s e n t r o p y , m a i n l y b e c a u s e o f t h e s y s t e m a t i c a l i g n m e n t i n t h e t e a c h e r ' s s t r u c t u r e o f c e r t a i n m a s t e r e d k n o w l e d g e . T h e d e t a c h m e n t a n d p o l a r i z a t i o n o f t h e s h a d o w y a n d p r o b l e m a t i c a r e a s o f k n o w l e d g e a n d t h e i r w e a t h e r i n g o u t a n d f a d i n g , t o g e t h e r w i t h t h e c o n s t a n t a n d c o n t i n u a l p r e o c c u p a t i o n o f t h e t e a c h e r w i t h t h e s a m e c o n c e p t s o v e r t h e y e a r s , w o u l d l e a v e v e r y l i t t l e t o s t i m u l a t e a n d i n c i t e h i s i m a g i n a t i o n . M a n y m y s t e r i e s w o u l d h a v e a l r e a d y b e e n s o l v e d w i t h i n t h e n e w s t r u c t u r e s o f k n o w l e d g e . O t h e r s , u n s o l v e d , w o u l d b e j u s t t h r o w n i n t h a t i n e f f e c t u a l s h a d o w y a r e a o f h i s 2 5 1 k n o w l e d g e s t r u c t u r e s . T h e y w o u l d n o t , a n y m o r e , i n c i t e h i s t h i n k i n g a n d t r i g g e r h i s i m a g i n a t i o n . W i t h t i m e , h i s i n s t r u c t i o n w o u l d b e l i m i t e d t o t h e r e a l m o f t h e w e l l u n d e r s t o o d , m a s t e r e d o r k n o w n , w h i c h , t h o u g h v e r y c o m p l e x i n i t s e l f , w o u l d b e c o m e s o h i g h l y o r g a n i z e d , t u n e d , a n d a l i g n e d t h a t i t s t r a n s m i s s i o n b y t h e t e a c h e r w o u l d b e c o m e h a b i t u a l w i t h l i t t l e o r n o r e f l e c t i o n a t t h e c o n t e n t s o f t h e s i g n a l s t r a n s m i t t e d o r t h e i r c h a n n e l o f t r a n s m i s s i o n . W h e t h e r c o n s c i o u s o r u n c o n s c i o u s o f a n y u n c e r t a i n t i e s i n h i s f u n c t i o n a l k n o w l e d g e , t h e t e a c h e r w o u l d a d a p t t o t h a t i n h i s i n s t r u c t i o n s a n d i n v a r i o u s w a y s . W i t h t i m e h e w o u l d b e c o m e l e s s s e n s i t i v e t o t h o s e u n c e r t a i n t i e s . P h y s i c s k n o w l e d g e t h a t w a s o n c e s t i m u l a t i n g , i n t e r e s t i n g , a n d c h a l l e n g i n g , w o u l d b e c o m e m e r e f a c t s , s k i l l s , a n d t a b l e s o f a r t i f i c i a l d a t a p e r p e t u a t e d b y t e a c h e r s . N o w o n d e r t h e n t h a t s o m e t e a c h e r s w o u l d r e s o r t t o e m p h a s i z i n g d i f f e r e n t t e c h n i q u e s . E m p h a s i s o n t e c h n i q u e s , t h o u g h e d u c a t i o n a l l y s o u n d , w a s i n t h e c a s e o f M r . S t e w a r t , a m e a n s o f s u r v i v i n g a n o t h e r p i t f a l l o f e x p e r i e n c e , n a m e l y , t h e p o l a r i z a t i o n i n h i s k n o w l e d g e o f t h e s u b j e c t m a t t e r b e t w e e n : w h a t h e k n e w a n d v e r y w e l l m a s t e r e d , a n d w h a t h e d e s e r t e d i n t h e b a c k y a r d o f h i s t h i n k i n g a n d i m a g i n a t i o n . I w i l l c o m e b a c k t o t h i s i s s u e i n t h e c o n c l u d i n g c h a p t e r . O n c e a g a i n t h e i s s u e o f s u r v i v a l , t h o u g h n o w i n a d i f f e r e n t s e n s e t h a n b e f o r e , h a s b u b b l e d t o t h e s u r f a c e o f t h e t e a c h e r ' s t h i n k i n g a s a n i m p o r t a n t f a c t o r i n f l u e n c i n g t h e c l a s s r o o m e v e n t s d e a l i n g w i t h t h e s u b j e c t m a t t e r . 2 5 2 S o w h a t c a n w e c o n c l u d e a b o u t t h e f a c t o r s t h a t i n f l u e n c e d t h e t e a c h e r s ' d e c i s i o n s a b o u t t h e i r l e s s o n t y p e s . A r e v i e w o f t h e s e f a c t o r s i n d i c a t e s t h a t t h e y d o n o t n e c e s s a r i l y c o n f l i c t w i t h e a c h o t h e r s . T e a c h e r s d i d w o r k u n d e r s o m e c o n s t r a i n t s w h i c h c o u l d h a v e i n f l u e n c e d t h e i r c h o i c e o f a l e s s o n t y p e . T h e y , a t t h e s a m e t i m e , s a w i n d i v e r s i f i c a t i o n a m e a n s o f s a t i s f y i n g a l a r g e n u m b e r o f s t u d e n t s w i t h a w i d e r a n g e o f i n d i v i d u a l d i f f e r e n c e s . F u r t h e r m o r e , d i v e r s i f i c a t i o n s e e m s t o h a v e b r o k e n , o r a t l e a s t e a s e d , w h a t o t h e r w i s e c o u l d h a v e b e e n a b o r i n g m o n o t o n e o f e v e n t s o v e r t h e w o r k d a y s a n d y e a r s . T h e t e a c h e r s , h o w e v e r , d i d n o t r a i s e a l l t h e s e i s s u e s w i t h i n t h e s a m e c o n t e x t o f d i s c u s s i o n . N e i t h e r d i d t h e y g i v e t h e m t h e s a m e s i g n i f i c a n c e a n d c o n s i d e r a t i o n . T e a c h e r s ' C o n c e p t i o n s n f T h e i r L e s s o n T y p e s I n t h i s s e c t i o n I w i l l b r i n g t o g e t h e r s e v e r a l p o i n t s t h a t w e r e r a i s e d i n p r e v i o u s s e c t i o n s w h i c h w i l l p r e s e n t u s w i t h a p i c t u r e o f h o w t h e t e a c h e r s , p a r t i c u l a r l y M r . S t e w a r t d e s c r i b e d s o m e a s p e c t o f t h e i r p e d a g o g y t h a t d e a l t m a i n l y w i t h t h e i r c l a s s r o o m i n s t r u c t i o n s . I n t h e p r e v i o u s c h a p t e r , w h e n t h e t e a c h e r s ' v i e w s o n t h e t e x t b o o k s w e r e d i s c u s s e d , i t w a s p o i n t e d o u t t h a t M r . S t e w a r t s a w i n t h e H P P c o u r s e a n " i m p e d a n c e m a t c h " b e t w e e n a v a r i e t y o f c o n t e x t u a l f a c t o r s . S i n c e i n h i s a p p r o a c h e s t o c l a s s r o o m i n s t r u c t i o n s h e a t t e m p t e d t o b e c o n s i s t e n t w i t h t h e c o u r s e , t h e s e a p p r o a c h e s i n t u r n w e r e a l s o c o n c e i v e d a s 2 5 3 a n " i m p e d e n c e m a t c h " b e t w e e n t h o s e f a c t o r s t h a t r a n g e d f r o m t h e s t u d e n t b o d y , t o l a b e q u i p m e n t , a n d s c h o o l d i s t r i c t r u l e s a n d a l l o c a t i o n s . I n t h e p r e v i o u s s e c t i o n , M r . S t e w a r t d e s c r i b e d t h e l o n g p r o c e s s o f e v o l u t i o n i n w h i c h t h e i r i n s t r u c t i o n a l m e t h o d s w e n t i n t o , a n d , f i n a l l y , r e a c h e d t h e s t a g e o f b e i n g t h e " b e s t ” w a y s t o a p p r o a c h v a r i o u s i d e a s . H e d e s c r i b e d t h e p r o c e s s a s e v o l u t i o n b y s u b t r a c t i o n . O n a n o t h e r o c c a s i o n h e e m p h a s i z e d t h e s a m e i d e a b y a n o t h e r m e t a p h o r i c a l s t a t e m e n t . ” W h a t w e h a v e n o w i s e s s e n t i a l l y a d i s t i l l a t i o n o f m a n y d i f f e r e n t s t y l e s , m a n y d i f f e r e n t a t t e m p t s , m a n y d i f f e r e n t p h i l o s o p h i e s t h a t h a v e s u r v i v e d t h e b a t t l e s " . [ 3 r d I n t e r v i e w : 1 1 / 2 6 / 8 6 ] A s t o t h e s o u r c e s o f t h e i r a p p r o a c h e s , M r . S t e w a r t c i t e d t h e i r h i g h s c h o o l a n d c o l l e g e t e a c h e r s , e d u c a t i o n a l b o o k s a n d m a g a z i n e s , p h y s i c s t e a c h e r s m e e t i n g s , p r e v i o u s N S F s u m m e r i n s t i t u t e s , i n f o r m a l d i s c u s s i o n s w i t h o t h e r t e a c h e r s , a n d s o c i e t y a t l a r g e . B o t h t e a c h e r s g a v e a v a r i e t y o f f a c t o r s t h a t i n f l u e n c e d t h e i r c h o i c e o f a l e s s o n t y p e . A m o n g t h o s e f a c t o r s w a s o n e t h a t t o u c h e d d i r e c t l y u p o n t h e t e a c h e r s ' c o n c e p t i o n o f s t u d e n t l e a r n i n g . M r . S t e w a r t b e l i e v e d t h a t d i f f e r e n t s t u d e n t s w o u l d l e a r n m o r e e f f e c t i v e l y i n d i f f e r e n t w a y s . T h e r e l e v a n t a n d i m p o r t a n t , q u e s t i o n t h a t w a s r a i s e d b e f o r e , a s t o w h e t h e r o r n o t t h e t e a c h e r s m a d e a n y e f f o r t s t o k n o w w h i c h s t u d e n t s w o u l d l e a r n o p t i m a l l y t h r o u g h w h i c h m e t h o d s , i s d u e n o w . T h e r e w a s n o i n d i c a t i o n i n m y f i e l d n o t e s o r c l a s s r o o m r e c o r d i n g s o f a n y a f f i r m a t i v e a n s w e r f o r t h a t . 2 5 4 W h a t I f o u n d , h o w e v e r , i n a n i n t e r v i e w t r a n s c r i p t w a s a n e m p h a t i c n o - a n s w e r g i v e n b y M r . S t e w a r t . I a s k e d h i m w h e t h e r o r n o t h e a t t e m p t e d t o k n o w w h o w o u l d l e a r n m o r e b y w h i c h m e t h o d . H i s a n s w e r w a s a s f o l l o w s : ” N O ! N o ! N o ! I t ' s s c a t t e r e d o n a s h o t g u n k i n d o f a p p r o a c h . S o m e t i m e s w e d o i t o n e w a y , s o m e t i m e s w e d o i t a n o t h e r w a y . I d o n ' t m a k e a n y a t t e m p t t o f i n d t h a t o u t . A n d s o i n t h e w a y w e d o i t , o n e o f t h e t h i n g s t h a t " D a v i s " a n d I h a v e f o u n d , f o r o u r o w n s u r v i v a l ; y o u k n o w f o r o u r p e a c e o f m i n d , i s t h a t w e g o t t o c h a n g e t h e m i x . W e g o t t o h a v e a v a r i e t y f o r o u r o w n s e l f . A n d s o s o m e o f t h e t h i n g s w e d o , f r a n k l y , a r e j u s t t o p r o v i d e v a r i e t y t o d o a d i f f e r e n t w a y . [ 3 r d I n t e r v i e w : 1 1 / 2 6 / 8 6 ] S o i t i s " s c a t t e r e d o n a s h o t g u n " a p p r o a c h , w i t h n o e f f o r t s o f a i m i n g a t p a r t i c u l a r s t u d e n t s o r g r o u p o f s t u d e n t s , o r n o m a t c h i n g b e t w e e n o n e a p p r o a c h a n d i n d i v i d u a l l e a r n e r s . N o e m p h a s i s o n d i a g n o s i s o r i n d i v i d u a l i z a t i i o n o f t e n s u g g e s t e d b y e d u c a t i o n i s t s . T h i s q u o t e g a v e e v e n a s t r o n g e r i n d i c a t i o n t h a t t h e m a j o r , a n d p e r h a p s t h e o n l y , m o t i v e b e h i n d t h e i s s u e o f d i v e r s i f i c a t i o n h a d o r i g i n a l l y b e e n s u r v i v a l a n d " p e a c e o f m i n d . " U n d e r s u c h a n a s s u m p t i o n M r . S t e w a r t a p p e a r e d t o h a v e a c c e p t e d t h e p e d a g o g i c a l p r i n c i p l e o r o b j e c t i v e h e c i t e d e a r l i e r a s a r a t i o n a l e f o r t h e d i v e r s i f i c a t i o n i s s u e , o n l y t o t h e e x t e n t , a n d i n t h e f o r m , t h a t w o u l d a g r e e w i t h h i s p r i m a r y o b j e c t i v e o r m o t i v e , n a m e l y s u r v i v a l . T h i s , t h e r e f o r e , w o u l d b e a n o t h e r i n s t a n c e o f t h e c a s e w h e r e M r . S t e w a r t w o u l d a g r e e , o r b r i n g t o t h e f o r e f r o n t o f h i s d i s c u s s i o n , a p l a u s i b l e b e l i e f o r r e s e a r c h f i n d i n g , b u t o n l y w h e n i t w o u l d g o w i t h h i s p r i m a r y g o a l s o r 2 5 5 i n t e n t i o n s . A s D o y l e a n d P o n d e r ( 1 9 7 8 ) a r g u e d , t e a c h e r s w e r e m o s t r e c e p t i v e t o s u g g e s t i o n s t h a t w o u l d f i t w i t h t h e i r p r a c t i c e s . T h e p e r s o n a l c o e f f i c i e n t i n t h e i r k n o w l e d g e ( E l b a z , 1 9 8 3 ; M u n b y , 1 9 8 4 ; C l a n d i n i n , 1 9 8 5 ; L a n t z a n d K a s s , 1 9 8 5 ) s e e m e d t o h a v e a c o n s i d e r a b l e i n f l u e n c e o n w h a t t h e t e a c h e r s d i d . T e a c h e r s ' D e c i s i o n s A b o u t T r e a t m e n t 2 : T h e C o n t e n t n f T h e i r L e s s o n s I n t h e p r e v i o u s t h r e e s e c t i o n s I d e s c r i b e d a v a r i e t y o f i n s t r u c t i o n a l f o r m s , c a l l e d l e s s o n t y p e s , t h a t w e r e u s e d b y t h e t e a c h e r s . I a l s o p r e s e n t e d t h e t e a c h e r s ' r a t i o n a l e f o r u s i n g t h o s e f o r m s , a s w e l l a s t h e i r c o n c e p t i o n s o f t h e m . I n m y a t t e m p t s t o i n t e r p r e t t h e t e a c h e r s ' c h o i c e s o f t h e i r l e s s o n t y p e s t w o i m p o r t a n t i s s u e s , a m o n g o t h e r f a c t o r s , s u r f a c e d a s a p o t e n t i a l l y i n t e r p r e t i v e f r a m e f o r m u c h o f w h a t t h e t e a c h e r s d i d a n d h o w t h e y d i d i t . T h e y w e r e s t u d e n t e n r o l l m e n t a n d t e a c h e r s u r v i v a l . I n t h e l i g h t o f a l l t h a t , l e t m e n o w t u r n t o s o m e d e c i s i o n s , a s a r t i c u l a t e d b y t h e t e a c h e r s , t h a t w o u l d e x p l a i n m u c h o f t h e s p e c i f i c s o f t e a c h e r s ' a c t s o n t h e c o n t e n t o f t h e l e s s o n s t h e y t a u g h t . T h e s e d e c i s i o n s t e n d t o b e g e n e r a l o r g e n e r i c i n t h e i r f o r m u l a t i o n s b y t h e t e a c h e r s . U n d e r e a c h d e c i s i o n s t a t e m e n t , a v a r i e t y o f s p e c i f i c i n s t r u c t i o n a l a c t s o n t h e c o n t e n t o f t h e s u b j e c t m a t t e r w a s f o u n d . T h e s e d e c i s i o n s , a s w i l l b e s e e n , o v e r l a p i n a v a r i e t y o f w a y s . T h a t i s w h y m y c a t e g o r i z a t i o n o f t h e m i s o n l y f o r o r g a n i z a t i o n a l p u r p o s e s . A f t e r a l l , a n d a s i n d i c a t e d p r e v i o u s l y , w e a r e 2 5 6 d e a l i n g w i t h t e a c h e r s ' n a r r a t i v e s o f t h e i r o w n k n o w l e d g e a n d p r a c t i c e s , w h i c h i d e a l l y , w o u l d a p p e a r f o r e a c h t e a c h e r a s a c o h e r e n t m e s h o f i n s t a n c e s , e v e n t s , a n e c d o t e s , a n d s t o r i e s . I n m y a t t e m p t s t o s e e a n d i n t e r p r e t t h e t o t a l i t y a n d t h e s p e c i f i c s o f t h e s e n a r r a t i v e s , I , u n a v o i d a b l y , m a d e a l o t o f s e g m e n t a t i o n s a n d c u t t i n g s ; a n d a t t e m p t e d t o l o o k a t v a r i o u s s e g m e n t s f r o m t h e r e f e r e n c e p o i n t s o f t e a c h e r s ' k n o w l e d g e o f t h e s u b j e c t m a t t e r , a n d t h e w a y t h e y d e a l t w i t h i t i n c l a s s r o o m . E n g i n e e r i n g S u c c e s s E n g i n e e r i n g s u c c e s s w a s o n e o f t h e p h r a s e s t h a t M r . S t e w a r t u s e d t o c h a r a c t e r i z e a v a r i e t y O f i n s t r u c t i o n a l d e c i s i o n s c o n c e r n i n g t h e s u b j e c t m a t t e r . H e u s e d i t i n h i s d i s c u s s i o n w h e n e v e r h e s e n s e d a q u e s t i o n o f t h e t y p e w h y t h i s , a n d w h y n o t t h a t . I t f i r s t c a m e i n t o o u r d i s c u s s i o n w h e n I a s k e d h i m w h y t h e y d e l e t e d f r o m t h e i r d i s c u s s i o n t h e c o n c e p t s o f i n s t a n t a n e o u s v e l o c i t y a n d a c c e l e r a t i o n , a n d l i m i t e d t h e i r t r e a t m e n t t o t h e c o n c e p t s O f a v e r a g e v e l o c i t y a n d a c c e l e r a t i o n . E n g i n e e r i n g s u c c e s s w a s t h e c o n t e x t o f h i s e x p l a n a t i o n . S i n c e t h e p h r a s e w a s t h e n r e p e a t e d I a s k e d h i m t o e x p l a i n t o m e w h a t h e m e a n t b y t h a t . H e r e i s p a r t o f h i s a n s w e r . " W e l l , a s w e ' v e t a l k e d a b o u t i t b e f o r e , w e t r y t o d e a l w i t h a b r o a d e r r a n g e o f s t u d e n t s i n p h y s i c s t h a n t y p i c a l l y t a k e a h i g h s c h o o l p h y s i c s c o u r s e . T h u s b e i n g t h e c a s e , i f w e ' d r e c r u i t e d t h e s t u d e n t s t o c o m e t o u s f o r a p h y s i c s c o u r s e , w e c a n v e r y e a s i l y b l o w t h e m a w a y b y m a k i n g t h e c o u r s e m a t h e m a t i c a l l y t o o d e m a n d i n g , i n t e l l e c t u a l - l y t o o c h a l l e n g i n g . W e c a n m a k e t h e p h y s i c s 2 5 7 c o u r s e a s h a r d a s w e w a n t t o . A n d o f c o u r s e i n s o d o i n g , w e c a n l i m i t t h e n u m b e r o f s t u d e n t s b y m a k i n g i t m o r e a n d m o r e d i f f i c u l t . W e c a n g e t a n y n u m b e r o f s t u d e n t s w e w a n t e d t o . N o w b y g e t t i n g m o r e s t u d e n t s i n t h e c l a s s , w e d o n ' t w a n t t o m e a n t h a t w e m a k e t h e c o u r s e e a s i e r . B u t w h a t w e w a n t t o d o , i s t o b e s u r e t h a t t h e s t u d e n t s t h a t w e h a v e e n c o u r a g e d t o t a k e t h e h i g h s c h o o l p h y s i c s c o u r s e t h a t t h e y h a v e a v e n u e t o s u c c e s s . H o w t h i s t r a n s l a t e s , i s t h a t w e w a n t t o s e t u p t h e e x p e r i e n c e s s o t h a t t h e y c a n b y p a s s s o m e o f t h e t r a d i t i o n a l d i f f i c u l t i e s t h e s t u d e n t s e n c o u n t e r i n p h y s i c s c l a s s e s . F o r e x a m p l e , a n d I c a n g i v e y o u l o t s o f d i f f e r e n t e x a m p l e s : w e n e v e r u s e E n g l i s h u n i t s ; w e n e v e r u s e c g s u n i t s ; a n d w e n e v e r e v e r m i x u n i t s . T h a t e l i m i n a t e s o n e p o t e n t i a l h a z a r d , a r o a d b l o c k t h a t y o u c a n r o l l i n f r o n t o f s t u d e n t s . Y o u c a n s a y w e l l , y o u s h o u l d n ' t d o t h a t , a n d t h a t m a y b e t r u e . B u t t h e p o i n t i s t h a t , t h a t g e t s i n t o t h e w a y o f l e a r n i n g t h e c o n c e p t s o f p h y s i c s . O t h e r w a y s t h a t w e c a n d o t h i s , i s t o u s e g r a p h i c a l s o l u t i o n s o n l y f o r v e c t o r a d d i t i o n . W e w o u l d s h o w s t u d e n t s o n e w a y t o a d d v e c t o r s g r a p h i c a l l y a n d s t i c k t o t h a t . W e a l l k n o w t h e r e a r e o t h e r w a y s o f d o i n g i t , a n d a l o t o f p h y s i c s c o u r s e s p o i n t o u t t h e s e d i f f e r e n t w a y s , a n d s p e n d t i m e o n e a c h o n e , a n d t h a t s o r t o f t h i n g . B u t w e w a n t t o s e t i t u p t h a t t h e y c a n s u c c e s s f u l l y a d d v e c t o r s w i t h o u t a l o t o f c l o u d i n g o f t h e i s s u e . I n h a n d l i n g t r a j e c t o r i e s , w e ' v e s e p a r a t e d t h e h o r i z o n t a l m o t i o n f r o m t h e v e r t i c a l m o t i o n , a n d h o r i z o n t a l c o u r s e i s c o n s t a n t ; v e l o c i t y t y p e o f t h i n g i s c o n s t a n t . T h e v e r t i c a l c o m p o n e n t a c c e l e r a t e s . W e t o u c h e a c h o f t h e s e t h i n g s s e p a r a t e l y , a n d t h e n w e a d d t h e m t o g e t h e r a n d s e e h o w w e g e t t r a j e c t o r y . W e e n g i n e e r s u c c e s s b y l i m i t i n g t h e v a r i e t y o f p r o b l e m t y p e s o n a n a r e a t h a t w e a r e g o i n g t o a s k t h e s t u d e n t s t o d o . W e c l e a r l y s t a t e d a t t h e b e g i n n i n g w h e n w e s t a r t e d t o s t u d y t h i s m a t e r i a l i n t h e c h a p t e r c o v e r i n g t h i s w e e k , w h a t w e a r e g o i n g t o t e a c h t h e m . W e s p e n d t i m e d e v e l O p i n g t h e s e s k i l l s ; a n d t h e n t h o s e a r e t h e s k i l l s w e t e s t . S o t h e c l a s s i s v e r y s t r a i g h t f o r w a r d i n t h e s e n s e t h e r e i n n o m y s t e r i e s . T h e s t u d e n t s k n o w w h a t t o e x p e c t o f t h e t e s t . ” [ 2 n d I n t e r v i e w : 1 0 / 1 4 / 8 6 ] B e f o r e m a k i n g a n y f u r t h e r i n t e r p r e t a t i o n s o f t h e t e a c h e r c o n c e p t o f " e n g i n e e r i n g s u c c e s s , l e t m e m a k e f e w 2 5 8 c o m m e n t s o n t h e e x a m p l e s c i t e d b y M r . S t e w a r t i n t h i s q u o t e . F i r s t , u s i n g t h e M R S ( m e t e r , k i l o g r a m , s e c o n d ) s y s t e m o f u n i t s h a s b e e n t h e t r e n d i n c o l l e g e p h y s i c s a n d o t h e r s c i e n c e b o o k s t h a t p l a n t o p r e p a r e s t u d e n t s f o r c o l l e g e s c i e n c e . T h e B r i t i s h s y s t e m i s n o t u s e d i n s u c h b o o k s a n y m o r e . T h e d e r i v e d ( c g s ) s y s t e m i s a l s o h a r d l y r e f e r r e d t o . S o , a n o t h e r p o s s i b l e i n t e r p r e t a t i o n o f u s i n g t h e M R S s y s t e m , w o u l d b e t h e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e o f t h e c o l l e g e p h y s i c s r e q u i r e m e n t i n s u c h a c a s e . L e t u s r e m e m b e r a n a s s e r t i o n m a d e e a r l i e r t h a t t h e t o p i c s s e l e c t e d f o r c l a s s r o o m t r e a t m e n t w e r e o r i e n t e d m o r e t o w a r d c o l l e g e p h y s i c s t h a n a n y t h i n g e l s e . T h e s e c o n d e x a m p l e o n v e c t o r a d d i t i o n r e p r e s e n t e d a t O p i c w h i c h b o t h t e a c h e r s t r e a t e d i n a s i m i l a r w a y t o t h a t o f t h e t e x t b o o k . B o t h t r e a t m e n t s e x p l a i n e d t h e g r a p h i c a l m e t h o d o f a d d i n g t w o o r m o r e v e c t o r s . B o t h e m p h a s i z e d t h e " h e a d - t o - t a i l ” t e c h n i q u e a n d a v o i d e d t h e p a r a l l e l o g r a m m e t h o d a n d t h e m a t h e m a t i c s t h a t i s u s u a l l y i n v o l v e d i n t h a t . T h e t w o t e c h n i q u e s a r e b a s i c a l l y t h e s a m e , h o w e v e r , h e u r i s t i c a l l y , t h e " t i p - t o - t a i l ” m e t h o d i s m o r e c o n v e n i e n t . H o w e v e r , s t u d e n t s o u g h t t o k n o w t h a t t h e t w o t e c h n i q u e s w e r e e q u i v a l e n t , f o r t h a t w o u l d s a v e t h e m t i m e o n s o m e p r o b l e m s . T h i s , n e v e r t h e l e s s , i s n o t s o u r g e n t , b e c a u s e w i t h a b i t o f t h i n k i n g a n d r e f l e c t i o n o n t h a t , s t u d e n t s m a y d i s c o v e r i t b y t h e m s e l v e s . W h a t i s i m p o r t a n t , I b e l i e v e , a s f a r a s t h e s t r u c t u r e o f p h y s i c s k n o w l e d g e i s c o n c e r n e d , i s t h e s i g n i f i c a n c e o f 2 5 9 t h e i n s t r u m e n t a l n a t u r e o f t h e s e c o n s t r u c t s a n d d e f i n i t i o n s : v e c t o r , v e c t o r a d d i t i o n a n d s u b t r a c t i o n , v e c t o r p r o d u c t s , b o t h d o t a n d v e c t o r p r o d u c t s . T h e y O p e r a t e m a t h e m a t i c a l l y o n a v a r i e t y o f p h y s i c s a n d s c i e n c e t o p i c s t h a t s o o n , p e r h a p s d u r i n g t h e c o l l e g e f r e s h m a n o r t h e s O p h o m o r e y e a r , p h y s i c s a n d e n g i n e e r i n g s t u d e n t s w i l l f i n d i t t o o h a r d f o r t h e m t o o r g a n i z e a n d c o m p r e h e n d g o o d p a r t s o f w h a t t h e y l e a r n w i t h o u t a r e a l m a s t e r y o f t h e s e c o n s t r u c t s a n d t h e i r r u l e s o f O p e r a t i o n . T h i s d i f f i c u l t y w o u l d b e c o m e m u c h m o r e s e r i o u s i n l a t e r y e a r s o f c o l l e g e l e a r n i n g . T h e t e x t b o o k w a s c e r t a i n l y a w a r e o f t h a t . V e c t o r i a l t r e a t m e n t w a s i n v o k e d w h e n e v e r i t w a s n e e d e d . I t w a s u s e d , f o r e x a m p l e , a l l t h r o u g h t h e c h a p t e r s o n t h e c o n c e p t s o f m o t i o n , a s w e l l a s i n c h a p t e r n i n e o n t h e c o n s e r v a t i o n o f m a s s a n d m o m e n t u m . T h e t e a c h e r s , t o o , w e r e a w a r e o f t h e i m p o r t a n c e o f t h e s e t h e o r e t i c a l c o n s t r u c t s , f o r o t h e r w i s e t h e y c o u l d h a v e s k i p p e d t h e m , b e e n e x p l a i n e d o n l y i n a c o u p l e o f p a g e s i n t h e t e x t . I n s p i t e o f t h e t e a c h e r s ' a w a r e n e s s o f t h e f u t u r e s i g n i f i c a n c e o f t h e s e c o n c e p t s , b o t h t e a c h e r s a v o i d e d a p p l y i n g t h e m t o p e r t i n e n t p h y s i c s t O p i c s . I t i s t r u e t h a t t h e t e a c h e r s r e f e r r e d t o c o n c e p t s l i k e f o r c e , v e l o c i t y , a n d a c c e l e r a t i o n , a s v e c t o r s ; b u t t h e y n e v e r t r e a t e d t h e m w i t h c o n s t a n t c o n s i d e r a t i o n a n d a w a r e n e s s t h a t t h e y w e r e s o . T h i s r e s u l t e d i n t h e t r e a t m e n t o f p h y s i c a l l a w s a n d r e l a t i o n s i n t h e i r p a r t i c u l a r o r s p e c i a l c a s e s o n l y . I n s u c h c a s e s , t h e d i r e c t i o n o f t h e v e c t o r w a s p r e d e f i n e d a n d a s s u m e d c o n s t a n t , a n d i t s m a g n i t u d e o n l y 2 6 0 c h a n g e d . U n d e r s u c h c i r c u m s t a n c e s t e a c h e r s , f o r e x a m p l e , t a l k e d a b o u t v e l o c i t y , b u t , i n f a c t , w h a t t h e y u s e d w a s s p e e d . A n d s o w a s t h e c a s e w i t h o t h e r v e c t o r s , w h e r e t h e i r d i r e c t i o n s w e r e a l w a y s a b s e n t f r o m t r e a t m e n t , w h i l e a t t e n t i o n w a s f o c u s e d o n t h e i r m a g n i t u d e s o n l y . W h i l e t h e s p e e d a n d v e l o c i t y o f a n o b j e c t h a v e s o m e t h i n g c o m m o n , n a m e l y t h e n u m e r i c a l m a g n i t u d e , t h e y a r e s t i l l f u n d a m e n t a l l y d i s t i n c t p h y s i c a l c o n c e p t s . T h e p l a c e w h e r e i t b e c a m e i m p r a c t i c a l t o t a l k a b o u t t h e s u b j e c t m a t t e r w i t h o u t c o n s i d e r i n g v e c t o r i a l t r e a t m e n t w a s m o m e n t u m a n d c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m . T h e p l a n n i n g f o r t h i s t O p i c w a s e x p l a i n e d i n d e t a i l e a r l i e r i n t h i s c h a p t e r . T h o u g h t h e t e a c h e r s d i d m e n t i o n t h a t m o m e n t u m w a s a v e c t o r , t h e y d i d n o t u s e t h a t i n t h e i r l a t e r t r e a t m e n t o f t h e s u b j e c t . H o w e v e r , w h e n i t c a m e t o s o m e s p e c i f i c e x a m p l e s o n t h e l a w o f c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m , t h e y s e e m e d t o b e p r e s s u r e d b y t h e n a t u r e o f t h e t o p i c t o a l l u d e t o m o m e n t u m a s a v e c t o r . E x a m i n a t i o n o f v a r i o u s w o r k s h e e t s o n t h e t O p i c , ( A p p e n d i x B ) , i n d i c a t e d t h a t a l l e x a m p l e s a n d p r o b l e m s g i v e n , w e r e i n d e e d s p e c i a l c a s e s i n w h i c h t h e m o t i o n o f t h e t w o c o l l i d i n g o b j e c t s w a s i n o n e d i r e c t i o n o n l y . T h e r e w e r e , h o w e v e r , t h r e e s o m e w h a t d i f f e r e n t e x a m p l e s i n w h i c h m o t i o n i n O p p o s i t e d i r e c t i o n s w a s i n v o l v e d : t h e c a n n o n d e m o n s t r a t i o n , a n d p r o b l e m s t w o a n d t h r e e i n t h e b o n u s w o r k s h e e t . H e r e , o n l y t h e s i m p l e a l g e b r a i c i m p l i c a t i o n o f t h e v e c t o r i a l t r e a t m e n t w a s u s e d t o e x p l a i n t h o s e p r o b l e m s . T h i s i m p l i e d u s i n g t h e s i g n s " + " , 2 6 1 a n d - , t o i n d i c a t e t h e O p p o s i t e d i r e c t i o n s o f m o t i o n o n t h e s a m e s t r a i g h t l i n e . F u r t h e r a n a l y s e s s h o w e d t h a t p r o b l e m n u m b e r t w o , w a s n o t a r e a l m a t h e m a t i c a l p r o b l e m o n t h e l a w o f c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m . I t w a s i n t e n d e d t o s h o w a n u m e r i c a l v e r i f i c a t i o n o f t h e l a w . A n d w h i l e M r . S t e w a r t d i d b y h i m s e l f t h e c a n n o n d e m o n s t r a t i o n , M r . D a v i s w e n t f u r t h e r a n d s o l v e d t h e t h i r d o n e . I n n o n e o f t h e p r o b l e m s , o r e x a m p l e s d i d t h e t e a c h e r s u s e t h e f o r m a l s y m b o l i s m t o g o t h r o u g h t h e n e c e s s a r y s t e p s t o s o l v e t h o s e p r o b l e m s . O f c o u r s e , t h e r e w a s n o n e e d f o r t h a t s i n c e t h e i r t r e a t m e n t w a s l i m i t e d t o s p e c i a l c a s e s o n l y . T h e t h i r d e x a m p l e o n ” e n g i n e e r i n g s u c c e s s " , t h a t M r . S t e w a r t g a v e , w a s o n h o w t h e y h a n d l e d p r o j e c t i l e m o t i o n . T o m y k n o w l e d g e , a l l e d u c a t i o n a l p h y s i c s b o o k s a p p r o a c h t h i s t O p i c t h e w a y t h e t e a c h e r s d i d : d e c o m p o s e t h e m o t i o n i n t o t w o c o m p o n e n t s , h o r i z o n t a l w i t h c o n s t a n t v e l o c i t y , a n d v e r t i c a l w i t h c o n s t a n t a c c e l e r a t i o n . T h e t w o c o m p o n e n t s w o u l d b e b r o u g h t t o g e t h e r , a n d t h e p a t h ( t r a j e c t o r y ) w o u l d f o l l o w a m a t h e m a t i c a l l y d e f i n e d c u r v e c a l l e d p a r a b o l a . B o t h t e a c h e r s d i d s o m e h a n d s - o n a c t i v i t i e s o n t h e g r a p h i c a l p l o t t i n g o f t r a j e c t o r i e s . W h a t t h e t e a c h e r s d i d n o t d o i n t h i s r e s p e c t w a s t h e m a t h e m a t i c a l d e r i v a t i o n s i n c l u d e d i n t h e t e x t b o o k i n o r d e r t o s h o w t h e m a t h e m a t i c a l m o d e l o f t h e t r a j e c t o r y . T h e c o n c e p t o f p a r a b o l a w a s n o t i n v o k e d , n e i t h e r w a s t h e m a t h e m a t i c a l m o d e l o f s u c h a c u r v e , t h o u g h t h e y w e r e d i s c u s s e d w i t h s o m e d e t a i l s i n t h e t e x t b o o k . T h e t h r e e e x a m p l e s g i v e n b y M r . S t e w a r t o n ” e n g i n e e r i n g 2 6 2 s u c c e s s " , w e r e , t h u s , a m o n g t h e t r a d i t i o n a l c o n c e p t s s t u d i e d o r e n c o u n t e r e d i n c o l l e g e p h y s i c s . I n e a c h c a s e , i t w a s s e e n t h a t a p o t e n t i a l l y m o r e d i f f i c u l t p a r t w a s l e f t o u t o f t h e p i c t u r e . W h i l e i t m a y b e a r g u e d t h a t w h a t w a s l e f t f r o m t h e f i r s t e x a m p l e w a s p r i n c i p a l l y a n a r i t h m e t i c a l n u i s a n c e , s i n c e t h e r e w o u l d n o t b e m u c h t o l e a r n f r o m c o n v e r t i n g f r o m o n e s y s t e m t o a n o t h e r e x c e p t f o r s o m e p r a c t i c a l p u r p o s e s a s I p o i n t e d o u t , t h e o t h e r t w o e x a m p l e s w e r e m o r e f u n d a m e n t a l . I n f a c t b o t h t e a c h e r s a v o i d e d g o i n g i n t o t h e r e a l m o f a n y a b s t r a c t i o n i n b o t h s i t u a t i o n s . A s w i l l b e s e e n i n t h e r e s t o f t h i s c h a p t e r t h a t w a s v e r y m u c h a c h a r a c t e r i s t i c o f t h e i r t r e a t m e n t s o f t h e c o n t e n t . A c o u p l e o f s e n t e n c e s i n t h e p r e v i o u s q u o t e s t i l l n e e d m o r e e x a m i n a t i o n . T h e f i r s t i s t h e t e a c h e r ' s s t a t e m e n t : " W h a t w e w a n t t o d o , i s t o b e s u r e t h a t s t u d e n t s t h a t w e h a v e e n c o u r a g e d t o t a k e t h e h i g h s c h o o l p h y s i c s c o u r s e , t h a t t h e y h a v e a v e n u e t o s u c c e s s . " T h e t e a c h e r s e n c o u r a g e d s t u d e n t s t o t a k e t h e i r c o u r s e s . T h e r e f o r e , t h e y f e l t m o r a l l y r e s p o n s i b l e t o p r o v i d e a v e n u e s f o r s u c c e s s . T h e w o r d s u c c e s s w a s l a t e r d e f i n e d b y t h e t e a c h e r s a s s t u d e n t a c h i e v e m e n t . A s w a s s h o w n e a r l i e r i n t h e c h a p t e r t h e g r a d e s w e r e c l u s t e r e d a l m o s t e v e n l y a r o u n d ” A ” , ” B " , a n d " C ” . I t s e e m s a s t h o u g h t h e t e a c h e r s f u l f i l l e d t h e i r r e s p o n s i b i l i t y . T h e s e c o n d s t a t e m e n t i n t h e q u o t e i s " . . . t h e c l a s s i s v e r y s t r a i g h t f o r w a r d i n t h e s e n s e t h e r e i s n o m y s t e r i e s . T h e s t u d e n t s k n o w w h a t t o e x p e c t o n t h e t e s t . " V e r y t r u e ! I n d e e d i t w a s a s t r a i g h t f o r w a r d c o u r s e w h e r e t e s t q u e s t i o n s 2 6 3 w e r e a l l e x a m p l e s d i s c u s s e d i n t h e c l a s s r o o m . W h e r e E n g i n e e r i n g S u c c e s s L e d T e a c h e r s I n t h e s u b - s e c t i o n o n h a n d s - o n a c t i v i t y , I d e s c r i b e d h o w t h e s t u d e n t s c a r r i e d o u t a n a c t i v i t y o n N e w t o n ' s s e c o n d l a w , F - m a . A t r a n s c r i p t o f t h e c l a s s r o o m r e c o r d i n g f o r t h e t e a c h e r ' s l e s s o n i n s t r u c t i o n s , a s w e l l a s t h e w o r k s h e e t f o r t h a t a r e i n c l u d e d i n A p p e n d i x ( C ) . T h e w o r k s h e e t s u g g e s t e d d o i n g t h e a c t i v i t y i n t w o s t e p s . F i r s t , o n e g r o u p o f s t u d e n t s w o u l d v a r y t h e m a s s o f a l a b c a r t a n d i t s l o a d , t h a t w a s t o b e p u l l e d o n a t a b l e b y a s u s p e n d e d m a s s a t t a c h e d t o t h e c a r t a n d p a s s i n g o v e r a p u l l y , a n d t h e n t h i s g r o u p w o u l d m e a s u r e a c c e l e r a t i o n b y m e a s u r i n g t h e v a r y i n g s p a c i n g s a m o n g d o t s l e f t o n a p a p e r t a p e , t h a t w a s a t t a c h e d t o t h e o t h e r e n d o f t h e c a r t , a n d w a s m a r k e d w i t h t h e s e d o t s b y a t i c k e r - t i m e r , w h i l e b e i n g p u l l e d b y t h e c a r t w i t h t h e s a m e s p e e d . S t u d e n t s w e r e t o c a l c u l a t e a c c e l e r a t i o n u n d e r f o u r d i f f e r e n t s i t u a t i o n s , f o u r d i f f e r e n t m a s s e s o f t h e c a r t . T h e p o i n t t o e m p h a s i z e h e r e w a s t h a t , n e i t h e r t h e n u m e r i c a l v a l u e s o f t h o s e d i f f e r e n t m a s s e s u s e d , n o r t h e i r p r O p o r t i o n a l e s t i m a t e s w e r e c o n s i d e r e d . A s t h e h a n d o u t s h o w e d , t h e y w e r e g i v e n r a n k i n g n u m b e r s . S o w a s t h e c a s e w i t h t h e s e c o n d g r o u p w h e r e t h e y h a d t o c h a n g e t h e p u l l i n g f o r c e , w e i g h t s h a n g i n g d o w n t h e c o r d , b y a d d i n g m o r e w e i g h t s w i t h o u t c o n s i d e r i n g t h e i r t r u e v a l u e s . T h e m a i n i d e a , a s t h e q u e s t i o n s o n t h e w o r k s h e e t i n d i c a t e d , w a s t h a t s t u d e n t s w o u l d c o n c l u d e , t h r o u g h a c l a s s 2 6 4 d i s c u s s i o n , t h a t a s m a s s i n c r e a s e d a c c e l e r a t i o n d e c r e a s e d w h e n f o r c e w a s k e p t c o n s t a n t ; a n d a s f o r c e i n c r e a s e d , s o d i d a c c e l e r a t i o n w h e n m a s s w a s k e p t c o n s t a n t . T h e m a t h e m a t i c a l l a w w h i c h h a d b e e n e x p l a i n e d b y t h e t e a c h e r b e f o r e t h e e x p e r i m e n t w a s t o b e i n v o k e d a g a i n a f t e r t h e a c t i v i t y w a s d o n e b u t w i t h o u t a n y e l u c i d a t i o n t o t h e p r e c i s e m e a n i n g o f d i r e c t a n d i n v e r s e p r o p o r t i o n a l i t y . T h e l a w w a s t h u s r e p r e s e n t e d b y d e s c r i p t i v e , i n c o m p l e t e , a n d i m p r e c i s e s t a t e m e n t s . A s i m i l a r , b u t y e t m o r e c o m p l i c a t e d , a c t i v i t y w a s d o n e o n c e n t r i p e t a l f o r c e w h i c h w a s g i v e n b y t h e e q u a t i o n F = 2 — ! 1 — w h e r e , F r e p r e s e n t e d t h e c e n t r i p e t a l f o r c e o n R a n o b j e c t m o v i n g i n a u n i f o r m c i r c u l a r m o t i o n ; M , i t s m a s s ; V , i t s o r b i t a l v e l o c i t y ; a n d R , t h e r a d i u s o f i t s c i r c u l a r p a t h . S t u d e n t s i n t h r e e g r o u p s w e r e t o d e s c r i b e t h r e e d e r i v e d r e l a t i o n s h i p s f o r a n o b j e c t t h a t w a s m o v i n g i n a u n i f o r m c i r c u l a r m o t i o n w h i l e b e i n g p u l l e d t o t h e c e n t e r . T h e s e r e l a t i o n s h i p s w e r e : ( 1 ) b e t w e e n m a s s a n d f o r c e , w h i l e t h e r a d i u s a n d t h e p e r i o d o f r e v o l u t i o n w e r e c o n s t a n t ; ( 2 ) b e t w e e n r a d i u s a n d f o r c e , w h i l e m a s s a n d p e r i o d w e r e c o n s t a n t ; ( 3 ) a n d b e t w e e n p e r i o d a n d f o r c e , w h i l e m a s s a n d r a d i u s w e r e k e p t c o n s t a n t . I n e a c h o f t h e s e r e l a t i o n s s t u d e n t s w e r e t o d e s c r i b e i t i n w o r d s o n l y , i . e . t o s a y w h e t h e r o n e v a r i a b l e w o u l d i n c r e a s e o r d e c r e a s e a s t h e o t h e r v a r i a b l e i n c r e a s e d . O n c e m o r e t h e m a t h e m a t i c a l d e f i n i t i o n s o f v a r i o u s p r o p o r t i o n a l i t i e s e m b e d d e d i n t h a t f o r m u l a w e r e 2 6 5 n e g l e c t e d . C o n s e q u e n t l y , a s w e s h a l l s e e i n M r . S t e w a r t ' s r e s p o n s e , s o m e s t u d e n t s s e e m e d a b i t c o n f u s e d w h e n t h e y f o u n d o u t t h a t t h e c e n t r i p e t a l f o r c e i n c r e a s e d a s t h e r a d i u s o f t h e c i r c u l a r m o t i o n i n c r e a s e d , w h i l e b o t h m a s s a n d p e r i o d w e r e k e p t c o n s t a n t . I a s k e d M r . S t e w a r t s p e c i f i c a l l y a b o u t t h e s e t w o c a s e s : w h y h e t r e a t e d t h e m t h e w a y h e d i d . H i s r e s p o n s e f o r t h e f i r s t c a s e w a s a s f o l l o w s : " W e l l , t h a t w o u l d b e a n o t h e r c a s e o f w h e r e i n t h e a t t e m p t t o m a k e a p o i n t a b o u t a n u n d e r s t a n d i n g o r a f e e l i n g o f w h a t t h e s e c o n d l a w i s a l l a b o u t . I t c a n b e a s n a g i f y o u s a y f r o m t h e p r O p o r t i o n a i s p r o p o r t i o n a l t o " F " o v e r m , t o a i s e q u a l t o ” F " o v e r ” m ” , t h a t y o u m u s t a d d a c o n s t a n t ” K " o f p r o p o r t i o n a l i t y , a n d t h e n w e c h o o s e t h e s e t o f u n i t s s o t h a t v a l u e o f ” K " i s o n e , a n d t h e n y o u k n o w t h e a c c e l e r a t i o n i s e q u a l t o f o r c e o v e r m a s s . N o w t h a t ' s a n e x a m p l e o f s o m e t h i n g t h e k i d s c a n g e t h u n g u p o n . A n d w h e n t h e y g e t s n a r l e d o n t h a t , t h e y w e r e s n a r l e d o n s o m e t h i n g t h a t i s n o t a c r i t i c a l i s s u e , r i g h t ! S o i t d o e s n ' t t a k e a n y t h i n g a w a y f r o m t h e p r o c e s s t o s a y : w e l l , a l l r i g h t , w e s e e a n e x a m p l e , a n d y o u c a n s e e o t h e r e x a m p l e s : w h e n y o u r i d e y o u r b i c y c l e , w h e n y o u t h r o w a b a s e b a l l , o r y o u p l a y b a s k e t b a l l , o r i n t h e r i d i n g o f y o u r c a r . Y o u c a n s e e e x a m p l e s e v e r y w h e r e t h a t a c c e l e r a t i o n i s p r o p o r t i o n a l t o f o r c e a n d i n v e r s e l y p r o p o r t i o n a l t o m a s s . T h a t i s , t o m a k e f o r c e b i g i t m a k e s b i g a c c e l e r a t i o n ; a n d t o m a k e m a s s b i g i t m a k e s l e s s a c c e l e r a t i o n . W e s e e t h i s i n t h e e x p e r i m e n t i n t h e l a b o r a t o r y ; a n d i t c o m e s f r o m t h i s e q u a t i o n t h a t a l l o w s u s t o p u t q u a n t i f i c a t i o n o n t h a t : a " i s e q u a l t o ” F ” o v e r " m " . A n d w e j u m p o v e r t h a t f u r t h e r . I n f a c t w e h i d e i t f r o m s t u d e n t s . W h e n t h e y g e t m o r e s O p h i s t i c a t e d m a t h e m a t i c a l l y , w h e n t h e y s e e a s t u d y i n p h y s i c s t h a t ' s i n g r e a t e r d e p t h a n d d e t a i l , t h e n t h e y c a n g e t s o m e n e w a n s w e r s . B u t w h a t w e a r e w o r r i e d a b o u t i n N e w t o n ' s s e c o n d l a w , i s t h a t N e w t o n ' s s e c o n d l a w , n o t t h e s n a r l s t h a t p i c k i n g t h e r i g h t s e t o f u n i t s t o m a k e " K " e q u a l t o o n e . S o i t ' s a q u e s t i o n o f d o d g i n g s o m e t h i n g t h a t g e t s i n t o t h e w a y o f l e a r n i n g . I t ' s a n e x a m p l e o f , m a y b e , e n g i n e e r i n g s u c c e s s . " [ 2 n d I n t e r v i e w : 1 0 / 1 4 / 8 6 ] 2 6 6 A s f o r t h e s e c o n d c a s e o n c e n t r i p e t a l f o r c e , M r . S t e w a r t s t a t e d : " T h a t ' s e v e n c l o u d i e r t h a n t h a t o n N e w t o n ' s l a w . A n d w e r e a l i z e t h a t w a s r e a l l y c l o u d y t o w r i t e t h e e q u a t i o n f o r c e n t r i p e t a l f o r c e h a v i n g d o n e s o m e o f t h o s e . A n d I n o t i c e d o n e o r t w o s t u d e n t s r a i s e d t h e q u e s t i o n : " W a i t a m i n u t e . T h a t e q u a t i o n f o r c e n t r i p e t a l f o r c e i s M V s q u a r e o v e r R . B u t y e t w h e n w e m a d e " R ” b i g g e r , w e g o t a b i g g e r f o r c e , h o w i s t h a t ? " A n d o n l y a c o u p l e o f s t u d e n t s r a i s e d t h a t q u e s t i o n . A n d o f c o u r s e t h e a n s w e r i s t h a t " R " i s n o t o n l y i n t h a t e q u a t i o n t h e r e , b u t t h e ” R “ i s r e l a t e d t o ” V ” a l s o . A n d i f y o u l o o k a t i t i n b o t h c a s e s , y o u c a n s e e t h a t i t ' s r e a l l y i f t h e f o r c e i n c r e a s e s , i t i s " R ” i n c r e a s e d b e f o r e o t h e r t h i n g s , i f y o u h o l d y o u r p e r i o d c o n s t a n t . T h a t r e q u i r e s y o u i n c r e a s e y o u r s p e e d a n d t h a t c o m e s t o t h a t . T h a t ' s a p r e t t y c l o u d y t h i n g . B u t t h e n a g a i n w e w a n t e d t o g i v e t h e s t u d e n t s a v i s u a l i z a t i o n o f w h a t w e w e r e t a l k i n g a b o u t o n p e n c i l a n d p a p e r ; a n d w e w a n t e d t h e m t o s e e h o w t h i s s w i n g i n g t a k e s p l a c e a n d h o w t h e r e h a s t o b e t h a t f o r c e a c t i n g t o w a r d t h e c e n t e r . A n d y o u k n o w , w e l e a v e a l o t o f s t o n e s u n t u r n e d a s w e p l o w t h r o u g h t h i s m a t e r i a l . T h a t ' s a g o o d e x a m p l e o f s o m e t h i n g t h a t w e d i d n ' t s a y , t h a t w e j u s t [ K e n ] a n d I t a l k a b o u t w a v i n g o u r h a n d s o v e r a n i s s u e , m a g i c a l l y p a s s i n g o v e r a n i s s u e a s t h o u g h i t d o e s n ' t e x i s t , a n d g o r i g h t t h r o u g h i t h i d i n g t h e i s s u e , h i d i n g t h e i s s u e i n a c l o u d o f s m o k e . W e d o t h a t f r o m t i m e t o t i m e a n d t h o s e e x a m p l e s y o u q u o t e d o u t a r e j u s t e x a m p l e s . ” [ 2 n d I n t e r v i e w : 1 0 / 1 4 / 8 6 ] I n m y q u e s t i o n a b o u t t h o s e t w o c a s e s I m a d e i t c l e a r t h a t t h e m a t h e m a t i c a l d e f i n i t i o n o f d i r e c t a n d i n d i r e c t p r O p o r t i o n a l i t y w a s n o t m a d e c l e a r t h r o u g h t h e a c t i v i t i e s a s t h e y w e r e d o n e . H e c o u l d h a v e d o n e t h a t t h r o u g h g r a p h i n g , s o m e t h i n g h e d i d i n a s i m p l e r c a s e o f a d i s t a n c e - t i m e g r a p h , w i t h o u t g o i n g i n t o u n i t s . H i s o w n c o n c e p t i o n , h o w e v e r i n d i c a t e d t h a t h e s a w n o n e e d t o g o t h r o u g h t h e w h o l e p r o c e s s o f v e r i f i c a t i o n o r d i s c o v e r y o f t h e l a w . I n s t e a d , 2 6 7 a f t e r s t u d e n t s o b s e r v e d a d e s c r i p t i v e t r e n d o f c h a n g e s i n t h o s e r e l a t e d v a r i a b l e s , t h e m a t h e m a t i c a l f o r m u l a t i o n w h i c h h a d b e e n e x p l a i n e d b e f o r e , w a s a s s u m e d t o b e v e r i f i e d o r e v e n r e - d i s c o v e r e d . L e t u s n o w l o o k a t h i s a n s w e r t o t h e s t u d e n t s w h o w o n d e r e d h o w t h e y g o t a h i g h e r f o r c e w h e n t h e y m a d e " R " b i g g e r s i n c e t h e e q u a t i o n s e e m i n g l y p r e d i c t e d a s m a l l e r f o r c e . A s M r . S t e w a r t i n d i c a t e d , t o i n c r e a s e t h e r a d i u s a n d k e e p t h e p e r i o d c o n s t a n t w o u l d r e q u i r e i n c r e a s i n g t h e s p e e d . I n o t h e r w o r d s t h e v a r i a b l e ” V " i n t h a t e q u a t i o n w o u l d a l s o i n c r e a s e . B u t e v e n t h a t w o u l d n o t g i v e a s a t i s f a c t o r y e x p l a n a t i o n a s t o h o w ” F ” i n c r e a s e d . F o r a p r e c i s e e x p l a n a t i o n t h e d i r e c t p r o p o r t i o n a l i t y a s s u c h , f i r s t , b e t w e e n " R " a n d " V ” , a n d s e c o n d , b e t w e e n " F " a n d t h e s q u a r e o f ” V " s h o u l d b e i n v o k e d . T h e r e a r e , I b e l i e v e , n o b e t t e r w o r d s t o d e s c r i b e w h a t t h e t e a c h e r d i d , o t h e r t h a n h i s o w n w o r d s : ” m a g i c a l l y p a s s i n g o v e r a n i s s u e a s t h o u g h i t d o e s n ' t e x i s t a n d g o r i g h t t h r o u g h i t , h i d i n g t h e i s s u e i n a c l o u d o f s m o k e . " W h a t w a s h i d d e n i n t h e s e t w o c a s e s w a s b o t h t h e o r e t i c a l a n d o b s e r v a t i o n a l : t h e c l e a r e x p l i c a t i o n o f t h e m a t h e m a t i c a l m e a n i n g s a n d i n t e r r e l a t i o n s h i p s a m o n g v a r i o u s v a r i a b l e s i n t h e t w o r e l a t i o n s , a s w e l l a s t h e c o n v e n t i o n a l p r o c e s s b y w h i c h a c e r t a i n p h y s i c a l p h e n o m e n o n c o u l d b e d e s c r i b e d m a t h e m a t i c a l l y , o r a l t e r n a t i v e l y , t h e p r o c e s s b y w h i c h w e m a y f i n d a p h y s i c a l c o n f i r m a t o r y i n s t a n c e f o r a g e n e r a l o r t h e o r e t i c a l r e l a t i o n w e r e b o t h l e f t o u t f r o m t h e t e a c h e r s ' 2 6 8 d i s c u s s i o n . L e t m e e l a b o r a t e a b i t o n t h e s e t w o i s s u e s w h i c h w e r e l e f t h i d d e n b y t h e t w o t e a c h e r s s i n c e b o t h o f t h e m d i d w h a t h a d b e e n p l a n n e d f o r o n t h e w o r k s h e e t s . T h e r e w a s a c o u p l e o f s e n t e n c e s i n t h e p r e v i o u s v i g n e t t e s t h a t w o u l d s h e d m o r e l i g h t o n t h e " h i d d e n ” i s s u e s , o r t h e ” u n t u r n e d s t o n e s ” . I n t h e f i r s t q u o t e , a n d i n t h e c o n t e x t o f t a l k i n g a b o u t h o w b i g g e r f o r c e s w o u l d i m p l y b i g g e r a c c e l e r a t i o n s , M r . S t e w a r t d e s c r i b e d h o w h e u s e d t h e l a b a c t i v i t y a n d t h e f o r m u l a t o i n t r o d u c e t h e c o n c e p t : ” W e s e e t h i s i n t h e e x p e r i m e n t i n t h e l a b o r a t o r y , a n d i t c o m e s f r o m t h e e q u a t i o n t h a t a l l o w s u s t o p u t s o m e q u a n t i f i c a t i o n o n t h a t . ” W h a t I t h i n k i n t e r e s t i n g t o l o o k a t i s t h e f i r s t " t h i s " i n t h e s e n t e n c e . W h a t d i d t h e p r o n o u n r e f e r t o ? T h e p r e c e d i n g t w o s e n t e n c e s m a d e i t c l e a r t h a t t h e t e a c h e r w a s t a l k i n g a b o u t N e w t o n ' s s e c o n d l a w . T h e s e n t e n c e , t h e n , m e a n t t h a t t h a t l a w c o u l d b e ” s e e n " i n t h e e q u a t i o n , h e w a s r e f e r r i n g t o . T h e r e f o r e , a n d a c c o r d i n g t o t h e i m p l i c a t i o n o f t h a t s e n t e n c e , t h e r e w e r e e s s e n t i a l l y t h r e e e n t i t i e s : t h e m e a n i n g a n d i m p l i c a t i o n o f t h e l a w d e n o t e d b y t h e p r o n o u n , t h e e x p e r i m e n t , a n d t h e m a t h e m a t i c a l f o r m u l a . T h e t e a c h e r a p p e a r e d t o h a v e u s e d b o t h t h e e x p e r i m e n t a n d t h e l a w a s t w o s e p a r a t e m e a n s o f a r r i v i n g a t t h e s a m e d e s t i n a t i o n , n a m e l y , t h e c o n c e p t u a l m e a n i n g o f t h e l a w . A n d i n d e e d , w i t h s o m e e x a m i n a t i o n o f w h a t t h e t e a c h e r s d i d , t h e a b o v e i n t e r p r e t a t i o n w o u l d b e c o m e m o r e p l a u s i b l e . I n e a c h o f t h e t w o c a s e s o n t h o s e l a w s , t h e t e a c h e r s f i r s t i n t r o d u c e d t h e 2 6 9 m e a n i n g s o f t h e l a w t h r o u g h t h e m a t h e m a t i c a l f o r m u l a t i o n , t h e n w e n t b a c k t o t h e l a b a c t i v i t y , c a r r i e d i t o u t , a n d i n v o k e d t h e m a t h e m a t i c a l r e l a t i o n s h i p a g a i n . T h i s w o u l d b e e q u i v a l e n t t o t e l l i n g s t u d e n t s t h a t , h e r e w a s a n i d e a " A " t h a t w e c o u l d a r r i v e a t t h r o u g h t w o s e p a r a t e r o u t e s : r o u t e ” B ” , a n e x p e r i m e n t , a n d r o u t e " C " , a m a t h e m a t i c a l f o r m u l a . 0 r , a l t e r n a t i v e l y , h e r e w a s a n i d e a " A " , a n d h e r e w e r e t w o i n s t a n t i a t i o n s o f t h a t i d e a : i n s t a n t i a t i o n ” B ” , a n e x p e r i m e n t , a n d i n s t a n t i a t i o n " C " t h e m a t h e m a t i c a l f o r m u l a . I f t h i s i n t e r p r e t a t i o n i s g r a n t e d , t h e n t w o r e l a t e d c o n c l u s i o n s e n s u e . F i r s t , M r . S t e w a r t p e r c e i v e d t h e m e a n i n g s o f t h o s e p h e n o m e n a a s k n o w l e d g e e n t i t i e s t h a t w e r e d i s t i n c t i n t h e m s e l v e s a n d s e p a r a t e d f r o m b o t h t h e o r y a n d o b s e r v a t i o n . T h i s w o u l d b e a n o t h e r c o n f i r m a t o r y i n s t a n c e o f t h e a s s e r t i o n I m a d e i n t h e p r e v i o u s c h a p t e r t h a t t h e t e a c h e r s ' p h y s i c s k n o w l e d g e w a s i n h i g h l y o b j e c t i f i e d o r r e i f i e d f o r m s . S e c o n d , t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e o r y a n d e x p e r i m e n t , s e e m e d a s t h o u g h t h e y w e r e d i s t i n c t l y s e p a r a t e f r o m e a c h o t h e r . I n f a c t , t h e s e n t e n c e c i t e d r e f l e c t e d a n u n d e r s t a n d i n g o f t h e o r y a n d e x p e r i m e n t a s t w o p o t e n t i a l c o n f i r m a t o r y i n s t a n c e s o f t h e s a m e i d e a o r h y p o t h e s i s . T h e y w e r e i n d e e d u s e d a s s u c h i n d e a l i n g w i t h t h e c o n t e n t s . T h e t e a c h e r s , t h e r e f o r e , w h o m a i n t a i n e d a c o n c e p t i o n o n p h y s i c s k n o w l e d g e a s o b j e c t i v e e n t i t i e s o r r e a l i t i e s , t a u g h t i t a s s u c h . T h e y i n t r o d u c e d t o t h e i r s t u d e n t s l a b a c t i v i t i e s a n d m a t h e m a t i c a l f o r m u l a s , p e r t a i n i n g t o t h e s a m e p h e n o m e n a , a s t w o d i s t i n c t a n d s e p a r a t e r o u t e s o f a r r i v i n g a t t h e s a m e 2 7 0 r e i f i e d r e a l i t y o u t t h e r e i n n a t u r e . I n d e e d , t h i s i s a n i m p o r t a n t i n s t a n c e w h e r e t h e t e a c h e r s t a u g h t t h e w a y t h e y k n e w . A m o n g o t h e r t h i n g s , t h e d y n a m i c s i n v o l v e d i n t h e p r o c e s s o f u s i n g o u r m a t h e m a t i c a l k n o w l e d g e a s a t o o l i n o r g a n i z i n g o u r o b s e r v a t i o n a l d a t a , w h i c h i s i n e s s e n c e p a r t o f t h e g e n e r a l i s s u e o f t h e o r i z i n g i n s c i e n c e , w a s k e p t ” h i d d e n " f r o m c l a s s r o o m d i s c u s s i o n s . W h i l e s c i e n c e e d u c a t i o n i s t s m a y d i s a g r e e o n t h e a m o u n t a n d c o n c e n t r a t i o n o f t h e p e r t i n e n t ” p e d a g o g i c a l d o s e " o f r i g o r o u s s c i e n t i f i c t h e o r i z i n g t h a t t h e y w o u l d p r e s c r i b e i n v a r i o u s s c i e n c e c u r r i c u l a , s o m e r e a l t a s t e o f t h a t w o u l d b e a d v o c a t e d b y a l l c o n c e r n e d ; f o r w i t h o u t t h a t , s c i e n c e k n o w l e d g e , a s c o n s t r u c t e d b y t h e s c i e n t i f i c c o m m u n i t y , w o u l d b e f u n d a m e n t a l l y l a c k i n g i n i t s i n s t r u c t i o n a l p r e s e n t a t i o n s . I t s h o u l d b e m a d e c l e a r h e r e t h a t , a l t h o u g h M r . D a v i s d i d n o t a r t i c u l a t e t h e s e i s s u e s i n d e t a i l , t h e r e w e r e e s s e n t i a l l y n o s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e s b e t w e e n t h e t w o t e a c h e r s a s f a r a s t h e i r p r a c t i c e s w e r e c o n c e r n e d . T h e r e w e r e , f o r e x a m p l e , s o m e i n s t a n c e s w h e n M r . D a v i s , j u s t l i k e M r . S t e w a r t , s o u n d e d c o n c e r n e d o v e r w h a t h e o f t e n t e r m e d a s " h a n g - u p s " . H e o f t e n t a l k e d a b o u t m i n i m i z i n g t h o s e " h a n g - u p s . ” O t h e r s i g n s o f c o n v e r g e n c e i n t h e t e a c h e r s ' c o n c e p t i o n s a n d a c t s w o u l d b e e x p e c t e d o u t o f t h e i r w o r k i n g t o g e t h e r : t h e y u s e d t h e s a m e l e s s o n p l a n s , t h e s a m e s e t t i n g , t h e s a m e p a c i n g , a n d s o o n . T h i s o f c o u r s e c r e a t e d a l o t o f o v e r l a p n o t o n l y i n t h e i r i n s t r u c t i o n a l s t r a t e g i e s , b u t i n t h e i r m u l t i - d i m e n s i o n a l c o n c e p t i o n a b o u t w h a t t h e y 2 7 1 w e r e d o i n g . T h e t e a c h e r s ' c o n c e p t i o n s o f t h e o r y a n d p r a c t i c a l a c t i v i t i e s a s t w o s e p a r a t e s o u r c e s t h a t s t u d e n t s c a n u s e e i t h e r i n t h e i r l e a r n i n g o f t h e s a m e c o n c e p t , h a d a p p a r e n t l y h e l p e d t h e t e a c h e r s ” g o t h r o u g h " t h e s u b j e c t m a t t e r . T h e y s e e m e d t o h a v e a d a p t e d t h e i r t r e a t m e n t s o f t h e c o n t e n t s o f i n s t r u c t i o n i n s u c h a w a y t h a t , w h e n e v e r p o s s i b l e , o n l y o n e o f t h e s e s o u r c e s w a s u s e d . T e a c h e r s s e e m e d t o h a v e O p t e d f o r t h e s o u r c e t h a t p r o v e d l e s s d i f f i c u l t f o r s t u d e n t s t o m a n i p u l a t e . I n t h i s r e s p e c t I w i l l c i t e t h r e e m a i n c a t e g o r i e s o f c l a s s r o o m s u b j e c t m a t t e r e n c o u n t e r s . I n t h e f i r s t t y p e o f e n c o u n t e r s , t e a c h e r s s e e m e d t o h a v e f o u n d t h a t ” s n a r l s ” , a n d " h a n g - u p s , ” w o u l d b e m i n i m i z e d i f t e a c h e r s w o u l d r e l y m a i n l y u p o n t h e m a t h e m a t i c a l m a n i p u l a t i o n , a n d p a y l e s s a t t e n t i o n , o r e v e n o v e r l o o k t h e c o n c e p t u a l a p p r o a c h i n t h e i r t r e a t m e n t s . T e a c h e r s s e e m e d t o h a v e d e v e l o p e d t h e e x p e r i e n t i a l k n o w l e d g e ( E l b a z , 1 9 8 3 ) t h a t w o u l d i n f o r m t h e m w h e n t o d o t h a t . I w i l l c a l l t h i s c a s e , m a t h - b i a s e d t r e a t m e n t . A m o n g t h e t O p i c s t h a t w o u l d c o m e u n d e r t h i s c a t e g o r y I w o u l d i n c l u d e a c c e l e r a t i o n , N e w t o n ' s s e c o n d l a w , c e n t r i p e t a l f o r c e , m o m e n t u m a n d c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m , a n d d e n s i t y . I n e a c h o f t h e s e e x a m p l e s t h e r e w e r e c e r t a i n s u b t l e t i e s i n v o l v e d i n t h e c o n s t r u c t i o n o f t h e c o n c e p t t h a t m a d e i t a b i t d i f f i c u l t f o r s t u d e n t s t o d e a l w i t h . H o w e v e r , m a t h e m a t i c a l d e f i n i t i o n s o f t h e s e c o n c e p t s w e r e m a d e v e r y m a n a g e a b l e . S t r i p p e d o f i t s h i s t o r i c a l , c o n t e x t u a l d e v e l o p m e n t , t h e f u n d a m e n t a l c o n c e p t o f m o m e n t u m 2 7 2 w a s m a d e m a n a g e a b l e t h r o u g h i t s m a t h e m a t i c a l d e f i n i t i o n , P - M V . A l l t h e s t u d e n t s h a d t o d o w a s t o m u l t i p l y o r d i v i d e i n o r d e r t o s o l v e r e l a t e d p r o b l e m s . S o w a s t h e c a s e w i t h t h e l a w o f c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m a f t e r d e l e t i n g t h e c a s e s t h a t r e q u i r e d v e c t o r i a l t r e a t m e n t . A s M r . S t e w a r t p u t i t , i t w a s a " b o o k - k e e p i n g ” m a t t e r . T h e c o n c e p t o f c e n t r i p e t a l f o r c e w a s a m o n g t h e m o s t d i f f i c u l t c o n c e p t s d e a l t w i t h . T h i s c o n c e p t w o u l d e v a d e t h e i m a g i n a t i o n o f e v e n t h e b r i g h t e s t s t u d e n t s i n c l a s s . Y e t w h e n p u t i n a f o r m u l a , " F - M V 2 I R ” i t b e c o m e s r e a s o n a b l y m a n a g e a b l e . T h e s i m i l a r t h i n g c o u l d b e s a i d a b o u t N e w t o n ' s s e c o n d l a w , a n d t h e c o n c e p t o f d e n s i t y . I n a l l t h e s e c a s e s , a n d m a n y s i m i l a r o t h e r o n e s , t h e r e w a s a c l e a r e m p h a s i s u p o n t h e m a t h e m a t i c a l c o m p o n e n t i n t h e t e a c h e r s ' t r e a t m e n t o f t h e s u b j e c t m a t t e r , a n d l e s s , o r n o e m p h a s i s a t a l l , u p o n t h e p h y s i c a l m e a n i n g s o f t h e s e c o n c e p t s . F u r t h e r m o r e , t h e m a t h i n v o l v e d i n t h e s e e x a m p l e s t e n d e d t o b e a m e n a b l e t o c l a s s r o o m t r e a t m e n t , w h i c h d i d n o t g o b e y o n d f i n d i n g a n u n k n o w n v a l u e i n a r e l a t i o n w i t h o t h e r v a r i a b l e s w h o s e v a l u e s w e r e g i v e n . I t s h o u l d a l s o b e p o i n t e d o u t t h a t e m p h a s i s o n m a t h d i d n o t m e a n e m p h a s i s o n t h e o r e t i c a l b a s e s . T e a c h e r s u s e d t h a t o f t e n i n c a s e s w h e r e s i m p l e m a t h e m a t i c a l d e f i n i t i o n s a n d r e l a t i o n s w e r e u s e d s u c h a s m o m e n t u m , d e n s i t y , k i n e t i c e n e r g y , a n d c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m . W i t h n o e m p h a s e s o n t h e u n d e r l y i n g t h e o r e t i c a l p r o c e d u r e s , o r t h e m e a n i n g s o f p h y s i c a l c o n c e p t s i n v o l v e d i n t h e m a t h e m a t i c a l f o r m s u s e d , w h a t w a s l e f t w a s m o s t l y a l g o r i t h m i c m a n i p u l a t i o n s w i t h t h e 2 7 3 i d e a l c a s e o f f i n d i n g a n u n k n o w n v a l u e i n a m a t h e m a t i c a l r e l a t i o n . T h e r e w e r e o t h e r s i t u a t i o n s w h e n t h e m a t h e m a t i c s i n v o l v e d d i d n o t a p p e a r m a n a g e a b l e b y s t u d e n t s , o r m a l l e a b l e e n o u g h f o r c l a s s r o o m t r e a t m e n t . I n t h e s e c a s e s t h e m a t h e m a t i c a l c o m p o n e n t w a s e i t h e r i g n o r e d o r a l l u d e d t o , b u t n o t m a d e r e q u i r e d . T h e m a i n i d e a s o r c o n c e p t s i n v o l v e d w e r e t h u s e x p l a i n e d e i t h e r t h r o u g h v e r b a l e x p l a n a t i o n o r d e m o n s t r a t i o n s . T h e p a t h o f a p r o j e c t i l e w a s d o n e t h r o u g h h a n d s - o n a c t i v i t y , w h i l e t h e t h e o r e t i c a l b a s i s , e x p l a i n e d i n t h e t e x t , w a s a v o i d e d . D e r i v a t i o n o f K e p l e r ' s t h i r d l a w f r o m N e w t o n ' s l a w s w a s o n l y r e f e r r e d t o i n c l a s s r o o m , a n d s t u d e n t s w e r e t o l d t h a t t h e y w o u l d n o t b e a s k e d t o d o s u c h t h i n g s . S t a n d i n g w a v e s , r e s o n a n c e , a n d i n t e r f e r e n c e p a t t e r n s w e r e a l l d e m o n s t r a t e d t o s t u d e n t s w i t h o u t g o i n g i n t o s o m e e x p l i c a t i o n o f t h e t h e o r e t i c a l a s s u m p t i o n s o f t h e s e f u n d a m e n t a l p h e n o m e n a . I n t h i s c a t e g o r y t h e r e w a s n o t a c o m m o n w a y o f d e a l i n g w i t h v a r i o u s t O p i c s . W h a t w a s c o m m o n w a s t h e t e a c h e r ' s d e l i b e r a t e a v o i d a n c e o f t h e t h e o r e t i c a l u n d e r p i n n i n g s o f t h e c o n c e p t s . I c a l l e d t h i s , t h e ” t h e o r y - a v o i d i n g ” t r e a t m e n t . I n t h e t h i r d c l a s s o f e n c o u n t e r s t h e t e a c h e r s k e p t a w a y f r o m t h e c o n c e p t s o r t o p i c s i n a l l p o s s i b l e f o r m s , t h e ” n i l t r e a t m e n t . ” M o s t o f t h e t o p i c s e x c l u d e d c o m p l e t e l y f r o m c l a s s r o o m d i s c u s s i o n s t e n d e d t o b e o f t h e o r e t i c a l o r a b s t r a c t n a t u r e . E x a m p l e s o n t h i s c a t e g o r y w o u l d i n c l u d e i n s t a n t a n e o u s v e l o c i t y , i n s t a n t a n e o u s a c c e l e r a t i o n , G a l i l e a n 2 7 4 p r i n c i p l e o f r e l a t i v i t y , s i m p l e h a r m o n i c m o t i o n , t h e s e c o n d l a w o f t h e r m o d y n a m i c s , a n d m a n y t h e o r e t i c a l p r e d i c t i o n s o f t h e k i n e t i c t h e o r y o f g a s e s . I t s h o u l d b e c l e a r f r o m t h i s d e s c r i p t i o n o f t h e t e a c h e r s ' t r e a t m e n t o f t h e s u b j e c t m a t t e r t h a t t h e r e w a s a t e n d e n c y t o s h u n a n y t h e o r e t i c a l i n t r i c a c i e s , a n d d e a l m o r e w i t h t h e c o n c r e t e a s p e c t s o f t h e s u b j e c t m a t t e r . U n d e r s u c h a n i n t e r p r e t a t i o n w e w o u l d e x p e c t b o t h t e a c h e r s t o b e p r i m a r i l y c o n c e r n e d w i t h ” f a c t s " o f p h y s i c s p e r ~ s e . T h i s w a s t h e c a s e a s w a s f i r s t s h o w n i n t h e p r e c e d i n g s e c t i o n . T h e l a s t q u o t e a l s o i m p l i e d t h a t , a s M r . S t e w a r t a s s e r t e d : ” B u t w h a t w e a r e w o r r i e d a b o u t i n N e w t o n ' s s e c o n d l a w , i s t h a t , N e w t o n ' s s e c o n d l a w , n o t t h e s n a r l s t h a t p i c k i n g t h e r i g h t s e t o f u n i t s t o m a k e ' K ' e q u a l o n e . “ T h e t e a c h e r s ' t r e a t m e n t o f t h e s u b j e c t m a t t e r w a s h i g h l y s k e w e d t o w a r d s p e c i a l c a s e s , " f a c t s ” , a n d c o n c r e t e k n o w l e d g e . T h e y n o t o n l y e m p h a s i z e d t h e c o n c r e t e a s p e c t s o f p h y s i c s k n o w l e d g e , b u t a l s o p r e s e n t e d p a r t i c u l a r c a s e s a s i f t h e y h a d b e e n r e p r e s e n t i n g t h e a b s t r a c t c o n c e p t o r i d e a u n d e r d i s c u s s i o n . O n e e x a m p l e o n t h a t w o u l d b e t h e w a y t h e y d e a l t w i t h t h e v e l o c i t y - v e r s u s - t i m e c u r v e s i n o r d e r t o f i n d . a v e r a g e a c c e l e r a t i o n . F i r s t , t h e y l i m i t e d t h e i r d i s c u s s i o n s t o a s t r a i g h t l i n e , a s p e c i a l c a s e o f a c u r v e . A n d t h e n , t o f i n d t h e v a l u e o f % % , t h e y p i c k e d u p t w o p o i n t s : o n e o f t h e m w a s a l w a y s t h e o r i g i n , w h i c h w a s a n o t h e r p a r t i c u l a r c a s e o f c h o o s i n g a p o i n t , t h o u g h o f c o u r s e i t w o u l d n o t h a v e m a t t e r e d a n y w a y s i n c e t h e y p i c k e d a s t r a i g h t l i n e a n d , t h u s , 2 7 5 n o v a r i a t i o n s i n t h e s I O p e e x i s t e d . ( M o r e d e t a i l s o n h o w b o t h t e a c h e r s d e a l t w i t h t h a t c o n c e p t w e r e i n c l u d e d i n A b u I s n e i n e h , a n d C o n t r e r a s , 1 9 8 7 . T h e t w o t e a c h e r s a p p e a r e d u n d e r t h e f i c t i t i o u s n a m e s : M r . S i m o n , a n d M r . M o r r i s ) . I c a l l e d t h e s e t r e n d s o f d r i f t i n g t o w a r d t h e c o n c r e t e i n t h e s u b j e c t m a t t e r , a n d p a r t i c u l a r i z i n g a b s t r a c t k n o w l e d g e : ” c o n c r e t i z a t i o n " o f t h e s u b j e c t m a t t e r . T h e w a y t e a c h e r s p e r c e i v e d a n d t r e a t e d t h e o r y a n d o b s e r v a t i o n a s t w o d i s t i n c t a n d s e p a r a t e i n s t r u c t i o n a l a n d l e a r n i n g s o u r c e s , t o g e t h e r w i t h " c o n c r e t i z i n g " t h e s u b j e c t m a t t e r c o n t e n t h a d , I b e l i e v e , s e r i o u s c o n s e q u e n c e s o n t h e n a t u r e o f p h y s i c s k n o w l e d g e p r e s e n t e d i n c l a s s r o o m . C o m b i n e d t o g e t h e r , t h e y w o u l d a m o u n t t o m o r e t h a n f r a g m e n t a - t i o n i n t h e p h y s i c s k n o w l e d g e p r e s e n t e d t o s t u d e n t s . A s I s t e p p e d o u t o f m y r o l e a s a p h e n o m e n o l o g i s t , I p e r c e i v e d t h e t w o t e a c h e r s i n v o l v e d i n a p r o c e s s o f d e c o n s t r u c t i n g t h e s t r u c t u r e o f p h y s i c s k n o w l e d g e i n t h e i r a t t e m p t s t o t e a c h i t . I t e r m e d t h i s p r o c e s s : ” d e s t r u c t u r i n g " p h y s i c s k n o w l e d g e I t o o k m y p e r c e p t i o n t o b o t h t e a c h e r s i n o r d e r t o s e e h o w m u c h w e s h a r e d s u c h a p e r c e p t i o n . B e f o r e t h a t , h o w e v e r , I h a d h a d a t r u e s u r p r i s e . T h e t e r m " c o n c r e t i z i n g " w h i c h I u s e d t o d e s c r i b e s o m e f e a t u r e s o f t h e i r t r e a t m e n t o f t h e s u b j e c t m a t t e r h a d a p p e a r e d i n m y n o t e s d u r i n g m y e a r l y o b s e r v a t i o n s . T o m y s u r p r i s e , t h e s a m e e x p r e s s i o n w a s u s e d b y M r . S t e w a r t t o d e s c r i b e w h a t h e , a n d M r . D a v i s , w e r e d o i n g w i t h t h e i r p h y s i c s c o u r s e s . S o , I w i l l t a k e u p t h e t w o i s s u e s t o g e t h e r s i n c e t h e y a r e s t r o n g l y r e l a t e d t o e a c h 2 7 6 o t h e r . C o n c r e t i z i n g a n d D e s t r u c t u r i n g L e t m e s t a r t t h i s s e c t i o n w i t h t w o e v e n t s t h a t t o o k p l a c e o n N o v . 1 , 1 9 8 6 , d u r i n g t h e S e m i a n n u a l M e e t i n g o f t h e M i c h i g a n S e c t i o n - A m e r i c a n A s s o c i a t i o n o f P h y s i c s T e a c h e r s i n Y p s i l a n t i . T h e f i r s t e v e n t w a s t h e o n e I c i t e d b e f o r e a b o u t M r . S t e w a r t p r e s e n t i n g h i s ” K U E S A ” m e t h o d f o r s o l v i n g n u m e r i c a l p r o b l e m s . W h a t I d i d n o t m e n t i o n , h o w e v e r , w a s M r . S t e w a r t ' s o w n d e s c r i p t i o n o f t h e i r o w n m e t h o d o f t e a c h i n g p h y s i c s . T h e k e y w o r d i n t h a t d e s c r i p t i o n w a s c o n c r e t i z i n g . H e a s s e r t e d t h a t b o t h h e a n d M r . D a v i s w o u l d u s u a l l y a t t e m p t t o " m a k e t h e a b s t r a c t t h i n g s c o n c r e t e ” . T h e s e c o n d e v e n t o c c u r r e d w h e n M r . S t e w a r t g o t i n v o l v e d i n a d i a l o g u e w i t h a n o t h e r h i g h s c h o o l p h y s i c s t e a c h e r . T h e i s s u e d i s c u s s e d w a s t h e w o r d ' b o d y ' t h a t w a s e x t e n s i v e l y u s e d i n t h e H P P t e x t b o o k . T h e t e a c h e r , a p p e a r e d u n s a t i s f i e d w i t h t h e g e n e r a l i t y i m p l i e d i n t h e u s a g e o f t h a t w o r d , e x p l a i n e d t h a t h e w o u l d a l w a y s r e p l a c e i t w i t h s o m e t h i n g s p e c i f i c . M r . S t e w a r t t h e n e l a b o r a t e d o n t h i s i s s u e b y i n v o k i n g N e w t o n ' s s e c o n d l a w o f m o t i o n , F - m a . H e w e n t o n t o p o i n t o u t w h a t b e p e r c e i v e d a s a s o r t o f c o n f u s i o n i n h i s u n d e r s t a n d i n g p h y s i c s . ” W h a t I a m c o n f u s e d a b o u t i s t h a t w h e n w e s t a r t a b s t r a c t i n g ? W h e r e i s t h e i n t e r f a c e b e t w e e n t h e f o r m u l a a n d t h e c o n c e p t s ? I u s u a l l y r a i s e t h e q u e s t i o n A m I r e a l l y t e a c h i n g p h y s i c s w h e n I t e a c h : ” F ” i s e q u a l t o , ” m ” t i m e s ” a ” ? ” [ F i e l d n o t e s : 1 0 / 1 / 8 6 ] 2 7 7 W h e n a f o r m u l a a n d i t s r e f e r e n t c o n c e p t s a r e h e l d a s t w o d i s t i n c t a n d s e p a r a t e e n t i t i e s , a n d d e a l t w i t h a s s u c h , t h e i n t e r f a c e b e t w e e n t h e m w o u l d s i m p l y d i s a p p e a r , o r a t b e s t b e c o m e t o o t h i n t o b e v i s i b l e . L e t u s f o r a m o m e n t t h i n k o f t h e e x t r e m e c a s e s w h e r e w e h a v e n a t u r e w i t h a l l i t s p h e n o m e n a o n t h e o n e h a n d , a n d m a t h e m a t i c s a s o n e p r o d u c t o f h u m a n r a t i o n a l a n d t h e o r e t i c a l t h i n k i n g o n t h e o t h e r . N a t u r e h a s a l w a y s b e e n i n d e p e n d e n t o f h u m a n r a t i o n a l i t y o r i r r a t i o n a l i t y . T h e f a c t t h a t m a t h e m a t i c s h a s p l a y e d a c r u c i a l r o l e i n o u r a t t e m p t s t o u n d e r s t a n d n a t u r e d o e s n o t r e a l l y t e l l u s m u c h a b o u t w h y i t h a s b e e n s o . T h e g r a n d s u c c e s s o f m a t h e m a t i c s i n e x p l a i n i n g p h y s i c a l p h e n o m e n a i s s t i l l a s o u r c e o f i n t r i g u e f o r p h i l o s O p h e r s a n d s c i e n t i s t s a l i k e . W h e t h e r t h e r e i s a r e a s o n e d e x p l a n a t i o n f o r t h i s s u c c e s s , o r i t i s m e r e l y a f o r t u n a t e o c c u r r e n c e o f o u r e x i s t e n c e i s s t i l l d e b a t a b l e . L e s s d e b a t a b l e , h o w e v e r , i s t h e c o r r e s p o n d e n c e s c i e n t i s t s m a k e b e t w e e n t h e t h e o r e t i c a l a n d o b s e r v a t i o n a l c o n c e p t s , a t l e a s t i n c l a s s i c a l p h y s i c s . W h e n N e w t o n t h e o r i z e d a b o u t m o t i o n a n d i t s c a u s e s , h e m a d e s u c h a c o r r e s p o n d e n c e b e t w e e n E u c l i d e a n b a s i c m a t h e m a t i c a l a s s u m p t i o n s , a n d h i s o w n o b s e r v a t i o n a l t e r m s . A n o b j e c t , b e i t a g r a i n o f s a n d o r a p l a n e t , s t o o d f o r E u c l i d e a n g e o m e t r i c a l p o i n t . T h e d i s t a n c e b e t w e e n t h e c e n t e r s o f t w o s u c h o b j e c t s s t o o d f o r t h e E u c l i d e a n s t r a i g h t l i n e . O t h e r o b s e r v a b l e t e r m s s u c h a s m a s s a n d v e l o c i t y w e r e d e f i n e d q u a n t i t a t i v e l y . D e s c r i b i n g c e r t a i n p h y s i c s b e h a v i o r s , i n 2 7 8 t e r m s o f m a t h e m a t i c a l f o r m u l a t i o n s , e n a b l e s u s t o d e s c r i b e , e x p l a i n , a n d p r e d i c t r e l a t e d e v e n t s . A n e v e n t , a p h y s i c a l p h e n o m e n o n , c o u l d b e o n e o f a n i n f i n i t e n u m b e r o f e v e n t s t h a t c o u l d b e O p e r a t e d u p o n b y t h e m a t h e m a t i c a l f o r m u l a t i o n o f t h e l a w . O n c e w e a t t e m p t t o e x p l a i n o r p r e d i c t , a s w h e n w e t e a c h a p p l i c a t i o n s o f t h e l a w , w e t e m p o r a r i l y c r e a t e a d i a l o g u e o r a n i n t e r p l a y b e t w e e n t h e g e n e r a l , t h e l a w , a n d t h e p a r t i c u l a r , t h e e v e n t . T h e g e n e r a l c o l l a p s e s m o m e n t a r i l y i n t o t h e p a r t i c u l a r i n o r d e r t o e x p l a i n , o r p r e d i c t , i t . N e w t o n ' s s e c o n d l a w , t h e r e f o r e , w a s i n t e n d e d t o e x p l a i n a n d p r e d i c t a n i n f i n i t e n u m b e r o f p h y s i c a l o b s e r v a t i o n s r a n g i n g f r o m t e r r e s t r i a l p h e n o m e n a t o c e l e s t i a l o n e s . T h e m a t h e m a t i c a l f o r m u s e d i s b o t h s i m p l e a n d c o n c i s e , a n d h a d b e e n k n o w n f o r c e n t u r i e s b e f o r e N e w t o n . T h e m a t c h i n g N e w t o n c o n s t r u c t e d b e t w e e n t h e f o r m a n d o b s e r v a t i o n w a s o f h i s g e n i u s . B u t s o l o n g a s i t w o u l d b e h e l d i n c o m p l e t e i s o l a t i o n f r o m o b s e r v a t i o n , t h e l a w w o u l d b e c l o s e r t o a g e n e r a l m a t h e m a t i c a l f o r m u l a t h a n t o a p h y s i c a l l a w . I t i s o n l y w h e n w e m a i n t a i n t h e i n t e r p l a y g o i n g o n b e t w e e n t h e g e n e r a l l a w a n d t h e p a r t i c u l a r e v e n t s t h a t t h e f o r m c o u l d b e c a l l e d a p h y s i c a l l a w . W h a t M r . S t e w a r t a p p e a r e d c o n f u s e d a b o u t , I t h i n k , w a s h o w t o m a i n t a i n t h i s c o n s t a n t d i a l o g u e o r i n t e r p l a y b e t w e e n t h e g e n e r a l a n d e x a c t m a t h e m a t i c a l f o r m a n d t h e p a r t i c u l a r i n e x a c t p h y s i c a l e v e n t s . T h e c l o s e s t t h e y w o u l d c o m e t o e a c h o t h e r w o u l d b e i n t h e p r o c e s s e s o f e x p l a n a t i o n a n d p r e d i c t i o n . 2 7 9 T h e r e i s , I b e l i e v e , a n o t h e r d i m e n s i o n t o M r . S t e w a r t ' s c o n f u s i o n . L e t u s f o r a w h i l e t h i n k o f t h e w a y p h y s i c i s t s w o u l d t h e o r i z e a n d m a k e t h e i r t h e o r i e s u s e f u l . Q u a n t i f i c a t i o n i s a n e c e s s a r y s t e p i n t h i s p r o c e s s . P h y s i c a l t e r m s h a v e t o b e q u a n t i f i e d i n o r d e r t o b e m a t h e m a t i c a l l y O p e r a t i o n a l . Q u a n t i f y i n g t h e s e t e r m s w o u l d n e c e s s i t a t e g o i n g i n t o t h e m a t h e m a t i c a l r e a s o n i n g a n d p r o c e d u r e s w h i c h M r . S t e w a r t l i t e r a l l y c a l l e d ” t h e s n a r l s o f p i c k i n g t h e r i g h t s e t o f u n i t s " . T h o s e ” s n a r l s ” w h i c h t h e t e a c h e r s " h i d " f r o m s t u d e n t s r e p r e s e n t e d a n o t h e r p o i n t o n t h e p l a n e o f p o t e n t i a l c o n t a c t , o r ” i n t e r f a c e " , b e t w e e n t h e m a t h e m a t i c a l f o r m a n d t h e p h y s i c a l p h e n o m e n o n . O n c e t h a t p o i n t i s e s t a b l i s h e d i t b e c o m e s i n h e r e n t o r e m b e d d e d i n t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e g e n e r a l a n d t h e p a r t i c u l a r . I t r e f l e c t s o u r a t t e m p t s t o e x a c t o u r d e s c r i p t i o n o f n a t u r e . I n a n i n t e r v i e w I a s k e d b o t h t e a c h e r s w h e t h e r o r n o t t h e y w o u l d s h a r e w i t h m e m y c o n c e p t i o n s a b o u t " c o n c r e t i z i n g , " l o o s e n i n g t h e s t r u c t u r e , a n d d e s t r u c t u r i n g t h e p h y s i c s k n o w l e d g e s t r u c t u r e s t h e y a t t e m p t e d t o t e a c h . A s M r . S t e w a r t w a s l i s t e n i n g t o m y q u e s t i o n h e k e p t n o d d i n g a n d u t t e r i n g t h e w o r d " y e s " s e v e r a l t i m e s . F o r a f e w s e c o n d s a f t e r I f i n i s h e d m y q u e s t i o n M r . S t e w a r t a p p e a r e d t o m e u n w i l l i n g t o g i v e m o r e t h a n h i s ” n o d d i n g s ” a n d ” y e s ' s . " H o w e v e r w h e n I a s k e d f o r m o r e t h a n t h a t , h i s r e s p o n s e c a m e a s f o l l o w s : 2 8 0 ” W e l l , a s f a r a s s t r u c t u r e o r l o o s e n e s s , y e s . T h e t h i n g t h a t I r e a l l y d i s l i k e d a b o u t t h e P S S C w a s t h a t i t w a s t e l l i n g m e h o w t o d o i t . A n d t h a t i f I r a n i n t o d i f f i c u l t y , w h i c h I c o n s t a n t l y d i d , a n d k i d s u n d e r s t a n d i n g t h i s s o t h a t w e c a n g o o n t o t h a t . T h e r e w a s a c o n s t a n t b a t t l e o v e r w h a t p a c e s h o u l d I g o i n P S S C . I f t h i s p o i n t i s d e p e n d e n t o n t h i s p o i n t , w h i c h i s d e p e n d e n t o n t h a t p o i n t , h o w m u c h t i m e s h o u l d I s p e n d o n t h e f i r s t p o i n t ? W h a t k i n d o f s u c c e s s d o I h e e d i n c l a s s ? I s i t f i f t y p e r c e n t , o r t h i r t y p e r c e n t , o r n i n e t y p e r c e n t , b e f o r e I c a n f e e l a s a c l a s s w e c a n g o o n t o t h e n e x t p o i n t o n w h i c h t h a t i s b a s e d ? A n d t h a t w a s a c o n s t a n t s t r u g g l e ! A n d i t w a s f r u s t r a t i n g f o r m e a n d I k n o w i t w a s f r u s t r a t i n g f o r s t u d e n t s , b e c a u s e w e c o u l d n ' t d o l a s t w e e k ' s w o r k , t h e n t h e r e i s n o c h a n c e o f d o i n g t h i s w e e k ' s w o r k b e c a u s e i t ' s b a s e d o n t h a t . S o I d i d n ' t h a v e a l o t o f s u c c e s s w i t h t h e P S S C . I t h i n k I g a v e i t a v e r y r e a l i s t i c h o n e s t s h o t i n a l o t o f d i f f e r e n t w a y s . I t r i e d c h a n g i n g t h e f o r m u l a , c h a n g i n g t h e m i x i n g i n a l o t o f d i f f e r e n t w a y s b u t i t d i d n ' t w o r k . ” [ 3 r d I n t e r v i e w : 1 1 / 2 6 / 8 6 ] S o m e m o m e n t s l a t e r i n t h e i n t e r v i e w I r a n o u t o f t a p e s o I s t a r t e d t o s u m m a r i z e t h e r e s t o f h i s r e s p o n s e . ” S O , f o r t h e l o o s e n i n g i s s u e , y e s , w e d o t h a t d e l i b e r a t e l y . A s f o r c o n c r e t i z i n g w e f e e l m a n y s t u d e n t s h a v e n o t r e a c h e d t h a t s o r t O f P i a g e t i a n s t a g e w h e r e t h e y c a n t h i n k i n t e r m s o f a b s t r a c t i o n ” . C l e a r l y t h e n , M r . S t e w a r t d e l i b e r a t e l y a v o i d e d a b s t r a c t i o n s , c o n c r e t i z e d t h e s u b j e c t m a t t e r , a n d l o o s e n e d i t s s t r u c t u r e , i f n o t d e c o n s t r u c t e d t h a t . A s I w a s l i s t e n i n g t o h i s r e s p o n s e d e s c r i b i n g h i s e x p e r i e n c e , c l e a r l y a p a i n f u l o n e , w i t h t h e P S S C , a n d t r y i n g t o c o m p a r e h i s p a s t s t r u g g l e w i t h t h e s u b j e c t m a t t e r w i t h t h e s o r t o f c o n t i n u o u s , u n i n t e r r u p t e d f l o w o f p h y s i c s i n s t r u c t i o n s b o t h t e a c h e r s w e r e h a v i n g , a q u e s t i o n a r o s e a t t h e s p u r o f t h a t m o m e n t . I e x p l a i n e d t o M r . S t e w a r t t h a t I s e n s e d a c h a n g e 2 8 1 o f t r a d i t i o n i n p h y s i c s t e a c h i n g a s h e s h i f t e d f r o m h i s p a s t a p p r o a c h w i t h t h e P S S C t o w a r d d o i n g w h a t h e w a s d o i n g w i t h t h e H P P . T o m e , I s h o u l d c o n f e s s , M r . S t e w a r t a p p e a r e d , n o t b r e a k i n g w i t h a t r a d i t i o n i n p h y s i c s t e a c h i n g i n f l u e n c e d b y t h e n a t u r e o f t h e h i e r a r c h i c a l s t r u c t u r e o f t h e s u b j e c t m a t t e r t h a t w o u l d n o t m a k e i t p o s s i b l e f o r t h e t e a c h e r t o m o v e f r o m o n e t o p i c t o a s e c o n d o n e , t h a t i s d e p e n d e n t u p o n t h e f i r s t , w i t h o u t m a k i n g s u r e t h a t t h e m a j o r i t y o f s t u d e n t s h a d a l r e a d y u n d e r s t o o d t h e f i r s t . B y s u c h a b r e a k , h e a l s o a p p e a r e d t o f a i l t o m a k e c l e a r , w e a k e n o r e v e n d e s t r o y t h e c o n n e c t i o n s w i t h i n t h e f o r m u l a t i o n o f i n d i v i d u a l t o p i c s o r c o n c e p t s . I n o t h e r w o r d s , t h e c o n c r e t i z a t i o n a n d l o o s e n i n g p r o c e s s e s w e r e d o n e a t t w o l e v e l s : i n t e r - t O p i c a l , a n d i n t r a t O p i c a l l e v e l s . A s I i n d i c a t e d , a q u e s t i o n c a m e t o m y m i n d , w h i l e I w a s l i s t e n i n g t o h i s r e s p o n s e a n d c o n t e m p l a t i n g m y o w n i d e a s . W o u l d n o t M r . S t e w a r t f e e l t h a t h e r e a l l y b e t r a y e d h i s o w n p h y s i c s l e a r n i n g b y d o i n g w h a t h e w a s d o i n g ? I s h o u l d p o i n t o u t h e r e , t h a t I w o u l d h a v e w o r d e d m y q u e s t i o n d i f f e r e n t l y h a d I n o t h a s t e n e d t o a s k h i m a b o u t t h a t , i n s t a n t l y a f t e r h e f i n i s h e d h i s r e s p o n s e . S o I a s k e d M r . S t e w a r t i f h e h a d t h i s f e e l i n g o f b e t r a y a l t o h i s o w n b e l i e f s o f w h a t p h y s i c s i s , a n d h o w i t s h o u l d b e t a u g h t . M r . S t e w a r t ' s a n s w e r c a m e q u i c k , a n d , I t h i n k , c a n d i d . ” Y e s , t h a t ' s r i g h t ! ” [ H e s t o p p e d f o r a f e w s e c o n d s a n d t h e n w e n t o n t o s a y : ] ” B u t y o u k n o w w e h a v e t o l o o k a t o t h e r f a c t o r s . I t a l s o d e p e n d s 2 8 2 w h i c h p h y s i c s y o u a r e t a l k i n g a b o u t . " [ 3 r d I n t e r v i e w : 1 1 / 2 6 / 8 6 ] A s p o i n t e d o u t i n a p r e v i o u s s e c t i o n , t h e i m p l i e d r e f e r e n c e i n t h e l a s t s e n t e n c e w a s t o c o l l e g e p h y s i c s a n d p h y s i c s f o r t h e p u b l i c . M r . D a v i s s e e m e d a l s o t o s h a r e w i t h u s t h e c o n c e p t i o n s o f c o n c r e t i z i n g a n d l o o s e n i n g t h e s t r u c t u r e o f t h e s u b j e c t m a t t e r . H i s a n s w e r , a s w i l l b e s e e n , r e f l e c t e d a n o t h e r d i m e n s i o n w h i c h h a d t o d o w i t h r e l e v a n c y a n d c o n t e x t u a l i z a t i o n o f t h e s u b j e c t m a t t e r . " I s u p p o s e t h e d e s t r u c t u r i n g o r t h e i d e a o f l o o s e n i n g t h e s t r u c t u r e o f t h e t O p i c i s o u r a t t e m p t t o t a k e t h e p h y s i c s t O p i c a n d d e s c r i b e i t . T h i s i s m y p h i l o s O p h y a s I l o o k a t i t . H o w w o u l d I d e s c r i b e i t t o s o m e b o d y t h a t I k n e w b a s e d o n s o m e t h i n g t h a t h e w o u l d u n d e r s t a n d w i t h o u t g o i n g b a c k t o t h e b o o k . I j u s t s a y h a y ! I b e t t e r s t a r t f r o m s o m e t h i n g w h e r e e v e r y b o d y u n d e r s t a n d s y o u s o w e c a n k n o w a t l e a s t w h e r e w e w i l l b e g o i n g w i t h t h o s e t o p i c s . L o o s e n i n g t h e s t r u c t u r e , I n e v e r t h o u g h t a b o u t t h a t ! I s u p p o s e i t ' s o u r a t t e m p t t o m a k e i t m o r e h u m a n . T h e c o n c r e t i z i n g m a k e s i t p o s s i b l e f o r s o m e o f t h e b o t t o m e n d o f t h a t s p e c t r u m t h a t w e h a v e i n t h e r o o m t o d e a l w i t h i t , w i t h t h e t o p i c . A d m i t t e d l y i t t a k e s a w a y f r o m t h e t O p e n d , o r i t d o e s n ' t p u s h t h e t o p e n d , b u t i t p u s h e s t h e m i d d l e a n d k e e p s t h e c l a s s t h a t s i z e t h a t i t h a s . B y c o n c r e t i z i n g , i t ' s s u p p o s e d t h a t i t a l l o w s m o r e p e o p l e t o b e s u c c e s s f u l , u s e y o u r f o r m a t t o f o l l o w . I t b e c o m e s a c o m p u t e r p r o g r a m a n d a l l y o u d o i s p l u g i n t h e n u m b e r s . I t h a s s o m e g o o d p o i n t s a n d s o m e b a d p o i n t s . ” [ 3 r d I n t e r v i e w : 1 2 / 2 / 8 6 ] S o , b y l o o s e n i n g t h e s t r u c t u r e , M r . D a v i s w a n t e d t o c r e a t e a c o n n e c t i o n b e t w e e n w h a t s t u d e n t s k n e w a n d w h a t h e w a n t e d t o t e a c h . I t s o u n d s a s i f M r . D a v i s w a n t e d t o b u i l d o n s t u d e n t s ' p r i o r k n o w l e d g e , o r t o c o n t e x t u a l i z e t h e 2 8 3 s u b j e c t m a t t e r a n d m a k e i t r e l e v a n t . F u r t h e r m o r e , l i k e M r . S t e w a r t , M r . D a v i s t h o u g h t t h a t c o n c r e t i z i n g w o u l d h e l p s t u d e n t s a t t h e ” b o t t o m e n d ” o f t h e c l a s s t o u n d e r s t a n d t h e t O p i c . F i n a l l y , M r . D a v i s s a w i n c o n c r e t i z i n g a w a y o f a l l o w i n g m o r e p e O p l e t o " b e s u c c e s s f u l " . T h e y w o u l d s i m p l y u s e a c l e a r f o r m a t : " I t b e c o m e s a c o m p u t e r p r o g r a m a n d a l l y o u d o i s p l u g i n t h e n u m b e r s ! ” A s w i l l b e e x p l a i n e d l a t e r i n t h i s d i s s e r t a t i o n b o t h t e a c h e r s a d m i t t e d t o h a v e d e c i d e d t o c h a n g e t h e i r s t a n d a r d s a n d e x p e c t a t i o n s o f s t u d e n t s i n o r d e r t o s e c u r e t h e i r j o b s . T h e t e a c h e r s ' c o n c r e t i z a t i o n a n d d e s t r u c t u r i n g o f t h e s u b j e c t m a t t e r s e e m e d t o b e i n l i n e w i t h t h a t d e c i s i o n . O n c e m o r e t h e t e a c h e r s ' c O p i n g w i t h t h e s i t u a t i o n s e e m e d t o h a v e i n f l u e n c e d t h e v e r y s t r u c t u r e , v e r y v i t a l i n t h i s c a s e , o f t h e s u b j e c t m a t t e r t h e y t a u g h t . I f s t u d e n t s a r e l i k e l y t o f i n d l e a r n i n g e a s i e r i n a n e n v i r o n m e n t w h i c h e m p h a s i z e s m e m o r y a n d p r o c e d u r a l t a s k s ( D o y l e , 1 9 8 3 ) , t h e n i t w o u l d s e e m e r y p l a u s i b l e t o c o n c l u d e t h a t t e a c h e r s e e m e d t o h a v e s o l v e d s o m e o f t h e i r p r o b l e m s i n w a y s t h a t s a c r i f i e d t h e a c q u i s i t i o n o f a c a d e m i c k n o w l e d g e ( F e i m a n - N e m s e r a n d F l o d e n , 1 9 8 4 ) , m a d e t h e a c q u i s i t i o n o f k n o w l e d g e e a s i e r ( S e d l a c k , e t a l . , 1 9 8 6 ) , a n d r e d u c e d t h e c o g n i t i v e d e m a n d o f t h e i r w o r k ( G a l l a g h e r , 1 9 8 6 ) . M a k i n g P h y s i c s R e l e v a n t M a k i n g p h y s i c s r e l a t e d t o s t u d e n t s ' e x p e r i e n c e s w a s a n o t h e r f e a t u r e t h a t a p p e a r e d i n M r . D a v i s ' s l a s t q u o t e . 2 8 4 I t w a s a l s o e m p h a s i z e d o n s e v e r a l o c c a s i o n s w h i l e t a l k i n g w i t h b o t h t e a c h e r s . H o w e v e r , t o c o m e u p w i t h a c o h e r e n t p i c t u r e o f h o w t e a c h e r s d i d t h a t r e q u i r e d g o i n g b e y o n d t h e t e a c h e r s ' s u r f a c e m e a n i n g s a s e x p e r e s s e d d i r e c t l y i n t h e i r d i s c o u r s e . I n d e e d , a d i f f i c u l t , y e t i n t e r e s t i n g , a s p e c t o f d o i n g i n t e r p r e t i v e r e s e a r c h , I h a v e f o u n d , i s t o p r e s e n t b o t h t h e m a n i f e s t o r s u r f a c e m e a n i n g s o f n a r r a t i v e s a n d v i g n e t t e s a s w e l l a s t h e i r p o s s i b l e l a t e n t o r h i d d e n m e a n i n g s a n d c o n t e x t s . T h i s c o u l d b e a c h i e v e d t h r o u g h t h e e x a m i n a t i o n a n d i n t e r p r e t a t i o n o f t e a c h e r s ' s t a t e m e n t s a n d a s s e r t i o n s o n t h e o n e h a n d , a n d t h e i r p r a c t i c e o n t h e o t h e r . M r . D a v i s ' s q u o t e , t a k e n o u t o f c o n t e x t , m a y c o n v e y a c e r t a i n m e s s a g e , t h e m a n i f e s t m e a n i n g , t h a t c o u l d b e f u n d a m e n t a l l y d i f f e r e n t f r o m t h e l a t e n t m e a n i n g w h e n h i s w o r d s a r e p u t i n t o t h e c o n t e n t o f h i s p r a c t i c e . T h e r e w e r e c o n s t a n t e f f o r t s , o n t h e p a r t o f t h e t e a c h e r s , t o m a k e t h e i r e x a m p l e s n o t o n l y c o n c r e t e a n d t a n g i b l e b u t , a s w e l l , k n o w n t o t h e i r s t u d e n t s . T h e i r w o r k s h e e t s d i d n o t t a l k a b o u t " o b j e c t s " a s s u c h . I n s t e a d , t h e y t e n d e d t o t a l k a b o u t t h i n g s f r o m t h e s t u d e n t s ' e x p e r i e n t i a l l i f e . A n e x a m i n a t i o n o f t h e p r o b l e m s a n d e x a m p l e s o n m o m e n t u m a n d c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m w o u l d e x p l a i n t h a t . P r o b l e m s t a l k e d a b o u t c a r s , s n o w - s c o o t e r s , r o c k e t s , b i l l i a r d b a l l s , b u m p e r - c a r s , a n d a s t r o n a u t s . B u t h o w m u c h d i f f e r e n c e w o u l d i t r e a l l y m a k e i n a s t u d e n t ' s l e a r n i n g i f , h e o r s h e , w e r e t o f i n d t h e m o m e n t u m o f a M u s t a n g i n s t e a d o f f i n d i n g t h e m o m e n t u m o f t h e m e a n i n g l e s s 2 8 5 w o r d " g n a t s u M , ' w h o s e m a s s e s a n d v e l o c i t i e s w e r e k n o w n , i f t h a t s t u d e n t c o u l d n o t , a t l e a s t , d i f f e r e n t i a t e b e t w e e n t h e c o n c e p t s o f m o m e n t u m a n d m a s s o n t h e f i r s t h a n d , a n d m o m e n t u m a n d v e l o c i t y o n t h e o t h e r , n o t t o t a l k a b o u t t h e t h e o r e t i c a l d e v e l o p m e n t o f t h e t e r m . A s a n o t h e r e x a m p l e , b o t h t e a c h e r s d i d s e v e r a l c o n c r e t e d e m o n s t r a t i o n s o n t h e f u n d a m e n t a l , s u b t l e , a n d t r i c k y c o n c e p t O f i n e r t i a . E a c h t e a c h e r t o o k a w h o l e h o u r t o m a k e t e n r e l a t e d d e m o n s t r a t i o n s . E a c h t e a c h e r a t t e m p t e d t o e x p l a i n e a c h d e m o n s t r a t i o n i n t e r m s o f i n e r t i a . H o w e v e r , n o t o n e s i n g l e s t u d e n t i n t h e c l a s s e s o b s e r v e d , w a s a s k e d t o u s e h i s o w n w o r d s i n a n a t t e m p t t o e x p l a i n a n y o f t h o s e d e m o n s t r a t i o n s . E v e n t h e q u i z a s k e d n o t h i n g a b o u t t h a t . A n y b o d y f a m i l i a r w i t h t h o s e d e m o n s t r a t i o n s w o u l d k n o w q u i t e w e l l t h a t t h e y w o u l d b e i n t e r e s t i n g t o s e e b u t s u b t l e t o e x p l a i n . L i k e w i s e , s e v e r a l i n t e r e s t i n g d e m o n s t r a t i o n s w e r e d o n e b y t h e t e a c h e r s o n s o m e f u n d a m e n t a l w a v e c o n c e p t s , l i k e s t a n d i n g w a v e s , a n d r e s o n a n c e . T h e y w e r e o n l y d e m o n s t r a t e d t o s t u d e n t s w i t h n o t h e o r e t i c a l e x p l a n a t i o n w h a t s o e v e r . H o w m u c h d i d s t u d e n t s r e a l l y l e a r n a b o u t t h o s e c o n c e p t s c o u l d b e a n y b o d y ' s g u e s s . A s t u d e n t o b s e r v i n g a c o n c r e t e e x a m p l e o n s t a n d i n g w a v e s w i t h o u t a n y a t t e m p t s t o u n d e r s t a n d t h e t h e o r e t i c a l u n d e r p i n n i n g s o f t h e p h e n o m e n o n , w o u l d i n n o w a y b e i n a b e t t e r p o s i t i o n t h a n a l a y m a n l o o k i n g a t a r a i n b o w , o r a h o u s e w i f e b a k i n g i n h e r n e w m i c r o w a v e . O n o t h e r o c c a s i o n s , f u r t h e r m o r e , t h e c o n c r e t e e x a m p l e s m i g h t h a v e l o s t e v e n t h e i r c l a i m e d d i r e c t e f f e c t s u p o n 2 8 6 s t u d e n t l e a r n i n g . L e t u s l o o k a t t h e f o l l o w i n g p r o b l e m t h a t w a s g i v e n a s a n e x e r c i s e o n a c c e l e r a t i o n : " S o m e p r i m i t i v e s o c i e t i e s w e r e k n o w n t o t h r o w y o u n g m a i d e n s i n t o " b o t t o m l e s s ” p i t s . A y o u n g m a i d e n d r o p p i n g i n t o a b o t t o m l e s s p i t h a d a n i n i t i a l v e l o c i t y o f 0 . 0 m e t e r s / s e c o n d . A f t e r 3 . 0 s e c O f f a l l h e r v e l o c i t y i s 3 0 m e t e r s / s e c . W h a t i s h e r a c c e l e r a t i o n ? " [ W o r k s h e e t : 9 / 1 6 / 8 6 ] T h e w o r d i n g o f t h e p r o b l e m p r o v o k e d a l o t o f g i g g l i n g a n d j o k i n g a m o n g t h e s t u d e n t s , e s p e c i a l l y t h e g i r l s . I n s t e a d o f t h i n k i n g a n d t a l k i n g a b o u t a c c e l e r a t i o n t h e c l a s s s e e m e d m o r e i n c l i n e d t o j o k e a b o u t m a i d e n s t h r o w n i n t o t h e " b o t t o m l e s s " p i t s . A n o t h e r e x a m p l e w h i c h c o u l d h a v e b e e n c o u n t e r - e f f e c t i v e , w a s r e l a t e d t o a p o p u l a r p r o b l e m o n t h e l a w o f c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m . A n a l y s i s o f t h a t p a r t i c u l a r p r o b l e m c o u l d h a v e b e e n u s e d t o d e m o n s t r a t e t h e v e c t o r i a l n a t u r e o f m o m e n t u m . I n t h a t s e n s e , t h e p r o b l e m w a s s o m e w h a t d i f f e r e n t f r o m t h e o t h e r s t r a i g h t f o r w a r d o n e s . I a m r e f e r r i n g t o p r o b l e m t h r e e i n t h e s e t o f b o n u s p r o b l e m s o n m o m e n t u m . I t w a s a b o u t t w o a s t r o n a u t s , w h o , w h i l e f l o a t i n g f r e e l y i n s p a c e , p u s h e a c h o t h e r . T h e p r o b l e m g a v e t h e i r m a s s e s , a n d t h e v e l o c i t y o f o n e o f t h e m b e f o r e t h e p u s h , a n d a s k e d f o r t h e v e l o c i t y o f t h e s e c o n d o n e . L e t u s n o w s e e h o w M r . D a v i s c o n c r e t i z e d o r c o n t e x t u a l i z e d t h a t p r o b l e m a s h e s t a r t e d t o d i s c u s s i t w i t h h i s a d o l e s c e n t s t u d e n t s . " I ' l l t e l l y o u a s t o r y h e r e . A s t r o n a u t s m a y h a v e b e e n i n s p a c e f o r a w h i l e . " [ T e a c h e r s t a r t e d t o d r a w s k e t c h e s o f t w o a s t r o n a u t s o n t h e b o a r d . ] " T h e i r n a m e s a r e S a m , a n d M a r t h a . W o m e n a r e p a r t 2 8 7 o f o u r s p a c e p r o g r a m t o o , I s u p p o s e ! A n d t h e s e p e o p l e a r e w o r k i n g o n a p r o j e c t o u t i n s p a c e , a n d t h e y ' v e b e c o m e m a d l y i n l o v e w i t h e a c h o t h e r . T h e y ' r e r o m a n t i c a n d a l l t h i s t y p e o f t h i n g ! ” C l a s s : " O o o o o h ! " [ A l o t o f l a u g h t e r a n d n o i s e . ] " A n d w h i l e i n s p a c e , w h i l e w o r k i n g o n t h e s p a c e s t a t i o n , t h e y d e c i d e t o t a k e t i m e o u t f o r a ( H o w a r d ) w a n d e r g r o u p k i s s i n g i n t h e h a l l w a y s . " C l a s s : ” O o o o o h ! " [ l a u g h t e r ] " O k a y , t h e y d e c i d e t o t a k e t i m e o u t f o r j u s t a l i t t l e h u g a n d k i s s ; a n d s o t h e y ' r e m a d l y i n t h i s e m b r a c e , I c a n n o t d r a w t h e m c l o s e r t h a n t h e y ' r e p h y s i c a l l y r i g h t n o w . B u t , i m a g i n e d u r i n g t h i s d o d g i n g o f t h e i r m o m e n t s s o m e t h i n g i s s a i d t h a t M a r t h a d o e s n ' t l i k e . A n d s h e s a y s t o S a m , i n o n l y t h e a s t r o n a u t l a n g u a g e , s h e s a y s : ” g e t y o u r s e l f a w a y f r o m m e ! " [ A t t h i s p o i n t t h e t e a c h e r m a d e a p u s h i n g w i t h b o t h h a n d s . ] ” A n d S a m g o e s o n e w a y a n d M a r t h a g o e s t h e o t h e r ! ” B y t h e t i m e t h e t e a c h e r e n d e d h i s s t o r y t h e s t u d e n t s ' a t t e n t i o n w a s c l e a r l y d r i f t i n g f a r a w a y f r o m m o m e n t u m a n d i t s c o n v e r s a t i o n . L a u g h t e r a n d n o i s e p e r s i s t e d u n t i l t h e e n d o f t h e h o u r . I n t h i s s e c t i o n I h a v e b e e n t a l k i n g a b o u t t w o i s s u e s t o g e t h e r : c o n c r e t i z i n g a n d c o n t e x t u a l i z a t i o n o r r e l e v a n c y o f t h e s u b j e c t m a t t e r . I t s e e m s n o b o d y w o u l d d i s a g r e e w i t h t h e i d e a o f p r e s e n t i n g s t u d e n t s w i t h c o n c r e t e e x a m p l e s t h a t w o u l d i l l u s t r a t e s o m e a b s t r a c t o r t h e o r e t i c a l i d e a s o r c o n c e p t s . B u t w h e n c o n c r e t i z i n g b e c o m e s a l m o s t a n e n d i n i t s e l f , o r w h e n t h e a b s t r a c t i s f r a g m e n t e d i n t o e v e n t u a l p a r t i c u l a r s a n d t a u g h t a s s u c h , t h e n t h e r e i s , I b e l i e v e , a s t r o n g c a s e f o r t h e c l a i m m a d e e a r l i e r t h a t c o n c r e t i z i n g w o u l d f u n d a m e n t a l l y c h a n g e t h e s t r u c t u r e o f p h y s i c s k n o w l e d g e t a u g h t . I n s a y i n g t h a t , h o w e v e r , I d e e p l y f e e l 2 8 8 t h e t e n s i o n , o r e v e n t h e i r o n y , t h a t s u c h a n i n t e r p r e t a t i o n c r e a t e s . F o r o n t h e o n e h a n d , I f e e l d e e p l y c o m m i t t e d t o m y i n t e r p r e t i v e m e t h o d o l o g y w h i c h , a m o n g o t h e r t h i n g s , v i e w s t h e p a r t i c u l a r a s c e n t r a l i n o u r a t t e m p t s t o u n d e r s t a n d p h e n o m e n a ; w h i l e , o n t h e o t h e r h a n d , I l o o k w i t h a n e q u a l r e s p e c t a n d c o m m i t m e n t t o o u r s c i e n t i f i c k n o w l e d g e t h a t , a m o n g o t h e r t h i n g s , p o s s e s s e s c e r t a i n s t r u c t u r i n g t h a t i n v o l v e s a l o t o f a b s t r a c t i o n s a n d g e n e r a l i z a t i o n s w h i c h c o u l d n o t r e a l l y b e d i s c e r n e d b y l e a r n e r s t h r o u g h t h e i r m e r e e n c o u n t e r s w i t h t h e i r c o n c r e t e f r a g m e n t s o r r e p r e s e n t a t i o n s . T h e o t h e r i s s u e I t a l k e d a b o u t i n t h i s s e c t i o n h a s b e e n c o n t e x t u a l i z a t i o n o r r e l e v a n c y o f t h e t a u g h t k n o w l e d g e . O n c e a g a i n , i t s e e m s e v e r y b o d y w o u l d a g r e e t h a t t e a c h e r s s h o u l d b u i l d u p o n t h e i r s t u d e n t s ' e x p e r i e n c e s a n d k n o w l e d g e . W e h a v e s e e n h o w b o t h t e a c h e r s a t t e m p t e d t o d o t h a t t h r o u g h s o m e c o n c r e t e e x a m p l e s o r r e p r e s e n t a t i o n s t h e y p r o v i d e d i n t h e i r l e s s o n s . H o w e v e r , I f e e l c o m p e l l e d t o n o t e h e r e t h a t t h i s s e e m i n g l y s o u n d p e d a g o g i c a l p r i n c i p l e s h o u l d b e d e f i n e d a n d m a n i p u l a t e d c a r e f u l l y i n p h y s i c s t e a c h i n g . L e t m e c i t e a n e x a m p l e w h e r e s t u d e n t s ' p a s t e x p e r i e n c e s m a y n o t h e l p t h e m l e a r n t h e c o n c e p t u n d e r d i s c u s s i o n . I n e x p l a i n i n g c i r c u l a r m o t i o n , a n d o t h e r r e l a t e d c o n c e p t s , i t i s v e r y u s u a l f o r p h y s i c s t e a c h e r s t o d r a w a c i r c l e l i k e t h e o n e i n t h e f i g u r e b e l o w , a n d t h e n d e s i g n a t e a n o b j e c t " O " t r a v e r s i n g a c i r c u l a r p a t h a t a c e r t a i n s p e e d w h i c h i s c o n s t a n t h e r e . T e a c h e r s , e a c h i n h i s o w n w a y , w o u l d s t a r t t a l k i n g a b o u t , o r r e a s o n i n g o u t , r e l a t e d 2 8 9 c o n c e p t s l i k e o r b i t a l s p e e d , c e n t r i p e t a l a c c e l e r a t i o n a n d f o r c e . I n d e e d , t h i s w a s w h a t b o t h t e a c h e r s d i d w h e n t h e y w a n t e d t o d i s c u s s t h e c o n c e p t o f c e n t r i p e t a l f o r c e . F i g . ( 4 ) : A R e p r e s e n t a t i o n o f t h e C i r c u l a r M o t i o n o f a n O b j e c t " 0 " A r o u n d t h e C e n t e r " C ” . A m o n g o t h e r t h i n g s , M r . D a v i s i n t r o d u c e d t w o c o n c e p t s t h e c e n t r i p e t a l f o r c e , w h i c h w a s p o i n t i n g r a d i a l l y i n w a r d , r e p r e s e n t e d i n t h e g r a p h a s " F , a n d a n i m a g i n a r y f o r c e t h a t p o i n t e d r a d i a l l y o u t w a r d f r e p r e s e n t e d b y t h e a r r o w " F " . 2 I k n e w f r o m e x p e r i e n c e t h a t t h e t o p i c w a s f r a u g h t w i t h p o t e n t i a l l e a r n i n g a n d t e a c h i n g p r o b l e m s a t t h e h i g h s c h o o l l e v e l . E v e n c o l l e g e p h y s i c s a n d e n g i n e e r i n g s t u d e n t s w o u l d e n c o u n t e r a ' v a r i e t y o f p r o b l e m s i n t h e i r a t t e m p t s t o c o n c e p t u a l i z e t h e m e a n i n g o f c e n t r i p e t a l a n d c o n t r i f u g a l f o r c e s . T h e l a t t e r i s o f t e n d e s c r i b e d a s f i c t i t i o u s , i m a g i n a r y , o r p s e u d o . M a n y p h y s i c s b o o k s d o n o t d i s c u s s t h a t i n a n y l e n g t h ; t h e y o n l y r e f e r t o i t . T h e H P P t e x t b o o k d i d n o t m e n t i o n i t . N o t w i t h s t a n d i n g t h e r e l a t i v e l y d i f f i c u l t n a t u r e o f t h e c o n c e p t s , I e x p e c t e d s o m e r e f e r e n c e t o s o m e c o n c r e t e e x a m p l e s f r o m s t u d e n t s e x p e r i e n c e s t h a t w o u l d e l u c i d a t e t h e 2 9 0 t w o c o n c e p t s a n d w o u l d d i s t i n g u i s h b e t w e e n t h e m . T h e c o n c r e t e e x a m p l e s I h a d i n m i n d w e r e t h e m a n y c i r c u l a r r i d e s w h i c h s t u d e n t s c e r t a i n l y e x p e r i e n c e d i n a m u s e m e n t p a r k s , o r ‘ s i m p l y a r i d e i n a c a r t r a v e l l i n g i n a c u r v e . S u c h c o n c r e t e e x a m p l e s w e r e n o t r a i s e d i n t h a t l e s s o n o n c e n t r i p e t a l f o r c e s . I s h o u l d a d d h e r e t h a t t h e r e w a s a p r o b l e m o n t h e ” r o t o r ” , w h i c h w a s s u p p o s e d l y s o l v e d d u r i n g a s u b s e q u e n t l e s s o n w h i c h I d i d n o t o b s e r v e . H o w e v e r , t h a t p r o b l e m a s k e d s t u d e n t s t o c a l c u l a t e : c i r c u m f e r e n c e , c e n t r i p e t a l a c c e l e r a t i o n , a n d c e n t r i p e t a l f o r c e . T h e r e w a s n o s u g g e s t i o n a s t o h o w t o a n a l y z e t h a t s t u d e n t e x p e r i e n c e i n t h e l i g h t o f t h e f o r m a l s t r u c t u r i n g o f p h y s i c s k n o w l e d g e . W h a t w o r r i e d m e a b o u t r e p r e s e n t i n g t h e t w o f o r c e s i n t w o o p p o s i t e a r r o w s a s t h e y a p p e a r i n f i g u r e ( 3 ) w a s t h a t s t u d e n t s m a y c o n c e i v e o f t h o s e f o r c e s a s a c t i n g o n t h e s a m e b o d y , a n d s i n c e t h e y w e r e e q u a l i n m a g n i t u d e a n d O p p o s i t e i n d i r e c t i o n t h e y w o u l d c a n c e l e a c h o t h e r . T h e n e t f o r c e o n t h e b o d y m i g h t , t h u s , a p p e a r t o b e z e r o . B o t h t h e r e p r e s e n t a t i o n a n d t h e c o n c l u s i o n w o u l d , t h e r e f o r e , b e i n c o m p a t i b l e w i t h t h e s c i e n t i f i c f o r m u l a t i o n . I w a s s o m e w h a t s u r p r i s e d t h a t n o n e o f t h e s t u d e n t s i n t h e t w o c l a s s e s I o b s e r v e d r a i s e d a n y q u e s t i o n s a b o u t t h a t . N e i t h e r d i d t h e t e a c h e r s d u r i n g t h o s e h o u r s . H o w e v e r , w h e n I r a i s e d t h e p o i n t w i t h M r . S t e w a r t , I d i s c o v e r e d t h a t h e h a d g o n e t h r o u g h t h a t i n o n e o f h i s s e s s i o n s . I a s k e d h i m f i r s t i f h e u s e d t h e c o n c e p t o f i m a g i n a r y f o r c e s . I n h i s a n s w e r h e e x p l a i n e d t h a t h e u s e d t h e w h o o f o n t h e a n d s e e 2 9 1 t e r m c e n t r i f u g a l i n s t e a d o f i m a g i n a r y , b e c a u s e s t u d e n t s e x p e r i e n c e s u c h f o r c e s i n v a r i o u s c i r c u l a r r i d e s t h o u g h t t h o s e f o r c e s v e r y r e a l a n d n o t i m a g i n a r y . H e t h e n w e n t t o e x p l a i n h o w h e e x p l a i n e d t h o s e t w o f o r c e c o n c e p t s i n c a s e o f a s t u d e n t r i d i n g i n a r o t o r , a s N e w t o n ' s a c t i o n r e a c t i o n f o r c e s . L e t u s l o o k a t h i s a n s w e r i n f u l l t o h o w s u c h a n i n t r i c a t e c o n c e p t m a y e l u d e t h e t h i n k i n g o f a n e x p e r i e n c e d a n d k n o w l e d g e a b l e p h y s i c s t e a c h e r . " Y e s , a n d t h a t q u e s t i o n w a s r a i s e d b y a s t u d e n t i n o n e o f m y s e c t i o n s ; a n d w e t a l k e d a b o u t i t b r i e f l y . I d i d n ' t u s e t h e t e r m i m a g i n a r y f o r c e , b e c a u s e t h e r e a g a i n , t h a t ' s a s n a g t h a t t h e y c a n s a y : w a i t a m i n u t e , t h a t ' s n o t i m a g i n a r y ! T h a t ' s r e a l ! I t s e e m s v e r y r e a l t o t h e m ! B u t w h a t I s a i d i s t h a t y o u h a v e t o f o c u s i n o n t h e f o r c e t h a t i s o n t h e o b j e c t t h a t i s m o v i n g o n a c i r c l e . A n d t h e e x a m p l e I g a v e : a l o t o f t h e m h a v e b e e n t o t h e l o c a l a m u s e m e n t p a r k s a n d h a v e r i d d e n o n v a r i o u s k i n d s o f c i r c u l a r r i d e s . A n d t h e r e i s o n e t h a t i n v o l v e s a c i r c u l a r w a l l t h a t t h e y s t a n d n e x t t o . A n d i t r e v o l v e s , a n d t h e y a r e p l a s t e r e d a g a i n s t t h e w a l l , t h e r o t o r . N o w , I u s e d t h a t a s a n e x a m p l e o f w h a t I w a s t a l k i n g a b o u t i n t h o s e f o r c e s . I s a i d t h e r e i s a f o r c e o n y o u r b a c k , t h a t y o u f e e l p u s h i n g t o w a r d t h e c e n t e r . A n d t h i s i s t h e c e n t r i p e t a l f o r c e t h a t w e a r e t a l k i n g a b o u t . I n o r d e r t o k e e p a b o d y m o v i n g i n a c i r c l e r e q u i r e s t h e c e n t r i p e t a l f o r c e . I s a i d , n o w , a s w e f o u n d o u t f r o m N e w t o n ' s t h i r d l a w t h a t f o r c e s e x i s t i n p a i r s , a n d t h e r e i s c e r t a i n l y a f o r c e i n v o l v e d i n p u s h i n g o n t h e w a l l o f t h e r o t o r t h i n g . B u t w e a r e n o t c o n c e r n e d w i t h t h a t . W e a r e c o n c e r n e d w i t h t h e f o r c e t h a t i s o n t h e b o d y t h a t i s m o v i n g i n a c i r c u l a r p a t h , i n o t h e r w o r d s y o u r b o d y . A n d t h a t f o r c e i s t o w a r d t h e c e n t e r . T h i s i s t h e f o r c e t h a t w e l o o k a t . S O w h a t I t r y t o d o i s t o d i r e c t t h e i r a t t e n t i o n t o t h e f o r c e t h a t w e ' r e c o n c e r n e d w i t h , a n d t h a t w e h a d d e s c r i b e d a n d w a s c o n s i s t e n t w i t h , a n d n o t w o r r y a b o u t c e n t r i f u g a l f o r c e . ” [ 2 n d I n t e r v i e w : 1 0 / 1 4 / 8 6 ] 2 9 2 T h e c o n t e n t o f t h e a n s w e r w o u l d s t i l l b e c o n f u s i n g . I n a s e n s e i t i s n o t c o m p a t i b l e w i t h t h e a c c e p t e d p h y s i c s e x p l a n a t i o n . B e f o r e g o i n g i n t o t h a t , l e t u s r e m e m b e r t h a t t h e e x a m p l e w a s c i t e d i n o r d e r t o s h o w t h a t s t u d e n t s ' p a s t e x p e r i e n c e s , t h o u g h t h e y m a y b e v e r y r e a l f o r t h e m , m a y n o t n e c e s s a r i l y b e c o n g r u e n t w i t h t h e p h y s i c s k n o w l e d g e c o n s t r u c t i o n . T h i s e x a m p l e i s , I b e l i e v e , f u n d a m e n t a l l y d i f f e r e n t f r o m o t h e r s i t u a t i o n s w h e r e s t u d e n t s m i g h t h a v e m i s c o n c e i v e d c e r t a i n p h e n o m e n a a n d t h u s f o r m u l a t e d k n o w l e d g e s t r u c t u r e s t h a t w e r e i n c o m p a t i b l e w i t h t h e s c i e n t i f i c e x p l a n a t i o n . T o s o m e e x t e n t , t h e i n v e r s e s e e m s m o r e p l a u s i b l e i n t h i s c a s e . T h e r e i s a g o o d r e a s o n f o r s t u d e n t s t o b e l i e v e i n w h a t t h e y e x p e r i e n c e d t o b e r e a l . H o w e v e r , t h e w a y t h a t e x p e r i e n c e w a s c o n s t r u c t e d b y t h e s c i e n t i f i c c o m m u n i t y t e l l s t h e m s o m e t h i n g e l s e . P h y s i c i s t s c a l l a n y f o r c e t h a t w o u l d c a u s e a n o b j e c t t o f o l l o w a c i r c u l a r p a t h , a c e n t r i p e t a l f o r c e . T h e r e i s n o t h i n g p a r t i c u l a r a b o u t t h i s f o r c e . I t i s s i m p l y l i k e a n y o t h e r f o r c e t h a t c o u l d a c t o n a n y o b j e c t . A s p o i n t e d o u t p r e v i o u s l y t h i s f o r c e i s a l w a y s p o i n t i n g t o w a r d t h e c e n t e r o f t h e c i r c u l a r p a t h , a n d i s g i v e n b y t h e f o r m u l a d i s c u s s e d b e f o r e . I s h o u l d p o i n t o u t r i g h t n o w t h a t t h i s d e f i n i t i o n i s v i e w e d f r o m a f r a m e o f r e f e r e n c e t h a t i s s t a t i o n a r y w i t h r e s p e c t t o t h e c i r c u l a t i n g o b j e c t . F r o m t h e v i e w o f a s t a t i o n a r y e a r t h f o r e x a m p l e , t h e m o o n i s u n d e r t h e i n f l u e n c e o f a c e n t r i p e t a l f o r c e ; i n t h i s c a s e i t i s g r a v i t a t i o n a l . T h i s v i e w w o u l d n o t c o n s i d e r w h a t t h e m o o n , 2 9 3 h e r s e l f w o u l d b e s a y i n g , n o t a b o u t t h e e a r t h , b u t a b o u t h e r s e l f . T o m a k e i t a b i t t e c h n i c a l , i f w e a t t e m p t t o d e s c r i b e t h e s a m e m o t i o n f r o m a r o t a t i n g r e f e r e n c e f r a m e i n w h i c h t h e m o o n a p p e a r s a t r e s t , o u r v i e w w i l l c h a n g e f u n d a m e n t a l l y . I n m e t a p h o r i c t e r m s , t h i s w o u l d b e e q u i v a l e n t t o a l l o w i n g t h e m o o n , o r s o m e t h i n g e l s e i n h e r v e r y c o n t e x t a n d d i s p l a y i n g t h e s a m e p a t t e r n o f m o t i o n , t o d e s c r i b e h e r m o t i o n a l e x p e r i e n c e s . B u t n o t q u i t e ; f o r p h y s i c i s t s n e v e r a l l o w t h e s u b j e c t , t h e m o o n , t o s p e a k f o r h e r s e l f . I n s t e a d , t h e y i m a g i n e s u c h a f r a m e o f r e f e r e n c e t o b e c e n t e r e d o n t h e e a r t h a n d r o t a t i n g o n c e e v e r y 2 7 . 3 d a y s w i t h r e s p e c t t o a f i x e d s t a r . F r o m t h i s r o t a t i n g f r a m e o f r e f e r e n c e , t h e m o o n n o w a p p e a r s t o p h y s i c i s t s t o b e u n d e r t h e i n f l u e n c e o f a f o r c e t h a t i s p o i n t i n g r a d i a l l y o u t w a r d , i . e . j u s t o p p o s i t e t o t h e d i r e c t i o n o f t h e c e n t r i p e t a l f o r c e c o n s t r u c t e d f r o m t h e s t a t i o n a r y f r a m e o f r e f e r e n c e . H o w e v e r , t h i s n e w c o n s t r u c t , c a l l e d t e c h n i c a l l y " i n e r t i a l f o r c e , ” s e e m s t o b e w i t h o u t o r i g i n , u n l i k e o t h e r f o r c e s l i k e g r a v i t a t i o n w h i c h w e e x p e r i e n c e t h r o u g h i n t e r a c t i o n w i t h t h e e a r t h , o r e l e c t r o m a g n e t i c a n d n u c l e a r f o r c e s . F o r t h i s r e a s o n i n e r t i a l f o r c e s a r e d e s c r i b e d a s i m a g i n a r y . A n d f o r t h i s r e a s o n t o o t h e y d o n o t o b e y N e w t o n ' s t h i r d l a w . B u t , o t h e r w i s e , t h e s e f o r c e s a r e j u s t f i n e . W e c a n v e r i f y t h e i r p r e s e n c e i n t h e s a m e w a y a s o t h e r " r e a l " f o r c e s . W h a t i s i m p o r t a n t t o e m p h a s i z e i s t h a t f o r a n y o n e i n t h a t r o t a t i n g f r a m e o f r e f e r e n c e t h e s e f o r c e s a r e a s r e a l 2 9 4 i n t h e i r e x i s t a n c e a s a n y o t h e r " r e a l " f o r c e s l i k e g r a v i t a t i o n . T h e y d o p r o d u c e p h y s i c a l e f f e c t s t h a t c o u l d b e m e a s u r e d . A s t u d e n t p l a s t e r e d a g a i n s t t h e w a l l o f a r o t o r d o e s f e e l h i s b o d y p r e s s i n g a g a i n s t i t s w a l l . T h a t w o u l d b e r e a l f o r h i m a s M r . S t e w a r t e x p l a i n e d , t h o u g h f r o m t h e v i e w o f a n o n - r o t a t i n g f r a m e o f r e f e r e n c e , t h e r e i s n o s u c h t h i n g a s a c e n t r i f u g a l f o r c e . T h e r e i s s i m p l y n o n e e d f o r t h a t i n t h e c o n s t r u c t i o n o f a p h y s i c a l r e a l i t y c o n s i s t e n t w i t h t h e l a w s o f n a t u r e . T h e o n l y " r e a l ” t h i n g f r o m t h a t f r a m e o f r e f e r e n c e w o u l d b e t h e c e n t r i p e t a l f o r c e . B u t M r . S t e w a r t ' s r e a s o n i n g d o e s n o t e l i m i n a t e t h a t p o t e n t i a l p r o b l e m . N e i t h e r w o u l d i t b e c o m p a t i b l e w i t h t h e s c i e n t i f i c e x p l a n a t i o n . S t a r t i n g w i t h t h e s e c o n d p a r a g r a p h o f t h e q u o t e , M r . S t e w a r t a s s u m e d t h e e x i s t a n c e o f t w o f o r c e s t o g e t h e r : a f o r c e " p u s h i n g t o w a r d t h e c e n t e r , t h e c e n t r i p e t a l f o r c e " , a n d a n O p p o s i t e a n d e q u a l f o r c e p u s h i n g o n t h e w a l l . I n o t h e r w o r d s , h e i n v o k e d N e w t o n ' s t h i r d l a w i n o r d e r t o e x p l a i n t h e i m a g i n a r y f o r c e . T h i s e x p l a n a t i o n , t h o u g h m a y b e a c c e p t e d f o r e n g i n e e r i n g p u r p o s e s , w o u l d n o t b e a d a p t e d b y p h y s i c i s t s a n d p h y s i c s b o o k s f o r t h e o r e t i c a l r e a s o n s . T h e t w o f o r c e s , c e n t r i p e t a l a n d c e n t r i f u g a l s h o u l d n o t a p p e a r t o g e t h e r . T h e f o r m e r w o u l d a p p e a r o n l y w h e n w e l o o k a t a c i r c u l a t i n g o b j e c t f r o m a s t a t i o n a r y f r a m e o f r e f e r e n c e , w h i l e t h e l a t t e r w o u l d a p p e a r t o a v i e w e r i n a r o t a t i n g o r a c c e l e r a t i n g f r a m e o f r e f e r e n c e . P u t i t s i m p l y , t h e t w o f o r c e s d o n o t a p p e a r t o g e t h e r f o r t h e s a m e o b s e r v e r i n e i t h e r f r a m e o f r e f e r e n c e . S o t h e r e w o u l d b e n o s e n s e , 2 9 5 f r o m a p h y s i c i s t , o r a t h e o r e t i c a l p o i n t o f v i e w , o f t a l k i n g a b o u t a c t i o n a n d r e a c t i o n a c c o r d i n g t o N e w t o n ' s t h i r d l a w . T h e o r i g i n , o r t h e a g e n t o f t h e c e n t r i f u g a l f o r c e i s n o t k n o w n . M o r e c o n f u s i n g l y , u n l i k e a l l o t h e r f o r c e s t h a t p h y s i c i s t s t a l k a b o u t a s " r e a l " , c e n t r i f u g a l f o r c e s d o n o t p r o d u c e t h e c e n t r i f u g a l a c c e l e r a t i o n a s d e f i n e d b y N e w t o n ' s s e c o n d l a w . S o , t o p r e s e r v e t h e f o r m a t o f N e w t o n ' s s e c o n d l a w o f m o t i o n i n v a r i o u s f r a m e s o f r e f e r e n c e , t h i s f o r c e , n o t t h e o n l y o n e b y t h e w a y , w a s l a b e l e d i m a g i n a r y , i n s p i t e o f t h e f a c t t h a t t h e f o r c e i s n o t l e s s ” r e a l " t o a n o b s e r v e r i n t h e r o t a t i n g f r a m e , t h a n t h e ” r e a l " f o r c e s w o u l d b e f o r a n o b s e r v e r i n a s t a t i o n a r y f r a m e o f r e f e r e n c e , a s f a r a s t h e i r p h y s i c a l e f f e c t s w e r e c o n c e r n e d . B u t l e t u s l o o k m o r e c a r e f u l l y u p o n t h e t e a c h e r ' s w o r d s a g a i n . H e a s s u m e d t h a t a s t u d e n t i n s u c h a c i r c u l a r r i d e w o u l d f e e l a f o r c e o n h i s b a c k p u s h i n g t o w a r d t h e c e n t e r . W h i l e t h i s i s t r u e , t h e f e e l i n g o f b e i n g p r e s s e d a g a i n s t t h e w a l l w o u l d a l s o b e t r u e a n d " r e a l ” f o r s u c h a s t u d e n t . T h i s w o u l d e v e n b e c o m e c l e a r e r a s h i s h e a d o r h a n d s b e c o m e f r e e i n s u c h c i r c u l a r r i d e s . I n s u c h c a s e s t h e a b s e n c e o f d i r e c t c e n t r i p e t a l f o r c e s o n h i m w o u l d m a k e h i m f e e l a s i f h i s h a n d s a n d h e a d w e r e g o i n g t o f l y a w a y f r o m t h e c e n t e r . T h e s e e x p e r i e n c e s a r e r e a l f o r t h e s t u d e n t , y e t i n o u r c o n v e n t i o n a l p h y s i c s l a w s f o r c e s t h a t w o u l d c a u s e s u c h i n f l u e n c e s a r e l a b e l e d f i c t i t i o u s . B u t M r . S t e w a r t l e a r n e d , a n d r e p e a t e d l y , f r o m v a r i o u s s o u r c e s , p h y s i c s c o u r s e s a n d t e x t b o o k s , t h a t , c o n v e n t i o n a l l y , t h e r e w o u l d b e n o s u c h 2 9 6 f o r c e s a s c e n t r i f u g a l . I n a s e n s e , h e w a s a t t e m p t i n g t o p r e s e r v e t h a t l e a r n i n g , w h i l e , a t t h e s a m e t i m e c o n c e d e o f t h e " r e a l i t y " o f h i s s t u d e n t ' s p e r t i n e n t e x p e r i e n c e . L e t u s l o o k a g a i n a t M r . S t e w a r t ' s e x p l a n a t i o n t o s e e w h e r e i t e v e n t u a l l y t o o k h i m i n h i s r e a s o n i n g . T h e w a l l p u s h e s t h e b o d y t o w a r d t h e c e n t e r , c e n t r i p e t a l f o r c e ; a n d a s a r e a c t i o n t o t h a t t h e b o d y p u s h e s t h e w a l l i n o p p o s i t e d i r e c t i o n , t h e c e n t r i f u g a l f o r c e . S o t h e c e n t r i f u g a l f o r c e , a f t e r a l l , w o u l d b e o n t h e w a l l a n d n o t o n t h e r e v o l v i n g b o d y o f h e s t u d e n t w h i c h c o n c e r n e d u s r i g h t f r o m t h e b e g i n n i n g . E v e n t u a l l y , t h e n , M r . S t e w a r t t w i s t e d t h e d e s c r i p t i o n o f t h e s t u d e n t e x p e r i e n c e i n o r d e r t o m a k e i t c o n g r u e n t w i t h h i s f o r m a l k n o w l e d g e c o n t s t r u c t s . T h a t s h o u l d b e t o o c o n f u s i n g a n d b e w i l d e r i n g f o r a s t u d e n t . M r . S t e w a r t a d o p t e d a n e x p l a n a t i o n t h a t w o u l d n o t a g r e e w i t h t h e t h e o r e t i c a l f o r m u l a t i o n l a i d o u t i n p h y s i c s t e x t b o o k s . H o w e v e r , t h a t w a s n o t w h e r e t h e c o n f u s i o n o r i g i n a t e d . T h e f a c t t h a t p h y s i c a l p h e n o m e n a c a n b e m a d e , t h r o u g h o u r p h y s i c s k n o w l e d g e c o n s t r u c t s , t o a p p e a r d i f f e r e n t l y f o r o b s e r v e r s i n d i f f e r e n t f r a m e s o f r e f e r e n c e , r e n d e r s , n o t o n l y o u r c o m m o n s e n s e k n o w l e d g e , b u t a l s o s o m e o f o u r e x p e r i e n c e s t h a t c o u l d b e s e e n i n t e r m s o f s o m e p h y s i c a l c o n s e q u e n c e s a n d e f f e c t s , o f c o n f l i c t i n g e f f e c t s u p o n o u r a t t e m p t s t o l e a r n t h o s e k n o w l e d g e c o n s t r u c t s . F u r t h e r m o r e , n o t a l l o f o u r s c i e n t i f i c k n o w l e d g e c o n s t r u c t s c o r r e s p o n d t o t h i n g s i n o u r e x p e r i e n t i a l w o r l d . Q u a n t u m a n d r e l a t i v i s t i c p h y s i c s i s f u l l o f c o n c e p t s t h a t w e 2 9 7 d o n o t e x p e r i e n c e . L i g h t p h e n o m e n a a r e e x p l a i n e d b y e m p l o y i n g t w o m o d e l s w h i c h w e t h i n k o f a s p a r a d o x i c a l . I n e x p l a i n i n g i n t e r f e r e n c e p a t t e r n s w e i m p l o y t h e w a v e m o d e l , a n d t o t a l l y , o r e v e n a b s o l u t e l y , f o r g e t a b o u t t h e o t h e r m o d e l , t h e p a r t i c l e m o d e l . H o w e v e r , i n c e r t a i n o t h e r l i g h t p h e n o m e n a , l i k e , p h o t o e l e c t r i c e f f e c t p h e n o m e n a , w e r e s o r t t o t h e p a r t i c l e m o d e l a n d n e v e r e v e r i n t h e c o u r s e o f o u r t r e a t m e n t i n v o k e t h e w a v e m o d e l . B u t t h e p h y s i c a l a t t r i b u t e s o f p a r t i c l e s a n d w a v e s a r e s i m p l y o p p o s i t e t o e a c h o t h e r . A p a r t i c l e i s a n e n t i t y w i t h a d e f i n i t e m a s s a n d v o l u m e a n d o t h e r d e r i v e d c o n c e p t s ; w h i l e a w a v e w o u l d t h e o r e t i c a l l y e x t e n d f r o m m i n u s i n f i n i t y i n s p a c e a n d t i m e , a n d g o t o p l u s i n f i n i t y i n b o t h d i m e n s i o n s . I t p o s s e s s e s n o l o c a l i z a t i o n o r m a s s . I n o u r e x p e r i e n t i a l w o r l d a n d r e a s o n i n g w e h a d n e v e r t h o u g h t o f t h a t u n t i l w e a t t e m p t e d t o d e s c r i b e , e x p l a i n , a n d p r e d i c t l i g h t p h e n o m e n a . W h a t d o e s t h a t m e a n t o p h y s i c s t e a c h i n g ? S i m p l y p u t , t e a c h i n g f o r c r e a t i v e i m a g i n a t i o n a n d a l t e r n a t i v e s , t e a c h i n g f o r t h e u n e x p e c t e d , f o r t h e f u t u r e , f o r t h e u n k n o w n . W h a t a b o u t t h o s e w h o d o n o t p l a n t o g o t o c o l l e g e ? T h a t i s a s i l l y q u e s t i o n , f o r w h o w o u l d d a r e s a y i n g t h a t l i f e a n d t h e i n d i v i d u a l a r e s o s i m p l i s t i c a l l y d i v i s i b l e ! T e a c h e r s ' L o n g - T e r m I n s t r u c t i o n a l O b j e c t i v e s C l o s e e x a m i n a t i o n o f t h e t e a c h e r s ' i n s t r u c t i o n a l p l a n n i n g a n d p r a c t i c e s a t t h e c o u r s e a n d l e s s o n l e v e l s r e v e a l e d c e r t a i n m a j o r o b j e c t i v e s w h i c h t h e t e a c h e r s h a d 2 9 8 a c h i e v e d i n t h e p a s t a n d w e r e k e e n t o m a i n t a i n . T h e r e w e r e , I b e l i e v e , t w o g l o b a l i n s t r u c t i o n a l g o a l s w h i c h t h e t e a c h e r s w e r e p e r s i s t e n t t o a t t a i n a n d m a i n t a i n : d e a l i n g w i t h a b r o a d r a n g e o f s u b j e c t m a t t e r t O p i c s , a n d m a i n t a i n i n g a h i g h e n r o l l m e n t i n t h e i r p h y s i c s c l a s s e s . T e a c h e r s t e n d e d t o b e i n c l u s i v e a t t w o l e v e l s : t h e s u b j e c t m a t t e r l e v e l , a n d t h e s t u d e n t l e v e l . T h e y p l a n n e d t o t e a c h a s m a n y t o p i c s a s t h e y c o u l d , a n d p r a c t i c a l l y e n d e d u p t e a c h i n g f r o m t h e b o o k c o v e r t o c o v e r , a n d f o r a s m a n y s t u d e n t s a s t h e y c o u l d a t t r a c t i n t h e i r c o u r s e s . I n t e r e s t i n g l y , n o w h e r e i n t h e w r i t t e n l i t e r a t u r e a b o u t t h e c o u r s e , l i k e t h e c o u r s e d e s c r i p t i o n , o r c h a p t e r a n d l e s s o n p l a n s , p r e p a r e d b y t h e t e a c h e r s , w a s t h e r e a n y m e n t i o n i n g f o r t h e s e m a j o r g o a l s . T h e y t h e r e r e v e a l e d o n l y w h e n I d i r e c t l y a s k e d t h e t e a c h e r s s o m e p e r t i n e n t q u e s t i o n s . T h e s e t w o m a j o r o b j e c t i v e s c o u l d a l s o b e u s e d a s a n o p e n i n g u p o n t h e t e a c h e r s ' r e l e v a n t a n d i m p o r t a n t b e l i e f s , t h e o r i e s , a n d i n t e r e s t s t h a t m o t i v a t e d o r e v e n d i c t a t e d u p o n t h e m t o d o w h a t t h e y d i d i n c l a s s r o o m . A s I d i s c u s s t h e s e m a j o r o b j e c t i v e s s , i t w i l l b e c o m e e v i d e n t h o w i t i s d i f f i c u l t t o c h a r a c t e r i z e v a r i o u s c l a s s r o o m i n s t r u c t i o n a l a c t s a n d b e h a v i o r s i n t h e a b s e n c e o f t h e t e a c h e r s ' u n s p o k e n g o a l s o r i n t e n t i o n s . A s t h i s d i s c u s s i o n i s o v e r i t w i l l a l s o b e c o m e c l e a r , I b e l i e v e , t h a t a n y c h a r a c t e r i z a t i o n o f t h e t e a c h e r s ' i m p l i c i t g o a l s o r i n t e n t i o n s w o u l d b e t o t a l l y o r p a r t i a l l y m i s u n d e r s t o o d , l i k e b e i n g b i a s e d t o w a r d o r a g a i n s t t h e t e a c h e r s , w i t h o u t p u t t i n g t h e m i n t h e w i d e r 2 9 9 s e t t i n g , o r m i l i e u . F u r t h e r m o r e a s n a p s h o t d e s c r i p t i o n o f t h e m i l i e u m a y p r o v e o f o n l y l i m i t e d h e l p i n t h i s c h a r a c t e r i z a t i o n . I n t h e s e t t i n g u n d e r s t u d y , I h a v e f o u n d , a s w i l l b e e x p l a i n e d l a t e r , t h a t a d y n a m i c d e s c r i p t i o n i s n e e d e d . S h o u l d t h e w o r d m i l i e u b e p r e s e r v e d h e r e , i t s h o u l d b e q u a l i f i e d t o i n c l u d e t h e r e l e v a n t p a s t a s w e l l a s a n y f u t u r e p r o j e c t i o n s o r e x p e c t a t i o n s . I n t h e n e x t c h a p t e r I w i l l s h o w h o w t h e h i s t o r y o f t h e s e t t i n g i n f l u e n c e d t h e t e a c h e r s ' m a j o r i n s t r u c t i o n a l o b j e c t i v e s o r i n t e n t i o n s . E x p o s i n g S t u d e n t s 5 3 t h e S w e e p n f t h e S u b j e c t T h e p a c e o f i n s t r u c t i o n w a s s e t b y t h e t e a c h e r s w i t h t h e a i m o f c o v e r i n g a s m a n y t o p i c s a s p o s s i b l e . A s e x p l a i n e d b e f o r e , i n b o t h c o u r s e s , a b o u t h a l f o f t h e c h a p t e r s o f t h e t e x t b o o k s w e r e c o v e r e d i n v a r y i n g d e t a i l d u r i n g t h e f i r s t s e m e s t e r . I n t h e I P S t h i s c o v e r a g e t e n d e d t o b e i n c l u s i v e i n t h e s e n s e t h a t t h e t e a c h e r w e n t o v e r a l m o s t e v e r y s e c t i o n a n d a c t i v i t y i n t h e p a r t d i s c u s s e d . I n t h e H P P c o u r s e t h e s i t u a t i o n w a s d i f f e r e n t . W h i l e t h e n o m i n a l c o n t e n t c o v e r a g e i n c l u d e d a b o u t h a l f o f t h e t e x t b o o k , t h e r e a l c o v e r a g e w a s m u c h l e s s t h a n t h a t . A s w a s e x p l a i n e d b e f o r e , m a n y c o n c e p t s , a n d w h o l e s e c t i o n s w e r e d e l e t e d . I n s o m e c h a p t e r s , 1 1 a n d 1 2 , o n l y s o m e f u n d a m e n t a l c o n c e p t s w e r e c h o s e n f o r b r i e f d e s c r i p t i v e t r e a t m e n t . B u t t h e a s s u m p t i o n o n t h e p a r t o f t h e t e a c h e r s s e e m e d t o i m p l y t h a t s t u d e n t s h a d s o m e i m p o r t a n t a n d n e e d e d e x p o s u r e , t o 3 0 0 t h o s e c o n c e p t s , t h o u g h a d m i t t e d l y b r i e f . L e t u s n o w s e e h o w b o t h t e a c h e r s e x p r e s s e d t h e i r v i e w s c o n c e r n i n g t h i s m a j o r o b j e c t i v e . M r . S t e w a r t a r g u e d f o r a w i d e c o n t e n t c o v e r a g e o n t h r e e b a s e s w h i c h w e r e r e l a t e d t o : t h e n a t u r e o f t h e c o u r s e , t h e f u t u r e n e e d s o f s t u d e n t s t a k i n g t h e c o u r s e , a n d h i s p h i l o s O p h i c a l v i e w s o n t h e n a t u r e o f s c i e n c e . H e s a w i n t h e p h y s i c s c o u r s e a n i n t r o d u c t o r y o n e , t h a t w a s t a k e n b y s t u d e n t s e x p e r i e n c i n g p h y s i c s f o r t h e f i r s t t i m e . C o n s e q u e n t l y , t h e r e w a s a n e e d t o e x p o s e t h e m t o v e r y m a n y t O p i c s , a n d a l i m i t t o h o w d e e p y o u c o u l d g o i n t o t h e s e t O p i c s . " A n y i n t r o d u c t o r y c o u r s e i s l i m i t e d b y t h e d e p t h i n w h i c h y o u c a n c o v e r . . . . I n o u r a t t e m p t , i n o u r p h y s i c s c o u r s e , t o s e e t h e e n t i r e p i c t u r e o f p h y s i c s i n a l l a s p e c t s , a t o m i c p h y s i c s , n u c l e a r p h y s i c s , a s w e l l a s m e c h a n i c s a n d o p t i c s , a n d s o o n . . . W e h a v e t o g o v e r y r a p i d l y t o u c h i n g b a s e s o n s o m e c r i t i c a l i s s u e s a n d l e a v i n g m a n y a l l e y s u n e x p l o r e d . B u t o v e r a l l , w e t r y t o g i v e t h e m a c o m p l e t e p i c t u r e o f w h a t t h e f i e l d o f p h y s i c s i s a n d t o e x p o s e t h e m t o s o m e o f t h e s e i d e a s i n a l o g i c a l f r a m e w o r k t h a t t h e y c a r r y w i t h t h e m t o c o l l e g e . ” [ 1 s t I n t e r v i e w : 9 / 2 3 / 8 6 ] T h e s a m e i d e a s w e r e e m p h a s i z e d o n a n o t h e r o c c a s i o n i n t h e s e c o n d i n t e r v i e w . " I t s e e m s t o m e w h a t w e a r e a f t e r , i n a b e g i n n i n g c o u r s e i n p h y s i c s , i s t o g i v e t h e s t u d e n t s e x p o s u r e t o t h e s t r u c t u r e a n d t h e s w e e p o f t h e s u b j e c t t h a t f i t i t . W e d o n ' t , a n d I d o n ' t p r o p o s e t o h a v e m a s t e r y o f a n y o n e o f t h e t o p i c s , o r a t l e a s t a b r o a d a n d d e e p m a s t e r y o f O p t i c s , f o r e x a m p l e . B u t i t ' s i m p o r t a n t f o r s t u d e n t s i n a b e g i n n i n g c o u r s e o f p h y s i c s , a n d y o u h a v e t o r e a l i z e t h a t t h e s t u d e n t s t h a t w e h a v e a t [ H o w a r d ] H i g h S c h o o l , c o m i n g i n w i t h a l m o s t n o p h y s i c a l 3 0 1 s c i e n c e e x p e r i e n c e a t a l l i n a n y o f t h e i r e l e m e n t a r y a n d j u n i o r h i g h s c h o o l e x p e r i e n c e s . T h e s e c o n c e p t s a r e b r a n d n e w t o t h e m ” . [ 2 n d I n t e r v i e w : 1 0 / 1 4 / 8 6 ] A s f o r t h e f u t u r e n e e d s o f s t u d e n t s , M r . S t e w a r t s a w t w o b a s i c c a t e g o r i e s : c o l l e g e n e e d s , a n d v o c a t i o n a l n e e d s . H e s a w i n t h e i n t r o d u c t o r y p h y s i c s c o u r s e a p r e p a r a t i o n f o r c o l l e g e w o r k a s w e l l a s a t e c h n i c a l v o c a t i o n a l t r a i n i n g . " T h e s t u d e n t s t h a t w o u l d g o o n t o a c a r e e r i n s c i e n c e w o u l d f i n d t h a t w h a t t h e y d o i n c o l l e g e w i l l p l u g r i g h t i n t o w h a t w e ' v e d o n e h e r e . W e t e n d t o d e v e l o p a c o u r s e l a t e r a l l y a n d c o v e r a w i d e a r e a b u t n o t g o i n g d e e p l y . I n c o l l e g e t h e y t e n d t o p i c k u p n a r r o w f i e l d s a n d g o i n m o r e d e t a i l s o f i t . B u t t h a t ' s t h e n a t u r e o f p h y s i c s . A n o t h e r a s p e c t h a s t o d o w i t h p r e - v o c a t i o n a l t r a i n i n g . T h e r e a r e s o m e k i d s w h o m a y h a v e i n t e r e s t i n m e c h a n i c a l t h i n g s : i t m i g h t b e m e c h a n i c s o r t e c h n i c i a n s , o r T . V . r e p a i r m e n . A n d I t h i n k w h a t t h e y w i l l s e e i n t h e i r c a r e e r s h a s a f o u n d a t i o n ; a n d t h e y ' l l s e e i n l i f e w h a t t h e y s a w i n p h y s i c s c l a s s . ” [ 3 r d I n t e r v i e w : 1 1 / 2 6 / 8 6 ] A s e x p l a i n e d i n t h e p r e v i o u s c h a p t e r M r . S t e w a r t c o n c e i v e d s c i e n c e , o r p h y s i c s i n p a r t i c u l a r , a s a s t r u c t u r e o f ” i n t e r l o c k i n g i d e a s " . A g o a l o f a n i n t r o d u c t o r y p h y s i c s c l a s s , a c c o r d i n g t o M r . S t e w a r t , w a s t o e x p o s e s t u d e n t s t o t h i s s t r u c t u r e . T h i s w o u l d n e c e s s i t a t e g o i n g o v e r a w i d e r a n g e o f t o p i c s . T h a t w a s c l e a r i n t h e f i r s t s e n t e n c e o f t h e s e c o n d q u o t e i n t h i s s e c t i o n : " I t s e e m s t o m e w h a t w e a r e a f t e r i n b e g i n n i n g c o u r s e i n p h y s i c s i s t o g i v e s t u d e n t s e x p o s u r e t o t h e s t r u c t u r e a n d t h e s w e e p o f t h e s u b j e c t . ” T h i s i d e a c a m e u p o f t e n i n t h e t e a c h e r ' s d e s c r i p t i o n o f w h a t h e i n t e n d e d t o d o i n c l a s s r o o m . 3 0 2 " I t h i n k p r o b a b l y , w e w o r k e d t h e w a y t h e c o u r s e a c t u a l l y w o r k e d . . . . . . I t ' s s o r t o f l i k e w o r k i n g a j i g s a w p u z z l e a s y o u p u t t h e p i e c e s t o g e t h e r , a n d s o o n s o m e p a t t e r n s a n d p i c t u r e s b e g i n t o e m e r g e , a n d y o u g e t t h e l a r g e v i e w . " [ l a t I n t e r v i e w : 9 / 2 3 / 8 6 ] B u t w a s M r . S t e w a r t a w a r e o f t h e c o n s e q u e n c e s o f h i s s w e e p i n g p a c e o f i n s t r u c t i o n s ? D i d h e t r y o t h e r d i f f e r e n t m e t h o d s ? T h e a n s w e r t o b o t h q u e s t i o n s i s y e s . T a l k i n g a b o u t t h e p a y o f f s i n v o l v e d i n d i f f e r e n t p a c i n g s o f i n s t r u c t i o n : s l o w e r p a c i n g w h e n u s i n g i n q u i r y m e t h o d s , a n d h i s r a p i d p a c i n g , M r . S t e w a r t n o t e d : ” T h e p a y - o f f i n o n e c a s e , i s y o u l e a r n m o r e p r o c e s s o f s c i e n c e . W h a t t h e p a y - o f f i n t h e o t h e r , i s t h a t y o u g e t a w h o l e p i c t u r e o f t h e s c i e n c e p h y s i c s i s a l l a b o u t . A n d y o u p a y o n e , a n d y o u m a k e t h e c h o i c e . O u r g a m b l e i s t h a t i t ' s b e t t e r t o s e e a p i c t u r e o f w h a t p h y s i c s i s i n i t s t o t a l i t y , r a t h e r t h a n b e l o s t i n t h e m i n i t o u r o f d e v e l o p i n g a n e x p e r i m e n t t h a t a l l o w y o u t o c o m e u p w i t h t h e c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m . T h a t s t u f f h a s b e e n d o n e , a n d t o r e d i s c o v e r t h e w h e e l i s , m a y b e v a l u a b l e a s a p r o c e s s , b u t , c e r t a i n l y , n o t i t s c o n t e n t . I t ' s a w a s t e o f e f f o r t . [ 2 n d I n t e r v i e w : 1 0 / 1 4 / 8 6 ] S o M r . S t e w a r t s e e m e d t o r e a l i z e t h a t w h a t h e w a s d o i n g w a s a " g a m b l e ” a f t e r a l l . H e k n e w t h e g r o u n d s o n w h i c h h e c o u l d b e c r i t i c i z e d . H o w e v e r , h e s o u n d e d c o n f i d e n t i n w h a t h e d i d , f o r a f t e r a l l , h e h a d t r i e d o t h e r r a t e s o f p a c i n g s . T h i s l a s t q u o t e c o u l d b e l o o k e d u p o n a s a n O p e n i n g u p o n t h e h i s t o r y o f t h e s e t t i n g i n w h i c h M r . S t e w a r t h a s b e e n w o r k i n g f o r s o m a n y y e a r s . I w i l l t a k e u p t h i s i s s u e o f h i s t o r y i n t h e n e x t c h a p t e r i n o r d e r t o p u t t h e t e a c h e r s ' m a j o r i n s t r u c t i o n a l g o a l s a n d t h e i r c l a s s r o o m p r a c t i c e s i n t o a 3 0 3 w i d e r p e r s p e c t i v e . M r . D a v i s e c h o e d t h a t s a m e m a j o r g o a l . H o w e v e r , i n h i s r a t i o n a l e o r j u s t i f i c a t i o n f o r t h e p a c i n g f o l l o w e d , M r . D a v i s r e f e r r e d t o w h a t h e s a w a s p o t e n t i a l c o n s e q u e n c e s o f f o l l o w i n g a d i f f e r e n t p a c i n g t h a t w o u l d e m p h a s i z e m a s t e r y . ” O u r t o t a l g o a l i s t o p r e s e n t a p i c t u r e o f p h y s i c s , a t l e a s t f r o m t h e p r i v a t e p h y s i c s t e x t b o o k , f r o m c o v e r t o c o v e r . L o o k i n g f o r m a s t e r y i n a l l a r e a s w i t h t h i s c r o s s s e c t i o n , . . . w e w o u l d b e t o t a l l y f r u s t r a t e d ! W e w o u l d b e d e s t r o y e d ! ” [ 2 n d I n t e r v i e w : 1 0 / 1 4 / 8 6 ] I n h i s d e s c r i p t i o n o f a p a s t e x p e r i e n c e w h e r e t h e y t r i e d t o t e a c h f o r m a s t e r y , M r . D a v i s s t a t e d t h e f o l l o w i n g . ” W e ' v e t r i e d t h a t , w e g o t o v e r w h e l m e d i n p a p e r w o r k , o n e t i m e d e a l i n g w i t h s t u d e n t s o n a r e - t a k e o f a q u i z o n a r e t a k e b a s i s . A n d w e t r i e d t h a t , w h e r e s t u d e n t s , l e t ' s s a y i f t h e y d o n ' t u n d e r s t a n d t h e t h i n g t h e y c o u l d t a k e t h e t e x t a g a i n a n d a g a i n . T h a t p r o v i d e d p a p e r p r o b l e m , w h e r e w e c o u l d n ' t t e l l w h i c h t e s t f r o m w h i c h i n t h e c h a n g i n g o f t h i n g s . T h a t b r o k e d o w n c r e d i b i l i t y . S o , w e j u s t h a d t o j u s t s a y t h e b e s t w e c a n d o i s o n e s h o t . ” [ 2 n d I n t e r v i e w : 1 0 / 1 4 / 8 6 ] O n c e a g a i n t h e h i s t o r y o f t h e s e t t i n g a p p e a r e d t o h a v e p l a y e d a s i g n i f i c a n t r o l e i n t h e e m e r g e n c e o f t h i s i n s t r u c t i o n a l o b j e c t i v e i n t h e c l a s s r o o m l i f e o f t e a c h e r s . L i k e M r . S t e w a r t , M r . D a v i s s e e m e d t o r e a l i z e t h e d a n g e r s i n v o l v e d i n p u r s u i n g s u c h a g o a l p e r s i s t e n t l y . O n a n o t h e r o c c a s i o n , h e s t a t e d , n o t o n l y h i s r e s e r v a t i o n o n w h a t t h e y w e r e d o i n g , b u t t h e d e e p c o n f l i c t o r t e n s i o n s u c h a p r a c t i c e h a s l e f t i n h i s c o n v i c t i o n o r c o n c e p t i o n o f h o w h e s h o u l d t r e a t t h e s u b j e c t m a t t e r . 3 0 4 " I ' m i n p a r t i a l a g r e e m e n t t h a t y o u s h o u l d g e t f r o m o n e c o v e r t o t h e o t h e r c o v e r . B u t i n t h e p r o c e s s o f d o i n g s o , I a g o n i z e o v e r c o n c e p t s n o t b e i n g d e v e l O p e d , n o t r e a l l y d e v e l O p e d . I a g o n i z e o n t h a t . ” [ 3 r d I n t e r v i e w : 1 2 / 2 / 8 6 ] W h e n I a s k e d h i m a b o u t t h e t r a d e - O f f f o r s u c h a n a g o n y , h i s r e s p o n s e c a m e a s f o l l o w s : " T h e a g o n y g o t c o m p r o m i s e d o v e r t i m e . T h e b e n e f i t t h a t c o m e s o u t o f i t , i s t h a t w e s t a y t o g e t h e r . A n d s t a y i n g t o g e t h e r m e a n s t h a t w e c a n s h a r e t h e l o a d o n a l l k i n d s o f t h i n g s : c l a s s r o o m s e t - u p , d e v e l o p m e n t o f t o d a y ' s l e s s o n . I t h e l p s i n d o i n g s o t o t a k e s o m e o f t h e p r e p a r a t i o n t i m e , a n d h e l p s t o t h i n k a b o u t t h e p h y s i c s a n d n o t t h e p r e p a r a t i o n , y o u k n o w , o f g e t t i n g a l l t h e p h y s i c a l s t u f f h e r e a n d t h e r e . K i n d o f b u y s o m e t i m e b y t h a t . " [ 3 r d I n t e r v i e w : 1 2 / 2 / 8 6 ] W o r k i n g t o g e t h e r d i d r e a l l y " b u y " s o m e t i m e f o r b o t h t e a c h e r s . H o w e v e r , M r . D a v i s d i d n o t s e e m t o b e f u n d a m e n t a l l y d i f f e r e n t i n t h e I P S c o u r s e , w h e r e t h e r e w a s n o t e a m w o r k , a s f a r a s t h e c o n t e n t c o v e r a g e w a s c o n c e r n e d . I n e x a m i n i n g t h e t e a c h e r s ' l e s s o n p l a n s , a s w e l l a s s o m e s p e c i f i c c l a s s r o o m p r a c t i c e s , b o t h t e a c h e r s i n b o t h c o u r s e s m a d e c o n s i s t e n t e f f o r t s t o a c h i e v e w i d e c o v e r a g e . I t h i n k t h a t b o t h t e a c h e r s d i d a g o n i z e a t o n e p o i n t o r a n o t h e r o v e r t h a t i s s u e . I a l s o b e l i e v e t h a t t h e i r a g o n y ” g o t c o m p r o m i s e d o v e r t i m e " , a s M r . D a v i s t a l k e d a b o u t h i s c a s e . T h e m a t t e r r e p r e s e n t e d , I t h i n k , a p o i n t o f t e n s i o n b e t w e e n t h e r e a l i t i e s o f t h e s e t t i n g , i n c l u d i n g t h e n a t u r e o f p h y s i c s k n o w l e d g e , o n t h e f i r s t h a n d , a n d t h e t e a c h e r s ' i d e a l s a b o u t w h a t t h e y h a d b e e n s u p p o s e d t o d o a s p h y s i c s t e a c h e r s , o n t h e o t h e r h a n d . O v e r l o a d e d w i t h t h o s e 3 0 5 r e a l i t i e s , b o t h t e a c h e r s s e e m e d t o h a v e a d a p t e d t o t h e m a n d s a c r i f i c e d m a n y o f t h e i r i d e a l s . A s I g o t h r o u g h t h e h i s t o r y o f t h e s e t t i n g , i t w i l l b e c o m e c l e a r h o w l a r g e r i s s u e s c a m e i n t o p l a y . W i t h i n t h e w i d e r h i s t o r i c a l m i l i e u o f t h e s e t t i n g b o t h m a j o r g o a l s w i l l a p p e a r a s t h e y h a d b e e n s i t u a t i o n a l l y d i c t a t e d o v e r t i m e . T o s o m e e x t e n t , m o r e i n t h e c a s e o f M r . D a v i s t h a n i t w a s w i t h M r . S t e w a r t , t h e w h o l e i s s u e s e e m e d t o h a v e l e f t a s c a r o n t h e t e a c h e r s ' m e m o r y o f t h e i r t e a c h i n g e x p e r i e n c e s , w h i c h i s s e n s i t i v e , e v e n p a i n f u l , f o r a n y s c r a t c h i n g : i n q u i r i n g a b o u t i t i n t h i s C 8 8 8 . M a k i n g P h y s i c s I n c l u s i v e T h e s e c o n d m a j o r o b j e c t i v e w h i c h b o t h t e a c h e r s w o r k e d t o a c h i e v e w a s t o h a v e h i g h e n r o l l m e n t i n p h y s i c s c l a s s e s . A s w a s e x p l a i n e d b e f o r e , t h e y a d a p t e d s o m e c l a s s r o o m p r a c t i c e s t o s t i m u l a t e e n r o l l m e n t . T h e y k e p t a d i s p l a y o f p h o t o g r a p h s o f s t u d e n t s a n d t e a c h e r s w o r k i n g t o g e t h e r i n t h e l a b , w i t h o t h e r o c c a s i o n a l p e r t i n e n t p r i n t e d m a t e r i a l s i n a v i s i b l e s p o t a d j a c e n t t o t h e p h y s i c s r o o m . T h e l a t e s t p o s t e r I s a w i n t h a t s p a c e r e a d : ” H E R E A R E R E A S O N S W H Y Y O U S H O U L D S I G N U P F O R P H Y S I C S " . M r . S t e w a r t f i r s t b r o u g h t u p t h i s i s s u e i n t h e c o n t e x t o f c o m p a r i n g t h e P S S C a n d H P P p r o j e c t s . T h e i m p l i c a t i o n w a s a l w a y s t h a t t h e H P P w a s d e s i g n e d a s a p h y s i c s c o u r s e f o r a w i d e v a r i e t y o f s t u d e n t s . H i s h i s t o r i c a l d e c i s i o n i n t h e s e v e n t i e s t o u s e t h e H P P a s a n i n t r o d u c t o r y c o u r s e , a n d 3 0 6 l a t e r k e e p t h e P S S C f o r t h e a d v a n c e d o n e , m e a n t , f o r h i m , t h a t h e s h o u l d t e a c h p h y s i c s t o e v e r y o n e . I n o r d e r t o t e a c h p h y s i c s f o r e v e r y o n e , M r . S t e w a r t f e l t t h a t h e h a d t o d e s i g n h i s l e s s o n s w i t h a n e y e o n t h e c l a s s a s a w h o l e , a n d n o t o n a s p e c i f i c g r o u p o f s t u d e n t s . A s w e s a w i n p r e v i o u s s e c t i o n s t h a t w a s e x a c t l y w h a t h e d i d . ” A n d y o u k n o w o u r d e c i s i o n t h a t w e t r y t o t e a c h p h y s i c s t o e v e r y b o d y , w h i c h m e a n s t h a t w e h a v e t o c o m p e n s a t e f o r t h e f a c t t h a t s o m e k i d s h a v e a n i n n a t e a b i l i t y t o p i c k u p p h y s i c s c o n c e p t s q u i c k l y a n d g o i n g t o t h e m i n g r e a t d e p t h ; a n d O t h e r s i t ' s a s l o w e r p r o c e s s . A n d s o w e w a n t o n e v e r y d a y , w e w a n t t o r e l i v e t h a t p h i l o s O p h y t h a t w e h a v e o v e r a l l , t h a t p h y s i c s s h o u l d b e i n c l u s i v e a n d n o t e x c l u s i v e . W e w a n t t o b e s u r e t h a t e v e r y b o d y i s w i t h u s . S o w e t r y t o s e l e c t l e s s o n s t h a t f i t i n t o t h e c l a s s h o u r . " [ l s t I n t e r v i e w : 9 / 2 3 / 8 6 ] M a k i n g t h e n e c e s s a r y c h a n g e s i n o n e l e s s o n , o r " c o m p e n s a t i n g ” i n f a v o r o f t h e k i d s w h o d i d n o t h a v e a n " i n n a t e a b i l i t y t o p i c k u p p h y s i c s c o n c e p t s q u i c k l y " b o o s t e d e n r o l l m e n t i n p h y s i c s c l a s s e s . H i g h e n r o l l m e n t m e a n t a l o t o f t h i n g s f o r M r . S t e w a r t . I t m e a n t t h a t m a n y s t u d e n t s w e r e f i n d i n g t h e c o u r s e r e l e v a n t a n d u s e f u l i n t h e i r l i v e s . ” A n d t h e f a c t t h a t o u r e n r o l l m e n t s t a y e d h i g h c o n s i s t e n t l y , I t h i n k , i s a n i n d i c a t i o n t h a t w h a t w e ' r e g i v i n g t o t h e k i d s i s s o m e t h i n g t h a t t h e y t h i n k u s e f u l a n d v a l u a b l e , n o t i r r e l e v a n t ; a n d t h a t i t ' s t a u g h t o n a n a c c e p t i n g l e v e l : w h e r e w e a c c e p t t h e l e v e l o f w h e r e t h e y a r e . W e a r e n ' t t r y i n g t o m a k e t h e m i n t o s o m e t h i n g t h a t t h e y a r e n o t . A n d I t h i n k i n t h a t s e n s e t h e r e i s a m a t c h b e t w e e n w h a t t h e s t u d e n t s a r e a n d w h a t t h e c o u r s e i s . " [ 3 r d I n t e r v i e w : 1 1 / 2 6 / 8 6 ] H i g h e n r o l l m e n t a l s o m e a n t s u c c e s s f o r t h i s e l e c t i v e p h y s i c s c o u r s e i n i t s c o m p e t i t i o n w i t h o t h e r m u c h e a s i e r 3 0 7 e l e c t i v e c o u r s e s b e e n o f f e r e d t o s t u d e n t s . " I t h i n k t h e f a c t t h a t w e h a v e m a i n t a i n e d a s o l i d e n r o l l m e n t f o r a l o n g p e r i o d o f t i m e m e a n s : h e r e i s a n o t h e r i n d i c a t i o n t h a t w e a r e c o m p e t i t i v e , P h y s i c s i s s u c c e s s f u l l y c o m p e t i n g w i t h t h e k i d s w h o w i s h t o t a k e i t , o r t h e k i d s w i t h t h e e l e c t i v e c o u r s e s . T h e s c h o o l d i s t r i c t h a s a n e n o r m o u s n u m b e r o f c o u r s e s f r o m w h i c h t h e s t u d e n t s c a n e l e c t . P h y s i c s i s a m o n g t h a t p o o l ” . [ 3 r d : I n t e r v i e w : 1 1 / 2 6 / 8 6 ] F u r t h e r m o r e , h i g h e n r o l l m e n t w a s n o t a n e d u c a t i o n a l s e r v i c e t o t h e s t u d e n t b o d y a n d p u b l i c a t l a r g e o n l y , b u t , e q u a l l y w e l l , t o t h e v e r y f i e l d o f p h y s i c s i t s e l f , a c c o r d i n g t o M r . S t e w a r t . H o w e v e r n o t a l l p e o p l e i n s i d e p h y s i c s w o u l d a g r e e o n t h a t , a s h e m e n t i o n e d . " N o w , y o u r e a d s o m e o f t h e r e p o r t s , t h e s t u d i e s w h i c h h a v e b e e n d o n e i n s c i e n c e e d u c a t i o n . R e c e n t l y , o n e o f t h e p o i n t s t h e y l a m e n t i s t h e s m a l l n u m b e r o f k i d s t h a t t a k e s c i e n c e c o u r s e s . A n d n a t i o n w i d e o v e r a l l p e r c e n t a g e s a r e v e r y l o w . A l a r m i n g l y l o w ! S c a r y ! S o m e t h i n g l i k e , I r e a d t w o d i f f e r e n t s t u d i e s : I t h i n k o n e w a s t h r e e p e r c e n t o f t h e h i g h s c h o o l g r a d u a t e s w i l l t a k e a c o u r s e , n a t i o n w i d e a v e r a g e , i n p h y s i c s ; t h e o t h e r i s s e v e n p e r c e n t . N o w I d o n ' t k n o w w h i c h f i g u r e y o u w a n t t o b e l i e v e ; b u t i t ' s v e r y l o w . A t ” H o w a r d " t h i r t y o r f o r t y p e r c e n t , d e p e n d i n g o n h o w y o u c a l c u l a t e i t . S o w e ' v e d o n e a b o u t w h a t s o m e b o d y ' s s t u d y s a i d w h a t w e ' r e s u p p o s e d t o d o . " [ l s t I n t e r v i e w : 9 / 2 3 / 8 6 ] F i v e m i n u t e s l a t e r i n t h e s a m e i n t e r v i e w h e n o t e d : ” A n d I h a v e c o m e t o t h e c o n c l u s i o n t h a t I b e l i e v e I b e s t s e r v e t h e f i e l d o f p h y s i c s b y s e r v i n g a l a r g e n u m b e r o f k i d s i n t h e s c h o o l . I k n o w t h a t t h e p e O p l e i n s i d e p h y s i c s i t s e l f : s o m e a g r e e w i t h t h a t , a n d s o m e d o n ' t . P r o b a b l y m o r e d o n ' t a g r e e w i t h t h a t " . 3 0 8 B u t t h e t e n s i o n i n t h e t e a c h e r s ' t h i n k i n g t h a t I t a l k e d a b o u t i n t h e p r e v i o u s s e c t i o n b e t w e e n t h e r e a l i t i e s o f p h y s i c s t e a c h i n g a n d t h e i d e a l s a n d e x p e c t a t i o n s o f o t h e r s , i n c l u d i n g b o t h t h e t e a c h e r s a n d t h e p h y s i c s c o m m u n i t y , a p p e a r e d i n t h e c o n t i n u a t i o n o f t h e l a s t q u o t e . " T h e y w o u l d l i k e t o s e e , f o r t h e i r p u r p o s e s ; t h e y w o u l d l i k e t o s e e h i g h s c h o o l p h y s i c s s t u d e n t s c o m e o u t e x t r e m e l y w e l l p r e p a r e d t o p l u g i n t h e i r c o l l e g e c o u r s e s , a n d t o b e t r a i n e d r e s e a r c h p h y s i c i s t s . T h a t , t h a t ' s w h a t t h e y s e e m y j o b i s : b u t I t h i n k , I t h i n k , u h , u h , u h y o u k n o w , i t ' s a q u e s t i o n y o u n e v e r r e s o l v e c o m p l e t e l y i n m i n d ; b u t a s a l w a y s : y o u w e i g h i t w h i c h d i r e c t i o n s h o u l d I b e g o i n g ! A n d I t h i n k , m a y b e o v e r a p e r i o d o f t i m e w e ' v e d o n e , w e ' v e d o n e , m a y b e t h e b e s t o f b o t h w o r l d s ” . [ l s t I n t e r v i e w : 9 / 2 3 / 8 6 ] W h a t I f o u n d i n t e r e s t i n g i n t h i s q u o t e w a s t h e r e p e t i t i v e w o r d s a n d p h r a s e s , h e s i t a t i o n a b o u t c e r t a i n u t t e r a n c e s , a n d t h e u s a g e o f w o r d s t h a t d e n o t e d u n c e r t a i n t y a b o u t t h e s o u n d n e s s o f h i s d e c i s i o n . I n p r a c t i c e , h o w e v e r , h e a p p e a r e d d e t e r m i n e d t o g o a l o n g t o a c h i e v e h i s o b j e c t i v e s t h e w a y h e b e l i e v e d p o s s i b l e . M r . D a v i s w a s a l s o c o n c e r n e d a b o u t h i g h e n r o l l m e n t , t h o u g h l e s s t h a n h e h a d b e e n s e v e r a l y e a r s a g o . " I t h i n k y e a r s a g o w e u s e d t o w a t c h i t q u i t e c a r e f u l l y . W e u s e d t o w o r r y a b o u t i t . W e u s e d t o r e a l l y g e t c o n c e r n e d . W e d o c o n c e r n o u r s e l v e s w i t h e n r o l l m e n t . B u t I h a v e n ' t p u t i t o n t h e s a m e l e v e l a s i n t h e p a s t . " [ l s t I n t e r v i e w : 9 / 2 3 / 8 6 ] W h e n a s k e d a b o u t w h y h e h a d b e e n c o n c e r n e d a b o u t t h a t , M r . D a v i s g a v e t h e f o l l o w i n g r e s p o n s e : 3 0 9 " I n t h e p a s t I o n l y t a u g h t p h y s i c s . I t w a s M r . ” S t e w a r t " a n d m y s e l f w h o w e r e t e a c h i n g p h y s i c s . T h e r e w e r e n ' t a n y o t h e r c o u r s e s i n t h e c u r r i c u l u m ; a n d t h e y w e r e n o t p u t t i n g a n y n e w c o u r s e s i n t h e c u r r i c u l u m . A n d s o i f o u r c o u r s e l e v e l i s l o w , I w o u l d n ' t w o r k b e c a u s e o f s e n i o r i t y . A n d a f e w t i m e s I d i d g e t t o t e a c h b i o l o g y , a n d I d i d h a v e t o t e a c h s o m e o t h e r t y p e s o f m a t e r i a l s i n c h e m i s t r y , t w o d i f f e r e n t t y p e s o f c h e m i s t r y . S o I w a s l i k e a t r a v e l l i n g s a l e s m a n f o r a w h i l e w h e n e n r o l l m e n t d r o p p e d i n t h e l a t e s e v e n t i e s . B u t a t p r e s e n t t i m e , t h e e n r o l l m e n t s a r e h i g h , a n d s o o n e d o e s n ' t p u t t h a t a p r i o r i t y a n y m o r e . B u t , y o u k n o w y o u s t i l l w o r r y a b o u t i t b e c a u s e I l i v e d t h r o u g h i t . " [ l s t I n t e r v i e w : 9 / 2 3 / 8 6 ] W h e n I a s k e d h i m i f h e h a d t o m a k e a n y s e r i o u s c h a n g e s i n t h e w a y h e t a u g h t i n o r d e r t o i n f l u e n c e e n r o l l m e n t , M r . D a v i s w e n t i n t o s o m e d e t a i l s t o d e s c r i b e h o w t h e i r g r a d i n g s y s t e m c h a n g e d i n s u c h a w a y t h a t : . . . t h e o b j e c t i v e s t h a t w e h a v e a r e n o t a s h i g h i n t e r m s o f t h e l e v e l o f h i e r a r c h y o f t h e O b j e c t i v e s t h a t m a y b e s e t a s i d e i n s o m e p h y s i c s p r o g r a m s " . [ l s t I n t e r v i e w : 9 / 2 3 / 8 6 ] O n a n o t h e r o c c a s i o n M r . D a v i s a d d e d a n o t h e r e l e m e n t i n t h o s e c h a n g e s t h a t m a i n t a i n e d h i g h e n r o l l m e n t . H e d e s c r i b e d h o w s o m e ” m a n i p u l a t i o n " o f p h y s i c s , l i k e d o i n g e x c i t i n g d e m o n s t r a t i o n s , w a s n e c e s s a r y i n o r d e r f o r s t u d e n t s t o s t a y i n t h e c o u r s e . T h e s e q u o t e s s h i f t t h e a t t e n t i o n t o a n o t h e r s p h e r e o f i n f l u e n c e o n t e a c h e r s ' i n s t r u c t i o n a l p r a c t i c e s . B o t h m a j o r i n s t r u c t i o n a l g o a l s a p p e a r e d t o h a v e d e v e l O p e d , o r e v o l v e d o u t o f a d y n a m i c p r o c e s s i n w h i c h t h e t e a c h e r s ' i n t e r e s t s o r " s u r v i v a l ” , a s M r . S t e w a r t c a l l e d i t l a t e r , w e n t i n t o a n i n t e r p l a y w i t h t h e v a r i o u s e l e m e n t s i n t h e m i l i e u o v e r a 3 1 0 p e r i o d o f t i m e . I n t h e n e x t c h a p t e r , I w i l l a t t e m p t t o t r a c e t h e e v o l u t i o n o f t h o s e o b j e c t i v e s t h r o u g h a n a r r a t i v e O f t h e h i s t o r y o f p h y s i c s t e a c h i n g a t t h e s c h o o l . I w i l l a l s o d i s c u s s , b r i e f l y , o t h e r i m p o r t a n t e l e m e n t s i n t h e s e t t i n g i n o r d e r t o p r e s e n t a c o m p r e h e n s i v e p i c t u r e o f t h e t e a c h e r s ' t r e a t m e n t o f t h e s u b j e c t m a t t e r . A N I N T E R P R E T I V E S T U D Y O F T W O E X P E R I E N C E D H I G H S C H O O L P H Y S I C S T E A C H E R S ' K N O W L E D G E , C O N C E P T I O N S , A N D C L A S S R O O M T R E A T M E N T O F T H E S U B J E C T - M A T T E R V o l u m e I I B Y R i b h i A . A b u - S n e i n e h A D I S S E R T A T I O N S u b m i t t e d t o M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y i n p a r t i a l f u l f i l l m e n t o f t h e r e q u i r e m e n t s f o r t h e d e g r e e o f D O C T O R O F P H I L O S O P H Y D e p a r t m e n t o f T e a c h e r E d u c a t i o n 1 9 8 8 C H A P T E R V I A D D I T I O N A L R E L A T E D I S S U E S T h e p r e v i o u s c h a p t e r w a s i n t e n d e d t o a n s w e r t h e s e c o n d r e s e a r c h q u e s t i o n o n h o w t e a c h e r s t r e a t e d t h e s u b j e c t m a t t e r . I s t a r t e d t h a t w i t h a d e t a i l e d d e s c r i p t i o n o f h o w t h e y f i r s t p l a n n e d t o t e a c h . I a t t e m p t e d t o s h o w h o w t h e y w e r e p e r s i s t e n t i n t h e i r c l a s s r o o m i n s t r u c t i o n s t o f o l l o w t h e i r p l a n s e v e n w h e n s t u d e n t s e n c o u n t e r e d l e a r n i n g p r o b l e m s . B o t h t h e f o r m a n d t h e c o n t e n t s o f c l a s s r o o m i n s t r u c t i o n s w e r e a n a l y z e d . T w o g l o b a l i n s t r u c t i o n a l g o a l s w e r e , f i n a l l y , d i s c u s s e d . T h o s e m a j o r g o a l s : v e r y w i d e c o v e r a g e , a n d h i g h e n r o l l m e n t , i n f l u e n c e d t h e t e a c h e r s ' t r e a t m e n t o f t h e s u b j e c t m a t t e r i n f u n d a m e n t a l w a y s . I n d e e d , i t a p p e a r e d a s t h o u g h t h a t t r e a t m e n t h a d b e e n , f o r t h e m o s t p a r t , d r i v e n b y t h e s e t w o o b j e c t i v e s . T h e t e a c h e r s ' p r a c t i c e s , t h e r e f o r e , w e r e v e r y c o m p a t i b l e w i t h t h e s e g o a l s , a n d v i c e v e r s a . B u t s i n c e t h e f o c u s o f t h e s t u d y w a s t h e s u b j e c t m a t t e r a n d i t s t r e a t m e n t , o t h e r i m p o r t a n t i s s u e s w e r e l e f t o u t . T o p u t t h e d e s c r i p t i o n s p r e s e n t e d i n t h e p r e v i o u s c h a p t e r i n a m o r e m e a n i n g f u l p i c t u r e , t h r e e m o r e p e r t i n e n t q u e s t i o n s n e e d a n s w e r i n g . F i r s t , w h a t w e r e t h e t e a c h e r s ' r o l e c o n c e p t i o n s , a s f a r a s t h e s u b j e c t m a t t e r w a s c o n c e r n e d ? S e c o n d , w h a t w e r e t h e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e a n d c o n c e p t i o n s o f t h e i r s t u d e n t s ? T h i r d , w h a t w e r e t h e t e a c h e r s ' c o n c e p t i o n s o f l e a r n i n g ? T h o u g h t h e s e q u e s t i o n s w e r e n o t c e n t r a l i n t h e 3 1 1 3 1 2 s t u d y , s o m e r e l a t e d i n f o r m a t i o n a p p e a r e d i n t h e d a t a . T h e T e a c h e r s ' R o l e C o n c e p t i o n s I n a r e l a t e d s t u d y ( A b u I s n e i n e h , 1 9 8 6 ) , b o t h t e a c h e r s w e r e a s k e d s p e c i f i c a l l y a b o u t t h e i r r o l e s a s h i g h s c h o o l t e a c h e r s . T h e s t u d y e x p l a i n e d , a m o n g o t h e r t h i n g s , h o w t e a c h e r s e n v i s i o n e d t h e i r r o l e s a s p r i m a r i l y r e l a t e d t o s t u d e n t s , a n d t o t h e s u b j e c t m a t t e r . ” Y o u a r e a n e n g i n e e r , a c r e a t o r o f t h e i r ( s t u d e n t s ) e x p e r i e n c e s w i t h y o u r s u b j e c t " , M r . S t e w a r t a s s e r t e d . M r . D a v i s a l s o e c h o e d t h e t w o d i m e n s i o n s a b o u t h i s r o l e . ” L e a v e s t u d e n t s w i t h s o m e f a c t s a b o u t t h e s u b j e c t m a t t e r . " W h i l e t h e i m p l i c a t i o n s o f t h e t w o s t a t e m e n t s a r e d i f f e r e n t , b o t h o f t h e m , h o w e v e r , e m p h a s i z e d t h e t e a c h e r s ' c o n c e r n s a b o u t t h e s a m e t w o i s s u e s : s t u d e n t s , a n d s u b j e c t m a t t e r . A s f o r t h e i r p h y s i c s i n s t r u c t i o n a l r o l e s t h e y h a d t h e f o l l o w i n g d e s c r i p t i o n s : M r . S t e w a r t : " H u m a n i s t , o n t h e s i d e o f t h e s t u d e n t , b o t h o f u s a r e g o i n g t o e x p l o r e p h y s i c s r a t h e r t h a n a p h y s i c i s t c h a l l e n g i n g s t u d e n t s t o b r i n g t h e m s e l v e s t o m e . " M r . D a v i s : ” I t r y t o t e a c h s k i l l s , d a t a , n u m b e r s , p a t t e r n s . S k i l l s l i k e u s i n g e q u i p m e n t s , b a t t e r i e s . U n d e r s t a n d i n g t e c h n o l o g y i s a l s o i m p o r t a n t . " W h a t i s i n t e r e s t i n g a b o u t t h o s e r e s p o n s e s i s t h e l i t t l e e m p h a s i s t h e y p u t i n t h e i r r o l e s o n p e d a g o g i c a l m a t t e r s . M r . S t e w a r t s a w h i m s e l f a s a " h u m a n i s t " n o t a s c i e n c e o r p h y s i c s e d u c a t o r . T h e w o r d s : e d u c a t i o n , p e d a g o g y , a n d 3 1 3 t h e i r d e r i v a t i v e s d i d n o t c o m e i n t o t e a c h e r s ' s p e e c h u t t e r a n c e s a s f r e q u e n t a n d s p o n t a n e o u s a s w o r d s l i k e s c i e n c e , p h y s i c s , t e c h n o l o g y a n d t h e i r d e r i v a t i v e s . E v e n w h e n t h e y r e f e r r e d t o t h e i r e d u c a t i o n a l b a c k g r o u n d , t h e y t e n d e d t o m a k e c o n s p i c u o u s t h e s c i e n c e c o m p o n e n t o f t h e i r e d u c a t i o n , w h i l e t h e p e d a g o g i c a l d i m e n s i o n w a s r a i s e d o n l y w h e n t h e y w e r e s p e c i f i c a l l y a s k e d a b o u t i t . F u r t h e r m o r e , w h e n a s k e d a b o u t t h e w a y s i n w h i c h w e , r e s e a r c h e r s , c a n o f f e r a n y h e l p f o r t h e m , t h e y t e n d e d t o t a l k a b o u t a t t e n d i n g s e m i n a r s i n w h i c h p h y s i c i s t s w o u l d d i s c u s s c e r t a i n t o p i c s o f i n t e r e s t t o t h e m . T h e y d i d n o t a s k f o r a s c i e n c e e d u c a t i o n i s t o r a p e d a g o g i s t . I r o n i c a l l y , t h e y a s k e d f o r t h e h e l p o f t h e p e O p l e w h o m , a t l e a s t i n t h e c a s e o f M r . S t e w a r t , t h e y d i d n o t t r y t o e m u l a t e ! T h e i n c o n g r u e n c e b e t w e e n t h e p h y s i c s t e a c h e r r o l e c o n c e p t i o n , h u m a n i s t a n d n o t a p h y s i c i s t , a n d h i s c o n c e p t i o n o f h i s r o l e e n h a n c e m e n t , l i s t e n i n g t o a n d i n t e r a c t i n g w i t h a p h y s i c i s t , n o t w i t h a h u m a n i s t m a y h a v e m o r e t h a n o n e i m p l i c a t i o n . F i r s t , i t r e f l e c t s a t e a c h e r a w a r e n e s s o f a u t h o r i t y i n s c i e n c e . P h y s i c i s t s a r e u l t i m a t e l y t h e p e o p l e w h o w o u l d d e f i n e w h a t p h y s i c s k n o w l e d g e i s . S e c o n d , i t m a y r e f l e c t t h e p e r s o n a l d i m e n s i o n i n w h a t t h e t e a c h e r w o u l d e v e n t u a l l y d o i n c l a s s r o o m , f o r i n s p i t e o f t h e i r r e c o g n i t i o n o f t h e a u t h o r i t y o f t h e s c i e n t i f i c c o m m u n i t y , t e a c h e r s s h o u l d n o t b e e x p e c t e d t o f o l l o w t h a t c o m m u n i t y ' s s u g g e s t i o n s a n d r e c o m m e n d a t i o n s b l i n d l y . T h a t w a s v e r y c l e a r i n a p r e v i o u s q u o t e w h e n M r . S t e w a r t t a l k e d a b o u t t w o 3 1 4 k i n d s o f p h y s i c s , t h a t o f t h e u n i v e r s i t y , a n d t h a t o f t h e p u b l i c . T h i s p e r s o n a l d i m e n s i o n i s i n a g r e e m e n t w i t h t h e r e s e a r c h r e v i e w e d o n p e r s o n a l k n o w l e d g e , E l b a z ( 1 9 8 3 ) ; C l a n d i n i n ( 1 9 8 5 ) ; a n d L a n t z a n d K a s s ( 1 9 8 5 ) . T h i r d , t h i s c o n f l i c t m a y b e l i n k e d t o w h a t w a s a l l u d e d t o i n t h e p r e v i o u s c h a p t e r a s a t e n s i o n i n t h e t e a c h e r s ' c o n c e p t i o n s o f t h e i r a c t u a l t r e a t m e n t o f t h e s u b j e c t m a t t e r , a n d t h e i r i d e a l s a b o u t h o w s u c h t r e a t m e n t s h o u l d b e . T h i s i s s u e w i l l c o m e u p a g a i n i n t h e l a s t s e c t i o n o f t h i s c h a p t e r w h e n i t w i l l b e c o m e c l e a r e r h o w b o t h t e a c h e r s c o m p r o m i s e d s o m e o f t h e i r i d e a l s a b o u t p h y s i c s t e a c h i n g i n o r d e r t o c o p e w i t h p h y s i c s c l a s s r o o m r e a l i t i e s . T h e T e a c h e r s ' K n o w l e d g n a n d C o n c e p t i o n s p g S t u d e n t s B o t h t e a c h e r s t a u g h t l o n g e n o u g h i n t h e s c h o o l t o k n o w m u c h a b o u t t h e p o p u l a t i o n t h e i r s c h o o l d r e w i t s s t u d e n t b o d y f r o m . B o t h s p o k e o f t h e d i v e r s i f i e d n a t u r e o f v a r i o u s a s p e c t s o f s t u d e n t s ' s o c i a l a n d c u l t u r a l b a c k g r o u n d s . A l l o f t h e s e s t u d e n t s w e r e p o t e n t i a l t a k e r s o f t h e s c i e n c e c o u r s e s t h e t e a c h e r s t a u g h t . B o t h t e a c h e r s , a c c o r d i n g l y , s a w v e r y w i d e i n d i v i d u a l v a r i a t i o n s r u n n i n g f r o m " t h e v e r y h i g h l y m o t i v a t e d k i d s t h a t g o t o p l a c e s l i k e U n i v e r s i t y o f C h i c a g o a n d K a l a m a z o o C o l l e g e , M I T , a n d H a r v a r d , t o t h e l o w e s t k i n d o f u n m o t i v a t e d n e a r c r i m i n a l e l e m e n t t h a t i s j u s t a b o u t a s l o w a s t h e h u m a n r a c e g o " , a c c o r d i n g t o M r . S t e w a r t ; o r f r o m ” t h e k i d s t h a t d o n o t v a l u e e d u c a t i o n a t a l l , a l l t h e w a y u p t o t h o s e w h o 3 1 5 r e a l l y v a l u e i t " , a s s e e n b y M r . D a v i s . I n d i v i d u a l d i f f e r e n c e s w e r e a l s o e x p r e s s e d i n t e r m s o f t h e i r a c a d e m i c a b i l i t i e s . M r . S t e w a r t t a l k e d a b o u t k i d s w h o h a d ” i n n a t e a b i l i t y ” t o u n d e r s t a n d p h y s i c s c o n c e p t s m o r e t h a n o t h e r s ; w h i l e M r . D a v i s t a l k e d a b o u t s t u d e n t s w h o p o s s e s s e d m o r e o f m a t h e m a t i c a l s k i l l s t h a n o t h e r s . A l l s t u d e n t s w e r e s e e n a s p o t e n t i a l t a k e r s o f t h e s c i e n c e c o u r s e s t h e t e a c h e r s t a u g h t . H o w e v e r , M r . S t e w a r t t h o u g h t t h a t t h e y s t i l l d i d n o t d o " a g o o d j o b w i t h t h e l o w e r h a l f o f t h e s t u d e n t b o d y " , w h i c h h e r e f e r r e d t o a s t h e ” u n w a s h e d m a s s e s . " S o s t u d e n t s e n r o l l e d i n s c i e n c e c l a s s e s t e n d t o c o m e f r o m t h e u p p e r h a l f o f t h e s t u d e n t b o d y . M r . D a v i s d e s c r i b e d s u c h s t u d e n t s i n d i f f e r e n t t e r m s , t h e y w e r e t h o s e w h o w e r e " l o o k i n g f o r a n e l e c t i v e t h a t i s n o t j u s t m i c k e y m o u s e ! " A s f o r t h e c o n s e q u e n c e s o f t h e t y p e o f s t u d e n t s e n r o l l e d i n t h e s e c o u r s e s , i t w a s m e n t i o n e d h o w M r . S t e w a r t p l a n n e d t o c o m p e n s a t e f o r t h o s e w i t h l o w e r a b i l i t i e s . H e a l s o i n d i c a t e d t h a t t h e m e t h o d s t h a t s u c c e e d e d w e r e t h o s e t h a t ” r e f l e c t e d s t u d e n t b i a s e s , a t t i t u d e s , s a t i s f a c t i o n , s p a n s , a n d c u r r e n t l e v e l s o f i n t e r e s t . ” H o w e v e r , t h i s r e s u l t e d i n s o m e s t u d e n t s w h o w e r e l a b e l e d a s ” m i s m a t c h e s " f o r t h e c o u r s e , a c c o r d i n g t o M r . D a v i s . T h e s e s t u d e n t s d i d n o t w o r k e n o u g h f o r t h e c o u r s e , a n d t h e r e w a s " n o w a y i n t h e s y s t e m t o g e t t h e m o u t o f t h e c o u r s e . ” A n o t h e r i m p o r t a n t a s p e c t o f t h e t e a c h e r s ' c o n c e p t i o n s o f t h e i r s t u d e n t s w a s r e l a t e d t o t h e i r w o r k h a b i t s a n d 3 1 6 l e a r n i n g . M r . S t e w a r t t h o u g h t t h a t t h e p r e s e n t g e n e r a t i o n i s o r i e n t e d m o r e t o w a r d s o m e s o r t o f q u i c k g r a t i f i c a t i o n , r a t h e r t h a n t o w a r d d e t a i l e d r e a s o n i n g o v e r a l o n g p e r i o d o f t i m e . A s I a s k e d h i m f o r a n e x a m p l e o n t h a t , h e w e n t o n t o d e s c r i b e h i s d a u g h t e r ' s b e h a v i o r w h e n h e t r i e d t o e x p l a i n t o h e r i n d e t a i l h o w t o s o l v e p h y s i c s p r o b l e m s . W h i l e h e a t t e m p t e d t o e x p l a i n e a c h s t e p i n d e t a i l , s h e w a n t e d o n l y ” s h o r t c u t s " a n d q u i c k a n s w e r s . W h e n a s k e d i f t h a t h a d i n f l u e n c e d t h e w a y h e t a u g h t i n c l a s s r o o m , M r . S t e w a r t a s s e r t e d t h a t o v e r t i m e i t d i d s k e w t h e w a y t h e y d i d t h i n g s i n c l a s s r o o m . M r . D a v i s a l s o t a l k e d a b o u t w h a t h e c a l l e d " c a r t o o n s y n d r o m e . " H e m e n t i o n e d t h a t i n t h e c o n t e x t o f d e s c r i b i n g h o w h i s I P S c l a s s d i d n o t h a v e t h e p a t i e n c e t o s i t s t i l l a n d w a t c h h i m d o i n g d e m o n s t r a t i o n s . T h a t w a s w h y h e d i d n o t l i k e t o d o d e m o n s t r a t i o n s i n t h a t c l a s s . A n i n t e r e s t i n g f e a t u r e o f t h e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e a n d c o n c e p t i o n s o f t h e i r s t u d e n t s w a s t h e c o l l e c t i v e w a y i n w h i c h t h e y t e n d e d t o t h i n k o f t h e m . T e a c h e r s t a l k e d i n t e r m s o f g r o u p s o f s t u d e n t s , o r c l a s s e s , o r t h e s t u d e n t b o d y a s a w h o l e . A s I p o i n t e d o u t b e f o r e , t h e y d i d n o t c o n s i d e r i n d i v i d u a l s t u d e n t s i n t h e i r p l a n n i n g f o r i n s t r u c t i o n . T h e y s e e m e d m o r e c o n c e r n e d w i t h t h e p l u r a l r a t h e r t h a n w i t h t h e s i n g u l a r . T h e i r m e t h o d s w e r e " s c a t t e r e d o n a s h o t g u n " a s M r . S t e w a r t o n c e d e s c r i b e d , a n d i n d e e d , i n s i s t e d o n s a y i n g t h a t h e w o u l d n o t t r y t o k n o w w h i c h s t u d e n t w o u l d l e a r n b y w h i c h m e t h o d b e s t . M y f i r s t 3 1 7 h y p o t h e s i s a b o u t t h a t w a s t h a t b o t h t e a c h e r s d i d n o t h a v e s i g n i f i c a n t k n o w l e d g e a b o u t i n d i v i d u a l s t u d e n t s . L a t e r , h o w e v e r , I m a d e a n o b s e r v a t i o n w h i c h r e f u t e d t h a t c o n c l u s i o n . " D u r i n g t o d a y ' s s e s s i o n i n w h i c h s t u d e n t s w e r e e n g a g e d i n s o l v i n g b o n u s p r o b l e m s o n c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m , M r . S t e w a r t k e p t c i r c u l a t i n g a r o u n d i n t h e c l a s s r o o m f o r a b o u t f o r t y m i n u t e s . D u r i n g t h i s p e r i o d o f t i m e h e m a d e o v e r f o r t y v i s i t s t o v a r i o u s s t u d e n t s ' d e s k s a n d a n s w e r e d a t l e a s t t h e s a m e n u m b e r o f s t u d e n t s ' q u e s t i o n s . M o s t o f t h o s e s h o r t t r i p s w e r e m a d e u p o n s t u d e n t s ' r e q u e s t s . I f o l l o w e d h i m i n a l m o s t e a c h t r i p h e m a d e , l i s t e n e d t o t h e s t u d e n t s ' q u e s t i o n s a n d t o h i s a n s w e r s . W h a t I o b s e r v e d w a s i n t e r e s t i n g , f o r t h e s a m e s t u d e n t q u e s t i o n , M r . S t e w a r t g a v e d i f f e r e n t r e s p o n s e s t o d i f f e r e n t s t u d e n t s . F o r s o m e s t u d e n t s h e w o u l d i n s t r u c t t h e m t o t h e v e r y O p e r a t i o n s n e e d e d t o f i n d o u t t h e a n s w e r . H e w o u l d e v e n s o l v e t h e p r o b l e m f o r t h e m . F o r o t h e r s h e w o u l d g i v e a h i n t , o r t w o , a s t o h o w t o g o a b o u t t h e p r o b l e m . F o r a t h i r d g r o u p h e w o u l d s i m p l y d i s c u s s i t v e r y b r i e f l y b y r a i s i n g a q u e s t i o n o r e l u c i d a t i n g a p o i n t , a n d t h e n w o u l d l e a v e t h e s t u d e n t t o w o r k o n h i s o w n . I n a l l c a s e s t h e t e a c h e r ' s r e s p o n s e s w e r e q u i c k , s h o r t , a n d v e r y s p e c i f i c . " [ F i e l d n o t e s : 1 2 / 3 / 8 6 ] A f t e r t h e c l a s s e n d e d , I e x p l a i n e d t o h i m m y o b s e r v a t i o n . H i s r e s p o n s e i n d i c a t e d h i s k n o w l e d g e o f i n d i v i d u a l s t u d e n t s . " F o r s o m e I n e e d e d t o g i v e t h e a n s w e r s t r a i g h t f o r w a r d ; f o r o t h e r s , I h e l d i t a n d a s k e d t h e m t o t h i n k a g a i n , g a v e t h e m s o m e h i n t s t o h o w t h e y w o u l d s o l v e i t . " I n t h e m i d s t o f a l l t h a t i n t e r a c t i o n a n d m o v i n g a r o u n d M r . S t e w a r t w a s e v e n a w a r e o f s t u d e n t s w h o d i d n o t a s k a n y q u e s t i o n s a t a l l . S o a f t e r a l l , t h e t e a c h e r d i d k n o w a b o u t i n d i v i d u a l s t u d e n t s . T h a t k n o w l e d g e s e e m e d t o i n f o r m t h e w a y i n w h i c h 3 1 8 h e i n t e r a c t e d w i t h t h e m . I n f a c t o n l y a v e r y k n o w l e d g e a b l e t e a c h e r , o f b o t h t h e s u b t l e t i e s o f t h e s u b j e c t m a t t e r a n d t h e i n d i v i d u a l s t u d e n t s , c o u l d d o w h a t M r . S t e w a r t d i d i n t h a t s e s s i o n . H o w e v e r , t h e t e a c h e r c o n c e r n d i d n o t s e e m t o l e a d t o e f f e c i v e t e a c h i n g o r l e a r n i n g . I t i s i n t e r e s t i n g t o b r i n g i n t o d i s c u s s i o n a t t h i s p o i n t t h e i d e a o f ” c o m p e n s a t i n g " f o r t h e s l o w s t u d e n t s w h i c h M r . S t e w a r t m e n t i o n e d i n t h e c o n t e x t o f m a k i n g p h y s i c s i n c l u s i v e . H i s i m p l i c a t i o n w a s t h a t , t h e y c o m p e n s a t e d f o r t h e s l o w l e a r n e r b y m a k i n g t h e s u b j e c t m a t t e r l e s s d i f f i c u l t . T h e q u o t e a b o v e m a y a l s o b e s e e n a l o n g t h e s a m e l i n e o f c o m p e n s a t i n g f o r t h o s e w h o d i d n o t k n o w t h e s o l u t i o n f o r p r o b l e m s . T h e t e a c h e r s i m p l y g a v e i t t o t h e m . T h a t h e l p e d h i m m a i n t a i n t h e s a m e p a c i n g o f i n s t r u c t i o n a c r o s s t h e v a r i a t i o n s a m o n g i n d i v i d u a l l e a r n e r s . I n o t h e r w o r d s , ” c o m p e n s a t i n g ” f o r i n d i v i d u a l v a r i a t i o n s s e e m e d t o h a v e h e l p e d t h e t e a c h e r a c h i e v e b o t h o f h i s m a j o r i n s t r u c t i o n a l o b j e c t i v e s . T h e T e a c h e r s ' C o n c e p t i o n s n fi S t u d e n t s ' L e a r n i n g T w o p o i n t s a r e w o r t h m e n t i o n i n g h e r e : t h e t e a c h e r s ' c o n c e p t i o n s o f h o w l e a r n i n g w o u l d t a k e p l a c e , a n d t h e i r c o n c e p t i o n s o f t h e l e v e l o f l e a r n i n g t h e i r s t u d e n t s a c h i e v e d i n t h e i r c o u r s e s . W i t h t h e e x c e p t i o n o f o n e q u e s t i o n o n l y , a b o u t h o w l e a r n i n g o c c u r s , t h e r e w e r e n o d i r e c t a t t e m p t s o n m y p a r t t o e l i c i t t h e t e a c h e r s ' r e s p o n s e s t o w a r d t h e s e i d e a s . H o w e v e r , o n v a r i o u s o c c a s i o n s t h e t e a c h e r s d i d t a l k 3 1 9 a b o u t t h e i r s t u d e n t s ' l e a r n i n g . B o t h t e a c h e r s s a w l e a r n i n g a c o m p l i c a t e d p r o c e s s t h a t w o u l d o c c u r o v e r a l o n g p e r i o d o f t i m e . B o t h o f t h e m s a w t h a t e x p o s i n g s t u d e n t s t o t h e m a t e r i a l , t o g e t h e r w i t h s o m e h a n d s - o n a c t i v i t i e s , w e r e n e e d e d f o r s t u d e n t s t o l e a r n . H o w e v e r , n o t a l l s t u d e n t s w o u l d l e a r n O p t i m a l l y t h r o u g h t h e s a m e m e a n s , a c c o r d i n g t o M r . S t e w a r t . W h i l e s o m e m a y l e a r n t h r o u g h m o r e p r e s e n t a t i o n o f t h e m a t e r i a l s t o b e t a u g h t , o t h e r s m a y f i n d l a b e x p e r i m e n t s o r m a t h e m a t i c a l f o r m u l a t i o n s m o r e h e l p f u l . B o t h t e a c h e r s e m p h a s i z e d t h e i d e a o f m a k i n g p h y s i c s k n o w l e d g e m e a n i n g f u l t o t h e i r s t u d e n t s . T h e y t a l k e d a b o u t f o r m u l a t i n g t h e i r i n s t r u c t i o n a l e x a m p l e s i n t e r m s o f s t u d e n t s ' e x p e r i e n t i a l w o r l d , a n d m a k i n g c o n n e c t i o n s w i t h s t u d e n t s ' p r i o r k n o w l e d g e . T a k i n g i n t o a c c o u n t s s t u d e n t s ' p r i o r k n o w l e d g e , a n d e m p h a s i z i n g t h e i n t e r a c t i o n s o f t h e l e a r n e r s ' c o g n i t i v e s t r u c t u r e s w i t h n e w f o r m s o f k n o w l e d g e m a y b e c o n s i d e r e d a s f u n d a m e n t a l r e q u i r e m e n t s f o r c o g n i t i v e r e s t r u c t u r i n g . R e l a t e d r e s e a r c h w i t h i n t h e c o g n i t i v e p s y c h o l o g i c a l p e r s p e c t i v e e m p h a s i z e l e a r n i n g a s d e p e n d e n t o n p r i o r c o n c e p t i o n s t h a t m a y f a c i l i t a t e o r h i n d e r t h e a c q u i s i t i o n o f n e w s t r u c t u r e s o f k n o w l e d g e ( A n d e r s o n a n d S m i t h , 1 9 8 6 ; H a s h w e h , 1 9 8 5 ) . I n t h a t s e n s e , t h e t e a c h e r s s e e m e d t o h o l d c o g n i t i v e v i e w s o n l e a r n i n g . A n o t h e r p i e c e o f e v i d e n c e t h a t w o u l d c o n f i r m t h e s e c o g n i t i v e v i e w s w a s t h e t e a c h e r s ' d e s c r i p t i o n s o f i n d i v i d u a l d i f f e r e n c e s a m o n g s t u d e n t s . A s 3 2 0 t h e s e d i f f e r e n c e s w e r e r e f e r r e d t o p r e v i o u s l y , t h e y t e n d e d t o t o u c h u p o n t h e s t u d e n t s ' c o g n i t i o n a n d t h i n k i n g . O f t e n t e a c h e r s r e f e r r e d t o v a r i a t i o n s i n s t u d e n t s ' r e a s o n i n g a n d t h i n k i n g a b i l i t i e s . H o w e v e r , o n o t h e r o c c a s i o n s t h e t e a c h e r s s o u n d e d d i f f e r e n t l y , a n d s e e m e d t o h o l d n o n - c o g n i t i v e o r b e h a v i o r a l l e a r n i n g i d e a s . M r . S t e w a r t , f o r e x a m p l e , w h e n a s k e d a b o u t t h e s i g n s h e w o u l d c o n s i d e r i n d i c a t o r s o f l e a r n i n g , m e n t i o n e d t h e f o l l o w i n g : t e s t s c o r e s , b u t o n l y t o a v e r y l i m i t e d e x t e n t , e x p r e s s i o n s o n s t u d e n t s f a c e s a n d t h e i r b e h a v i o r s d u r i n g i n s t r u c t i o n " w h a t a r e t h e y d o i n g w i t h t h e i r h a n d s a n d p e n c i l s , ’ t h e w a y t h e y f o l l o w y o u a s a t e a c h e r w h e n y o u w a l k a r o u n d f o r m o n e s i d e o f t h e c l a s s t o t h e o t h e r . T h e s e a n d o t h e r s i m i l a r b e h a v i o r s w e r e t h u s c o n s i d e r e d , b y t h e t e a c h e r , r e l i a b l e c l u e s t h a t l e a r n i n g w a s t a k i n g p l a c e . M r . D a v i s , s t i l l u s e d d i f f e r e n t e x p r e s s i o n s . S o m e t i m e s h e t a l k e d a b o u t c o n c e p t s t h a t d i d n o t " s i n k i n , " w h i c h m e a n t t h a t s t u d e n t s d i d n o t l e a r n . H o w c a n w e p o s s i b l y i n t e r p r e t t h e s e s e e m i n g l y c o n f l i c t i n g c o n c e p t i o n s ? I t h i n k a k e y i d e a i n s u c h a n i n t e r p r e t a t i o n w o u l d b e c o n n e c t e d w i t h t h e n a t u r e o f t h e s u b j e c t m a t t e r t h e y t a u g h t . T h e H P P c o u r s e p r e s e n t e d p h y s i c s k n o w l e d g e a s a c a s e o f c o n c e p t u a l c h a n g e a n d e v o l u t i o n . T h e d y n a m i c s i n v o l v e d i n t h i s h i s t o r i c a l p r o c e s s o f c o n c e p t u a l c h a n g e w a s d e p i c t e d t h r o u g h o u t i n t h e c o u r s e . T h e c o g n i t i v e d i m e n s i o n i n t h a t p r o c e s s w a s , s i m p l y , c e n t r a l . T e a c h e r s ' k n o w l e d g e o f t h e n a t u r e o f s u c h a 3 2 1 p r o c e s s m i g h t h a v e c o n t r i b u t e d , u n c o n s c i o u s l y , t o w h a t I c a l l e d c o g n i t i v e v i e w s o n l e a r n i n g . T h e o t h e r n o n - c o g n i t i v e v i e w s m i g h t h a v e c o m e f r o m t h e i r f o r m a l e d u c a t i o n a l c o u r s e s m a n y y e a r s a g o . T h e y c o u l d h a v e a l s o d e v e l o p e d a s p a r t o f t h e i r p r a c t i c a l k n o w l e d g e o f s t u d e n t s a n d s t u d e n t l e a r n i n g . I s h o u l d r e p e a t a p o i n t m e n t i o n e d e a r l i e r a b o u t t h e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e o f p e d a g o g y . B o t h t e a c h e s w e r e c o n v e r s a n t i n t h e i r s u b j e c t m a t t e r . T h e y u s e d i t s t e c h n i c a l l a n g u a g e , k n e w m u c h o f i t s h i s t o r y , a n d a l o t o f b i o g r a p h i c a l k n o w l e d g e r e l a t e d t o v a r i o u s s c i e n t i s t s . T h e y , t o s o m e e x t e n t , s h o w e d a n i n t e r e s t i n r e a d i n g s o m e p e r t i n e n t r e c e n t m a t e r i a l s . I n c o n t r a s t t h e s e t e a c h e r s a p p e a r e d u n a w a r e o f w h a t i s g o i n g o n i n f i e l d s l i k e p s y c h o l o g y a n d s o c i o l o g y o f l e a r n i n g . I t i s t r u e t h a t I d i d n o t p r o b e m u c h i n t o t h e i r k n o w l e d g e a b o u t l e a r n i n g , b u t t h e n t h e r e w e r e s e v e r a l o c c a s i o n s w h e r e t h e y c o u l d h a v e e m p l o y e d s u c h a c o m p o n e n t o f t h e i r k n o w l e d g e , h a d i t e x i s t e d , i n t h e i r a r t i c u l a t i o n a b o u t t e a c h i n g a n d l e a r n i n g . E v e n o n t h e f e w o c c a s i o n s w h e n I a s k e d s p e c i f i c a l l y a b o u t l e a r n i n g a n d t e a c h i n g , I w a s l e f t w i t h t h e i m p r e s s i o n t h a t t h e y w e r e u n a w a r e , o r p e r h a p s u n i n t e r e s t e d i n w h a t i s g o i n g o n i n s u c h f i e l d s . F r o m a l l t h e s e f i e l d s , o n l y t h e n a m e o f P i a g e t a n d h i s s t a g e s w e r e i n v o k e d v e r y b r i e f l y , o n c e , a n d b y o n e t e a c h e r , d u r i n g a l l o f m y o b s e r v a t i o n s . T h e t e a c h e r s ' l a c k o f i n t e r e s t o r k n o w l e d g e o f t h e t h e o r e t i c a l u n d e r p i n n i n g s o f l e a r n i n g s q u a r e s w i t h s o m e o f t h e r e m a r k s m a d e e a r l i e r t h a t t e a c h e r s s e e m e d t o t h i n k o f 3 2 2 l e a r n i n g a s m a i n l y a s t u d e n t r e s p o n s i b l i t y . U n d e r s u c h a c i r c u m s t a n c e t e a c h i n g w o u l d h a r d l y b e i n f o r m e d o r c o n s t r a i n e d b y w h a t l e a r n i n g t h e o r i s t s w o u l d h a v e t o s a y . O n e c o n s e q u e n c e o f t h a t w o u l d b e t h a t t e a c h e r s w o u l d h a v e m o r e l e e w a y a n d a u t o n o m y i n d e a l i n g w i t h t h e s u b j e c t m a t t e r . T h e y w o u l d , a s i t w a s t h e c a s e i n t h i s s t u d y , e a s i l y m o d i f y t h e i r p a c e o f i n s t r u c t i o n i n o r d e r t o a c h i e v e w h a t e v e r o b j e c t i v e s a n d i n t e n t i o n s t h e y h a d i n m i n d . B u t l e t u s l o o k a t t h e s e c o n d p o i n t I m e n t i o n e d a t t h e b e g i n n i n g o f t h i s s e c t i o n , n a m e l y , t h e t e a c h e r ' s c o n c e p t i o n s o f t h e l e v e l o f l e a r n i n g t h e i r s t u d e n t s a c h i e v e d i n t h o s e c o u r s e s i n o r d e r t o s e e i f t h e t e a c h e r s ' p e r t i n e n t r e m a r k s m a y c h a n g e o r m o d i f y t h e i n t e r p r e t a t i o n s a n d p o t e n t i a l c o n c l u s i o n s m e n t i o n e d a b o v e . E x a m i n i n g s t u d e n t s ' g r a d e s w o u l d n o t t e l l u s m u c h a b o u t l e a r n i n g a s s u c h . W h a t d o e s i t m e a n , i n t e r m s o f l e a r n i n g , t o f i n d t h a t t h e c l a s s w a s d i v i d e d i n t o t h r e e g r a d e c a t e g o r i e s " A ' s " , " B ' s ” , a n d " C ' s " , w i t h a n a l m o s t e q u a l n u m b e r o f s t u d e n t s u n d e r e a c h c a t e g o r y ? M o r e m e a n i n g f u l , I b e l i e v e , w e r e t h e t e a c h e r s ' r e l a t e d r e m a r k s u t t e r e d o c c a s i o n a l l y i n o u r d i s c u s s i o n s , f o r h e r e , t o o , I d i d n o t a s k d i r e c t l y a b o u t t h o s e c o n c e p t i o n s . I b e l i e v e t h a t b o t h t e a c h e r s h a d n o i l l u s i o n s a b o u t w h a t t h e i r s t u d e n t s l e a r n e d a n d w h a t t h e y d i d n o t l e a r n . V e r y o f t e n M r . S t e w a r t t a l k e d a b o u t l e a r n i n g i n u n s p e c i f i c t e r m s l i k e ” s e e i n g t h e s t r u c t u r e o f p h y s i c s , ” ” d e v e l o p i n g a f e e l i n g f o r w h a t p h y s i c s i s , " o r " v i s u a l i z a t i o n o f w h a t w e t a l k e d a b o u t . ” S o d i d M r . D a v i s , w h o o c c a s i o n a l l y e x p l a i n e d 3 2 3 t o m e t h a t t h o u g h h e w a s n o t s u r e h o w m u c h o f a p a r t i c u l a r c o n c e p t o r t O p i c s t u d e n t s d i d l e a r n , t h e i r t e s t r e s u l t s w o u l d s h o w t h a t t h e y l e a r n e d s o m e t h i n g a n y w a y . A t t h e e n d o f a n i n t e r v i e w M r . D a v i s e x p r e s s e d h i s d o u b t s o v e r h i s s t u d e n t s ' l e a r n i n g : " I d o n ' t k n o w h o w m u c h t h e y w o u l d g e t o u t o f t h i s w i d e e x p o s i t i o n . M u c h o f w h a t w e t a u g h t i s w a t e r e d d o w n . ” [ 4 t h I n t e r v i e w : 5 / 1 3 / 8 7 ] F u r t h e r m o r e t h e t e a c h e r s , p a r t i c u l a r l y M r . S t e w a r t , t a l k e d o f t e n a b o u t p e o p l e c r i t i c i s i n g h i m f o r d o i n g w h a t h e d i d . I n t h i s r e s p e c t , h e a s s e r t e d : " I ' v e h a d m y s h a r e o f c r i t i c i s m o f b e i n g t o o f l e x i b l e , o f t r y i n g t o o m u c h t o c o m p r o m i s e m y v a l u e s . A c c u s e d o f w a t e r i n g d o w n t h e c o u r s e a n d g i v i n g a w a y g r a d e s , e t c e t e r a e t c e t e r a ! [ 3 r d I n t e r v i e w : 1 1 / 2 6 / 8 6 ] H i s r e s p o n s e w a s t h a t t h o s e p e o p l e d i d n o t u n d e r s t a n d t h e n a t u r e o f t h e c o u r s e a n d h o w i t h a d o r i g i n a l l y b e e n d e s i g n e d . M r . S t e w a r t a l s o t a l k e d a b o u t t w o o t h e r g r o u p s o f t e a c h e r s a n d a d m i n i s t r a t o r s w h o a g r e e d w i t h h i m . H o w e v e r , o n e g r o u p s a i d t h a t t h o u g h t h e y a g r e e d w i t h h i m , s t i l l t h e y w o u l d n o t d o i t i n t h e i r c l a s s e s f o r a v a r i e t y o f r e a s o n s , w h i l e t h e o t h e r g r o u p i n d i c a t e d t h a t t h e y w o u l d n o t h e s i t a t e t o d o i t , o r t h e y w e r e i n d e e d d o i n g s o m e t h i n g s i m i l a r t o t h a t . B u t d i d t h e t e a c h e r s k n o w o t h e r a l t e r n a t i v e s o f t e a c h i n g p h y s i c s ? T h i s p o i n t w i l l b e l o o k e d a t a g a i n i n t h e f o l l o w i n g l a s t s e c t i o n o f t h i s c h a p t e r . A s i t t u r n e d o u t , 3 2 4 t h e a n s w e r w a s : " Y e s . " W h a t d o e s t h i s m e a n t o t h e i n t e r p r e t a t i o n s a n d c o n c l u s i o n s I s u g g e s t e d e a r l i e r a b o u t t h e t e a c h e r s ' c o n c e p t i o n s o f l e a r n i n g , t h e i r k n o w l e d g e o f l e a r n i n g t h e o r i e s , a n d t h e i r c l a s s r o o m p r a c t i c e s ? O n e p o s s i b l e m e a n i n g o r i m p l i c a t i o n w o u l d b e t h a t b o t h t e a c h e r s h a d r e a l l y k n o w n a b o u t l e a r n i n g a n d i t s t h e o r i e s , b u t f o r v a r i o u s r e a s o n s c h o s e n o t t o a b i d e b y t h e r e c o m m e n d a t i o n s a n d i m p l i c a t i o n s o f s u c h a b o d y o f k n o w l e d g e . S i m p l y s a i d , t h e y m i g h t h a v e f o u n d i t i m p r a c t i c a l ; a n d w i t h t i m e , l o s t i n t e r e s t i n i t a n d d e v e l o p e d i n s t e a d t h e i r o w n m e t h o d s t h a t w o u l d m e e t " t h e i r a n d t h e i r s t u d e n t s ' b i a s e s ” , a s M r . S t e w a r t r e p e a t e d l y s a i d . S a y i n g s o d o e s n o t m e a n t h a t t h e t e a c h e r s m i g h t h a v e k n o w n m u c h a b o u t l e a r n i n g . I t o n l y s u g g e s t s t h a t w h a t t h e y h a d k n o w n i n t h e p a s t w a s n o t m a i n t a i n e d i n t h e i r i m m e d i a t e a w a r e n e s s a n d c o n c e r n . I t m i g h t h a v e s u b s i d e d f a r a w a y f r o m t h e f o c u s o f t h e i r a t t e n t i o n , a n d t h u s s t O p p e d g r o w i n g a n d b e c a m e m u c h l e s s e f f e c t u a l o n , o r r e l e v a n t t o , t h e t e a c h e r s ' p r a c t i c e s . T h i s i n i t s e l f s h o u l d b e a s o u r c e o f w o r r y f o r e d u c a t i o n i s t s , f o r i t w o u l d h a v e s e r i o u s i m p l i c a t i o n s o n w h a t i s g o i n g o n i n c l a s s r o o m s u n d e r s i m i l a r c i r c u m s t a n c e s . H i s t o r y n f P h y s i c s T e a c h i n g : n N a r r a t i v e n £ _ S t r u g g l e f o r S u r v i v a l O c c a s i o n a l l y , t h e c o n c e p t o f s u r v i v a l p O p p e d t o t h e s u r f a c e o f t h e t e a c h e r s ' t h i n k i n g . I t f i r s t a p p e a r e d a s t h e 3 2 5 t e a c h e r s e x p l a i n e d h o w t h e y w e r e a t t e m p t i n g t o m a i n t a i n h i g h e n r o l l m e n t s i n t h e i r c o u r s e s . I t a p p e a r e d a g a i n a s t h e y t a l k e d a b o u t t h e i r l e s s o n t y p e s . A s I p o i n t e d o u t b e f o r e , t h i s i s s u e a p p e a r e d t o b e a p r i m a r y t e a c h e r c o n c e r n o f a n o v e r a r c h i n g n a t u r e . B r i n g i n g t h e i s s u e u n d e r f o c u s , w o u l d , h o w e v e r , r e q u i r e g o i n g b e y o n d t h e p r e s e n t i n t h e l i f e o f t h e s e t t i n g u n d e r s t u d y . I t s p a s t , a s w i l l b e s e e n , w a s o f g r e a t i n f l u e n c e i n s h a p i n g t h e p r e s e n t . I n w h a t f o l l o w s I w i l l n a r r a t e t h e r e l e v a n t p a r t s o f t h a t p a s t a s I h e a r d t h e m f r o m b o t h t e a c h e r s . I w i l l t r y , a s m u c h a s p o s s i b l e , t o p r e s e r v e t h e i r k e y w o r d s a n d e x p r e s s i o n s . E m b e d d e d i n t h i s n a r r a t i v e , a s w i l l b e s e e n , w e r e t h e c o n c e p t s o f s t r u g g l e a n d s u r v i v a l i n m o r e t h a n o n e s e n s e . M r . S t e w a r t s t a r t e d t e a c h i n g p h y s i c s a t t h e s c h o o l i n 1 9 5 8 w h e n t h e r e w a s a g r o w i n g c o n c e r n o v e r A m e r i c a n e d u c a t i o n i n g e n e r a l a n d s c i e n c e e d u c a t i o n i n p a r t i c u l a r . S o , i n a s e n s e , h e s t a r t e d t e a c h i n g p h y s i c s a t a " s t a r t i n g d a t e ” f o r s c i e n c e e d u c a t i o n . H e s t a r t e d u s i n g w h a t h e d e s c r i b e d a s a ” v e r y t r a d i t i o n a l p h y s i c s c o u r s e " : ” M o d e r n P h y s i c s ” , a u t h o r e d b y D u l l , C . e t . a l . , a n d p u b l i s h e d b y H o l t , R e i n h a r t a n d W i n s t o n . T h e b o o k , a s d e s c r i b e d b y M r . S t e w a r t , h a d " v e r y t r a d i t i o n a l , s t r a i g h t f o r w a r d a p p r o a c h t o p h y s i c s . ” I t , h o w e v e r , h a d a ” s t r o n g s e c t i o n o n e l e c t r o n i c s a n d a n o t h e r s t r o n g s e c t i o n o n e l e c t r i c a l c i r c u i t s . " S i n c e M r . S t e w a r t ' s b a c k g r o u n d w a s s t r o n g i n t h e s e s u b j e c t s , h e e x p l a i n e d , f o r h e h a d s p e n t s o m e y e a r s a s a n e l e c t r i c a l e n g i n e e r i n g s t u d e n t , h e l i k e d t h e c o u r s e a l o t . " I t g a v e m e 3 2 6 a c h a n c e t o s h o w u p m y k n o w l e d g e , ’ h e a s s e r t e d . C o i n c i d e n t w i t h t h e b e g i n n i n g o f h i s c a r e e r t h e r e w a s t h e " S p u t n i k b u s i n e s s , ’ w h i c h r e f l e c t e d a g r e a t c o n c e r n o v e r s c i e n c e e d u c a t i o n . T h e n , t h e P S S C m a t e r i a l s s t a r t e d t o c o m e o u t l a r g e l y o f t h e M I T a l o n g w i t h t h e N S F s p o n s o r e d s u m m e r i n s t i t u t e s f o r p h y s i c s t e a c h e r s . M r . S t e w a r t p a r t i c i p a t e d i n t h o s e a c t i v i t i e s . I n 1 9 6 0 h e a t t e n d e d a n i n s t i t u t e f o r t h e P S S C i n t h e U n i v e r s i t y o f W a s h i n g t o n i n S e a t t l e . D e s c r i b i n g h i s f i r s t a t t i t u d e a n d r e s p o n s e s t o w a r d t h e P S S C M r . S t e w a r t s t a t e d : " A n d I w a s q u i t e t a k e n w i t h t h e P S S C c o u r s e . I t s t r i p p e d a w a y a l o t o f t h e m a t e r i a l t h a t w a s i n t h e D u l l , M e t c a l f e a n d W i l l i a m s ' , e x t r a n e o u s m a t e r i a l s t h a t w a s n o t p u r e p h y s i c s . A n d t h e o r i g i n a l p h i l o s o p h y o f t h e P S S C w a s t o a l m o s t a n i n q u i r y a p p r o a c h t o l e a r n i n g p h y s i c s , w h e r e y o u w e n t t o t h e l a b o r a t o r y , a s k e d a q u e s t i o n , a n d t h e n y o u c a m e b a c k , r e a d a n d d i s c u s s e d a n d s o l v e d p r o b l e m s ; s o m e h o w a s s i m i l a t e d t h e i d e a s t h a t y o u d i s c o v e r e d i n t h e l a b o r a t o r y . T h i s w a s i n t r i g u i n g . ” [ 1 s t I n t e r v i e w : 9 / 2 3 / 8 6 ] M r . S t e w a r t s t a r t e d u s i n g t h e P S S C r i g h t a f t e r t h a t i n s t i t u t e , i n a d d i t i o n t o t h e o t h e r t r a d i t i o n a l c o u r s e . A l t h o u g h e n r o l l m e n t i n c r e a s e d i n t h e P S S C c o u r s e , t h a t , a c c o r d i n g t o M r . S t e w a r t , d i d n o t m e a n t h a t t h e c o u r s e w a s s u c c e s s f u l . T h e s t u d e n t s ' c o n c e p t i o n s a b o u t t h a t c o u r s e i n c o m p a r i s o n t o t h e t r a d i t i o n a l o n e , w a s h i s e x p l a n a t i o n f o r t h a t i n c r e a s e i n e n r o l l m e n t . " I t b e c a m e n o t s o m u c h a s u c c e s s i n t h e c o u r s e i t s e l f . B u t s i n c e w e w e r e t e a c h i n g p h y s i c s o n t w o d i f f e r e n t l e v e l s i n t h e s c h o o l , a P S S C c o u r s e , t h e n e w c o u r s e , v e r s u s t h e o l d c o u r s e , i t b e c a m e a s c h e m e a m o n g t h e s t u d e n t p e e r t o g e t i n t o w h a t 3 2 7 t h e y t h o u g h t t h e e l e v a t e d c o u r s e , t h e a d v a n c e d c o u r s e , t h e p r e m i u m c o u r s e , t h e P S S C ! " [ l s t I n t e r v i e w : 9 / 2 3 / 8 6 ] B y t h e s e c o n d y e a r , M r . S t e w a r t s t a r t e d t o c o n c e i v e o f t h e P S S C c o u r s e a s a " v e r y r e s t r i c t i v e , m o n o l i t h i c m e t h o d " o f t e a c h i n g p h y s i c s . H e e x p l a i n e d h o w t h e t e x t b o o k s e q u e n c i n g o f t o p i c s w a s s o s t r u c t u r e d t h a t i f a c e r t a i n i d e a o r e x p e r i m e n t w a s m i s s e d o r n o t u n d e r s t o o d , t h e n u n d e r s t a n d i n g o f m u c h o f w h a t w o u l d f o l l o w w o u l d b e c o m e t o o d i f f i c u l t . " T h e P S S C w a s a s t r u c t u r e y o u h a v e t o b u y t h e w h o l e t h i n g o r i t d i d n o t r e a l l y m a k e m u c h s e n s e a t a l l , ” h e a s s e r t e d . A n o t h e r p r o b l e m w h i c h M r . S t e w a r t p e r c e i v e d w i t h t h e P S S C w a s w h a t h e c a l l e d " e l i t i s m . " ” T h e P S S C w a s a l i t t l e e l i t i s t , f r a n k l y , i n t h e d i f f i c u l t y o f t h e p r o b l e m s i t p r e s e n t e d a n d t h e a s s u m p t i o n t h a t s t u d e n t s w o u l d b e a b l e t o m a k e t h e j u m p i n i n f e r e n c e f r o m w h a t t h e y s a w i n t h e l a b o r a t o r y t o p h y s i c s i d e a s g e n e r a l l y . ” [ l s t I n t e r v i e w : 9 / 2 3 / 8 6 ] B y 1 9 6 4 i t w a s c l e a r t o M r . S t e w a r t t h a t t h e P S S C s e c t i o n s w e r e n o t g o i n g w e l l . H e e x p l a i n e d h o w s t u d e n t s h a d ” g r e a t d i s s a t i s f a c t i o n ” w i t h t h e c o u r s e . S o , e v e n t u a l l y , h e s t a r t e d t o b y p a s s s o m e c h a p t e r s w h e r e s t u d e n t s f o u n d m a j o r l e a r n i n g d i f f i c u l t i e s . I n p a r t i c u l a r , h e r e f e r r e d t o a c h a p t e r t h a t e x p l a i n e d h o w s o m e f o r c e s t h a t a r e o n o u r h u m a n s c a l e , s u r f a c e t e n s i o n f o r e x a m p l e , d o n o t m e a n m u c h ; b u t , o n a m i c r o s c o p i c s c a l e , t h e y d o . T h e s e c o n c e p t s w e r e ” f o r e i g n " t o s t u d e n t s . T h e s t r u g g l e w i t h t h e P S S C c o u r s e 3 2 8 w e n t o n i n t h e m i d s t o f g r o w i n g d i s s a t i s f a c t i o n w i t h t h e c o u r s e o n t h e p a r t o f s t u d e n t s . M r . S t e w a r t t h e n r e c a l l e d t h a t a b o u t 1 9 6 6 - 6 7 h e r e a d a n a r t i c l e t h a t t a l k e d a b o u t t h e d e v e l O p m e n t o f a n e w p h y s i c s c o u r s e t h a t w o u l d " b e t t e r a d d r e s s t h e n e e d s o f c o n t e m p o r a r y s t u d e n t s " t h a n t h e P S S C w a s . H e , t h r o u g h t h e s c h o o l s c i e n c e d i r e c t o r , c o m m u n i c a t e d w i t h J i m R u t h e r f o r d a t H a r v a r d w h o w a s i n c h a r g e o f t h a t p r o c e s s , a n d e x p r e s s e d h i s w i l l i n g n e s s t o p a r t i c i p a t e a s a t r i a l s i t e f o r t h a t c o u r s e , w h i c h b e c a m e k n o w n a s t h e H a r v a r d P r o j e c t P h y s i c s . M r . S t e w a r t e x p l a i n e d h o w e n r o l l m e n t s t a r t e d t o " c l u m b e r " b e c a u s e o f t h e d i f f i c u l t i e s w i t h t h e P S S C c o u r s e . S o t h e H P P l o o k e d l i k e t h e c o u r s e t h a t m i g h t b r i n g " l i f e b a c k ” i n t o t h e p h y s i c s e n r o l l m e n t . H e r e m e m b e r e d h o w e n r o l l m e n t j u m p e d f r o m l e s s t h a n s i x t y s t u d e n t s i n 1 9 6 6 , t o o v e r t h r e e h u n d r e d s t u d e n t s i n 1 9 7 0 , t h r e e y e a r s a f t e r t h e y s t a r t e d u s i n g t h e n e w c o u r s e . D u r i n g t h o s e y e a r s h e s p e n t a r o u n d a y e a r w o r k i n g w i t h J i m R u t h e r f o r d a s a t e a c h e r c o n s u l t a n t f o r t h e c o u r s e . T h e H P P c o u r s e w a s f i n a l l y a d o p t e d a n d s i n c e t h e n i t h a s b e e n i n u s e i n t h e s c h o o l . T h e t e a c h e r s ' v i e w s a b o u t t h e c o u r s e w e r e d e a l t w i t h i n t h e p r e v i o u s c h a p t e r . A s w a s e x p l a i n e d i n t h a t c h a p t e r M r . S t e w a r t s a w t h e b o o k a s a n " i m p e d e n c e m a t c h ” a m o n g a v a r i e t y o f t h i n g s t h a t i n c l u d e d t e a c h e r s ' a s w e l l a s s t u d e n t s ' b i a s e s . M r . D a v i s j o i n e d i n w i t h M r . S t e w a r t t o t e a c h p h y s i c s i n t h e e a r l y s e v e n t i e s , a f t e r t h e H P P c o u r s e w a s e s t a b l i s h e d 3 2 9 a t t h e s c h o o l . P h y s i c s w a s t h e o n l y c o u r s e t h a t t h e t w o t e a c h e r s h a d t o t e a c h , s i n c e t h e c u r r i c u l u m h a d n o t y e t i n c l u d e d t h e a d v a n c e d p h y s i c s a n d t h e p h y s i c a l s c i e n c e c o u r s e s . D u r i n g t h o s e y e a r s e n r o l l m e n t w a s w a t c h e d q u i t e c a r e f u l l y . A f e w t i m e s , M r . D a v i s h a d t o t e a c h b i o l o g y a n d c h e m i s t r y . A s w a s e x p l a i n e d p r e v i o u s l y , h e s a w h i m s e l f a s " t r a v e l l i n g s a l e s m a n ” d u r i n g t h a t p e r i o d o f t i m e . T h i s b e c a m e a r e a l t h r e a t , a t l e a s t f o r M r . D a v i s w h e n e n r o l l m e n t w e n t d o w n a g a i n a f t e r m i d - s e v e n t i e s . T h e f o l l o w i n g y e a r s s e e m e d d i f f i c u l t a n d t h r e a t e n i n g f o r b o t h t e a c h e r s , a n d c e r t a i n l y m o r e f o r M r . D a v i s t h a n f o r M r . S t e w a r t f o r s e n i o r i t y r e a s o n s . M r . D a v i s d e s c r i b e d t h a t p o i n t i n t i m e i n t h e i r h i s t o r y : " W e w e r e t o t h e p o i n t w h e r e w e , b o t h o f u s , h a d t h r e e p h y s i c s s e c t i o n s . T h e n t h e p r i n c i p a l s u g g e s t e d w e d o m a t h t u t o r i n g . W e h a d a m a t h t u t o r i n g r o o m h e r e . W e h a d a l s o a c o u r s e t h a t w e c a l l e d ” L i v i n g i n a M a n - M a d e W o r l d . " W e h a d e n v i r o n m e n t a l s t u d y . W e , ( l a u g h i n g ) t r i e d e v e r y t h i n g j u s t t o s t a y a f l o a t . " [ l s t I n t e r v i e w : 9 / 2 3 / 8 6 ] M r . S t e w a r t , t o o , r e c a l l e d w i t h b i t t e r n e s s t h a t t u r n i n g p o i n t i n t h e i r h i s t o r y : ” O u r e n r o l l m e n t w e n t d o w n a n d d o w n . W h e n w e g o t t o s i x t y , t h e p r i n c i p a l c a m e t o m e a n d s a i d : w e c a n ' t g i v e y o u p h y s i c s c l a s s e s f o r t h e s e h o u r s i n t h e d a y . S o t h e s e h o u r s i n t h e d a y , y o u ' r e g o i n g t o b e t e a c h i n g r e m e d i a l m a t h , o r s o m e t h i n g . I r e a l i z e d t h a t m y c a r e e r , m y f u t u r e , w a s g o i n g d o w n t h e d r a i n w i t h t h i s d i r e c t i o n . A n d I h a d t o d o s o m e t h i n g s u r p r i s i n g l y , a s t o u n d i n g l y d i f f e r e n t ! ” [ 4 t h I n t e r v i e w : 5 / 1 3 / 8 7 ] 3 3 0 A l o t o f o t h e r c o n s e q u e n t i a l d e c i s i o n s w e r e , t h e r e f o r e , a l s o m a d e . M r . D a v i s d e s c r i b e d h o w t h e y ” v e r y s e r i o u s l y " c o n c e r n e d t h e m s e l v e s w i t h t h e i r e v a l u a t i o n a n d g r a d i n g s y s t e m . T h e i r d e c i s i o n w a s t o s e t O b j e c t i v e s t h a t w e r e n o t " a s h i g h i n t e r m s o f t h e l e v e l o f h i e r a r c h y o f t h e o b j e c t i v e s t h a t m a y b e s e t a s i d e i n s o m e p h y s i c s p r o g r a m s " . T h i s d e c i s i o n l e f t t h e t e a c h e r s , a c c o r d i n g t o M r . D a v i s , ” w i t h s o m e r o o m f o r t h e m a j o r i t y o f s t u d e n t s t o d o w e l l i n t h e c o u r s e . " T o s a t i s f y a s m a n y s t u d e n t s a s p o s s i b l e t h e y e v e n e x p e r i m e n t e d o n t e s t i n g . L e t m e l e a v e t h e d e s c r i p t i o n o f w h a t t h e y d i d o n t h a t f o r M r . D a v i s : " W e t r i e d t w o t e s t s . W e w o u l d g i v e o n e s i d e o f a t e s t t h a t w a s r o t e m e m o r y , o r d i r e c t s o r t o f m u l t i p l e c h o i c e , t r u e f a l s e , t h i s t y p e ; a n d t h e o t h e r s i d e o f t h e t e s t w a s p r o b l e m s o l v i n g , o r w h a t e v e r . A n d w e h a d t h e s t u d e n t s , t h e n , m a k e t h e c h o i c e o f w h e t h e r t h e y w o u l d w o r k o n o n e s i d e o r t h e o t h e r s i d e o f t h e e x a m . T h e n w e t r i e d t o e n c o u r a g e t h e m , t h e n i f t h e y a r e g o i n g t o c o l l e g e , t h e y w o u l d b e m a j o r i n g i n s c i e n c e o r s o m e a r e a t h e n t h e y w o u l d c h o o s e t h e s i d e t h a t h a d p r o b l e m s o l v i n g . T h a t w o u l d b e m o r e i n l i n e w i t h t h e t r a d i t i o n a l f o r m a t o f p h y s i c s . W e e n d e d u p m a k i n g t w o t e s t s a n d t h e s t u d e n t s c o u l d d o o n e s i d e , d o t h e o t h e r s i d e , c o m b i n a t i o n s o f t h e m . A n d t h e n w e w o u l d t a k e t h e s e s c o r e s . O h , g o s h ! W e h a d a c u r v e . W e d e v e l o p e d a m a t h e m a t i c a l c u r v e t h a t , f o r t h e n u m b e r o f t r i e s t h a t t h e y h a d a n d w e g o u p a n d r e a d a c r o s s t h e c o r r e s p o n d i n g s c o r e o n t h e p a r t i c u l a r t h i n g . I T W A S A D I S A S T E R ! [ L a u g h ] B u t w e d i d t r y t o a c c o u n t f o r d i f f e r e n t l e v e l s . B u t i t t o o k t o o m u c h t i m e ! ” [ 1 s t I n t e r v i e w : 9 / 2 3 / 8 6 ] T o " s t a y a f l o a t ” , M r . D a v i s e x p l a i n e d t h a t t h e y a l s o h a d t o m a k e i m p o r t a n t d e c i s i o n s a b o u t t h e c o n t e n t s , w h a t t o i n c l u d e a n d w h a t t o e x c l u d e , a n d h o w t o b e v e r y s p e c i f i c a b o u t t h e i r c h o i c e s . 3 3 1 B u t t h e s t r u g g l e w i t h t h e s u b j e c t m a t t e r o f p h y s i c s t o o v e r c o m e t h e i n h e r e n t d i f f i c u l t y i n p h y s i c s t e a c h i n g a n d l e a r n i n g , i s a r e a l i t y w h i c h p h y s i c s t e a c h e r s a n d s t u d e n t s k n o w v e r y w e l l . T h i s s t r u g g l e w o u l d b e c o m e o n l y m o r e e x h a u s t i n g f o r t h e t e a c h e r ' s n e r v e a n d e n e r g i e s w h e n i t i s p e r c e i v e d a s a t h r e a t t o h i s s c h o o l a c a d e m i c s t a t u s a s a p h y s i c s t e a c h e r . B o t h t e a c h e r s c l e a r l y h a d t h e i r s h a r e o f t h i s s t r u g g l e . L e t m e j u s t a d d o n e m o r e e x a m p l e o n s u c h a s t r u g g l e w h i c h t h e t e a c h e r s h a d l i v e d . A s I e m p h a s i z e d i n t h e p r e v i o u s c h a p t e r , t h e t e a c h e r s a v o i d e d a b s t r a c t c o n c e p t s a n d i d e a s t h a t w e r e c e n t r a l i n p h y s i c s k n o w l e d g e . I g a v e s e v e r a l e x a m p l e s o n t h a t , a m o n g t h e m w a s i n s t a n t a n e o u s v e l o c i t y . I a s k e d M r . D a v i s i f t h e y , i n t h e p a s t , h a d t r i e d t o e x p l a i n t h i s c o n c e p t . H i s r e s p o n s e w a s a s f o l l o w s : " I t h i n k w e t r i e d i t . I t d i d n ' t c o m e o u t w e l l , I s u p p o s e . W h a t w e h a d d o n e i n t h e p a s t i s t o t a k e t h e d i s t a n c e - t i m e g r a p h f o r t h e m o t i o n o f a u n i f o r m l y a c c e l e r a t e d o b j e c t . W e t h e n a s k s t u d e n t s t o c h o o s e p o i n t s o n t h e c u r v e a n d f i n d t h e i n s t a n t a n e o u s v e l o c i t y a t t h a t p o i n t . W e l l , a t t h a t , w e g o t o u r s e l v e s t r a p p e d i n t o t a k i n g l e p e s f o r m a n y m a n y p o i n t s . A n d w e f o u n d o u r s e l v e s i n j u s t a m e s s o f s t u d e n t s ' a b i l i t y , i n a b i l i t y ! I T W A S A D I S A S T E R . S o w e d e c i d e d t o s t a y a w a y f r o m i t a t l e a s t f o r a w h i l e , a n d t o g o w i t h t h e c a s e w h e r e , i f w e ' r e l o o k i n g a t a s p e e d s i t u a t i o n t h a t t h e a v e r a g e s p e e d c o u l d b e p r e t t y m u c h t h e s a m e , a t l e a s t i n a s i m p l e g r a p h l i k e t h a t . ” [ l s t I n t e r v i e w : 9 / 2 3 / 8 6 ] E v e n t u a l l y , t h e n , t h e t e a c h e r s d e a l t w i t h t h e s p e c i a l c a s e w h e r e t h e a v e r a g e s p e e d w o u l d e q u a l t h e i n s t a n t a n e o u s s p e e d , a n d t h u s a v o i d e d t h e " d i s a s t r o u s " s i t u a t i o n . I f t h i s i s ” d i s a s t r o u s " u n d e r n o r m a l t e a c h i n g c o n d i t i o n s , o n e 3 3 2 w o n d e r s h o w i t w o u l d b e p e r c e i v e d b y t e a c h e r s s t r u g g l i n g t o p r o t e c t t h e i r j o b t h a t i s e n d a n g e r e d b y s u c h d i f f i c u l t i e s . Q u o t e s f r o m b o t h t e a c h e r s ' d i s c o u r s e t h a t r e f l e c t e d p a s t s t r u g g l e w i t h p h y s i c s t e a c h i n g a n d l e a r n i n g w e r e m a n y . I w o u l d l i k e t o e n d t h i s p o i n t w i t h t h e f o l l o w i n g o n e b y M r . S t e w a r t . . . . a n d I l o o k b a c k o n t h o s e d a y s w h e n w e w e r e t e a c h i n g P S S C a n d t h e k i d s w e r e s o f r u s t r a t e d i n t h e i r i n a b i l i t y t o g e t s o m e o f t h e i d e a s t o b e a b l e t o e x p r e s s t h e m m a t h e m a t i c a l l y t o s o l v e t h e p r o b l e m . I t j u s t t h e r e w a s n ' t a n y w a y f o r t h e m t o g o i n p h y s i c s , e x c e p t o u t ! " [ l s t I n t e r v i e w : 9 / 2 3 / 8 6 ] S o h i s p a s t d e c i s i o n t o d o s o m e t h i n g s u r p r i s i n g l y , a s t o u n d i n g l y d i f f e r e n t " , f i n a l l y , g a v e h i m s a t i s f a c t i o n i n h i s w o r k . B u t w h e n M r . S t e w a r t t a l k e d a b o u t s t r u g g l e a n d s u r v i v a l h e w e n t m u c h b e y o n d t h e i m m e d i a t e e l e m e n t s i n t h e s e t t i n g l i k e t h e s u b j e c t m a t t e r , s t u d e n t s , a n d a d m i n i s t r a t o r s . H e i n c l u d e d t h e m i l i e u a t l a r g e , w h e r e o t h e r s o c i e t a l a n d c u l t u r a l e l e m e n t s s e e m e d t o c o n t r i b u t e t o t h a t s t r u g g l e . F u r t h e r m o r e , t h e u n e x p e c t e d c h a n g e s i n t h o s e e l e m e n t s o v e r t i m e m a y w o r k a g a i n s t t e a c h e r s , w h o , t h e r e f o r e , s h o u l d k e e p v i g i l a n t f o r a n y n e w s o c i e t a l t r e n d s t h a t m a y t o u c h t h e i r c a r e e r s i n o n e w a y o r a n o t h e r . M r . S t e w a r t d e s c r i b e d a l l t h a t i n h i s a n s w e r f o r w h a t h e m e a n t b y s u r v i v a l . F r o m t h a t l e n g t h y a n s w e r I c h o s e t h e f o l l o w i n g e x c e r p t s : ” I t a l k o f s u r v i v a l i n t h e s e n s e o f , o f , o f g e t t i n g t h r o u g h t h e s c h o o l w i t h y o u r h e a d i n t a c t , w i t h y o u r p r i d e i n t a c t , a n d s u r v i v i n g o n a l o n g e r 3 3 3 p e r i o d o f t i m e j u s t a s a t e a c h e r . L e t m e g i v e y o u s o m e e x a m p l e s o f w h a t I w a s r e f e r r i n g t o . W e ' v e s e e n i n t h i s b u i l d i n g t e a c h e r s t h a t h a v e , l i t e r a l l y , t a u g h t t h e m s e l v e s o u t o f t h e j o b ! O k a y , t h e y s t a r t o f f w i t h a j o b i n t h e b u i l d i n g , a n d b y t h e i r a c t i o n s o r i n a c t i o n s , o r b y t h e d e c i s i o n s t h e y m a k e , r e l a t i v e t o h o w t h e c l a s s p r o g r e s s e s , a n d h o w t h e y w e r e m e e t i n g t h e n e e d s o f t h e k i d s , a s t h e k i d s p e r c e i v e i t , t h e y g o t t h e m s e l v e s i n s i t u a t i o n s , w h e r e f e w e r a n d f e w e r k i d s t a k e t h e c l a s s . P r e t t y s o o n , t h e y h a v e a j o b , b u t n o s t u d e n t s . A n d t h e n , t h e y d o n ' t h a v e a j o b . S o i n t h a t s e n s e , t h e y t a u g h t t h e m s e l v e s o u t o f t h e j o b ! A n d w e ' v e s e e n e x a m p l e a f t e r e x a m p l e i n t h i s b u i l d i n g o f v i a b l e p r o g r a m s k i l l e d b y t e a c h e r s t h a t t h e y d i d n ' t s u r v i v e b e c a u s e t h e y d i d n ' t m a k e t h e n e c e s s a r y d e c i s i o n s a n d c o m m i t m e n t s . T h e y d i d n ' t h a v e t h e f l e x i b i l i t y t o c h a n g e t o t h e t i m e . T h e o t h e r s u r v i v a l I t a l k a b o u t h a s t o d o w i t h t h e s t r e s s e s a n d s t r a i n s o f b e i n g a p u b l i c s c h o o l t e a c h e r . T h e r e a r e m o n e t a r y l i m i t s a n d c o n t r o l s . A n d t h e r e i s p o l i t i c s t h a t ' s g o i n g o n . . . s o c i a l p r e s s u r e s f r o m o u t s i d e . S u r v i v i n g i n t h a t s e n s e . A s c h o o l t e a c h e r t a k e s , w e l l , f o r t h e l a s t s i x y e a r s . . . . h a s t a k e n a n e m o t i o n a l b a s h i n g i n t h e n e w s p a p e r s , i n m a g a z i n e s , a n d i n t h e m e d i a ; f r o m p e O p l e w h o t r y t o t e l l u s t h a t w e ' r e d o i n g a l l t h e w r o n g t h i n g s . A n d t h e y c i t e a l l t h e e v i d e n c e t h a t s c h o o l a r e g o i n g a l l t h e w a y d o w n t h e t u b e t o r a c k a n d r u i n . A n d s o s u r v i v a l h a s a l s o t h e c o n n o t a t i o n t h a t y o u h a v e t o l i v e t h r o u g h t h a t a l l , a n d s t i l l s o m e h o w h a v e y o u r c o n f i d e n c e i n t a c t . . . . B e c a u s e t h i n g s c o n t i n u e t o c h a n g e , a n d I t h i n k , a s a t e a c h e r , y o u b e t t e r h a v e y o u r f i n g e r o n t h e p u l s e o f w h a t ' s h a p p e n i n g i n t e r m s o f w h a t t h e s t u d e n t s w a n t , a n d w h a t t h e t a x p a y e r s w a n t , a n d s o c i e t y i n g e n e r a l w a n t s a n d n e e d s . A n d I t h i n k y o u h a v e t o s o m e h o w a d d r e s s t h a t . . . . I t h i n k t h e s u r v i v i n g t e a c h e r i s t h e o n e w h o r e s p o n d s t o t h a t , a n d i f p o s s i b l e , c a n g l e a n s o m e t h i n g a n d t u r n t h a t t o h i s a d v a n t a g e ! " [ 3 r d I n t e r v i e w : 1 1 / 2 6 / 8 6 ] C H A P T E R V I I S O M E C O N C L U D I N G I D E A S A N D D I S C U S S I O N S I t h a s b e c o m e a t r a d i t i o n i n r e s e a r c h r e p o r t i n g t o e n d u p t h e p r o c e s s w i t h a c o n c l u d i n g c h a p t e r i n w h i c h t h e a u t h o r s u m m a r i z e s h i s / h e r w o r k , a n d a d v a n c e s s o m e c o n c l u d i n g r e m a r k s , s u g g e s t i o n s , a n d r e c o m m e n d a t i o n s f o r e i t h e r t h e d i s s e m i n a t i o n a n d u t i l i z a t i o n o f t h e f i n d i n g s o r t h e d o i n g o f f u t u r e r e l a t e d r e s e a r c h . I n t h i s w o r k , I h a v e f o u n d t h i s t a s k t o b e p a r t i c u l a r l y d i f f i c u l t , a n d m a y b e u n f a i r t o t h e a c t u a l s e t t i n g w h i c h h a s b e e n d e p i c t e d i n t h i s t h e s i s . T h e s o u r c e o f d i f f i c u l t y i s a t l e a s t t h r e e - f o l d . F i r s t , t h e p o r t r a y a l I h a v e p r e s e n t e d i s , a t b e s t , a p r o x i m a l f i t o f t h e s u b j e c t - m a t t e r n a r r a t i v e s o f t h e t w o t e a c h e r s . I h a v e , f o r e x a m p l e , u s e d o n l y a f r a c t i o n o f t h e i n f o r m a t i o n e m b e d d e d i n m y d a t a w h i c h I j u d g e d t o b e r e l a t e d t o t h e s u b j e c t m a t t e r . T h o s e d a t a , i n t u r n , w e r e o n l y p a r t o f w h a t a c t u a l l y w e n t o n i n t h e c l a s s r o o m . T o p r e s e n t a n o t h e r r e d u c e d v e r s i o n o f t h e a l r e a d y r e d u c e d o n e m a y r e n d e r s u c h a p r e s e n t a t i o n o f l i t t l e r e l e v a n c e t o t h e s e t t i n g . S e c o n d , t h e s t u d y h a s b e e n m o s t l y a n e x p l o r a t o r y o n e . I t s m a i n c o u r s e h a s b e e n c h a r a c t e r i z e d b y l a b y r i n t h s a n d s i d e r o u t e s t h a t a p p e a r e d p o t e n t i a l l y s i g n i f i c a n t , b u t f o r p r a c t i c a l r e a s o n s w e r e n o t e x p l o r e d f u l l y . T h i r d , i n a s e n s e , t h i s s t u d y h a s b e e n a c a s e s t u d y o f t h e s u b j e c t m a t t e r k n o w l e d g e a n d t r e a t m e n t h e l d b y t h e o n l y t w o p h y s i c s t e a c h e r s w o r k i n g a t a h i g h s c h o o l . C o n s e q u e n t l y , n o 3 3 4 3 3 5 g e n e r a l i z a t i o n s b e y o n d w h a t w a s s t u d i e d w e r e s o u g h t . I n t h a t s e n s e , i t i s i m p r O p e r t o t a l k a b o u t g e n e r a l i z a b l e i s s u e s , w h i c h a r e u s u a l l y d o c u m e n t e d i n d i f f e r e n t t y p e s o f r e s e a r c h , a n d a r e t a r g e t e d b y m a n y r e s e a r c h r e a d e r s . F u r t h e r m o r e , a n i d e a l l y s u c c e s s f u l i n t e r p r e t i v e r e s e a r c h w o u l d p r e s e n t u s w i t h a n i n t e l l i g i b l e a n d a r t i c u l a t e d d e p i c t i o n o f t h e s e t t i n g s t u d i e d . I n t h a t s e n s e , t h e m e a n i n g o f t h e w o r d ” f i n d i n g s ” d o e s n o t n e c e s s a r i l y c o n n o t e t h e r e v e l a t i o n o f s o m e t h i n g t h a t h a d n o t b e e n e x p e c t e d o r k n o w n b e f o r e . F o r t h a t r e a s o n , a t l e a s t s o m e o f t h e " f i n d i n g s " i n t h i s r e s e a r c h m a y b e l e f t f o r f u r t h e r " r e a d i n g i n t o ” , o r ” i n t e r p r e t a t i o n " b y t h e r e a d e r o f t h i s d i s s e r t a t i o n . A r e a d e r i n t e r e s t e d i n p o l i c y i s s u e s m a y i n t e r p r e t t h i s w o r k i n w a y s t h a t d o n o t n e e d t o b e c o n g r u e n t w i t h t h e c o n c l u s i o n s o f c u r r i c u l a r i s t o r p h i l o s o p h e r o f s c i e n c e s . N o t w i t h s t a n d i n g a l l t h e s e r e s t r i c t i o n s a n d d i f f i c u l t i e s , I w i l l p r o c e e d t o r e c a p i t u l a t e t h e m a i n h i g h l i g h t s o f t h i s w o r k . I w i l l a l s o d i s c u s s w h a t I s a w a s i m p l i c a t i o n s , a n d l i m i t a t i o n s a n d O p p o r t u n i t i e s t h i s w o r k h a s p r e s e n t e d . O t h e r r e a d e r s a r e a l s o e n t i t l e d t o d r a w t h e i r o w n c o n c l u s i o n s a n d s u g g e s t i o n s . R e c a p i t u l a t i n g S o m e H i g h l i g h t s n f _ t h e S t u d y T h i s w o r k s t a r t e d w i t h a p r o p o s a l t o s t u d y o n e p h y s i c s t e a c h e r ' s p e r s o n a l p r a c t i c a l k n o w l e d g e o f p h y s i c s . F o r b o t h t h e o r e t i c a l a n d p r a c t i c a l r e a s o n s , I d e c i d e d t o l o o k a t t w o m a i n i s s u e s : k n o w l e d g e o f t h e s u b j e c t m a t t e r h e l d b y t h e 3 3 6 t w o p h y s i c s t e a c h e r s w o r k i n g a t t h e s a m e s c h o o l , a n d t h e i r t r e a t m e n t o f t h a t s u b j e c t m a t t e r . D i s c u s s i o n o f t h e s e i s s u e s w a s i n c l u d e d i n C h a p t e r I . C h a p t e r 2 d e a l t w i t h t h e t h e o r e t i c a l f r a m e w o r k o f t h i s r e s e a r c h . T h e f e w s t u d i e s t h a t t o u c h e d u p o n t h e s u b j e c t m a t t e r w e r e r e v i e w e d . T h e y w e r e d o n e , m o s t l y , f r o m a c o g n i t i v e p s y c h o l o g i c a l a p p r o a c h , a n d w i t h a f o c u s o n t e a c h e r e f f e c t i v e n e s s . R e s e a r c h o n t e a c h e r t h i n k i n g w a s , t h e n , r e v i e w e d a s a w i d e r f r a m e w o r k f o r t h i s s t u d y . I s t a r t e d C h a p t e r 3 w i t h a d e s c r i p t i o n o f t h e c o n t e x t w i t h i n w h i c h t h e r e s e a r c h w a s d o n e . T h e t e a c h e r s w e r e i n t r o d u c e d w i t h s o m e b i o g r a p h i c a l i n f o r m a t i o n a b o u t e a c h t e a c h e r ' s b a c k g r o u n d , e d u c a t i o n , a n d p r o f e s s i o n a l e x p e r i e n c e . T h a t w a s f o l l o w e d b y a d e s c r i p t i o n o f h o w t h e r e s e a r c h w a s d o n e , t o g e t h e r w i t h a n a l l u s i o n t o s o m e p e r t i n e n t t h e o r e t i c a l u n d e r p i n n i n g s . I n t h i s d e s c r i p t i o n , I p r e s e n t e d t h e t e c h n i q u e s o f d a t a c o l l e c t i o n : p a r t i c i p a n t o b s e r v a t i o n , a n d i n t e r v i e w i n g . B o t h t e c h n i q u e s w e r e d e s c r i b e d w i t h s o m e d e t a i l s . D a t a a n a l y s i s w a s a l s o e x p l a i n e d . T h e p r o c e s s e s i n v o l v e d i n s e l e c t i n g c o d e s o r r e p e a t e d c a t e g o r i e s , o r g a n i z a t i o n o f t h o s e c o d e s , a n d t h e r e d u c t i o n o f t h a t l i s t o f c o d e s i n t o a s m a l l e r o n e , w e r e e x p l a i n e d . T h e d i l e m m a o f h o w t o l o o k a t t h e p h y s i c s k n o w l e d g e , t h e c o m m o n p l a c e , w a s d i s c u s s e d i n t h i s c h a p t e r . I t w a s d e c i d e d t o s i m p l y d e f i n e i t a s i t w a s o r i g i n a l l y d e f i n e d i n r e l a t e d p h y s i c s t e x t b o o k s . L o o k i n g f o r t h e t e a c h e r s ' 3 3 7 k n o w l e d g e o f t h e s u b j e c t m a t t e r r e q u i r e d l o o k i n g f o r t h o s e e x p l i c i t p h y s i c s c o n s t r u c t s a n d m e a n i n g s , a s w e l l a s a n y i m p l i c i t o r s u b j e c t i v e r e l a t e d a s p e c t s o f t h a t k n o w l e d g e . I n c h a p t e r 4 , I a t t e m p t e d t o a n s w e r t h e f i r s t r e s e a r c h q u e s t i o n a b o u t t h e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e a n d c o n c e p t i o n s o f p h y s i c s . H o w e v e r , b e f o r e g o i n g d i r e c t l y i n t o t h a t , I i n t r o d u c e d t h e t w o t e x t b o o k s t h e t e a c h e r s u s e d , I n t r o d u c t o r y P h y s i c a l S c i e n c e , a n d P r o j e c t P h y s i c s , w i t h a s u m m a r y o f t h e i r c o n t e n t s . B o t h t e a c h e r s ' r e l a t e d v i e w s o n t h e t e x t - b o o k s w e r e p r e s e n t e d . A m o n g t h e h i g h l i g h t s o f t h o s e v i e w s w e r e t h r e e i s s u e s t h a t n e e d t o b e r e s t a t e d h e r e . F i r s t , i t w a s c l e a r h o w M r . S t e w a r t d e v o t e d m u c h t i m e f o r d e a l i n g w i t h s o m e o f t h e H P P c o n t e n t s w h i c h h e , h i m s e l f , c r i t i c i z e d a s b e i n g o v e r - t r e a t e d b y t h e b o o k . T h e i n t e r p r e t a t i o n g i v e n f o r t h i s o b s e r v a t i o n , f o c u s e d o n M r . S t e w a r t ' s b a c k g r o u n d . I t s e e m e d t h a t h e a l l o c a t e d m o r e t i m e f o r t h e u n i t o n a s t r o n o m y , a t O p i c h e e x t e n s i v e l y h a d d e a l t w i t h a t c o l l e g e , i n s p i t e o f h i s r e c o g n i t i o n t h a t t h e u n i t s h o u l d n o t r e a l l y b e g i v e n s o m u c h e f f o r t . A s e c o n d i s s u e w a s m y a n a l y s i s o f M r . S t e w a r t ' s c o m p a r i s o n b e t w e e n t h e H P P a n d t h e P S S C c o u r s e s . A t t h e e n d o f t h a t a n a l y s i s , I c o n c l u d e d t h a t , i n s p i t e o f M r . S t e w a r t ' s f r e q u e n t c r i t i c i s m o f t h e P S S C , h e d i d n o t s e e m w i l l i n g t o a b a n d o n i t c o m p l e t e l y . A t h i r d i s s u e w a s t h e s t r o n g a n d p o s i t i v e a t t i t u d e w h i c h M r . S t e w a r t h a d t o w a r d t h e H P P c o u r s e . O n s e v e r a l o c c a s i o n s h e d e s c r i b e d i t a s ” i m p e d e n c e m a t c h " a m o n g m a n y f a c t o r s i n f l u e n c i n g t h e c o n t e x t o f p h y s i c s t e a c h i n g a t t h e s c h o o l . 3 3 8 T w o l e v e l s o f d e s c r i p t i o n o f t h e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e o f p h y s i c s w e r e p r e s e n t e d : a m a c r o - l e v e l , a n d a m i c r o - l e v e l . T h e m a c r o - l e v e l d e s c r i p t i o n w a s i n t e n d e d t o c o v e r t h e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e o v e r a l l t h e t a u g h t c o n t e n t s . F o u r m a j o r c l u s t e r s o f k n o w l e d g e s t r u c t u r e s w e r e c o n c e p t u a l i z e d i n t h i s g e n e r a l d e s c r i p t i o n . T h e y i n c l u d e d k n o w l e d g e o f v o c a b u l a r y t e r m s o f p h y s i c s , k n o w l e d g e o f h i g h e r - o r d e r r e l a t i o n s , m a t h e m a t i c a l k n o w l e d g e , a n d p h i l o s O p h i c a l a n d h i s t o r i c a l k n o w l e d g e . T e a c h e r s o r g a n i z e d t h e i r k n o w l e d g e i n l a r g e c h u n k s w h i c h c o n s i s t e d o f v a r i o u s e l e m e n t s f r o m t h o s e m a j o r k n o w l e d g e c a t e g o r i e s . V e r y o f t e n M r . S t e w a r t t a l k e d a b o u t h i s k n o w l e d g e i n t e r m s o f ” i n t e r l o c k s " w h i c h w e r e i n t e r n a l l y c o n s i s t e n t a n d e x t e r n a l l y c o h e r e n t w i t h o t h e r " i n t e r l o c k s " i n t h e t o t a l p i c t u r e o f p h y s i c s k n o w l e d g e . H i s t o r y o f p h y s i c s i d e a s w a s a l s o u t i l i z e d b y b o t h t e a c h e r s i n s e q u e n c i n g a n d o r g a n i z i n g t h e i r k n o w l e d g e s t r u c t u r e s . T h e m i c r o - l e v e l d e s c r i p t i o n o f t h e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e f o c u s e d o n o n e t o p i c , n a m e l y , c o n s e r v a t i o n o f m a s s a n d m o m e n t u m . I n t h i s a n a l y s i s i t w a s s h o w n h o w t h e m i c r o - l e v e l d e s c r i p t i o n a g r e e d i n i t s p r e s e n t a t i o n w i t h t h e m a c r o - l e v e l c o n c e p t u a l i z a t i o n . I n m y a t t e m p t s t o p r o b e i n t o t h e i m p l i c i t d i m e n s i o n o f t h e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e o f p h y s i c s , t h e p h i l o s o p h i c a l c o m p o n e n t o f t h a t k n o w l e d g e a p p e a r e d p o t e n t i a l l y r e v e a l i n g . I t w a s f o u n d t h a t b o t h t e a c h e r s a c q u i r e d p h i l o s O p h i c a l k n o w l e d g e s t r u c t u r e s t h a t c o u l d b e a s c r i b e d t o t h e t w o i n c o n g r u e n t v i e w s o n t h e n a t u r e o f o u r s c i e n t i f i c k n o w l e d g e , 3 3 9 n a m e l y , t h e t r a d i t i o n a l v i e w , a n d t h e m o r e r e c e n t o n e ( s o m e t i m e s c a l l e d t h e r e l a t i v i s t v i e w ) . F u r t h e r a n a l y s e s , h o w e v e r , s h o w e d t h a t b o t h t e a c h e r s ' v i e w s c o n v e r g e d i n t h e i r c o n c e p t i o n o f p h y s i c s k n o w l e d g e a s a h i g h l y o b j e c t i f i e d , o r r e i f i e d , f o r m o f k n o w l e d g e . I n o r d e r t o t r a c e t h e o r i g i n o f t h e t e a c h e r s ' d u a l c o n c e p t i o n s , s o m e a n a l y s e s o f t h e t e x t b o o k ' s p e r t i n e n t i d e a s w a s d o n e . I t w a s e x p l a i n e d h o w t h e t e x t b o o k , d i r e c t l y a n d o t h e r w i s e , p o s s i b l y i n f l u e n c e d t h e g e n e s i s o f t h o s e c o n f l i c t i n g i d e a s . E v e n t u a l l y , h o w e v e r , i t w a s s u g g e s t e d t h a t i n s p i t e o f s o m a n y y e a r s o f e x p e r i e n c e w i t h t h e H P P c o u r s e t h a t p r e s e n t e d p h y s i c s a s a h u m a n e n t e r p r i s e w h o s e k n o w l e d g e c o n s t r u c t s w e r e i n f l u e n c e d b y s o c i a l a n d c u l t u r a l i s s u e s , t h e t w o t e a c h e r s s e e m e d t o h a v e p r e s e r v e d , f r o m t h e i r c o l l e g e y e a r s , t h e i r l e a r n i n g o f t h e o b j e c t i v e n a t u r e o f t h e i r p h y s i c s k n o w l e d g e . C h a p t e r 5 a t t e m p t e d t o a n s w e r t h e s e c o n d r e s e a r c h q u e s t i o n : h o w t h e s u b j e c t m a t t e r w a s t r e a t e d i n c l a s s r o o m b y b o t h t e a c h e r s . T h e c h a p t e r c a n b e c o n c e p t u a l i z e d a s i n c l u d i n g f o u r m a j o r b l o c k s o r c o m p o n e n t s : t e a c h e r s ' p l a n n i n g f o r t h e i r l e s s o n s , t e a c h e r s ' i n s t r u c t i o n , t e a c h e r s ' d e c i s i o n s a b o u t t h e t r e a t m e n t o f t h e s u b j e c t m a t t e r , a n d t h e i r c h a r a c t e r i z a t i o n o f s o m e a s p e c t s o f t h a t t r e a t m e n t , a n d f i n a l l y , w h a t t h e t e a c h e r s h a d a c h i e v e d t h r o u g h t h e w h o l e c o u r s e o f t h e i r t r e a t m e n t o f t h e s u b j e c t m a t t e r . E a c h o f t h e s e c o m p o n e n t s w a s a s t o r y i n i t s e l f w i t h i t s s e p a r a t e i m p l i c a t i o n s . H o w e v e r , t h e y a l l s e e m e d t o c o h e r e w i t h e a c h o t h e r t o g i v e a m e a n i n g f u l w h o l e . T h i s s h o u l d h a v e b e c o m e 3 4 0 c l e a r a s I a p p r o a c h e d t h e e n d o f t h a t c h a p t e r . T h e s e c t i o n s o n p l a n n i n g d e s c r i b e d h o w t h e t e a c h e r s p l a n n e d f o r t h e i r d a i l y l e s s o n s i n b o t h c o u r s e s . F o r m a t s u s e d f o r t h a t w e r e d e s c r i b e d . I t w a s s t a t e d t h a t t h e t e a c h e r s h a d h a d a p r i o r m e n t a l p i c t u r e o f w h a t t o c o v e r d u r i n g t h e s c h o o l s e m e s t e r . A f t e r g i v i n g a g e n e r a l v i e w o n p l a n n i n g , s o m e f o c u s i n g w a s d o n e o n h o w t h e t e a c h e r s p l a n n e d f o r a s p e c i f i c t O p i c : " c o n s e r v a t i o n o f m a s s a n d m o m e n t u m . " K n o w l e d g e o r g a n i z a t i o n a n d c o n t e n t s o f e a c h o f t h e s e v e n l e s s o n p l a n s p r e p a r e d f o r t h a t t o p i c w e r e d i s c u s s e d . K n o w l e d g e d e l e t e d f r o m t h e i r p l a n s w a s d i s c u s s e d . I t w a s f o u n d t h a t t h e d e l e t e d k n o w l e d g e i n c l u d e d , a m o n g o t h e r t h i n g s , t h e h i s t o r i c a l c o n t e x t u a l k n o w l e d g e i n w h i c h t h e c o n c e p t o f m o m e n t u m w a s d e v e l o p e d , a s w e l l a s s o m e t h e o r e t i c a l a s p e c t s o f t h e c o n c e p t . P l a n n i n g f o r t h i s c o n c e p t w a s f o u n d t o a g r e e , i n v a r i o u s w a y s , w i t h t h e g e n e r a l d e s c r i p t i o n o f p l a n n i n g . H o w e v e r , t h e t e a c h e r s ' d e l e t i o n o f t h e h i s t o r i c a l d e v e l o p m e n t o f t h e c o n c e p t s t o o d i n c o n t r a s t w i t h t h e i r e m p h a s i s o n t h i s h i s t o r i c a l d i m e n s i o n i n c o n c e p t s d e a l i n g w i t h a s t r o n o m y . T h e i n t e r p r e t a t i o n g i v e n f o r t h i s s h a r p c o n t r a s t r e v o l v e d a r o u n d t h e t e a c h e r s ' f o r m a l c o l l e g e l e a r n i n g w h e r e t h e d e v e l o p m e n t a l h i s t o r i e s o f m a n y p h y s i c a l c o n c e p t s w o u l d n o t c o m e i n t o t h e d i s c u s s i o n , u n l i k e t h e f u n d a m e n t a l c o n c e p t s i n a s t r o n o m y w h o s e h i s t o r y o f e v o l u t i o n w o u l d u s u a l l y b e i n c l u d e d i n c o l l e g e t e x t b o o k s . C l a s s r o o m i n s t r u c t i o n w a s t h e n d e s c r i b e d a n d a n a l y z e d . 3 4 1 I t w a s c l e a r t h a t b o t h t e a c h e r s a p p e a r e d d e t e r m i n e d t o f o l l o w t h e i r l e s s o n p l a n s n o m a t t e r w h a t ! S e v e r a l i n s t r u c t i o n a l e p i s o d e s f r o m b o t h c o u r s e s w e r e c i t e d i n o r d e r t o s h o w h o w b o t h t e a c h e r s a d h e r e d t o t h e i r l e s s o n p l a n s e v e n w h e n t h e r e w a s s t r o n g e v i d e n c e t h a t s o m e s t u d e n t s w e r e h a v i n g s e r i o u s l e a r n i n g p r o b l e m s . W h a t b o t h t e a c h e r s s a i d t h e y w o u l d d o , h o w e v e r , w a s t o t a l k t o s t u d e n t s a b o u t t h o s e p r o b l e m s i n o r d e r t o p a y m o r e a t t e n t i o n t o s u c h t O p i c s w h e n t h e y w o u l d b e d i s c u s s e d a g a i n i n f u t u r e l e s s o n s o r c o u r s e s . T h e y a l s o t a l k e d o f r e v i s i n g t h e i r l e s s o n p l a n s f o r t h e c o m i n g y e a r s i n o r d e r t o a v o i d s u c h p r o b l e m s . T h e h i e r a r c h i c a l n a t u r e o f p h y s i c s k n o w l e d g e a n d i t s p o s s i b l e r e l a t i o n t o t h e t e a c h e r s ' i n s t r u c t i o n a l p o l i c y n o t t o d e v i a t e f r o m t h e i r p l a n s , w a s h i g h l i g h t e d . T h e m o d e s t a m o u n t o f s t u d e n t i n t e r a c t i o n i n c l a s s r o o m d i s c u s s i o n s w a s a n o t h e r r e l a t e d f a c t o r i n t h a t p i c t u r e . L e s s o n p l a n s d e f i n e d m o s t o f t h e c o n t e n t o f i n s t r u c t i o n , a n d p a r t o f i t s f o r m . V a r i o u s l e s s o n t y p e s , a s f o r m s o f i n s t r u c t i o n w e r e d o c u m e n t e d . T h e y i n c l u d e d : r e c i t a t i o n - d i s c u s s i o n , l e c t u r e , h a n d s - o n a c t i v i t y , p r o b l e m s o l v i n g , d e m o n s t r a t i o n s , a n d o t h e r s . A s f o r t h e f a c t o r s i n f l u e n c i n g t h e c h o i c e o f a l e s s o n t y p e , t h e t e a c h e r s m e n t i o n e d f i v e o f t h e m : t h e n a t u r e o f t h e s u b j e c t m a t t e r , t i m e , a v a i l a b i l i t y o f e q u i p m e n t , c l a s s s i z e , a n d t h e t e a c h e r s ' p a s t e x p e r i e n c e s . I n m y a t t e m p t s t o e x p l i c a t e t h e n a t u r e o f t h e l a s t f a c t o r , a v a r i e t y o f i m p o r t a n t i s s u e s a p p e a r e d . F i r s t , M r . S t e w a r t c o n c e i v e d o f h i s m e t h o d s a s 3 4 2 t h e " b e s t " o n e s t h a t c o u l d w o r k i n t h a t s e t t i n g . I t e r m e d t h i s c o n c e p t i o n a p i t f a l l o f e x p e r i e n c e . S e c o n d , t h e r e s e e m e d t o b e a t e n s i o n i n b o t h t e a c h e r s ' t h i n k i n g a b o u t t h e i r i d e a l s o f w h a t t h e y c o n c e i v e d o f a s p h y s i c s a n d p h y s i c s t e a c h i n g , a n d t h e r e a l i t i e s t h e y f a c e d a s p h y s i c s t e a c h e r s . T h i r d , t h i s t e n s i o n s h i f t e d t h e f o c u s o f t h e i n t e r p r e t a t i o n o f t h e d i v e r s i f i c a t i o n o f l e s s o n t y p e s t o o t h e r c o n t e x t u a l f a c t o r s i n t h e s e t t i n g : t e a c h e r s u r v i v a l , s t u d e n t l e a r n i n g , a n d e n r o l l m e n t . T h e i s s u e o f t e a c h e r s u r v i v a l w a s a m p l i f i e d a b i t i n o r d e r t o s e e s o m e o f i t s s u b t l e m e a n i n g s a n d c o n n e c t i o n s w i t h t h e s u b j e c t m a t t e r . I n d o i n g s o a n i m p o r t a n t i s s u e w a s r e v e a l e d . T h i s i s s u e h a d t o d o w i t h a d e s c r i p t i o n o f t h e c h a n g e s i n o n e t e a c h e r ' s p h y s i c s k n o w l e d g e t h a t o c c u r r e d o v e r t h e y e a r s . I t w a s s u g g e s t e d t h a t p h y s i c s t e a c h e r s w o u l d s t a r t t h e i r c a r e e r s w i t h u n i n t e g r a t e d o r d i f f e r e n t i a t e d k n o w l e d g e s t r u c t u r e s o f t h e s u b j e c t m a t t e r . T h e s e k n o w l e d g e s t r u c t u r e s w e r e d e s c r i b e d a s p e r m e a t e d b y c o n c e p t u a l f u z z i n e s s a n d u n c e r t a i n t i e s t h a t w o u l d s u s t a i n a n d i n t e r p l a y b e t w e e n t h e k n o w n a n d t h e u n k n o w n i n t h e t e a c h e r s ' t h i n k i n g . T h a t s t a t e o f k n o w l e d g e w a s d e s c r i b e d a s e n t r o p i c . A n e n t r O p i c s t a t e o f k n o w l e d g e w a s a s s u m e d t o b e s t i m u l a t i n g f o r t e a c h e r t h i n k i n g a n d p r a c t i c e s . O v e r t i m e t h a t s t a t e o f k n o w l e d g e w o u l d b e c o m e m o r e i n t e g r a t e d o v e r v a r i o u s p h y s i c s o r s c i e n c e t O p i c s . M a n y o f t h e u n c e r t a i n t i e s w o u l d d i s a p p e a r a n d w o u l d b e r e p l a c e d b y t h e e m e r g e n c e o f a s t a b l e a n d i n f l e x i b l e l a y e r o f k n o w l e d g e 3 4 3 s t r u c t u r e s o f w e l l u n d e r s t o o d a n d m a s t e r e d c o n c e p t s o f t h e s u b j e c t m a t t e r . T h i s s t e a d y s t a t e o f k n o w l e d g e w a s d e s c r i b e d a s l e s s e n t r o p i c t h a n t h e p r e v i o u s s t a t e . T h e a s s u m p t i o n t h a t t e a c h e r s , o v e r t h e y e a r s , t e n d t o l i m i t t h e i r d i s c u s s i o n s , a n d t h u s m a s t e r y a n d u n d e r s t a n d i n g , t o c e r t a i n s p e c i f i c c o n c e p t s o f t h e s u b j e c t m a t t e r w a s h y p o t h e s i z e d t o b e r e l a t e d t o w h a t t h e s t a t e o f p o l a r i z a t i o n b e t w e e n t h e k n o w n a n d u n k n o w n i n t e a c h e r t h i n k i n g a b o u t t h e s u b j e c t m a t t e r i n t h i s e x p e r i e n t i a l s t a t e o f k n o w l e d g e . I n s u c h a s t a t e o f k n o w l e d g e , t e a c h i n g t h e s u b j e c t m a t t e r o f p h y s i c s m a y b e c o m e b o r i n g f o r t h e m . T o e v a d e , o r m i n i m i z e , s u c h b o r e d o m t h e s e t w o t e a c h e r s s e e m e d t o e m p h a s i z e d i v e r s i f i c a t i o n o f t h e i r t e a c h i n g t e c h n i q u e s . A s f o r s t u d e n t l e a r n i n g , t h e t e a c h e r s b e l i e v e d t h a t v a r i o u s s t u d e n t s l e a r n b e t t e r t h r o u g h d i f f e r e n t e x p e r i e n c e s . D i v e r s i f i c a t i o n o f l e s s o n t y p e s w a s , t h e r e f o r e , t h o u g h t t o m e e t s t u d e n t i n d i v i d u a l d i f f e r e n c e s p e r t a i n i n g t o l e a r n i n g . H o w e v e r , t h o s e i n d i v i d u a l d i f f e r e n c e s w e r e t h o u g h t o f a n d c o n s i d e r e d i n c o l l e c t i v e t e r m s . B o t h t e a c h e r s d i d n o t a t t e m p t t o f i n d o u t w h i c h s t u d e n t s w o u l d l e a r n b e s t t h r o u g h w h i c h m e t h o d s . T h e i r a p p r o a c h i n u s i n g v a r i o u s l e s s o n t y p e s t o m e e t i n d i v i d u a l d i f f e r e n c e s w a s d e s c r i b e d b y M r . S t e w a r t a s " s c a t t e r e d o n a s h o t g u n . " T h e t h i r d f a c t o r t h a t s e e m e d t o h a v e i n f l u e n c e d t h e t e a c h e r s ' d i v e r s i f i c a t i o n o f l e s s o n t y p e s w a s e n r o l l m e n t . I t w a s f o u n d t h a t s o m e l e s s o n t y p e s w e r e u s e d b y t e a c h e r s t o b o o s t e n r o l l m e n t i n p h y s i c s c l a s s e s . 3 4 4 A f t e r d i s c u s s i n g t h e f o r m s o f t h e t e a c h e r s ' i n s t r u c t i o n , i t s c o n t e n t s w e r e , t h e n , f o c u s e d u p o n . I s h o u l d e m p h a s i z e , h o w e v e r , t h a t t h e d i s t i n c t i o n I m a k e b e t w e e n f o r m a n d c o n t e n t i s v e r y a r t i f i c i a l . I t i s o n l y u s e d f o r o r g a n i z a t i o n a l p u r p o s e s . I n t h e t e a c h e r s ' n a r r a t i v e s , h o w e v e r , t h e r e w a s n o i n t e n t i o n a l d i s t i n c t i o n b e t w e e n t h e t w o . F o r e x a m p l e , w h e n M r . S t e w a r t c h a r a c t e r i z e d t h e i r w a y s o f t e a c h i n g p h y s i c s a s " e n g i n e e r i n g s u c c e s s , ” h e w a s p r a c t i c a l l y r e f e r r i n g t o a v a r i e t y o f d e c i s i o n s t h e y m a d e a b o u t w h a t a n d h o w t o t e a c h , t h o u g h t h e p h r a s e f i r s t e m e r g e d a s I d i s c u s s e d w i t h t h e t e a c h e r s t h e i r t r e a t m e n t s o f s o m e s p e c i f i c t o p i c s o r c o n c e p t s . L a t e r u s a g e s o f t h e e x p r e s s i o n b y M r . S t e w a r t w e r e r e l a t e d m o s t l y t o d e c i s i o n s a b o u t t h e c o n t e n t s . ” E n g i n e e r i n g s u c c e s s " w a s a n i m p o r t a n t O p e n i n g u p o n a v a r i e t y o f s u c h d e c i s i o n s . I t w a s c l e a r h o w M r . S t e w a r t u s e d t h i s c h a r a c t e r i z a t i o n o f w h a t t h e y d i d t o e x p l a i n h o w a n d w h y h e t r e a t e d s p e c i f i c t o p i c s t h e w a y h e d i d . A m o n g t h e t O p i c s r e f e r r e d t o w e r e : t h e u n i t s y s t e m s , g r a p h i c a l s o l u t i o n s a n d v e c t o r a d d i t i o n , p r o j e c t i l e m o t i o n , N e w t o n ' s s e c o n d l a w o f m o t i o n , a n d c e n t r i p e t a l a c c e l e r a t i o n . A n a l y s i s o f t h e l a s t t w o t o p i c s s h o w e d h o w t h e t e a c h e r s i n t e n t i o n a l l y a v o i d e d s o m e o f t h e p e r t i n e n t t h e o r e t i c a l i s s u e s . I t w a s a r g u e d t h a t s u c h a t r e a t m e n t w a s c o n s e q u e n t i a l o n t h e s t r u c t u r e o f t h e s u b j e c t m a t t e r t h e y t a u g h t . I t w a s f o u n d t h a t t h e t e a c h e r s d e a l t w i t h t h e 3 4 5 m a t h e m a t i c a l f o r m u l a s a n d t h e l a b a c t i v i t i e s p e r t a i n i n g t o t h e s a m e p h e n o m e n o n a s t w o s e p a r a t e w a y s o f a t t e m p t i n g t o u n d e r s t a n d i t . T h i s w a s i n t e r p r e t e d a s a s e p a r a t i o n b e t w e e n t h e o r y a n d e x p e r i m e n t . I t w a s a l s o s u g g e s t e d t h a t t h e t e a c h e r s d e a l t w i t h t h e m e a n i n g o f p h e n o m e n a t o w h i c h b o t h t h e o r y a n d e x p e r i m e n t w o u l d r e f e r , a s s e p a r a t e e n t i t i e s i s o l a t e d f r o m b o t h t h e o r y a n d e x p e r i m e n t . T h i s w a s s e e n c o n g r u e n t w i t h t h e f i n d i n g c i t e d i n t h e p r e v i o u s c h a p t e r w h e n i t w a s c o n c l u d e d t h a t t h e t e a c h e r s c o n c e i v e d o f p h y s i c s k n o w l e d g e a s m o s t l y o b j e c t i v e . T h e c o n c l u s i o n m a d e w a s t h a t t h e t e a c h e r s , i n t h a t r e s p e c t , t a u g h t t h e w a y t h e y k n e w . T h e t e a c h e r s ' t r e a t m e n t o f t h e o r y a n d e x p e r i m e n t a s t w o s e p a r a t e r o u t e s t h a t w o u l d l e a d t o t h e s a m e d e s t i n a t i o n , n a m e l y , t h e m e a n i n g o r e x p l a n a t i o n o f a c e r t a i n p h e n o m e n o n , s e e m e d t o h a v e h e l p e d t h e t e a c h e r s i n t h e i r w i d e c o n t e n t c o v e r a g e . I n t h i s r e s p e c t , I t a l k e d o f t h r e e t y p e s o f t r e a t m e n t o f t h e s u b j e c t m a t t e r : m a t h - b i a s e d t r e a t m e n t , t h e o r y - a v o i d i n g t r e a t m e n t , a n d t h e n i l t r e a t m e n t . F u r t h e r a n a l y s e s s h o w e d t h a t a c o m m o n f a c t o r i n v a r i o u s w a y s o f c l a s s r o o m t r e a t m e n t o f p h y s i c s w a s t h e t e a c h e r s ' f l i g h t f r o m w h a t w a s a b s t r a c t a n d t h e o r e t i c a l . M o r e e x a m p l e s f r o m c l a s s r o o m d i s c u s s i o n s w e r e f u r t h e r e x p l o r e d . I t w a s i n f e r r e d t h a t b o t h t e a c h e r s d e l i b e r a t e l y c o n c r e t i z e d a n d , s o m e w h a t , d e s t r u c t u r e d t h e p h y s i c s k n o w l e d g e t h e y w e r e a t t e m p t i n g t o t e a c h . I n t h e t e a c h e r s ' e x p l a n a t i o n o f t h e i r i n t e n t i o n s t o c o n c r e t i z e t h e t a u g h t p h y s i c s k n o w l e d g e , t h e i d e a o f 3 4 6 c o n t e x t u a l i z a t i o n o f t a u g h t k n o w l e d g e s u r f a c e d t h e i r t h i n k i n g . I t w a s s u g g e s t e d t h a t a l t h o u g h c o n t e x t u a l i z a t i o n m i g h t h a v e h e l p e d s t u d e n t s r e l a t e w h a t t h e y l e a r n e d i n c l a s s r o o m t o t h e i r p r i o r k n o w l e d g e a n d e x p e r i e n c e s , s o m e d i s c u s s e d e x a m p l e s c o u l d h a v e b e e n c o u n t e r - p r o d u c t i v e . T h e i s s u e w a s p r o b e d f u r t h e r t h r o u g h t h e e x a m i n a t i o n o f a p a r t i c u l a r e x a m p l e o n t h e d e f i n i t i o n o f c e n t r i p e t a l a n d c e n t r i f u g a l f o r c e s . I t w a s s h o w n h o w t e a c h i n g a n d l e a r n i n g s u c h d e f i n i t i o n s s h o u l d m a k e u s c a r e f u l a b o u t a n y s u g g e s t i o n s r e g a r d i n g c o n t e x t u a l i z a t i o n a n d i t s r e l a t i o n t o l e a r n i n g . M u c h o f o u r s c i e n t i f i c k n o w l e d g e w o u l d n o t , n e c e s s a r i l y , r e l a t e i n c l e a r t e r m s t o o u r d a i l y e x p e r i e n c e s o r c o m m o n k n o w l e d g e a n d l a n g u a g e . W h i l e t h e t e a c h e r s d e f i n e d t h e i r o b j e c t i v e s f o r e a c h l e s s o n t h r o u g h t h e i r l e s s o n p l a n s a n d w o r k e d t o i m p l e m e n t t h o s e d a i l y p l a n s , o t h e r l o n g - t e r m o b j e c t i v e s a p p e a r e d a s t h e h o l i s t i c p e r s p e c t i v e o n w h a t t h e y w e r e d o i n g s t a r t e d t o t a k e s h a p e . T w o o f t h e s e g l o b a l o b j e c t i v e s w e r e l a i d o u t i n t h e l a s t p a r t o f t h i s c h a p t e r . T h e y i n c l u d e d : w i d e c o n t e n t c o v e r a g e , a n d h i g h e n r o l l m e n t . T e a c h e r s ' v i e w s o n t h e s e m a j o r g o a l s w e r e d e p i c t e d . O n c e a g a i n t h e t e n s i o n b e t w e e n t h e t e a c h e r s ' i d e a l s a n d t h e i r c l a s s r o o m r e a l i t i e s a p p e a r e d i n t h e i r n a r r a t i v e s . C l e a r i n t h o s e n a r r a t i v e s t o o w a s a l i f e - l o n g - t e r m i n t e n t i o n o r o b j e c t i v e . T h i s o n e h a d t o d o w i t h t e a c h e r s o c i a l i z a t i o n n o t o n l y i n t h e s c h o o l s e t t i n g , b u t i n s o c i e t y a t l a r g e . T h e t e a c h e r s d e s c r i b e d t h a t a s " s u r v i v a l . " E x p l o r i n g t h i s o v e r a r c h i n g i n t e n t i o n r e q u i r e d 3 4 7 g o i n g b e y o n d t h e i m m e d i a t e c o n t e x t o f t h e s e t t i n g . I t d e m a n d e d g o i n g i n t o i t s h i s t o r y . T h i s i s p a r t o f w h a t I d i d i n t h e n e x t c h a p t e r . I n m y p o r t r a y a l o f t h e w a y s t h e s u b j e c t m a t t e r w a s t r e a t e d i n c l a s s r o o m , I a l t e r n a t e d m y p e r s p e c t i v e b e t w e e n t h e ” w i d e ~ a n g l e " ( t h e g e n e r a l ) , a n d t h e ” c l o s e - u p " ( t h e p a r t i c u l a r ) v i e w s . I a l s o u s e d t h e t e a c h e r s ' o w n d e s c r i p t i o n s a n d c h a r a c t e r i z a t i o n s o f t h e i r o w n w o r k w h e n e v e r t h a t p r o v e d p o s s i b l e . I n o t h e r c a s e s , w h e n I e x p r e s s e d m y o w n v i e w s , I m a d e t h a t e x p l i c i t t o t h e r e a d e r . I n c h a p t e r 6 a d d i t i o n a l i s s u e s , w h i c h w e r e n o t p l a n n e d f o r i n t h e s t u d y , w e r e d i s c u s s e d i n o r d e r t o p r e s e n t a c o m p r e h e n s i v e a n d c o h e r e n t p i c t u r e o f t h e s e t t i n g . T h e y i n c l u d e d v a r i o u s t e a c h e r s ' c o n c e p t i o n s a b o u t : t h e i r r o l e s , t h e i r s t u d e n t s , a n d t h e i r s t u d e n t s ' l e a r n i n g . A f i n a l s e c t i o n o n t h e h i s t o r y o f p h y s i c s t e a c h i n g a t t h e s c h o o l w a s i n c l u d e d . T h e t e a c h e r s ' e n v i s i o n e d t h e i r r o l e s a s p r i m a r i l y r e l a t e d t o s t u d e n t s a n d t h e s u b j e c t m a t t e r . W h e n t h e y t a l k e d a b o u t t h e i r r o l e s a n d w h a t t h e y d i d a t s c h o o l t h e y e m p h a s i z e d t h e c o m p o n e n t o f t h e i r w o r k t h a t h a d t o d o w i t h s c i e n c e . T h e p e d a g o g i c a l d i m e n s i o n w a s n e v e r s p o n t a n e o u s l y b r o u g h t i n t o t h e d i s c u s s i o n s b y t h e t e a c h e r s . A s f o r t h e i r c o n c e p t i o n s o f t h e i r s t u d e n t s , b o t h t e a c h e r s t a l k e d a b o u t w i d e v a r i a t i o n s a m o n g t h e i r s t u d e n t s i n v a r i o u s a s p e c t s f r o m a c a d e m i c d i f f e r e n c e s , t o s o c i a l a n d c u l t u r a l h o m e d i f f e r e n c e s . T h e t e a c h e r s ' c o n c e p t i o n s o f 3 4 8 t h e i r s t u d e n t s s e e m e d t o h a v e i n f l u e n c e d t h e w a y t h e t e a c h e r s t a u g h t p h y s i c s . T e a c h e r s t a l k e d o f c o m p e n s a t i n g f o r t h e l e s s a b l e s t u d e n t s i n t h e c l a s s . H o w e v e r , i n t h e i r c l a s s r o o m p r a c t i c e s a s w e l l a s i n t h e i r d e s c r i p t i o n o f t h e i r w o r k , t h e o v e r r i d i n g e m p h a s i s w a s o n t h e g r o u p o r c l a s s t h o u g h t h e r e w e r e s o m e i n s t a n c e s i n w h i c h t h e t e a c h e r s ' i n t e r a c t i o n w i t h s t u d e n t s r e f l e c t e d t h e i r k n o w l e d g e o f i n d i v i d u a l s t u d e n t s . A s f o r t h e t e a c h e r s ' c o n c e p t i o n s o f s t u d e n t s ' l e a r n i n g t w o p o i n t s w e r e r a i s e d : h o w l e a r n i n g w o u l d t a k e p l a c e , a n d t h e s t u d e n t s ' a c h i e v e d l e v e l o f l e a r n i n g . B o t h t e a c h e r s e x p r e s s e d b o t h c o g n i t i v e a n d n o n - c o g n i t i v e v i e w s a b o u t l e a r n i n g . P o s s i b l e s o u r c e s o f i n f l u e n c e o n t h e t e a c h e r s ' v i e w s w e r e t h e t e x t b o o k a n d t h e i r f o r m a l e d u c a t i o n . B o t h t e a c h e r s d e s c r i b e d t h e s t u d e n t s ' l e a r n i n g l e v e l i n g e n e r a l t e r m s t h a t r e f l e c t e d u n c e r t a i n t y a b o u t h o w m u c h t h e i r s t u d e n t s d i d r e a l l y l e a r n . F i n a l l y , a s u m m a r y o f p h y s i c s t e a c h i n g a t t h e s c h o o l w a s n a r r a t e d f r o m t h e p e r s p e c t i v e o f t h e t w o t e a c h e r s . I n t h i s n a r r a t i v e b o t h t e a c h e r s t a l k e d a b o u t t w o d i m e n s i o n s i n t h e i r s t r u g g l e t o t e a c h p h y s i c s . F i r s t , t h e s t r u g g l e w i t h t h e d i f f i c u l t i e s o f t e a c h i n g t h e s u b j e c t m a t t e r , p h y s i c s . T h i s w a s h i g h l i g h t e d b y M r . S t e w a r t ' s n a r r a t i o n o f h o w h e c h a n g e d f r o m o n e c u r r i c u l u m t o a n o t h e r , a n d h o w h e p e r c e i v e d t h e P S S C a n d t h e H P P c u r r i c u l a . T h e s e c o n d d i m e n s i o n h a d t o d o w i t h e n r o l l m e n t a n d i t s c o n n e c t i o n w i t h j o b s e c u r i t y . I t w a s c l e a r i n t h e n a r r a t i v e o f t h a t h i s t o r y t h a t t h e r e w a s 3 4 9 i n d e e d a t u r n i n g p o i n t w h e n b o t h t e a c h e r s d e c i d e d t o d o s o m e t h i n g " s u r p r i s i n g l y , a s t o u n d i n g l y d i f f e r e n t ” f r o m w h a t t h e y u s e d t o d o , a s w a s p o i n t e d o u t b y M r . S t e w a r t . I n t h e i r d e s c r i p t i o n s o f t h o s e d a y s w h e n t h e y m a d e s u c h a t u r n , b o t h t e a c h e r s s o u n d e d a s i f t h e y h a d t u r n e d t h e i r b a c k s t o s o m e o f t h e i r i d e a l s a b o u t p h y s i c s t e a c h i n g . E m b e d d e d i n t h e h i s t o r y o f t h e s e t t i n g w a s t h e g e n e s i s a n d d e v e l O p m e n t o f t h e l o n g - t e r m i n s t r u c t i o n a l o b j e c t i v e s o f t h e t w o t e a c h e r s . W h e n b r o u g h t t o g e t h e r , t h e s e m a j o r o b j e c t i v e s s e e m e d t o h a v e a l l e v i a t e d t h e w o r k p r e s s u r e s o n t h e t w o t e a c h e r s , a n d a c h i e v e d s o m e f o r m o f j o b s e c u r i t y f o r t h e m . T h e y w e r e a l s o p a r t o f t h e l i f e - l o n g - t e r m t e a c h e r s ' s o c i a l i z a t i o n a t t h e l e v e l s o f b o t h t h e s c h o o l a n d s o c i e t y a t l a r g e ; a p r o c e s s c h a r a c t e r i z e d b y w h a t M r . S t e w a r t d e s c r i b e d a s ” s u r v i v a l . ” F u r t h e r R e f l e c t i o n s a n d I m p l i c a t i o n s S e v e r a l i m p l i c a t i o n s c o u l d b e d r a w n o u t o f t h i s s t u d y . I w i l l d i s c u s s t h e s e i m p l i c a t i o n s u n d e r t h e f o l l o w i n g s i x m a j o r t O p i c s . P e r s o n a l K n o w l e d g n _ R e v i s i t e d I t w a s p o i n t e d o u t i n c h a p t e r o n e t h a t f o r t h e o r e t i c a l a n d p r a c t i c a l r e a s o n s t h e w o r d ' p e r s o n a l ' w a s d r o p p e d o u t f r o m t h e d e s c r i p t i o n o f t h e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e s o u g h t i n t h i s w o r k . T h i s r e s u l t e d i n a w i d e r r e s e a r c h p e r s p e c t i v e o n t h e t e a c h e r s ' c o n c e p t u a l k n o w l e d g e . V e r y r e c e n t l y t h e t e r m 3 5 0 ' p e r s o n a l k n o w l e d g e ' h a s b e e n d i s c u s s e d b y a n u m b e r o f r e s e a r c h e r s ( C l a n d i n i n a n d C o n n e l l y , 1 9 8 7 ; E l b a z , 1 9 8 7 ; M a r l a n d , 1 9 8 7 ; M u n b y a n d S p a f f o r d , 1 9 8 7 ) . T h e s e r e c e n t d i s c u s s i o n s , h o w e v e r , m a d e n o r e f e r e n c e t o P o l a n y i ' s o r i g i n a l w o r k r e l a t e d t o t h e c o n c e p t w h i c h w a s c i t e d a s a b a s i s f o r e a r l i e r w o r k s b y v a r i o u s r e s e a r c h e r s . I n t h e r e c e n t d i s c u s s i o n s , C l a n d i n i n a n d C o n n e l l y s e e m e d t o s t r e t c h t h e m e a n i n g o f ' p e r s o n a l k n o w l e d g e ' t o c o v e r p r a c t i c a l l y a l l t e r m s t h a t c l a i m t o c o n c e p t u a l i z e i n d i v i d u a l t e a c h e r s ' t h o u g h t s , s u c h a s ' t e a c h e r s ' c o n c e p t i o n s , ’ ' t e a c h e r s p e r s p e c t i v e s , ’ ' t e a c h e r s ' u n d e r s t a n d i n g s , ’ ' t e a c h e r b e l i e f s ' a n d ' t e a c h e r p r a c t i c a l k n o w l e d g e ' . M u n b y a n d p r i n c i p l e s , a n d S p a f f o r d , o n t h e o t h e r h a n d , a d d e d a n o t h e r l e v e l t o w h a t w o u l d b e c o n s i d e r e d p e r s o n a l i n r e s e a r c h . T h e p e r s o n a l d i m e n s i o n s i n t h e r e s e a r c h e r ' s o w n p e r s p e c t i v e o n h i s r e s e a r c h s h o u l d b e m a d e c l e a r i n r e s e a r c h . T h e r e s e a r c h e r ' s e x p e r i e n t i a l h i s t o r y , h i s k n o w l e d g e a n d b e l i e f s w o u l d b e a l l r e l e v a n t t o t h e o u t c o m e o f h i s r e s e a r c h . I n t h i s r e s e a r c h , m u c h o f w h a t w a s d i s c u s s e d o n t h e f i n d i n g s w o u l d r e l a t e t o t h i s a m o r p h o u s c o n c e p t u a l i z a t i o n o f w h a t ' p e r s o n a l k n o w l e d g e ' w o u l d i n c l u d e . T h e t e a c h e r s ' v a r i o u s c o n c e p t i o n s o f s c i e n c e , o f t h e i r s t u d e n t s , o f t h e i r l e s s o n t y p e s , e t c . ; t h e i r w a y s o f t r e a t i n g t h e s u b j e c t m a t t e r ; a n d t h e v a r i o u s m e t a p h o r s a n d s t a t e m e n t s t h e y u s e d t o d e s c r i b e o t h e r a s p e c t o f t h e i r w o r k , m a y a l l b e l a b e l l e d a s ' p e r s o n a l . ‘ T h e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e t h a t w o u l d , p e r h a p s , b e e x e m p t e d f r o m t h e g e n e r a l c o n c e p t u a l i z a t i o n i s t h e f o u r 3 5 1 c l u s t e r s o f k n o w l e d g e d e s c r i b e d i n c h a p t e r 4 . T h e s e c l u s t e r s o f k n o w l e d g e w e r e c o n c e p t u a l i z e d f r o m a s c i e n t i f i c p h i l o s o p h i c a l p e r s p e c t i v e . W i t h i n t h i s p e r s p e c t i v e s c i e n c e c o n c e p t i o n s a n d m e a n i n g s w e r e a s s u m e d t o b e o r i g i n a l l y p r e d e f i n e d b y t h e s c i e n t i f i c c o m m u n i t y . T e a c h e r s w e r e a s s u m e d t o p r e s e r v e t h o s e c o n c e p t i o n s a n d m e a n i n g s . T o t h e d e g r e e t h e t e a c h e r s d i d t h a t , t h e i r k n o w l e d g e c o u l d b e e x e m p t e d f r o m b e i n g " p e r s o n a l " . L e t u s l o o k a t t h e o t h e r l e v e l o f " p e r s o n a l " t h a t M u n b y a n d S p a f f o r d s u g g e s t e d t o s e e h o w i t a p p e a r e d i n t h i s r e s e a r c h . I n c h a p t e r 1 , I i n c l u d e d s o m e p e r t i n e n t a u t o b i o g r a p h i c a l i n f o r m a t i o n t h a t e x p l a i n e d t h e c h a n g e s i n m y p e r s p e c t i v e t h a t e v e n t u a l l y s h a p e d t h i s r e s e a r c h . I e x p l a i n e d h o w s o m e o f m y p e r s o n a l e x p e r i e n t i a l h i s t o r y p l a y e d a r o l e i n g i v i n g d i r e c t i o n t o t h i s r e s e a r c h , h o w m y u n d e r s t a n d i n g o f t h e w o r d ' p e r s o n a l , ' a s h a d o r i g i n a l l y b e e n e x p l i c a t e d b y P o l a n y i a n d l a t e r u s e d b y s o m e r e s e a r c h e r s m a d e m e d r o p t h e w o r d . A t t h i s m o m e n t I t e n d t o a g r e e w i t h M a r l a n d t h a t t h i s r e c e n t c o n c e p t u a l i z a t i o n o f ' p e r s o n a l ' i s a m b i g u o u s . E l u c i d a t i o n a n d d e f i n i t i o n o f t h e t e r m a r e n e e d e d b e f o r e d r a w i n g a n y p e r t i n e n t c o n c l u s i o n s . E x p e r t i s e a n d P r o f e s s i o n a l i s m i n T e a c h e r s ' K n o w l e d g n I n t h e i r a n a l y s e s o f t e a c h i n g a s a c o g n i t i v e a c t i v i t y , r e s e a r c h e r s w o r k i n g w i t h i n t h e c o g n i t i v e p s y c h o l o g i c a l p e r s p e c t i v e ( L e i n h a r d t a n d S m i t h , 1 9 8 5 ; L e i n h a r d t a n d G r e e n o , 1 9 8 6 ) f o u n d t h a t e x p e r t i s e i n v o l v e d i n t e a c h i n g 3 5 2 c o u l d b e s e e n a s e m e r g i n g f r o m t w o c o r e a r e a s o f k n o w l e d g e : l e s s o n s t r u c t u r e , a n d s u b j e c t m a t t e r . E x p e r t o r s k i l l e d t e a c h e r s h a d c o m p l e x k n o w l e d g e s t r u c t u r e s , c o m p o s e d o f i n t e r r e l a t e d s e t s o f o r g a n i z a t i o n c a l l e d s c h e m a t a , i n b o t h c o r e a r e a s o f k n o w l e d g e . A n u n d e r l y i n g a s s u m p t i o n i n t h e i r a n a l y s e s w a s t h a t k n o w l e d g e o f l e s s o n s t r u c t u r e w a s s u p p o r t e d a n d p a r t i a l l y c o n t r o l l e d b y t h e k n o w l e d g e s t r u c t u r e o f t h e s u b j e c t m a t t e r . A s w a s e x p l a i n e d i n t h i s d i s s e r t a t i o n b o t h t e a c h e r s d i d h a v e a c o m p l e x k n o w l e d g e b a s e a n d s t r u c t u r e w i t h i n b o t h t h e s u b j e c t m a t t e r a n d l e s s o n s t r u c t u r e . I n a s e n s e b o t h t e a c h e r s c o u l d b e s e e n a s e x p e r t t e a c h e r s . C o m p l e x i t y i n k n o w l e d g e s t r u c t u r e s , h o w e v e r , m a y h a v e d i f f e r e n t l e v e l s . W h a t w a s c l e a r i n t h i s s t u d y w a s a t e n d e n c y o n t h e p a r t o f t h e t e a c h e r s t o m o v e a w a y f r o m t h i s c o m p l e x i t y t o w a r d s i m p l e r f o r m s . B o t h t e a c h e r s , f o r e x a m p l e , e x p l a i n e d h o w t h e y m o v e d a w a y f r o m i n q u i r y t e c h n i q u e s a s s u g g e s t e d b y t h e s t r u c t u r e o f t h e s u b j e c t m a t t e r t o m o r e s t r a i g h t f o r w a r d p r e s e n t a t i o n o f k n o w l e d g e . T h e s o c i e t a l f a c t o r s t h a t c o u l d h a v e i n f l u e n c e d t h e t e a c h e r s ' d e c i s i o n s t o d o t h a t w e r e d i s c u s s e d . S u c h f a c t o r s h a d n o p l a c e i n t h e r e s e a r c h c i t e d a b o v e . S c h O n ( 1 9 8 3 ) s u g g e s t e d t h a t p r o f e s s i o n a l a c t i o n f l o w s f r o m c l u s t e r s o f t h o u g h t s , e v e n f r o m i m a g e s o r p i c t u r e s . B o t h t e a c h e r s e x h i b i t e d v a r i o u s c l u s t e r s o f k n o w l e d g e t h a t s e e m e d t o h a v e i n f l u e n c e d t h e i r a c t i o n s . T h i s c o u l d b e b e s t s e e n i n t h e v a r i o u s m e t a p h o r e s a n d i m a g e s t h a t a p p e a r e d i n 3 5 3 t h e t e a c h e r s ' d i s c o u r s e , s u c h a s ' i m p e d e n c e m a t c h , ‘ ' s c a t t e r e d o n a s h o t g u n , ‘ a n d ' e n g i n e e r i n g s u c c e s s . ‘ I n a d d i t i o n t o t h a t m u c h o f t h e i r k n o w l e d g e w a s v e r y t e c h n i c a l . D e s c r i b i n g t e a c h e r s ' k n o w l e d g e a s a n e x p e r t a n d p r o f e s s i o n a l k n o w l e d g e c o n t r a d i c t s p r e v i o u s a r g u m e n t s b y J a c k s o n ( 1 9 6 8 ) a n d L o r t i e ( 1 9 7 5 ) t h a t t e a c h e r s l a c k e d p r o f e s s i o n a l k n o w l e d g e . I t a l s o g o e s o n e s t e p b e y o n d o t h e r d e s c r i p t i o n s o f t h a t k n o w l e d g e w h i c h e m p h a s i z e d t h e p r a c t i c a l d i m e n s i o n o n l y , l i k e E l b a z ' s ( 1 9 8 3 ) s t u d y . I f t h e i d e a o f p r o f e s s i o n a l i s m i n t e a c h e r k n o w l e d g e i s a c c e p t e d , t h a n s e a r c h i n g f o r t h o s e c l u s t e r s o f t h o u g h t b e c o m e s v e r y e s s e n t i a l i n e d u c a t i o n a l r e s e a r c h . F u r t h e r m o r e , s u c h c l u s t e r s o f t h o u g h t s h o u l d b e i n c o r p o r a t e d i n s o m e w a y i n p r o g r a m s d e s i g n e d f o r t h e p r e p a r a t i o n o f f u t u r e t e a c h e r s . T e a c h e r A c t i o n s , T e a c h e r I n t e n t i o n s , a n d t h e M i l i e u n i T e a c h i n g T h e m o r a l p h i l o s o p h e r M a c I n t y r e ( 1 9 8 3 ) , a r g u e d t h a t w e c a n n o t c h a r a c t e r i z e b e h a v i o r i n d e p e n d e n t l y o f i n t e n t i o n s ; a n d t h a t w e c a n n o t c h a r a c t e r i z e i n t e n t i o n s i n d e p e n d e n t l y o f t h e s e t t i n g s w h i c h m a k e t h o s e i n t e n t i o n s i n t e l l i g i b l e b o t h t o t h e a g e n t s t h e m s e l v e s a n d t o o t h e r s . A g o o d p a r t o f t h i s s t u d y c a n b e p e r c e i v e d w i t h i n t h e f r a m e w o r k a n d i m p l i c a t i o n s o f t h i s a r g u m e n t . L e t u s s e e h o w w e c a n d o t h a t a n d t h e n l o o k a t s o m e o f t h e i m p l i c a t i o n s o f s u c h a c o n c e p t u a l i z a - t i o n . T h r o u g h o u t t h i s d i s s e r t a t i o n I a t t e m p t e d t o d e s c r i b e a n d i n t e r p r e t t h e m e a n i n g s o f v a r i o u s t e a c h e r a c t i o n s , I I I ) f 3 5 4 k n o w l e d g e s t r u c t u r e s , a n d c o n c e p t i o n s a s t h e y w e r e h e l d b y t h e t e a c h e r s t h e m s e l v e s . I a t t e m p t e d a s m u c h a s I c o u l d t o r e f r a i n f r o m a n y j u d g e m e n t o r c h a r a c t e r i z a t i o n o f t h o s e m e a n i n g s . T h e r e w e r e , h o w e v e r , s o m e i n s t a n c e s w h e r e I s t e p p e d o u t o f s u c h a r o l e a n d m a d e s o m e r e l a t e d c o m m e n t s . T h o s e w e r e m a i n l y o c c a s i o n s w h e n s o m e a s p e c t s o f p h y s i c s o r s c i e n c e k n o w l e d g e w e r e d i s c u s s e d . O n t h e s e o c c a s i o n s I d i s c u s s e d t h e t e a c h e r ' s r e l a t e d k n o w l e d g e s t r u c t u r e s a n d v i e w s i n r e l a t i o n t o w h a t i s a u t h o r i z e d b y t h e s c i e n t i f i c c o m m u n i t y a s p h y s i c s k n o w l e d g e . A g o o d e x a m p l e o n t h a t w a s t h e d i s c u s s i o n o n h o w b o t h t e a c h e r s c o n c r e t i z e d a n d d e s t r u c t u r i z e d t h e c o n t e n t o f w h a t t h e y t a u g h t . A s I a n s w e r e d m a n y ' h o w ' q u e s t i o n s r e g a r d i n g t h e t r e a t m e n t o f t h e s u b j e c t m a t t e r , t h e ' w h y ' q u e s t i o n s s u r f a c e d a s i m p o r t a n t . I t b e c a m e c l e a r t h a t i n o r d e r t o f o r m a n i n t e l l i g i b l e c o h e r e n t p i c t u r e o f t h e t e a c h e r s ' a c t i o n s , t h e i r u n s p o k e n m o t i v e s , p u r p o s e s , a n d i n t e n t i o n s s h o u l d b e u n d e r s t o o d . W h y d i d , f o r e x a m p l e , b o t h t e a c h e r s t e n d t o l i t e r a l l y f o l l o w t h e i r l e s s o n p l a n s e v e n w h e n s o m e s t u d e n t s a p p e a r e d t o e x p e r i e n c e s e r i o u s l e a r n i n g p r o b l e m s ? T h e a n s w e r t o t h i s a n d m a n y o t h e r s i m i l a r q u e s t i o n s m a d e i n t e l l i g i b l e c o n n e c t i o n s b e t w e e n a c t i o n s a n d i n t e n t i o n s . W e f o u n d o u t , f o r e x a m p l e , t h a t b o t h t e a c h e r s w e r e k e e n t o h a v e a w i d e c o n t e n t c o v e r a g e a n d h i g h e n r o l l m e n t . P r o b i n g f u r t h e r i n t o t h e t e a c h e r s ' i n t e n t i o n s , w e f o u n d t h a t b o t h t e a c h e r s a p p e a r e d t o h a v e a l i f e - l o n g - t e r m i n t e n t i o n . B o t h t e a c h e r s a p p e a r e d t o b e c o n c e r n e d a b o u t t h e i r s u r v i v a l a s 3 5 5 p h y s i c s t e a c h e r s ; a f i n d i n g t h a t a p p e a r e d i n o t h e r s i m i l a r s t u d i e s ( S t a k e a n d E a s l e y , 1 9 7 8 ; a n d A i k e n h e a d , 1 9 8 4 ) . M a k i n g s e n s e o u t o f a d e p i c t i o n o f t e a c h e r s ' a c t i o n s a n d i n t e n t i o n s a n d f r o m t h e t e a c h e r s ' p e r s p e c t i v e w a s n o t a l w a y s d i r e c t o r c l e a r . I n t e r e s t i n g l y , t h e i n v e s t i g a t i o n o f o c c a s i o n a l p a r a d o x e s o r i m p l a u s i b i l i t i e s i n t h e t e a c h e r s ' a s s e r t i o n s o f t e n l e d t o t h e d i s c o v e r y o f m o r e f u n d a m e n t a l p u r p o s e s o r i n t e n t i o n s , a n d s o m e t i m e s t e n s i o n , i n t h e t e a c h e r s ' t h i n k i n g . T h a t w a s h o w t h e o b j e c t i v e s o f h i g h e n r o l l m e n t a n d s u r v i v a l , a n d t h e c o n f l i c t b e t w e e n t h e t e a c h e r s ' i d e a l s a n d w o r k p l a c e r e a l i t i e s , w e r e a r r i v e d a t . T o p u t a c t i o n s a n d i n t e n t i o n s i n a n i n t e l l i g i b l e p i c t u r e f o r a l l p e o p l e c o n c e r n e d , t h e s e t t i n g w a s d e s c r i b e d . T h e e x p e r i e n t i a l h i s t o r y o f t h e t e a c h e r s w a s e x t r e m e l y h e l p f u l i n u n d e r s t a n d i n g t h e d e v e l O p m e n t o r g e n e s i s o f t h e t e a c h e r s ' i n t e n t i o n s . O t h e r i m p l i c a t i o n s c a n b e d r a w n o u t o f t h e s t u d y f r o m t h i s h o l i s t i c c o n c e p t u a l i z a t i o n . F i r s t , f a c t o r s i n f l u e n c i n g t h e t e a c h e r s ' t r e a t m e n t o f t h e s u b j e c t m a t t e r s e e m e d t o h a v e t h e i r r o o t s o u t s i d e t h e c l a s s r o o m a n d e v e n t h e s c h o o l o r g a n i z a t i o n . W e s a w , f o r e x a m p l e , h o w s u c h t r e a t m e n t w a s t i e d u p t o t h e d e c l i n e i n s t u d e n t e n r o l l m e n t i n s c i e n c e c l a s s e s a n d w i t h w h a t M r . S t e w a r t d e s c r i b e d a s t h e ' s t r e s s e s a n d s t r a i n s ' o f b e i n g a p u b l i c h i g h s c h o o l t e a c h e r . T h e r e w o u l d b e s e v e r a l u n f a v o r a b l e c o n s e q u e n c e s f o r t h a t n o t t h e l e a s t o f w h i c h w o u l d b e t h e t e n u o u s c o n n e c t i o n r e n d e r e d b e t w e e n t e a c h e r k n o w l e d g e o f t h e s u b j e c t m a t t e r a n d h i s 3 5 6 t r e a t m e n t o f i t s c o n t e n t . A s w a s s e e n i n t h i s d i s s e r t a t i o n b o t h t e a c h e r s w e r e v e r y k n o w l e d g e a b l e o n t h e s u b j e c t m a t t e r , y e t t h e y e v a d e d m a n y i m p o r t a n t a s p e c t s o f t h e c o n t e n t . T h e y b o t h k n e w a l o t a b o u t i n d i v i d u a l s t u d e n t s ; y e t t h a t k n o w l e d g e w a s n o t e m p l o y e d b y a n y s i g n i f i c a n t m a n n e r f o r a n y s e r i o u s e d u c a t i o n a l d i a g n o s i s o f i n d i v i d u a l s t u d e n t s . T h e t e a c h e r s s e e m e d t o ' c O p e ' w i t h t h o s e ' s t r e s s e s ' a n d s t r a i n s b y l o w e r i n g t h e c o g n i t i v e d e m a n d s o f t h e i r w o r k a n d t h u s m a k i n g t h e a c q u i s i t i o n o f s o m e f o r m o f c o n t e n t k n o w l e d g e e a s i e r ( G a l l a g h e r , 1 9 8 6 ; T o b i n a n d G a l l a g h e r , 1 9 8 7 ; S e d l a c k e t a l . , 1 9 8 6 ) . S e c o n d , c o n t r a d i c t i o n s b e t w e e n t h e t e a c h e r s ' w o r k p l a c e r e a l i t i e s a n d t h e i r p r o f e s s i o n a l o r p e r s o n a l b e l i e f s i s a p e r v a s i v e t h e m e i n t h e r e s e a r c h l i t e r a t u r e o n t e a c h i n g ( D r e e b e n , 1 9 7 3 ; B e r l a k a n d B e r l a k , 1 9 8 1 ; F e i m e n - N e m s e r , 1 9 8 4 ; W o o d s , 1 9 8 4 ) . W h e n f a c e d w i t h t h e s e c o n t r a d i c t i o n s , t e a c h e r s s e e m t o r e d e f i n e t h e i r s i t u a t i o n i n a w a y t h a t w o u l d e v e n t u a l l y s a c r i f i c e o r c o m p r o m i s e t h e t r e a t m e n t o f t h e a c a d e m i c k n o w l e d g e ( S p e n c e r - H a l l , 1 9 8 2 , c i t e d i n L a n i e r 1 9 8 4 ; F e i m e n - N e m s e r , 1 9 8 4 ) . T h e a c t i o n s o f t h e t w o t e a c h e r s s e e m e d t o c o n f i r m t h e s e f i n d i n g s . T h e s e i m p l i c a t i o n s w o u l d h a v e s e r i o u s r e p e r c u s s i o n s n o t o n l y o n s t u d e n t l e a r n i n g b u t e q u a l l y w e l l o n t e a c h e r i n t e l l e c t u a l a n d p r o f e s s i o n a l d e v e l o p m e n t . B u t w h a t w e r e t h e s e w o r k p l a c e r e a l i t i e s t h a t h a d f o r c e d t h e t e a c h e r s t o c o m p r o m i s e s o m e o f t h e i r i d e a l s ? B o t h t e a c h e r s g a v e f r a g m e n t s o f t h e a n s w e r f o r t h i s q u e s t i o n . 3 5 7 T h e y t a l k e d a b o u t w o r k c o n s t r a i n t s a t v a r i o u s l e v e l s : t h e c l a s s r o o m , t h e s c h o o l , t h e s c h o o l d i s t r i c t , a n d s o c i e t y . T h e y t a l k e d o f l o w s t u d e n t s t a n d a r d s , l a c k o f e q u i p m e n t , l i t t l e e n c o u r a g e m e n t f r o m b o t h t h e s c h o o l a d m i n i s t r a t i o n a n d s c h o o l d i s t r i c t . T h e y a l s o t a l k e d a b o u t a d e c l i n e i n t h e s o c i a l s t a t u s o f t e a c h e r s o f t h e i r l o w s a l a r i e s , a n d c o n c e r n s a b o u t j o b s e c u r i t y . T h e y t a l k e d o f p o l i t i c s g o i n g o n , o f " e m o t i o n a l b a s h i n g " t h e y w e r e s u b j e c t e d t o t h r o u g h v a r i o u s m e d i a . P r a c t i c a l l y a l l o f w h a t t h e y t a l k e d a b o u t h a s b e e n d e s c r i b e d i n r e c e n t l i t e r a t u r e o n t h e w o r k e n v i r o n m e n t o f t e a c h e r s ( L o r t i e , 1 9 7 5 ; S a r a s o n , 1 9 8 2 ; G o o d l a d , 1 9 8 4 ; D u k e , 1 9 8 4 ; S y k e s e t a l . , 1 9 8 5 ; S e d l a k e t a l . , 1 9 8 6 ) . T h e n a t u r e o f p h y s i c s k n o w l e d g e a n d t h e d i f f i c u l t i e s o f i t s t e a c h i n g a n d l e a r n i n g , t o g e t h e r w i t h t h e s t a t u s o f t h e p h y s i c s c o u r s e a s e l e c t i v e , w e r e e x t r a ' b o n u s e s ' f o r t h e t e a c h e r s o f p h y s i c s . T h e i m p l i c a t i o n s o f a l l t h a t s h o u l d b e c l e a r . S e r i o u s c h a n g e s a n d i m p r o v e m e n t s i n t h e w o r k p l a c e o f t e a c h e r s , a n d i n t h e t e a c h i n g p r o f e s s i o n a s a w h o l e , a r e n e e d e d . V a r i o u s s u g g e s t i o n s f o r s u c h c h a n g e s h a v e a l r e a d y b e e n a d v a n c e d ( T h e N a t i o n a l C o m m i s s i o n o n E x c e l l e n c e i n E d u c a t i o n , 1 9 8 3 ; T h e N a t i o n a l S c i e n c e B o a r d C o m m i s s i o n , 1 9 8 3 ; T h e H o l m e s G r o u p , 1 9 8 6 ) . T o w h a t e x t e n t w e s h a l l s e e i m p r o v e m e n t s i n t h e e d u c a t i o n a l s y s t e m a s a w h o l e w i l l b e l e f t t o h i s t o r y , o r , r a t h e r , t o t h e m e n a n d w o m e n w h o m a k e i t . H o w e v e r , t h e r e i s a n i m p l i c a t i o n h e r e f o r t h o s e r e f o r m m o v e m e n t s t h a t e m p h a s i z e t h e a c a d e m i c s a n d p a y l e s s a t t e n t i o n t o o t h e r 3 5 8 w o r k p l a c e a n d s o c i e t a l f a c t o r s t h a t m a y i n f l u e n c e t h e t e a c h e r s ' b e l i e f s , c o n c e p t i o n s , p u r p o s e s , i n t e r e s t s , a n d a c t i o n s . T h o u g h i t i s s e l f - e v i d e n t t o s t a t e t h a t w i t h o u t k n o w l e d g e o f t h e s u b j e c t m a t t e r w e c a n n o t e x p e c t a n y t e a c h i n g o f i t t o t a k e p l a c e , t h e c o n n e c t i o n b e t w e e n t e a c h e r k n o w l e d g e a n d h i s c l a s s r o o m a c t i o n s s h o u l d n o t a t a l l b e p e r c e i v e d a s s i m p l e o r d i r e c t . T h i s s t u d y h a s s h o w n u s h o w s u c h k n o w l e d g e w a s s i e v e d a n d f i l t e r e d t h r o u g h a m e s h o f t e a c h e r s ' b e l i e f s , p u r p o s e s , a n d i n t e r e s t s t h a t e v o l v e d i n t h e s e t t i n g o v e r a p e r i o d o f t i m e , b e f o r e s o m e f o r m s o f t h a t k n o w l e d g e f i n a l l y r e a c h e d t h e s t u d e n t s . A t o n e p o i n t i t w a s a r g u e d t h a t t h e t e a c h e r s d e l i b e r a t e l y r e l a x e d t h e s t r u c t u r e o f t h a t k n o w l e d g e o r e v e n d e s t r u c t u r e d i t . T h e r e i s , I b e l i e v e , a t l e a s t o n e i m p l i c a t i o n f o r p o l i c y m a k e r s a t t h e l o c a l l e v e l o f t h i s s t u d y . T h e p h y s i c s c o u r s e s o b s e r v e d w e r e e l e c t i v e o n e s . A s w a s e x p l a i n e d b y t h e t e a c h e r s t h e r e w a s a c o m p e t i t i o n a m o n g e l e c t i v e s t o r e c r u i t s t u d e n t s . A c a d e m i c r i g o r , a t r a d i t i o n a l f e a t u r e o f p h y s i c s t e a c h i n g a n d l e a r n i n g , w a s n o t p e r c e i v e d t o w o r k i n f a v o r o f t h e s e c o u r s e s i n s u c h a c o m p e t i t i o n . Q u i t e t h e o p p o s i t e s e e m e d t o b e t h e c a s e . T o u g h e r s c i e n c e g r a d u a t i o n r e q u i r e m e n t s i n t h e s c h o o l d i s t r i c t m a y c h a n g e t h e t e a c h e r s ' a s w e l l a s t h e s t u d e n t s ' c o n c e p t i o n s o f s u c h c o u r s e s , a n d c o n s e q u e n t l y t h e l e v e l o f s o p h i s t i c a t i o n a t w h i c h p h y s i c s t o p i c s a r e d e a l t w i t h i n c l a s s r o o m . I t s h o u l d b e p o i n t e d o u t t h a t t h e s c h o o l d i s t r i c t h a s j u s t a d o p t e d a o n e - y e a r s c i e n c e r e q u i r e m e n t f o r g r a d u a t i o n . H o w m u c h w o u l d t h e n e w 3 5 9 p o l i c y c h a n g e t h e s e t t i n g i s l e f t f o r f u r t h e r a s s e s s m e n t . H a v i n g s a i d s o , I b e l i e v e t h a t i t i s v e r y i m p o r t a n t t o e x a m i n e t e a c h e r s ' b e l i e f s a n d i n t e r e s t s i n o r d e r t o d e c i d e w h a t c o u l d b e j u s t i f i a b l e a n d w h a t c o u l d n o t . T h i s r a i s e s t h e q u e s t i o n o f c r i t e r i a f o r s u c h a j u s t i f i c a t i o n . A n d t h i s i n t u r n g o e s d o w n t o t h e v e r y f o u n d a t i o n s o f t h e e d u c a t i o n a l , p o l i t i c a l , a n d s o c i a l s y s t e m s w i t h i n w h i c h w e O p e r a t e . W h a t e v e r t h e b a s i s o f s u c h c r i t e r i a m a y b e , t e a c h e r s h a v e g o t t o b e p e r c e i v e d a s r e s p o n s i b l e f o r t h e i r w o r k . F u r t h e r m o r e , i t s h o u l d b e c l e a r t h a t t e a c h e r s c a n p l a y t h e g a m e o f l i f e j u s t a s i n t e l l i g e n t l y a n d c u n n i n g l y a s a n y b o d y e l s e . A n y a m b i g u i t i e s o r l a x i t i e s i n t h e s y s t e m c o u l d v e r y w e l l b e r e d e f i n e d b y t e a c h e r s , w h e n t h e y h a v e t o , i n s u c h a w a y t h a t t h e y w o u l d t u r n t h e m t o t h e i r p e r s o n a l i n t e r e s t s . S e d l a k e t a l . ( 1 9 8 6 ) e x p l a i n e d h o w i n t h e m i d s t o f t h e p r e v a i l i n g w o r k e n v i r o n m e n t t e a c h e r s t a k e a d v a n t a g e o f w h a t e v e r a u t o n o m y e x i s t s t o s h a p e t h e i r c o n d i t i o n s o f w o r k a n d t o i n t e g r a t e t h e i r w o r k t o t h e r e s t o f t h e i r l i v e s . I n t h i s r e s e a r c h M r . S t e w a r t a s s e r t e d t h a t a t e a c h e r , i n h i s r e s p o n s e t o v a r i o u s e l e m e n t s i n h i s w o r k e n v i r o n m e n t , s h o u l d t r y t o ” g l e a n s o m e t h i n g a n d t u r n t h a t t o h i s a d v a n t a g e . " O n e c r u c i a l i m p l i c a t i o n o u t o f t h i s i s t h a t t e a c h e r s n e e d t h e t y p e o f e d u c a t i o n t h a t w o u l d a l l o w t h e m t o r e f l e c t u p o n t h e i r o w n b e l i e f s , p u r p o s e s a n d i n t e r e s t s i n o r d e r t o s e e w h a t a m o n g t h e s e g o a l s a n d i n t e r e s t s c o u l d b e j u s t i f i e d . T h i s s h o u l d b e v i e w e d a s a c a l l t o p r o m o t e t h e i m a g e o f a t e a c h e r a s a r e s p o n s i b l e i n t e l l e c t u a l r a t h e r t h a n a 3 6 0 t e c h n i c i a n e q u i p p e d w i t h s o m e s k i l l s . T e a c h e r E d u c a t i o n F o r t e a c h e r e d u c a t i o n i s t s , t h i s s t u d y s h o u l d h a v e s e v e r a l i m p l i c a t i o n s . F i r s t , a s s h o u l d h a v e b e e n c l e a r i n t h i s t h e s i s m u c h o f w h a t t h e p h y s i c s t e a c h e r s k n e w a n d t a l k e d a b o u t i n c l a s s r o o m d e a l t w i t h t e c h n i c a l k n o w l e d g e m e d i a t e d t h r o u g h s o m e f o r m o f p e d a g o g i c a l c o n t e x t . T h e e d u c a t i o n o f s u c h t e a c h e r s , a s I s e e i t , s h o u l d , t h e r e f o r e , b e a s h a r e d r e s p o n s i b i l i t y b e t w e e n t h e c o l l e g e o f e d u c a t i o n a n d t h e s p e c i f i c s c i e n c e d e p a r t m e n t . W i t h o u t s u c h a s h a r e d r e s p o n s i b i l i t y a n d c O O p e r a t i o n , h i g h s c h o o l p h y s i c s t e a c h e r s ' k n o w l e d g e a n d p r a c t i c e s m a y b e s k e w e d o n e w a y o r t h e o t h e r . F u r t h e r m o r e , s u c h a c o o p e r a t i v e p o l i c y w o u l d r e d r e s s t h e i m b a l a n c e n o t o n l y i n t e a c h e r s ' k n o w l e d g e a n d a c t i o n s , b u t e q u a l l y s o t h e i m b a l a n c e i n e d u c a t i o n a l r e s e a r c h i n h i g h s c h o o l i n g e n e r a l a n d i t s c o m p o n e n t d e a l i n g w i t h t h e s u b j e c t m a t t e r i n p a r t i c u l a r . A s w a s p o i n t e d o u t i n c h a p t e r 2 , r e s e a r c h r e l a t e d t o h i g h s c h o o l i n g e n e r a l , a n d t h e s u b j e c t m a t t e r i n p a r t i c u l a r w a s v e r y m o d e s t . T h o u g h t h e r e w o u l d b e s e v e r a l e x p l a n a t i o n s f o r t h a t , a p l a u s i b l e o n e a p p e a r s i n t h e f a c t t h a t r e s e a r c h i n g t h e s u b j e c t m a t t e r r e q u i r e s a k n o w l e d g e a b l e r e s e a r c h e r o f b o t h p e d a g o g y a n d t h e t e c h n i c a l k n o w l e d g e o f t h e s p e c i f i c s u b j e c t m a t t e r . V e r y o f t e n t h i s i s n o t a c h i e v e d i n o n e p e r s o n . R e s e a r c h t e a m s t h a t w o u l d i n c l u d e r e s e a r c h e r s w i t h b a c k g r o u n d s i n s c i e n c e a n d e d u c a t i o n m a y , t h u s , b e m o r e e f f e c t i v e t h a n i n d i v i d u a l r e s e a r c h e r s o r m o n o l i t h i c t e a m s i n 3 6 1 d e a l i n g w i t h h i g h s c h o o l r e s e a r c h o n t h e s u b j e c t m a t t e r . S e c o n d , i n t h e c a s e o f t h e s e t w o p h y s i c s t e a c h e r s , i t w a s c l e a r t h a t t h e i r f o r m a l c o l l e g e e d u c a t i o n s u s t a i n e d i t s i n f l u e n c e o n v a r i o u s l e v e l s o f t h e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e a n d a c t i o n s T h e i r c h o i c e s o f t o p i c s f o r c l a s s r o o m d i s c u s s i o n s s e e m e d t o b e h e a v i l y i n f l u e n c e d b y w h a t t h e y h a d l e a r n e d i n s c i e n c e d e p a r t m e n t s . T h e i r v i e w s a n d c o n c e p t i o n s o f t h e n a t u r e o f p h y s i c s k n o w l e d g e s e e m e d , a l s o , t o b e v e r y m u c h i n f l u e n c e d b y t h e i r f o r m a l l e a r n i n g . T h e i r w a y s o f t r e a t i n g t h e s u b j e c t m a t t e r a p p e a r e d , i n s o m e i n s t a n c e s , t o b e c o n n e c t e d w i t h t h e i r c o l l e g e l e a r n i n g b a c k g r o u n d ; h o w e v e r , m o r e p l a u s i b l e c o n n e c t i o n s a p p e a r e d w i t h t h e t e a c h e r s ' p a s t e x p e r i e n c e s a n d o t h e r c o n t e x t u a l f a c t o r s . T h e l i n g e r i n g i n f l u e n c e o f c o l l e g e y e a r s o n t h e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e a n d p r a c t i c e s m a y a l s o b e s e e n a s a s i g n o f l a c k o f i n f l u e n c e o f e f f e c t i v e i n - s e r v i c e p r o f e s s i o n a l t r a i n i n g p r o g r a m s f o r s u c h t e a c h e r s a n d e v e n t h e i r t e a c h i n g e x p e r i e n c e o r t h e i r k n o w l e d g e b a s e . I f w e a d d t o t h i s i n t e r p r e t a t i o n t h e h y p o t h e s i s I a d v a n c e d e a r l i e r a b o u t t h e p o l a r i z a t i o n o f t e a c h e r k n o w l e d g e t h r o u g h t h e l o n g y e a r s o f e x p e r i e n c e a n d i t s p o s s i b l e i m p l i c a t i o n s o n t h e t e a c h e r s ' p r a c t i c e s , i n - s e r v i c e t r a i n i n g p r o g r a m s t h a t r e q u i r e , a m o n g o t h e r t h i n g s , s e r i o u s s t u d i e s i n t h e s u b j e c t m a t t e r b e c o m e o f p r i m a r y s i g n i f i c a n c e i n t e a c h e r p r o f e s s i o n a l d e v e l o p m e n t . S u c h s t u d i e s , I h y p o t h e s i z e , w o u l d r e s t r u c t u r e t h e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e o f t h e s u b j e c t m a t t e r d e s c r i b e d a s p o l a r i z e d . T h a t c o u l d b e a s s u m e d t o h a p p e n t h r o u g h s o m e r e f l e c t i o n , o n 3 6 2 t h e p a r t o f t h e t e a c h e r s , o n w h a t t h e y s t u d y i n s u c h p r o g r a m s , a n d w h a t t h e y t e a c h a t s c h o o l . S u c h s t u d i e s w o u l d a l s o s t i m u l a t e t h e t e a c h e r s ' i m a g i n a t i o n a b o u t t h e u n k n o w n a n d c r e a t e s o m e c o n n e c t i o n s w i t h t h e a l r e a d y k n o w n a n d m a s t e r e d . A s t a t e o f e n t a n g l e m e n t o f t h e k n o w n a n d u n k n o w n i n t h e t e a c h e r s ' s t a t e o f k n o w l e d g e w o u l d b e r e g a i n e d . T h e n e w e n t r o p i c s t a t e o f k n o w l e d g e t h e t e a c h e r s w o u l d r e g a i n , w o u l d b e m o r e s t i m u l a t i n g f o r t h e t e a c h e r s ' i n t e l l e c t . A m o n g t h e n o n - t r a d i t i o n a l c o m p o n e n t s o f w h a t p h y s i c s t e a c h e r s m a y h a v e t o s t u d y f o r t h e i r c a r e e r d e v e l O p m e n t i s p h i l o s o p h y o f s c i e n c e . T h e n a t u r e o f o u r s c i e n t i f i c k n o w l e d g e , t h e h i s t o r i c a l c o n t e x t u a l d e v e l o p m e n t o f s u c h k n o w l e d g e , a n d t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n e v i d e n c e , t h e s c i e n t i f i c a u t h o r i t y , a n d o u r s c i e n t i f i c k n o w l e d g e , a r e s o m e e x a m p l e s o f w h a t p h y s i c s t e a c h e r s m a y n e e d t o s t u d y i n o r d e r t o b o o s t t h e i r i n t e l l e c t u a l a n d p r o f e s s i o n a l d e v e l o p m e n t . O n s e v e r a l o c c a s i o n s i n t h i s t h e s i s i t w a s e x p l a i n e d h o w p h y s i c s t e a c h i n g w a s c h a r a c t e r i z e d b y m o d e s t i n t e r a c t i o n o n t h e p a r t o f s t u d e n t s i n t h e c l a s s r o o m . A s I s t a t e d b e f o r e , t h e t e a c h e r s s e e m e d t o s e e t h e i r r e s p o n s i b i l i t i e s c o n f i n e d m o s t l y t o t h e i r p r e s e n t a t i o n o f t h e s u b j e c t m a t t e r t o t h e c l a s s . S t u d e n t l e a r n i n g s e e m e d t o b e v i r t u a l l y e s c h e w e d b y t h e t e a c h e r s a s p a r t o f s t u d e n t r e s p o n s i b i l i t y . P e r h a p s h i g h s c h o o l t e a c h e r s n e e d t o b e r e m i n d e d t h a t ” t e a c h ” i s , i n a s e n s e , a d o u b l y t r a n s i t i v e v e r b , a n d t h a t ” t e a c h i n g ” i s n o t o n l y p r e s e n t a t i o n o r d e m o n s t r a t i o n o f k n o w l e d g e , b u t e q u a l l y w e l l , a n " e n l e a r n i n g " p r o c e s s , a m o n g 3 6 3 o t h e r t h i n g s . M o r e o v e r , d u r i n g t h e i r e d u c a t i o n , t e a c h e r s n e e d t o b e p r o v i d e d w i t h t h e f u n d a m e n t a l k n o w l e d g e s k i l l s t h a t w i l l p r e p a r e t h e m t o " t e a c h i n t h e b r o a d e r s e n s e o f t h e t e r m . C u r r i c u l u m C o n s t r u c t i o n C u r r i c u l a r i s t s w o u l d a l s o f i n d s o m e i m p o r t a n t i m p l i c a t i o n s i n t h i s s t u d y . T h e t e a c h e r s ' e n t h u s i a s m f o r t h e H P P c o u r s e w a s c l e a r , e s p e c i a l l y i n t h e c a s e o f M r . S t e w a r t . H o w e v e r , t h a t e n t h u s i a s m d i d n o t p r e v e n t t h e t e a c h e r s f r o m t r a n s f o r m i n g t h a t c u r r i c u l u m i n t o a n e n a c t e d o n e t h a t d i f f e r e d f o r m t h e l i t e r a l c u r r i c u l u m i n m a n y i m p o r t a n t w a y s . T h i s p r o c e s s o f t r a n s f o r m a t i o n w a s m e d i a t e d t h r o u g h t h e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e o f t h e s u b j e c t m a t t e r a s w e l l a s t h e i r b e l i e f s a n d i n t e r e s t s . A l o t o f c o n t e n t s w e r e d e l e t e d , o t h e r s w e r e d e a l t w i t h i n d i f f e r e n t w a y s f r o m w h a t h a d b e e n s u g g e s t e d . T h e i m p l i c a t i o n s o f t h a t f o r c u r r i c u l u m d e s i g n e r s s h o u l d b e c l e a r . T e a c h e r s s h o u l d n o t b e e x p e c t e d t o b e m e r e i n s t r u m e n t s i n t h e p r o c e s s o f c u r r i c u l u m i m p l e m e n t a t i o n . T h e i r k n o w l e d g e , b e l i e f s , a n d i n t e r e s t s s h o u l d b e c o n s i d e r e d , a n d v e r y s e r i o u s l y i n s u c h a p r o c e s s ( O l s o n , 1 9 8 1 ; M u n b y 1 9 8 2 ; E l b a z , 1 9 8 3 ) . T h i s l e n d s s u p p o r t t o t h o s e c u r r i c u l u m i n n o v a t o r s w h o v i e w t e a c h e r s a s c o - r e s e a r c h e r s i n t h e c u r r i c u l u m d e v e l o p m e n t p r o c e s s ( C o n n e l l y , 1 9 7 2 ; R e i d , 1 9 7 9 ) . T h e i r e n t h u s i a s m f o r t h e c o u r s e , t h e n , d i d n o t m e a n a d h e r e n c e t o i t s c o n t e n t s o r s u g g e s t i o n s . P a r t o f t h a t 3 6 4 e n t h u s i a s m w a s a t t r i b u t e d t o t h e i r p a s t e x p e r i e n c e s w i t h o t h e r c o u r s e s p a r t i c u l a r l y t h e P S S C . B u t t h e r e w a s a n o t h e r f a c t o r t h a t , I b e l i e v e , i n f l u e n c e d t h e i r e n t h u s i a s m . A s w a s e x p l a i n e d b e f o r e , t h e s c h o o l h a d b e e n c h o s e n a s a t e s t i n g s i t e f o r t h a t c u r r i c u l u m , a n d M r . S t e w a r t p a r t i c i p a t e d i n t h e d e v e l o p m e n t o f i t s m a t e r i a l s . I t s e e m e d t h a t t h i s s e n s e o f c o n t r i b u t i o n o r b e l o n g i n g h a d i n f l u e n c e d t h e t e a c h e r s ' v i e w s a b o u t t h e c o u r s e . T h i s i n i t s e l f s h o u l d b e o f a n o t h e r s i g n i f i c a n t i m p l i c a t i o n t o c u r r i c u l u m d e s i g n e r s . P a r t i c i p a t i o n o f t e a c h e r s i n a c u r r i c u l u m i n n o v a t i o n o r d e v e l o p m e n t i n w a y s t h a t r e f l e c t t h e i r c o n t r i b u t i o n s a n d g i v e t h e m s o m e c r e d i t f o r t h a t , m a y g i v e a m u c h b e t t e r c h a n c e o f s u c c e s s f o r s u c h a p r o j e c t . T h i s c o n f i r m s p r e v i o u s f i n d i n g s b y L a n t z ( 1 9 8 7 ) , a n d C u l l a n ( 1 9 8 2 , c i t e d i n L a n t z 1 9 8 7 ) . B o t h r e s e a r c h e r s f o u n d t h a t a s e n s e o f ' o w n e r s h i p ' o r ' p e r s o n a l c o n t a c t ' w i t h t h e c u r r i c u l u m m a t e r i a l s i s a s t r o n g d e t e r m i n a n t o f t e a c h e r a c c e p t a n c e o f c u r r i c u l u m i n n o v a t i o n s . T e a c h e r E p i s t e m o l o g y T h e o r i g i n s , n a t u r e , a n d m e t h o d s o f t e a c h e r s ' k n o w i n g a r e i m p o r t a n t i s s u e s t o i n v e s t i g a t e . T h i s s t u d y h a s o f f e r e d s o m e h i n t s i n t h a t r e s p e c t . A s f o r t h e o r i g i n s o f t h e i r k n o w i n g , f o u r i m p o r t a n t f a c t o r s s e e m e d t o h a v e s h a p e d m u c h o f t h e i r k n o w l e d g e : t h e i r f o r m a l e d u c a t i o n , c u r r i c u l u m m a t e r i a l s , t h e i r e x p e r i e n t i a l h i s t o r y , a n d t h e m i l i e u . T h e s e o r i g i n s , h o w e v e r , d o n o t e x p l a i n o r p r e d i c t t e a c h e r s ' 3 6 5 k n o w l e d g e i n a d i r e c t s t r a i g h t f o r w a r d m a n n e r . E a c h t e a c h e r w o u l d i n t e r a c t , i n h i s o w n w a y , w i t h e a c h o f t h e s e o r i g i n s a n d c o n s t r u c t h i s o w n c o n c e p t i o n s a n d k n o w l e d g e . T h e f a c t t h a t i n d i v i d u a l t e a c h e r s a c t o n t h e o r i g i n s a n d s o u r c e s o f t h e i r k n o w l e d g e w o u l d i n f l u e n c e t h e n a t u r e o f s u c h k n o w l e d g e . W e s h o u l d n o t e x p e c t s u c h k n o w l e d g e t o b e i n o b j e c t i v e w e l l r e a s o n e d f o r m s . V e r y o f t e n , f o r e x a m p l e , M r . S t e w a r t r e f e r r e d t o t h e i r p e r s o n a l ' b i a s e s ' i n i n t e r f e r i n g i n w h a t t h e y d e e m e d p r o p e r o r r i g h t c l a s s r o o m p r a c t i c e s . T h a t i s w h y w e s h o u l d a l w a y s e x p e c t u n c e r t a i n t i e s , t e n s i o n s , a n d c o n t r a d i c t i o n s i n w h a t t h e t e a c h e r a s s e r t a n d p r a c t i c e . B o t h t e a c h e r s i n t h i s s t u d y s h o w e d t h a t m o r e t h a n o n c e . O f t e n t h e y w e r e a w a r e o f i t . A n o t h e r i m p o r t a n t e l e m e n t i n t h e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e w a s t a c i t n e s s . M u c h o f w h a t t h e t e a c h e r s k n e w a b o u t t h e i r p r a c t i c e w a s k e p t i n t a c i t f o r m s . O c c a s i o n a l l y , t h e y d e s c r i b e d t h e i r w o r k i n t e r m s o f m e t a p h o r e s a n d e x p r e s s i o n s w h i c h c a r r i e d i m a g e s a n d m e a n i n g s b e y o n d w h a t t h e y c o u l d a r t i c u l a t e o r d e s c r i b e i n w o r d s . T h e y d e s c r i b e d t h e i r p h y s i c s c o u r s e a s a n ' i m p e d e n c e m a t c h ' a n d t h e i r m e t h o d o f p h y s i c s i n s t r u c t i o n a s ' a d i s t i l l a t i o n ' o f v a r i o u s m e t h o d s . B u t w h e n t h e y a t t e m p t e d t o e x p l a i n w h a t t h e y m e a n t b y t h a t o n l y f e w e x p l a n a t o r y e x a m p l e s a n d b r i e f d e s c r i p t i o n s w e r e g i v e n . T h e i m a g e s i m p l i e d i n t h e s e e x p r e s s i o n s , h o w e v e r , w e r e p o w e r f u l a n d c o n v i n c i n g f o r t h e m . T h e t e a c h e r s , t h e r e f o r e , a p p e a r e d t o k n o w m u c h m o r e t h a n t h e y c o u l d a r t i c u l a t e , a n o t h e r c h a r a c t e r i s t i c o f p r o f e s s i o n a l t h i n k i n g 3 6 6 ( S c h O n , 1 9 8 3 ) . A s f o r t h e c o m p o n e n t o f t h e i r k n o w l e d g e t h a t d e a l t w i t h t h e s u b j e c t m a t t e r , b o t h t e a c h e r s a p p e a r e d t o h o l d i t i n f o r m s t h a t w o u l d c o n f i r m i s p r e s e n t a t i o n a n d c o n s t r u c t i o n i n s p e c i a l i z e d t e x t b o o k s . T h e r e w a s n o d i s p u t e o r q u e s t i o n i n g o v e r t h e a u t h o r i t y o f t h i s c o m p o n e n t o f t h e i r k n o w l e d g e . B o t h t e a c h e r s r e c o g n i z e d t h a t s u c h a u t h o r i t y i s t h e f i n a l a r b i t e r o f a n y a r g u m e n t s o r u n c e r t a i n t i e s i n t h e i r k n o w l e d g e o f t h e s u b j e c t m a t t e r . T e a c h e r s d i d r e f l e c t c o n t i n u a l l y o n t h e i r w o r k . T h e y m a d e d e c i s i o n s a b o u t t h e i r w o r k b a s e d o n t h e s e r e f l e c t i o n s . T h e y t a l k e d a b o u t m e t h o d t h e y t r i e d a n d t h e n a b a n d o n e d a f t e r t h e y t h o u g h t a b o u t t h e i r c o n s e q u e n c e s . B u t v e r y o f t e n t e a c h e r s t h o u g h t a b o u t w h a t t h e y w e r e d o i n g w h i l e t h e y w e r e d o i n g i t . M r . S t e w a r t o f t e n e x p r e s s e d t h a t b y a s s e r t i n g t h a t h e w o u l d ' k e e p a f i n g e r o n t h e p u l s e o f t h e c l a s s ' i n o r d e r t o h a v e a f e e l o f h o w s u c c e s s f u l h e w a s i n h i s w o r k , o r h o w r e s p o n s i v e t h e c l a s s w a s . H e e v e n t a l k e d a b o u t ' k e e p i n g a f i n g e r o n t h e p u l s e o f s o c i e t y ' a s a m e a n s o f a s s e s s i n g h i s p r a c t i c e f o r a n y n e c e s s a r y f u t u r e c h a n g e s o r m o d i f i c a t i o n s i n h i s p r a c t i c e . T h e m e t h o d o f u s i n g t h e s e i n t e r a c t i v e f o r m s o f t h i n k i n g ( C l a r k a n d P e t e r s o n , 1 9 8 4 ) h a s b e e n c a l l e d ' r e f l e c t i o n - i n - a c t i o n ' ( S c h o n , 1 9 8 3 ) . T h i s m e t h o d o f k n o w i n g a p p e a r e d f u n d a m e n t a l i n t e a c h e r e p i s t e m o l o g y . T h o u g h m a n y o f t h e i d e a s r a i s e d i n t h i s s e c t i o n w e r e d i s c u s s e d , u n d e r d i f f e r e n t c o n c e p t u a l i z a t i o n s , i n p r e v i o u s 3 6 7 r e s e a r c h o n t e a c h e r t h i n k i n g , t e a c h e r e p i s t e m o l o g y a s s u c h s e e m s t o b e a n e g l e c t e d t O p i c o r f r a m e w o r k i n e d u c a t i o n a l r e s e a r c h . I b e l i e v e t h a t a r e s e a r c h p r o j e c t w i t h i n t h i s f r a m e w o r k c o u l d b e a n i m p o r t a n t a p p r o a c h i n o u r a t t e m p t s t o u n d e r s t a n d t h e g e n e s i s , d e v e l o p m e n t , n a t u r e , a n d p r a c t i c a l c o n s e q u e n c e s o f t e a c h e r s b e l i e f s , p u r p o s e s , a n d i n t e r e s t s . L i m i t a t i o n s T h e r e a r e t w o s t r o n g l i m i t a t i o n s t h a t m a y b e r a i s e d i n t h e c o n t e x t o f d i s c u s s i n g t h i s r e s e a r c h w o r k . T h e f i r s t l i m i t a t i o n h a s t o d o w i t h t h e t e a c h e r s w h o p a r t i c i p a t e d i n t h i s s t u d y , w h i l e t h e s e c o n d o n e i s r e l a t e d t o s t u d e n t s ' l e a r n i n g . V e r y o f t e n t h e q u e s t i o n o f r e p r e s e n t a t i o n i s r a i s e d i n s t u d i e s t h a t i n v o l v e a s m a l l n u m b e r o f r e s e a r c h s u b j e c t s i n o r d e r t o s e e h o w m u c h g e n e r a l i z a b i l i t y t h e f i n d i n g s o f t h e s t u d y m a y e n t a i l . A s w a s p o i n t e d o u t i n c h a p t e r 3 , i t w a s n o t w i t h i n t h e i n t e n t o f t h i s r e s e a r c h t o a r r i v e a t s u c h g e n e r a l i z a t i o n s t h a t w o u l d b e c l a i m e d t o a p p l y t o o t h e r s i t u a t i o n s . I n s t e a d , h o w e v e r , i t w a s a s s u m e d t h a t s o m e o f t h e f i n d i n g s a n d d e s c r i p t i o n s o f f e r e d b y t h e s t u d y c o u l d r e p r e s e n t g e n e r a l i z a t i o n s w i t h i n t h e s t u d y , a n d t h e s e , i n t u r n , m a y r e p r e s e n t c o n c r e t e i n s t a n c e s o r e x a m p l e s o f s o m e g e n e r i c a s p e c t s O p e r a t i n g a c r o s s o t h e r t e a c h i n g s i t u a t i o n s . T o e l u c i d a t e t h i s i s s u e l e t m e p i c k u p a n e x a m p l e f r o m t h i s s t u d y . I t w a s e x p l a i n e d h o w t h e t w o t e a c h e r s , w h e n f a c e d w i t h t h e i r c l a s s r o o m a n d s c h o o l r e a l i t i e s , c o m p r o m i s e d 3 6 8 s o m e o f t h e i r i d e a l s a b o u t w h a t a n d h o w t o t e a c h . T h i s a s s e r t i o n i s c l e a r l y s t a t e d i n a g e n e r a l f o r m . I t w a s a r r i v e d a t t h r o u g h s p e c i f i c i n s t a n c e s w i t h i n t h i s p a r t i c u l a r s e t t i n g . I t s h o u l d h a v e , t h e r e f o r e , s o m e g e n e r a l m e a n i n g w i t h i n t h i s s e t t i n g o n l y . T h e q u e s t i o n i s : c a n w e g e n e r a l i z e i t t o o t h e r s e t t i n g s ? A s f a r a s t h i s s t u d y i s c o n c e r n e d t h e a n s w e r s h o u l d b e : n o d e f i n i t e a n s w e r i s w a r r a n t e d . I t i s l e f t f o r o t h e r s i m i l a r s e t t i n g s . O n l y w h e n s u c h a n a s s e r t i o n a p p e a r s a g a i n i n o t h e r s i m i l a r s t u d i e s c a n w e t a l k a b o u t i t , o n l y w i t h l e s s u n c e r t a i n t y , a s a g e n e r a l i z a t i o n t h a t m a y a p p l y t o p h y s i c s t e a c h e r s , o r t e a c h e r s i n g e n e r a l . O f c o u r s e t h e a s s u m p t i o n o n t h e p a r t o f e d u c a t i o n a l r e s e a r c h e r s i s t h a t w e s h o u l d a l w a y s e x p e c t s u c h g e n e r i c d i m e n s i o n s f o r , a f t e r a l l , w e d e a l w i t h t e a c h i n g c o n d i t i o n s t h a t h a v e m u c h i n c o m m o n a n d w i t h t e a c h e r s w h o a r e a l l , a n d o n l y , h u m a n s . T h e s e c o n d l i m i t a t i o n h a s t o d o w i t h s t u d e n t l e a r n i n g . T h i s w o r k h a s e m p h a s i z e d v a r i o u s a s p e c t s r e l a t e d t o t h e t e a c h e r s a n d h i s c l a s s r o o m a c t i o n s . S t u d e n t l e a r n i n g w a s n o t e x a m i n e d , t h o u g h t h e r e w e r e s o m e r e l a t e d o c c a s i o n a l r e m a r k s . F o r t h o s e s e e k i n g a n y c h a r a c t e r i z a t i o n o r e v a l u a t i o n o f t h e f i n a l e f f e c t s o f t h e s e t e a c h e r s ' i n s t r u c t i o n s , a n a s s e s s m e n t o f s t u d e n t s ' l e a r n i n g s e e m s p r e - r e q u i r e d . F u r t h e r m o r e , a c o m p a r i s o n o f s u c h e f f e c t s w i t h o t h e r s i n o t h e r s e t t i n g s w h e r e t e a c h e r s m i g h t b e d i f f e r e n t , w o u l d a l s o b e i n f o r m a t i v e . u ) 9 . 1 ‘ , 7 T I 1 ’ ] 3 6 9 N o t e s f o r F u r t h e r R e s e a r c h T h e s t u d y i s , i n a s e n s e , a b e g i n n i n g w h i c h r e q u i r e s s i m i l a r o t h e r s t u d i e s b e f o r e d r a w i n g c o m p r e h e n s i v e c o n c l u s i o n s a b o u t p e r t i n e n t i s s u e s . W h a t I s e e u n i q u e a n d i m p o r t a n t i n t h i s s t u d y i s t h e a t t e m p t s i t m a d e t o s h o w , n o t o n l y h o w t h e s u b j e c t m a t t e r w a s p r e s e n t e d i n c l a s s r o o m , b u t a l s o h o w t h a t p r e s e n t a t i o n , b o t h i n f o r m a n d c o n t e n t , w a s t i e d t o a v a r i e t y o f s c h o o l a n d s o c i e t a l e v e n t s , b o t h p a s t a n d p r e s e n t , t h r o u g h t h e t e a c h e r s ' b e l i e f s , p u r p o s e s a n d i n t e r e s t s . W e c a n e x t e n d t h i s a b i t f u r t h e r . I t w a s a r g u e d b e f o r e t h a t t h e t e a c h e r s ' p r e s e n t a t i o n a n d t r e a t m e n t o f t h e s u b j e c t m a t t e r w o u l d , i n t u r n , i n f l u e n c e w h a t t h e t e a c h e r s w o u l d e v e n t u a l l y k n o w o r f o r g e t a b o u t . I f t h i s i s g r a n t e d , t h e n t h o s e s c h o o l a n d s o c i e t a l e v e n t s a n d f a c t o r s c o u l d b e a s s u m e d t o h a v e i n f l u e n c e d t h e v e r y c o n t e n t s o f t h e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e o f p h y s i c s . S i m i l a r r e s e a r c h i n d i f f e r e n t s e t t i n g s m a y b e o f s i g n i f i c a n c e i n s h e d d i n g m o r e l i g h t o n t h e s e i s s u e s . M o r e f o c u s e d s t u d i e s c o u l d a l s o b e c o n t e m p l a t e d . I n s t e a d o f l o o k i n g a c r o s s v a r i o u s t O p i c s d i s c u s s e d , o n e t O p i c m a y b e s e l e c t e d f o r m o r e d e t a i l e d a n a l y s e s . T h e i d e a o f t r a c i n g t h e i n f l u e n c e s o f c o l l e g e , t e x t b o o k s , e x p e r i e n c e , a n d t h e m i l i e u o n t e a c h e r k n o w l e d g e o f t h e s u b j e c t m a t t e r , a n d t h e c h a n g e s t h a t o c c u r t o t h e s e i n f l u e n c e s o v e r t h e y e a r s , w o u l d b e a p r o m i s i n g l o n g - t e r m r e s e a r c h p r o j e c t . I s u g g e s t t h a t s u c h a r e s e a r c h w o u l d b e d o n e o n a n u m b e r o f t e a c h e r s i n a l o n g i t u d i n a l m a n n e r , i . e . , 3 7 0 t h e s a m e t e a c h e r s s t u d i e d a t t h e e n d o f e v e r y s p e c i f i c p e r i o d o f t i m e , s a y f i v e y e a r s , f o r e x a m p l e . T h i s w o u l d a l l o w u s d e l i n e a t e t h e c h a n g e s i n t e a c h e r k n o w l e d g e a n d p r a c t i c e s a s t i m e a n d c o n t e x t c h a n g e . T h a t , i n t u r n , w o u l d i n f o r m u s m u c h a b o u t a v a r i e t y o f i s s u e s r e l a t e d t o k n o w l e d g e a n d p r a c t i c e , n o t t h e l e a s t o f w h i c h t e a c h e r e p i s t e m o l o g y . M o r e s p e c i f i c r e s e a r c h q u e s t i o n s m a y p r o b e i n t o t h e r o l e o f s c i e n c e t e x t b o o k s i n t h e t e a c h i n g - l e a r n i n g p r o c e s s . A d e s c r i p t i o n o f t h e t e a c h e r s ' a n d s t u d e n t s ' c o n c e p t i o n s a n d u s a g e s o f t h e t e x t b o o k m a y i n f o r m u s m u c h a b o u t h o w t o m a k e i t m o r e e f f e c t i v e i n s u c h a p r o c e s s . A s t u d y o f p h y s i c s l a b e q u i p m e n t a n d h o w i t i s u s e d b y s c i e n c e t e a c h e r s m a y a l s o b e n e e d e d . I t w a s p o i n t e d o u t i n t h i s s t u d y t h a t h i g h s c h o o l p h y s i c s t e a c h e r s u s e a v a r i e t y o f p i e c e s o f l a b e q u i p m e n t i n t h e i r w o r k . T h e y h a v e b e c o m e t h e a r t i f a c t s o f t h e c u l t u r e o f h i g h s c h o o l p h y s i c s t e a c h i n g . A c l o s e r e x a m i n a t i o n o f t h e s e a r t i f a c t s a n d t h e i r r o l e s a n d i m p o r t a n c e i n p h y s i c s t e a c h i n g i s , I t h i n k , n e e d e d . H i g h s c h o o l s c i e n c e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e o f p h i l o s o p h y o f s c i e n c e a n d i t s r e l a t i o n t o t h e i r p r a c t i c e s , i s a n o t h e r p o t e n t i a l l y r e v e a l i n g r e s e a r c h t O p i c . T h i s s t u d y h a s s h o w n t h a t t h e r e i s a p o t e n t i a l c o n n e c t i o n b e t w e e n t h e t w o t e a c h e r s ' c o n c e p t i o n s o f t h e n a t u r e o f p h y s i c s k n o w l e d g e a n d t h e i r c l a s s r o o m p r e s e n t a t i o n o f t h a t k n o w l e d g e . A p p e n d i x A P l a n n i n g f o r C o n s e r v a t i o n o f M o m e n t u m a n d T w o O t h e r L e s s o n s i n t h e I P S C o u r s e [ T h i s a p p e n d i x i n c l u d e s t h e w o r k s h e e t s p r e p a r e d b y t h e t e a c h e r s f o r t h e c h a p t e r o n c o n s e r v a t i o n o f m a s s a n d m o m e n t u m , a n d t w o l e s s o n s i n t h e I P S c o u r s e . T h e t w o l e s s o n s i n c l u d e e x p e r i m e n t s 3 . 1 0 a n d 4 . 3 i n t h e I P S t e x t b o o k . I n r e p r o d u c i n g t h e o r i g i n a l d i t t o s b o t h f o r m a n d c o n t e n t s w e r e p r e s e r v e d . T h e o r i g i n a l d i t t o s f o r t h e c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m w e r e h a n d w r i t t e n w h i l e t h e o t h e r o n e s w e r e t y p e d . T o p r e s e r v e t h e w r i t i n g f r o m f a d i n g a w a y w i t h t i m e , a l l o f t h o s e d u p l i c a t e s w e r e t y p e d . A t t h e t o p o f e a c h w o r k s h e e t a p p e a r s t h e d a t e o n w h i c h i t w a s u s e d i n c l a s s r o o m . ] 3 7 1 , 0 , 3 . d e v r p e z - a s i - h u - 9 n C Q - o e s s t d d a n d 6 D E O c e r a t a h t s g u n o s s e i m r i ' d a i u t x o u f o m a i l " M e c e t D h n i t n n a u q s o y n i t o t o i i a t t ) 6 s v 8 e i r ‘ A - l l e 0 4 l s b 2 o n a - C o n e d i t n ) s n o l C e . . . . . . i e . l B 4 1 3 7 2 6 3 n - o m i r e t s e u s g s . k n k n ! p i Q d w n i a x e o ( e e a v e i r s h h t e e i r U g T W b t s i t d ( p s n n s i m u e a i i e u c m f h G x s e C t k y g n e d n b c d n o f c . e a a u 6 o s s i i i m L l e c s s t n t o s s i g i i s l B S H i l a i m l ' t n t s i o s m l l r s a 9 n n t i o a e e s e o n s a c l ) d p n t n i v n ' a a a E i y o g i u n e h t y e v ( d m n i k ) G q m i a ) d m R C u o o u t i e I o i A I t t r o ! d s m l e I d E S f b 1 i P e l n n u i N u o S A o l r 2 l I i Q L s c p n i T i w m d U o e l n n l a O n l t m o s s s i n S r c K s o y e 9 t t o E u d i t y C t s l s v e ! I t u v a i u c t t y t t a m V m i i y t e t p o s S a r r a u c ~ d T i w t r l r m r h d i n a I S r C c e b e n e a e E c t s d e t r s E o e s u L o o s t m n e s s T h u n r e J l e m n Q b N o a t r E e c o P S B e l o o p e l a u p E s C V C O T M C O H E S S K M o m e n t u m ” S h o o t P a p e r s P r o b . S e t t h e k i t t y “ S o n u s D u e S o l v e P r o b l e m s i n v o l v i n g m o m e n t u m . C a l c u l a t e t h e m i s s i n g m a s s P r e d i c t t h e o u t c o m e o f t h e c o l l i s i o n w i t h a p r e c i s e w o r d d e s c r i p t i o n . W r i t e a p r o p e r e q u a t i o n f o r c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m . S o l v e t h e e q u a t i o n f o r t h e u n k n o w n q u a n t i t y , s u b s t i t u t e a n d s o l v e . M a t c h ' e m u p . 1 . 2 e 3 . C o n s e r v a t i o n L a w s 4 . P r o b l e m S e t I ! 5 . M o m e n t u m L a b B l o c k 6 . C o n s e r v a t i o n o f M o m e n t u m 7 . P r o b S e t ' 2 8 . M a x i D e m o ' s T H I N K S ! C a n G i v e n T w o e l a s t i c s p h e r e s , o n e 3 t i m e s t h e m e s s o f Y o u K i n e t i c t h e o t h e r c o l l i d e h e e d - o n w h i l e t r a v e l i n g S o l v e E n e r g y e q u a l ( b u t o p p o s i t e ) s p e e d s . T h e m o r e m a s s i v e i t ? ( S e e C h l 0 ) b e l l s t o p s d e a d i n i t s t r a c k s , w h i l e t h e l i g h t e r E l - I , s v ’ o n e r e b o u n d s w i t h t w i c e i t s o r i g i n a l s p e e d . S h o w t h a t b o t h P a n d E a r e c o n s e r v e d . I 3 7 2 m : : : : . ° : . . . . . . . . E ] I ~ ‘ J F M - 3 7 3 ( U s e d o n 1 1 - 2 4 - 8 6 ) C O N S E R V A T I O N L A W N a m e ' H o u r D a t e 3 , 0 . I . H o w d o w e d e f i n e a c o n s e r v a t i o n l a w ? 1 1 . T h i n k i n g a b o u t s o m e s y s t e m s t h a t a c h a n g e i s t a k i n g p l a c e . . . I s t h e r e a n y t h i n g t h a t d o e s n ' t c h a n g e ? W h a t D i d W h a t D i d n ' t ( A ) M a s s o f i c e C h a n g e C h a n g e 8 m e l t e d i c e ( c ) M a s s o f C u a s u l f u r " e a t d 5 1 ‘ ? b u r n . . . S t i n k l ( D ) . M a s s o f A l k e - S e l t z e r a n d w a t e r 1 1 ! . L a v o s i e r 1 7 4 3 - 1 7 9 4 9 E T h e f a t h e r o f [ J ‘ S t a t e m e n t o f t h e I n a ] | s y s t e m . . . . L a w . . . . I t h a s b e e n c h e c k e d t o 1 p a r t i n a l ' K n o w i n g t h i s . . . W h y i s i t t h a t w e u s e m a s s t o m e a s u r e t h e a m o u n t o f m a t t e r 8 n o t v o l u m e ? W h e n c a n w e u s e v o l u m e t o m e a s u r e m a t t e r . . . . I n t h e f o l l o w i n g l i s t . . . W h i c h a r e m e a s u r e d b y “ v o l ” 6 w h i c h b y ” m a s s ” . . . M a s s V o l O t h e r M a s s V o l l k l b s g r o u n d c h u c k m e d . s i s e o n i o n c u p g r e e n p e p p e r s l i c e s d a y - o l d b r e a d t e a s p o o n s a l t t h e r ' . P i n c h o f p e p p e r 3 d r o p s o f w o r c b s t e r s h i r e s a u c e O r e g a n o t o t a s t e 3 T b l s . o i l 1 l - p o u n d c a n t o m a t o s a u c e t h e W u m h o n a i m t t e i f s o u n t r m ? " ‘ V " - 1 I 3 7 4 ( U s e d o n 1 1 - 2 4 - 8 6 ) A N O T H E R C O N S E R V A T I O N I D E A ! N a m e H o u r D a t e S . D . M O M E N T U M I W h a t i s m o m e n t u m ? S y m b o l N a m e U n i t “ w o u l d . P - l [ : 1 l P - T r y s o m e s i m p l e p r o b l e m s . . . 1 . ) A c a r o f m a s s 1 1 0 0 k g m o v e s a t a v e l o c i t y o f 2 2 m / s e c . W h a t i s t h e m o m e n t u m ? 2 . ) A s n o w - s c o o t e r h a s a m a s s o f 2 5 0 k g a n d a v e l o c i t y O f 6 m / s e c . W h a t i s t h e b e g i n n i n g m o m e n t u m ? A t t h e e n d o f t h e r u n t h e v e l o c i t y i s 2 8 m / s e c . W h a t i s t h e f i n a l m o m e n t u m ? 3 . ) A c a r h a s a m o m e n t u m o f 3 2 , 0 0 0 k g m / s e c . I t s v e l o c i t y i s 2 0 m / s e c . W h a t i s t h e m a s s o f t h e c a r ? 4 . ) I n q u e s t i o n ( 2 ) w h a t i s t h e c h a n g e i n m o m e n t u m ? 5 . ) A r o c k e t h a v i n g a m a s s o f 2 0 0 0 0 k g h a s a m o m e n t u m o f 1 1 , 0 0 0 , 0 0 0 k g m / s e c . 6 . ) A N e w t o n i s a k g m / s e c L - W h a t i s t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n m o m e n t u m a s d e f i n e d a n d a N e w t o n - s e c . 7 . ) H o w c a n a n o b j e c t h a v e n o m o m e n t u m ? . . . _ _ . . - - . — — - s - . . _ — - . 3 7 5 ( C s e d e s l l - l s - a e ) C D I S E K V A T X O N O P H O N E S T " ! S a n e L A B B L O C K fl o u r D a t a 3 . 1 . l h s r h l e B i l l i a r d s 2 T h o u t h t P r o b l e m s . l e a d . A e s m e r . C h e c k . A ) R o i ! o n e b a l l i n t o t h e p a e t . . . l o u ~ a n v A ‘ R u b b e r B u l l e t c o m e o f f t h i s e n d ? l o w d o e s s o m e : c o n c e r n ? B ‘ B o l l t w o h e l l s i n t o o a c 7 . l a w ~ s e v c o m e o f f ? B ‘ ( n u g g e e i i i g i b i e ) C 3 M a k e a p r e d i c t i o n f o r 2 b a l l s . T r y i t . D ) l s m o m e n t u m c o n s e r v e d i n e a c h c a s e ? C l S c r a t c h . E ) i s t h i s a n o p e n o r c l o s e d s y s t e m ! . 3 : m m ' u s e q u e l t a f = fi A m m ( e n u a i a . Q m a s s e s ) ‘ t — . - _ m a s s e s ) A ‘ S e n d c a r t O I i n t o 0 2 ( s t a t i o n a r y ) D i r e c t i o n A ‘ S e n d ’ 1 i n t o 0 2 ( s t a t i o n a r v ) . ' - " " " " ? N o t i o n o f c a r t 0 1 s p e e d s s l o w s D e s c r i b e 1 . u p d o w n s t o p s s e r i e s i n c l u d i n g 2 . M o t i o n o f c a r t 0 2 d i r e c t i o n s p e e d s s l o w s s o m e s p e e d u p d o w n a s 0 1 S i S e n t 0 2 i n t o ‘ 1 I ) S e n d c a r t 0 2 i n t o 0 1 . D e s c r i b e 1 . D e s c r i b e l . n o t i o n m o t i o n i n c l u d i n g 2 . i s c l u d i s e 2 . d i r e c t i o n d i r e c t i o n — C ) i s m o m e n t u m c o n s e r v e d ? ! | — 3 A g ; I E I S K ' l i t 4 S t i c k ‘ C o l l i s i o n s 6 F i l m L e o n A ) l e s v y s l i d e r i n t o l i g h t o n e A ! D e s c r i b e b r i e f l y w h a t i s h a p p e n i n g i n t h e l o o p . d e s c r i b e r e s u l t s i n c l u d e r e l a t i v e B ) L i g h t g l i d e r i n t o h e a v y I ) D e s c r i b e a n e x a m p l e i n t h e f i l m s p e e d s i n w h i c h m o m e n t u m i s c o n s e r v e d . a n d d i r e c t i o n s I s m o m e n t u m c o n s e r v e d i n i n e l a s t i c c o l l i s i o n s . — 0 7 C o m p u t e r B e a d d i r e c t i o n s o n - t h e t a b l e . 8 ‘ E x p l o d i o g r O e r t s - J Q — L ' A n s w e r q u e s t i o n s h e r e . A \ E q u a l m a s s e s - f i r e m e c h a n i - " I t ” " 1 " " t o r e l e a s e . D i r e c t i o n o f c a r t ' 1 c o m p a r e ' ' ' ' 2 s p e e d s B ) U n e e u a l m a s s e s - l o a d a b r i c k o n c a r t ' 1 D i r e c t i o n o f 0 ! c o w s e r e ' ' O 2 s p e e d s C ) W h a t i s m o m e n t u m o f s v e t e s b e f o r e e x p l o s i o n ? A f t e r e x p l o s i o n l z ’ i s m m m n e t m o c o n s e r v e d . ‘ I - . — 3 7 6 ( U s e d o n 1 2 - 1 - 8 6 ) P = P ’ t o t a 1 = t o t a l M O M E N T U M N a m e D a t e s / D P + P = P ’ ’ A B A + ' P B ( 1 . ) A n e m p t y 1 6 , 0 0 0 k g r a i l w a y c a r c o a s t s u n d e r a c o a l h O p p e r a t a v e l o c i t y o f 2 m / s e c . 1 0 0 0 k g o f c o a l " i s s u d d e n l y d u m p e d i n t o t h e c a r . W h a t i s t h e v e l o c i t y o f t h e c a r i m m e d i a t e l y a f t e r w a r d ? ( 2 . ) A p i e c e o f s t i c k y p u t t y i s p u t o n t h e f r o n t o f a l a b o r a t o r y c a r A s o t h a t w h e n A h i t s B e t h e y s t i c k t o g e t h e r a n d m o v e o f f a s a s i n g l e u n i t . A s s u m i n g t h a t t h e i n i t i a l v e l o c i t y o f A i s 0 . 1 0 m / s e c . ( a n d i t s m a s s i s 1 . 0 k g ) w h i l e B i s a r e s t ( B ' s m a s s i s 3 k g ) , w h a t i s t h e i r f i n a l c o m m o n v e l o c i t y ? ( 3 . s J L a b c a r A o f m a s s 1 . 0 k g h a s a n i n i t i a l v e l o c i t y o f 0 . 1 0 m / s e c , s t r i k e s c a r B o f m a s s 3 . 0 k g a t r e s t . A r e b o u n d s w i t h a f i n a l v e l o c i t y o f - 0 . 0 5 m / s e c . W h a t i s ‘ t h e v e l o c i t y o f B a f t e r t h e c o l l i s i o n ? ( 4 . ) A n o x y g e n m o l e c u l e o f m a s s 3 2 s u m i s m o v i n g a t 4 0 0 m / s e c . w h e n i t c o l l i d e s w i t h a n e o n a t o m o f m a s s 2 0 a m u t r a v e l i n g i n t h e O p p o s i t e d i r e c t i o n a t - 2 0 0 m / s e c . A f t e r t h i s c o l l i s i o n t h e n e o n a t o m h a s r e v e r s e d i t s d i r e c t i o n w i t h a v e l o c i t y o f 5 0 m / s e c . W h a t i s t h e v e l o c i t y o f t h e o x y g e n m o l e c u l e . ( 5 . ) ( F r o m b e f o r e ) W h a t w o u l d b e t h e m o u n t a i n l i o n ' s v e l o c i t y i f i t w a s h i t b y j u s t o n e b u l l e t ? ) s i 3 7 7 ( U s e d o n 1 2 - 1 - 8 6 ) M O M E N T U M N a m e P R O B L E M S H o u r 5 o r D g , , + ( c i r c l e ) M o m e n t u m - m a s s x v e l o c i t y ( P - m v ) R e m e m b e r g g M o m e n t u m i s c o n s e r v e d ( P - P ’ ) 1 F i n d t h e m o m e n t u m o f a f o r d m u s t a n g ( m a s s 9 0 0 k g ) i f t h e s p e e d i s 3 3 m / s e c . A b u l l e t o f m a s s . 0 0 2 k g t r a v e l s a d i s t a n c e o f 1 8 0 0 m e t e r s i n 3 0 s e c o n d s . F i n d t h e m o m e n t u m . A t w h a t s p e e d d o e s a 1 3 0 0 k g a u t o a c h i e v e t h e s a m e m o m e n t u m a s a 1 9 5 0 k g t r u c k t r a v e l i n g a t a s p e e d o f 2 0 m / s e c . ? A n ” a i r c a r ” o f m a s s . 2 3 k g i s g o i n g . 8 m / s e c . w h e n i t h i t s a s t a t i o n a r y c a r o f e q u a l m a s s . I f t h e t w o c a r s s t i c k t o g e t h e r a f t e r c o l l i s i o n , w h a t i s t h e i r f i n a l v e l o c i t y ? T w o a s t r o n a u t s a r e f l o a t i n g i n s p a c e . T h e f i r s t h a s a m a s s o f 7 5 k g , - t h e s e c o n d h a s 8 5 k g . A t a c e r t a i n i n s t a n t t h e y p u s h a p a r t , t h e f i r s t m o v i n g a w a y a t 5 m / s e c . H o w f a s t a n d i n w h a t d i r e c t i o n d o e s t h e s e c o n d m o v e ? 3 7 8 ( U s e d o n 1 T W O C A S E S O F M O M E N T U M C O N S E R V A T I O N . . . . C a s e I A H i t 8 S t i c k C o l l i s i o n T h e B u l l e t & t h e K i t t y P r o b l e m : F i n d t h e s p e e d P r o p o s e d S o l u t i o n : U s e c o n s e r v b u l l e t i n t o m a s s e s & c o l l i s i o n b u l l e t b e f t e d ! I t e m s k n o w n . . M a s s o f B u l l e t m 3 - I : k g . M a s s o f K i t t y I x - D k s . H a a s o f B u l l e t 8 K i t t y " M K U n k n o w n ! S o l u V B - . 7 } / s e c . Y o u ! S u b s t i t u t e 6 S o l v e M B f o r Y B . . . . . C a s e I I F i n d t h e S p e e d o f a C é — m fi 1 J O ” 2 - 2 - 8 6 ) N a m e D a t e H o u r S I D U o f a b u l l e t a t i o n o f m o m e n t u m . C o l l i d e a a “ s t a t i o n a r y ” k i t t y . I f t h e t h e c o m b i n e d s p e e d a f t e r a r e k n o w n - t h e s p e e d o f t h e o r e c o l l i s i o n c a n b e c a l c u l a - ’ d a l l V B S K ' E I [ I ] : m / s e c . ' v K ' - C l o / s e c . : : : : ] k g . ' 1 t i o n ‘ P r ' 1 ' : + - ’ P B 7 K P 8 1 5 K v ' + v - n v ’ B r ‘ K J K Z B S K B S K . . v - n ’ B E E K B S K n B n o n B a l l Y o u r J o b . . . . . ' W r i t e t h e m o m e n t u m e q u a t i o n ; s o l v e t h e e q u a t i o n f o r V ' M ' D a t a . M 3 - k g V c - O m / s e c . s u b s t i t u t e 8 s o l v e - M - k g V - O m / s e c . m e a n s m o v i n g C 3 * t o ’ t h e l e f t ‘ 1 6 5 - g - m - L j / s e c . I . Q C e ‘ O . [ U n k n o w n V B - 7 1 S t a r t P r - P r H i n t 0 - P 1 , P - 0 k n n / s e c . O - ( ° ) + ( ‘ ) T C O N S - M O M E N T U M P a g e 2 o f 2 T w o a s t r o n a u t s f l o a t f r e e l y i n s p a c e ( w e i g h t l e s s ) . T h e l a t h a s a m a s s o f 2 5 k g . t h e 2 n d a m a s s o f 1 1 0 k g . T h e y p u s h a p a r t . ( m o m e n t u m i s c o n s e r v e d ) T h e f i r s t a s t r o - n a u t m o v e s a w a y a t a s p e e d o f - 1 0 n i s e c - ( t o t h e l e f t ) . 3 7 9 ( U s e d o n 1 2 - 3 - 8 6 ) N a m e H R . D a t e A ) L i s t a l l t h e k n o w n q u a n t i t i e s i n t h i s p r o b l e m w i t h p r e p e r l a b e l s . B ) W h a t i s t h e t o t a l m o m e n t u m o f t h e s y s t e m b e f o r e t h e p u s h ? C ) W h a t i s t h e t o t a l m o m e n t u m o f t h e s y s t e m a f t e r t h e p u s h ? H o w f a s t , a n d i n w h a t d i x g g g i n n d o e s t h e s e c o n d a s t r o n a u t m o v e ? F ) S u b s t i t u t e t h e v a l u e s f o r t h e s y m b o l s a n d a n s w e r t h e q u e s t i o n . . . D ) S i n n l i f v t h i s e q u a t i o n , t h e z e r o t e r m s . " 1 " : I " 2 V 2 ' “ 1 v 1 + M 2 " 2 E ) S o l v e t h e s i m p l i f i e d e q u a t i o n f o r e l i m i n a t i n g v g ' . 1 m / s e c . V 3 . 0 m i n e . t h e u n k n o w n . ( i n t h i s c a s e ) 4 [ M A - 1 . 2 ' k g . | [ H S - 3 . 0 R 7 1 ] A f t e r c o l l i s i o n t h e c a r s s t i c k t o g e t h e r w h a t i s t h e i r c o m m o n v e l o c i t y ? 0 ( A ) 0 O ( B ) O s t i c k y p u t t y K n o w n U n k n o w n G e n e r a l E q u a t i o n S o l v e d i n S u b s t i t u t i o n A n s w e r f o r c o n s . m o m e n t u m t e r m s o f o f v a l u e s u n k n o w n - 1 . 2 m / s e c . - O m / s e c . A F T E R V ; - . 0 5 m / s e c . F i n d V ; t h e v e l o c i t y 5 | A 1 . 2 k g . F h ~ \ o f K T - H e n d c a r t a f t e r c o l l i s i o n . . . . . Z > > m - ( A ) C O L L I S I O N ( A ) S p r i n g G e n e r a l S o l v e d i n S u b . o f A n s w e r K n o w n U n k n o w n , E q u a t i o n T e r m s o f U n k n o w n V a l u e s A n e m p t y h o p p e r - c a r c o a s t s u n d e r a c h u t e t h a t f i l l s i t w i t h r o c k s . T h i s e m p t y c a r h a s a m a s s o f 1 0 , 0 0 0 k g . , a n d a s p e e d o f 7 . 0 m / I O C - J u s t b e f o r e t h e d u m p , 4 0 0 0 k g . o f s t o n e i s a d d e d , s o w h a t i s t h e U P C . “ o f t h e c a r a f t e r l o a d i n g ? K n o w n U n k n o w n G e n . E q u a t i o n S o l v e d S u b s t . A n s w e r 3 8 0 ( U s e d o n C O N S E R V A T I O N O F H O fl E N T U H P a g e B O N U S 2 p t s . i f b o t h s h e e t s c o m p l e t e & c o r r e c t < — — l - ) ( + ) — ’ / . ' n g j u . < : > F r o m t h i s p r o b l e m , i d e n t i f y t h e s e q u a n t i t i e s ( i n c l u d e u n i t s ) A ) V A ' t _ _ _ I ’ 3 ' : v 3 ' : 1 " 3 ' : B ) C a l c u l a t e t h e s e : p r o 2 3 C ) S i m p l i f y t h e g e n e r a l e q u a t i z e r o t e r m s . ’ ’ + y v - 4 - ‘ V § A ¥ l ' 3 B q A Y A ~ % 3 D ) S u b s t i t u t e t h e v a l u e s f r o m i s c o n s e r v e d . L ‘ U — - ; \ 2 6 ? : L r ) - - A ) F r o m t h e 3 ) C a l c u l a t e : p r o b l e m i d e n t i f y P S - v s " I : v s ' P s ' l “ s " : ] M B - ‘ I a ; - v s - 1 : ! P I v ' - 5 B 1 2 - 3 - 8 6 ) 1 o f 2 N a m e H o u r D a t e 5 . D C a r t A c o l l i d e s e l a s t i c a l l y w i t h c a r t 3 . T h e t w o c a r t s e a c h h a v e a m a s s o f . 2 5 k g , a n d b e f o r e c o l l i s i o n c a r t A i s m o v i n g t o t h e r i g h t w i t h a v e l o c i t y o f 2 . 4 m / s . B u m p - i n g 3 w h i c h w a s s t a t i o n a r y c a u s e s c a r t A t o s t o p d e a d i n i t s t r a c k s w h i l e c a r t 3 m o v e s a t + 2 . 4 m / s . Y A ' [ : : : : : : ] V a ’ ' C : P A ’ - o n g i v e n b e l o w , a n d r e m o v e t h e p r o b l e m a n d s h o w m o m e n t u m S l a m a n d h i s b u m b e r c a r a r e m o v i n a a t + 2 . 5 m / s . T h e m a s s o f S l a m a n d c a r i s 1 2 0 k g . . B a m a n d h i s c a r t h a v e a m a s s o f 1 0 5 k g . a n d m o v e a t a s p e e d o f - 3 . 2 m / s e c . A f t e r c o l l i s i o n . S l a m ' s s p e e d i s . 1 . 0 m / s , a n d S a m ' s i s + . 8 m / s . C ) w h a t i s t h e t o t a l m o m e n t u m ( P S + P B ) b e f o r e c o l l i s i o n ? D ) W h a t i s t h e t o t a l m o m e n t u m ( P ; + P ; ) a f t e r c o l l i s i o n ? E ) I s m o m e n t u m c o n s e r v e d ? ( U s o 0 C H A P T E R Q U I Z M o m e n t u m I n e l a s t i c C o n s e r v a t i o n L a w C l o s e d S y s t e m I n e l a s t i c O p e n S y s t e m N e w t o n L a v o s i e r I I . A n s w e r T r u e ( + ) o r I I c ‘ : : O \ _ c r — [ : : : ] 9 . T h e m o m e n t u m o f ' a f t e r e x p l o s i o n . [ : 3 1 0 . T h e m o m e n t u m o f [ : 1 1 1 . T h e t o t a l m o m e n t i s z e r o . E 1 2 . A f t e r e x p l o s i o n . m o m e n t u m o f + 2 0 l ' 1 3 . " 3 % i s a n e x p r e b e f o r e e x p l o s i o n D 1 6 . I f t h e c a n n o n a n v e l o c i t i e s w o u l d D 1 5 . A f t e r e x p l o s i o n m / s e c . I I I . 1 6 . M - | A I . 1 7 . u . n [ I ] 1 8 . V - | l A 1 9 . V - a : I 2 2 . P A - 2 5 . 2 3 P - 2 6 . 3 8 1 e d o n 1 2 - h - 8 6 ) N a m e H o u r _ _ D a t e _ S . D A ) T h e f a t h e r o f c h e m i s t r y - - w o r k e d o n c o n s e r v a t i o n o f m a s s . A ” h i t 8 b o u n c e ” c o l l i s i o n P r i n c i p i a A m o u n t b e f o r e a n d a f t e r i s t h e s a m e . T h e v e c t o r p r o d u c t o f m a s s & v e l o c i t y . A ” h i t 5 s t i c k ” c o l l i s i o n . E v e r y t h i n g c o n t a i n e d . . . n o l o s s . H a s a ” l e a k ” B ) C ) D ) E ) F ) c ) 8 ) F a l s e ( 0 ) B a s e d o n t h e D i a g r a m . - O V ’ - - 5 m / s . ” C - 4 . 0 k g . ‘ % C v - o v ’ - 2 “ B - . 5 k g . C B t h e s y s t e m i s t h e s a m e b e f o r e 8 t h e b a l l a f t e r e x p l o s i o n i s z e r o . u m o f t h e s y s t e m b e f o r e e x p l o s i o n t h e c a n n o n m o v e s t o t h e l e f t w i t h a k g . m / s e c . s s i o n f o r t h e m o m e n t u m o f t h e b a l l d b a l l w e r e o f e q u a l m a s s , t h e i r h e e q u a l b u t o p p o s i t e i n d i r e c t i o n . t h e m o m e n t u m o f t h e b a l l i s + 2 0 k g . T w o a i r t r a c k c a r t s c o l l i d e . B e f o r e c o l l i s i o n o f c a r t A h a s a s p e e d o f 2 0 m / s , w h i l e c a r t B h a s a s p e e d o f 1 0 m / s . A f t e r c o l l i s i o n c a r t A , w h o s e m a s s i s 6 . 0 k g . m o v e s w i t h a s p e e d o f 1 0 m / s , w h i l e c a r t B w h o s e m a s s i s a l s o 4 . 0 k g ; m o v e s t o t h e r i g h t w i t h a n u n k n o w n s p e e d . W r i t e t h e b a s i c g e n e r a l e q u a t i o n f o r c o n s e r v a t i o n o f m a s s . S o l v e t h e e q u a t i o n f o r t h e u n k n o w n . w h a t i s v ; ? 3 8 2 ( U s e d o n 1 1 - 4 - 8 6 ) E X P E R I M E N T 3 . 1 0 N a m e H r D a t e 1 . W h a t i s t h e n a m e o f t h i s e x p e r i m e n t ? 2 . W h y i s i t m o r e d i f f i c u l t t o m e a s u r e t h e d e n s i t y o f a g a s ? 3 . H o w d o w e f i n d t h e d e n s i t y o f t h i s g a s ? 4 . S k e t c h t h e a p p a r a t u s 5 . p r o c e d u r e C A U T I O N S A F E T Y G O G G L E S M U S T B E 0 " D a t a : 1 . M a s s o f b e a k e r , t e s t t u b e 1 / 3 f u l l o f w a t e r a n d 2 h a l f t a b l e t s o f A l k a - S e l t z e r 2 . M a s s o f t h e s y s t e m a b o v e a f t e r m i x i n g . 3 . M a s s o f t h e g a s p r o d u c e d 4 . V o l u m e o f w a t e r d i s p l a c e d b y t h e R 3 3 C a l c u l a t i o n : C a l c u l a t e t h e d e n s i t y o f t h e m a s C o n c l u s i o n : ‘ 1 . W h y i s i t i m p o r t a n t t o h o l d y o u r h a n d a c r o s s t h e m o u t h o f t h e b o t t l e w h i l e r e m o v i n g i t f r o m t h e b u c k e t ? H o w d o y o u f i n d t h e v o l u m e o f g a s i n t h e b o t t l e fi 2 . H o w c a n y o u f i n d t h e m a s s o f t h e g a s ? 3 . W h a t i s t h e d e n s i t y o f t h e g a s ? 4 . W h a t a s s u m p t i o n s h a v e y o u m a d e i n u s i n g t h i s m e t h o d ? O O Q O W N W 3 8 3 ( U s e d o n 1 1 - 1 7 - 8 6 ) E X P E R I M E N T 4 . 3 N a m e H r D a t e 1 . W h a t i s t h e n a m e o f t h i s e x p e r i m e n t ? 2 . W h a t a r e w e t r y i n g t o f i n d ? 3 . P r o c e d u r e ( y o u m u s t l i s t t h e f o l l o w i n g s t e p s . . . . . ) 1 . 2 . 3 . A . 5 . S k e t c h a n d l a b e l t h e s e t - u p 4 . O b s e r v a t i o n f r o m p r o c e d u r e # 4 C o m p a r e y o u r t u b e w i t h o t h e r s n e a r y o u ( r e m a i n i n y o u r s e a t ) . D o e s o n e s a m p l e o f s o l i d a p p e a r t o b e m o r e s o l u b l e i n w a t e r t h a n t h e o t h e r ? 9 5 . T o f i n d t h e c o n c e n t r a t i o n o f t h e s a t u r a t e d s o l u t i o n t u r n t o p a g e 7 2 i n y o u r t e x t . R e a d t h e p a g e a n d f o l l o w t h e d i r e c t i o n s c a r e f u l l y . Y o u m u s t w e a r G O G G L E S a n d w a t c h o u t f o r s p a t t e r i n g . W h a t d o e s y o u r t e x t s a y t o d o i f y o u s e e s p a t t e r i n g ? D A T A T A B L E M a s s o f d r y e m p t y d i s h M a s s o f d i s h a n d s o l u t i o n M a s s o f d i s h a n d d r y u n k n o w n s a l t M a s s o f u n k n o w n s a l t M a s s o f t h e w a t e r i n t h e s a t . s o l . V o l u m e o f w a t e r i n t h e s a t . s o l u t i o n ' c m 3 6 . C a l c u l a t e t h e c o n c e n t r a t i o n o f t h e s a t u r a t e d s o l u t i o n . g / c m 3 C o n v e r t t o g / l O O c m 3 7 . T h e c o n c e n t r a t i o n o f a s a t u r a t e d s o l u t i o n i s c a l l e d t h e 8 . S o l u b i l i t y i s o f t h e o f t h e s a m p l e f r o m w h i c h i t i s f o u n d . 9 . I t i s a o f t h e c o m b i n a t i o n o f t h e a n d A p p e n d i x B E x a m p l e s o f L e s s o n s W h o s e P l a n s A p p e a r e d I n A p p e n d i x A T h i s a p p e n d i x i n c l u d e s t r a n s c r i p t s o f f o u r l e s s o n r e c o r d i n g s . P l a n s o f t h e s e l e s s o n s a p p e a r e d i n a p p e n d i x A . A t t h e b e g i n n i n g o f e a c h t r a n s c r i p t a p p e a r s s o m e p e r t i n e n t i n f o r m a t i o n a b o u t i t s d a t e a n d t h e t e a c h e r w h o g a v e t h e l e s s o n . M a t c h i n g t h e d a t e s o n b o t h a p p e n d i c e s , B a n d A , s h o w s t h e c o r r e s p o n d e n c e b e t w e e n t h e l e s s o n s a n d t h e i r p l a n s . 3 8 4 3 8 5 ( D a t e : 1 1 - 2 4 - 8 6 ) ( T e a c h e r : M r . S t e w a r t ) " L e t m e t u r n y o u r a t t e n t i o n t o t h e s k y , t h e m o t i o n o f t h e s t a r s , s u n , a n d t h e p l a n e t s , a n d s o o n . A n d a f t e r a l o t o f q u e s t i o n s a n d d i f f i c u l t i e s i n t h e r e s u l t s , N e w t o n w a s t h e o n e w h o c a m e a l o n g a n d s a y s g r a v i t y i s w h a t h o l d s t h e u n i v e r s e t o g e t h e r . T h e p l a n e t s a r e h e l d i n t o g r a v i t y a b o u t t h e s u n . O t h e r w i s e i n e r t i a w o u l d c a r r y t h e p l a n e t s i n a s t r a i g h t l i n e ; b u t t h e y a r e i n a c u r v e b e c a u s e t h e y a r e p u l l e d b y g r a v i t y i n t o a c u r v e d p a t h . A n d s o N e w t o n a g a i n c o m e s t o t h e s c e n e w i t h a s e t o f p h y s i c a l l a w s t h a t h o l d o n t h e s u r f a c e o f t h e e a r t h o r a n y w h e r e e l s e . P h y s i c s i s a u n i v e r s a l s e t o f b e h a v i o r s a n d w e c a n d i s c o v e r b y d o i n g e x p e r i m e n t s h e r e o n t h e e a r t h a n d e x t e n d t h i s a n y w h e r e . W e l l , w h a t w e w a n t t o d o i n t h e n e x t c h a p t e r i s t o e x t e n d t h e u n d e r s t a n d i n g o f t h e w a y t h i n g s m o v e t o s e e w h a t s o r t o f o t h e r u n d e r s t a n d i n g s w e c a n g l e a n f r o m t h a t . W e w a n t t o b e g i n c h a p t e r n i n e t o d a y w h i c h i s m o m e n t u m , a n d w e w a n t t o c o n t i n u e . Y o u n o t i c e d t h e s c h e d u l e s a y s t h a t w e ' r e g o i n g t o g e t a w e l l d e s e r v e d l o n g w e e k e n d i f y o u . . . ; a n d w e a l l n e e d t h a t ; a n d w e ' l l c o n t i n u e o u r s t u d y o f c h a p t e r n i n e n e x t w e e k ; a n d d o a t e s t o n T h u r s d a y . A w e e k f r o m t h i s T h u r s d a y w e ' l l h a v e t h e e x a m . S o w h a t w e h a v e t o d o t o d a y i s t o g e t s t a r t e d i n c h a p t e r n i n e . L e t m e p o i n t o u t t o y o u , w h a t w e ' r e r e a l l y l o o k i n g f o r i s a l a w t h a t ' s s o p o w e r f u l , o r a s e t o f l a w s , o r a d i f f e r e n t k i n d o f l a w t h a t ' s s o p o w e r f u l , t h a t i f i t w o r k s , w e c a n u n d e r s t a n d t h e e n t i r e e c o n o m i c s y s t e m ; t h e e n t i r e i n d u s t r y i s a l l b a s e d o n t h i s o n e t y p e o f r u l e i n s c i e n c e . I t ' s n o t t h e k i n d o f t h i n g t h a t w a s d i s c o v e r e d b y a n y b o d y . I t ' s a s o r t o f u n d e r s t a n d i n g t h a t j u s t e v o l v e s . W h a t I a m t a l k i n g a b o u t i s c o n s e r v a t i o n l a w s . C o n s e r v a t i o n l a w d o e s n ' t m e a n s a v i n g t h e t r e e s , o r t h e w h a l e s a n d t h a t s o r t o f t h i n g . W h a t I a m t a l k i n g a b o u t i s t h e c o n s e r v a t i o n l a w : i s a q u a n t i t y , a c o n s e r v e d q u a n t i t y t h a t r e m a i n s t h e s a m e t h r o u g h o u t a n i n t e r a c t i o n . A q u a n t i t y t h a t r e m a i n s t h e s a m e t h r o u g h t h e i n t e r a c t i o n i s a c o n s e r v e d q u a n t i t y . N o w l e t ' s s e e . S u p p o s e , l e t m e g i v e y o u s o m e e x a m p l e s o f s o m e s i t u a t i o n s o f q u a n t i t i e s t h a t a r e c o n s e r v e d o r n o t . S u p p o s e t h a t . . . . I w a s t e l l i n g t h e s e c o n d h o u r a j o k e ; i t ' s a l w a y s a d a n g e r ; b u t I ' l l t r y i t a g a i n , a n d m a y b e i t w i l l w o r k t h i s t i m e . T h e s t o r y o f t h e f e l l o w w h o w a s s i t t i n g i n t h e b a r a n d w a t c h i n g a b a s e b a l l g a m e o n t e l e v i s i o n , b u t h e h a d t o g o t o t h e b a t h r o o m . S o h e h a d a l m o s t a f u l l g l a s s o f b e e r . H e g o t u p , w e n t t o t h e b a t h r o o m w h e n h e g o t b a c k , t h e g l a s s o f b e e r w a s a l m o s t a l l c o n s u m e d ; m o s t o f t h e b e e r w a s g o n e . W e l l , h e o r d e r e d a n o t h e r o n e , a n d h e r e a g a i n , h e w a n t e d t o g o t o t h e b a t h r o o m a g a i n . S o h e s a i d , w e l l , I d o n ' t k n o w w h o d i d t h i s ; w h o i n t h e b a r w o u l d d r i n k m y b e e r . H e f i g u r e d t h a t h e w o u l d s o l v e t h e p r o b l e m b y w r i t i n g a S ( A ) : T : S ( B ) : T : S ( C ) : 3 8 6 l i t t l e n o t e . A n d h e s a i d i n h i s h i s n o t e " I s p i t i n t h i s . " H e p u t h i s n o t e u n d e r t h e g l a s s . H e t h e n w e n t t o t h e b a t h r o o m a n d c a m e b a c k a n d o n t h e n o t e t h e r e w a s a n a d d i t i o n o n t h e u n d e r s i d e " I s p i t i n i t t o o . " [ L a u g h t e r ] A n e x a m p l e o f c o n s e r v a t i o n l a w ! Y o u w o u l d e x p e c t w h e n y o u w e n t t o t h e b a t h r o o m a n d c a m e b a c k t h a t t h e a m o u n t o f b e e r y o u h a d w a s t h e s a m e , c o n s e r v e d . L e t ' s s e e a n o t h e r e x a m p l e . S u p p o s e t h a t y o u h a v e a s y o u r e n t i r e a s s e t s 3 7 c e n t s ; y o u h a v e 3 7 c e n t s i n y o u r p o c k e t . Y o u g e t h o m e a n d y o u d e c i d e t o t r a n s f e r y o u r a s s e t s f r o m y o u r p o c k e t t o y o u r p i g g y b a n k . O . K . , n o w ; s o y o u t a k e t h e c o i n s : a q u a r t e r , a d i m e , a n d t w o p e n n i e s , a n d p u t t h e m i n t h e p i g g y b a n k . N o w t h e p i g g y b a n k h a s 3 7 c e n t s i n i t . W h a t d o e s y o u r p o c k e t h a v e i n i t ? " " N o t h i n g ! " " O . K . , a n d w h a t i s c o n s e r v e d i n t h a t s i t u a t i o n a n d w h a t i s n o t ? I s t h e a m o u n t o f m o n e y i n y o u r p o c k e t a c o n s e r v e d q u a n t i t y ? ” ” Y e a h ! ” " N o ! I s t h e a m o u n t o f m o n e y i n y o u r p i g g y b a n k a c o n s e r v e d q u a n t i t y ? " " Y e a h ! N o ! " " N o . W h a t i s c o n s e r v e d i n t h a t ? " " 3 7 c e n t s ! " " Y e a h , t h a t r e p r e s e n t s t h e a m o u n t o f m o n e y t h a t y o u h a v e . T h a t i s a c o n s e r v e d q u a n t i t y . B u t i n a s y s t e m w h e r e y o u ' r e a d d i n g o r s u b t r a c t i n g , t h e n i t ' s n o t c o n s e r v e d . O . K . ; i n a c a s e o f m o n e y i t ' s i m p o r t a n t t o h a v e i t b e e n a c o n s e r v e d q u a n t i t y . I s i t n i c e t o b e a b l e t o s a y : I h a v e a h u n d r e d d o l l a r s i n m y s a v i n g s , a n d k n o w t h a t t h a t 1 0 0 d o l l a r s i s s t i l l t h e r e ? T h a t ' s c o m p a r a b l e t o k n o w t h a t i t ' s a c o n s e r v e d q u a n t i t y . B a n k s a r e b a s e d o n t h e i d e a o f c o n s e r v a t i o n : c o n s e r v a t i o n o f m o n e y . C o n s e r v a t i o n l a w s a r e v e r y i m p o r t a n t . A l l o f c h e m i s t r y i s b a s e d o n c o n s e r v a t i o n l a w s . S o w h a t w e w a n t t o d o i s l o o k f o r q u a n t i t i e s t h a t a r e c o n s e r v e d i n p h y s i c s , a n d w e w a n t t o e x p a n d o n t h a t . W e l l . O . k . , w e d e f i n e t h e c o n s e r v a t i o n l a w s . L e t ' s t h i n k o f a s y s t e m h e r e . H e r e i s a n e x a m p l e t h a t I m a y s t a r t o u t . S u p p o s e t h a t y o u h a v e a n i c e c u b e i n a g l a s s , a l l i c e , n o w a t e r . Y o u g o t t o s i t a r o u n d f o r a w h i l e , t h e i c e c u b e m e l t s . W h a t c h a n g e i s i n t h a t e x a m p l e ? L e t ' s s e e w e m i g h t b e a b l e t o g e t s e v e r a l d i f f e r e n t t h i n g s t h a t c h a n g e . W h a t w a s o n e o f t h e t h i n g s t h a t m i g h t c h a n g e ? ” " T h e f o r m ! " " T h e f o r m : c h a n g e d f o r m f r o m i c e t o w a t e r . W h a t e l s e c h a n g e d ? " " T e m p e r a t u r e ! " T e m p e r a t u r e m i g h t h a v e c h a n g e d . W h a t e l s e c o u l d h a v e c h a n g e d ? " " M a s s ! " ) V J - D A E H s t H 3 8 7 " N o ! ” ” V o l u m e " " W e l l , h e r e m a s s , v o l u m e . T h i n k o f t h e m a n d t e l l m e , n o t g u e s s e s , w h i c h o f t h o s e w o u l d ' v e c h a n g e d ? " " V o l u m e " " D o e s t h e w e i g h t o f t h e i c e d i f f e r f r o m t h e w e i g h t o f t h e w a t e r y o u g e t ? ” ( 3 - 4 ) : " N o ! " a : ” T h a t ' s s o m e t h i n g t h a t s t a y s t h e s a m e ; w o u l d n ' t i t ! " ( 2 ) : " V o l u m e ! " " I f i t w e r e s e t t i n g o n a b a l a n c e w i t h j u s t i c e i n i t , a f t e r t h e i c e m e l t s w e w o u l d e x p e c t i t t o b e b a l a n c e d . T h a t ' s a q u a n t i t y t h a t d o e s n ' t c h a n g e . S o m e b o d y m e n t i o n e d v o l u m e . Y o u e i t h e r m a d e a g u e s s o r e l s e y o u ' r e v e r y a s t u t e , b e c a u s e t h e v o l u m e o f i c e i s s l i g h t l y l a r g e r t h a n t h e v o l u m e o f w a t e r , a n d s o i t f l o a t s . S o y o u c a n s e e s o m e t h i n g s t h a t c h a n g e d , a n d s o m e t h i n g s t h a t d i d n ' t c h a n g e . A l r i g h t , s u p p o s e w e h a v e s o m e t w o c h e m i c a l s o l u t i o n s . " " W h a t d i d n ' t c h a n g e h e r e ? " " W e l l , y o u c a n f i g u r e i t o u t . I n f a c t I t o l d y o u s o m e t h i n g s . . . P a r t ” B ; t h e m a s s o f m i x e d s o l u t i o n s . S u p p o s e y o u h a v e s o m e t w o c h e m i c a l s , n o t e t h i s , i n a j a r . A n e x a m p l e o f t h i s i t ' s o n e o f t h e s o d a a c i d , f i r e e x t i n g u i s h e r , t h a t f i r e e x t i n g u i s h e r i s a n e x a m p l e . L e t ' s s a y t h a t y o u t i p p e d i t o v e r p r o p e r l y . W h a t t h a t h a s i s t w o c h e m i c a l s i n s i d e t h a t a r e n o t m i x e d , a n d w h e n y o u t i p t h e m o v e r , t h e t w o c h e m i c a l s m i x t o g e t h e r a n d t h e l i q u i d o u t f i g h t s t h e f i r e . S o t h e r e ' s a n e x a m p l e o f t h e m a s s o f t w o s o l u t i o n s b e f o r e y o u m i x a n d a f t e r y o u m i x t h e m t o g e t h e r . W h a t w o u l d ' v e c h a n g e d ? ” " V o l u m e ! " " T h e v o l u m e w o u l d c h a n g e ! T h a t ' s i f I h a v e h a l f a c u p o f l i q u i d h e r e , a n d a c u p o f l i q u i d h e r e , a n d p o u r t h e t w o l i q u i d s t o g e t h e r ; I a m g o i n g t o g e t s o m e t h i n g o t h e r t h a n a c u p - a n d - a - h a l f ? ” [ S t a r t e d t o e x p l a i n s o m e t h i n g b u t n o t a u d i b l e o n t h e t a p e ] ” O . K . ; i n t h a t c a s e y o u m i g h t g e t v o l u m e c h a n g e ; o r , a r e t h e r e o t h e r e x a m p l e s w h e r e y o u c a n g e t s o m e t h i n g t o c h a n g e v o l u m e ? F o r e x a m p l e i f i t ' s a l c o h o l a n d w a t e r : y o u h a v e a c u p o f a l c o h o l a n d a c u p o f w a t e r , y o u d o n ' t g e t t w o c u p s o f m i x t u r e . I t ' s s o m e t h i n g j u s t a l i t t l e l e s s t h a n t h a t . T h a t ' s t h e w a y w a t e r a n d a l c o h o l m i x t o g e t h e r . Y o u c a n s a y v o l u m e m a y c h a n g e d e p e n d i n g o n y o u r i n t e r p r e t a t i o n . W h a t w o u l d n ' t h a v e c h a n g e d i n t h a t c a s e ? ” " W e i g h t ! ” " T h e w e i g h t ! O . K . , i n t h a t c a s e w e i g h t m a y n o t c h a n g e . B u t n o w y o u h a v e t o b e c a r e f u l a b o u t w e i g h t . L e t m e g i v e y o u a n e x a m p l e r i g h t h e r e . S u p p o s e y o u h a d a l o g , a w o o d l o g w e i g h s f i v e p o u n d s . Y o u t a k e i t a n d p u t i t i n t h e f i r e p l a c e a n d s e t f i r e t o i t . A n d a f t e r i t b u r n s y o u w i n d u p w i t h j u s t a l i t t l e h a l f a c u p o f a s h e s w h i c h d o e s n o t w e i g h a n y t h i n g . W h a t h a p p e n e d t o S ( 2 - T : S : T : S ( A ) : S ( B ) : T O . 3 8 8 t h e f i v e p o u n d s o f w o o d i n t h e l o g ? " 3 ) : " I t b u r n e d ! " " I t b u r n e d ! O . K . , i t ' s g o n e . I t ' s n o t t h e r e . I t ' s n o t c o n s e r v e d i n t h a t c a s e i s n ' t i t ! 8 0 s o m e t i m e s w h e n y o u h a v e a c h e m i c a l r e a c t i o n , q u a n t i t i e s s u c h a s m a s s a r e c o n s e r v e d , a n d s o m e t i m e s t h e y ' r e n o t . N o w t h e g u y t h a t r e a l l y u n t a n g l e d t h a t q u e s t i o n w a s a F r e n c h m a n b y t h e n a m e o f L a v o s i e r . L a v o s i e r s a i d w h a t y o u h a v e t o d o ; h e s a i d t h a t m a s s i s a q u a n t i t y t h a t ' s c o n s e r v e d i n c h e m i c a l r e a c t i o n s ; a n d h o w h e d e s c r i b e s i t i s a s t h i s : y o u h a v e t o h a v e a c l o s e d s y s t e m . Y o u c a n ' t l e t a n y o f t h e p a r t s g e t a w a y . I n t h e c a s e o f t h e b u r n i n g l o g w h a t g e t s a w a y ? " " G a s , s m o k e ! " " G a s , s m o k e , h e a t , p a r t i c l e s , r i g h t ! L a v o s i e r s a y s i f y o u h a v e a b o x t h a t y o u c a n p u t t h i s i n , a c o n t a i n e r , b u r n i t i n s i d e a c o n t a i n e r t h e a m o u n t o f w h a t y o u h a v e t o b e g i n w i t h i s w h a t y o u h a v e l e f t o v e r i f t h e c o n t a i n e r i s c l o s e d , y o u h a v e a c l o s e d s y s t e m . Y o u c a n t h i n k a b o u t a c l o s e d s y s t e m o r a n o p e n s y s t e m i n t e r m s o f t h e m o n e y , t h e c o i n s i n y o u r p o c k e t . W e l l , a l r i g h t , h o w a b o u t t h i s o n e p a r t C , w h a t w o u l d L a v o s i e r s a y a b o u t t h i s o n e ? Y o u t a k e s o m e g r o u n d - u p c O p p e r , s o m e p o w d e r c a p p e r a n d s o m e p o w d e r s u l f e r a n d m i x i t t o g e t h e r . I f y o u s e t f i r e t o i t i t m a k e s a v e r y b r i g h t f l a m e , a l o t o f s m o k e , a n d i t s t i n k s u p t h e p l a c e . W h a t w o u l d ' v e c h a n g e d i n t h a t r e a c t i o n b e t w e e n c o p p e r a n d s u l f e r ? " ” M a s s , c o l o r , f o r m ! " " M a s s c o l o r , f o r m , c h e m i c a l c o m p o s i t i o n ! I s t h e r e a n y t h i n g t h a t d i d n ' t c h a n g e ? " " V o l u m e ! " " N o , w e i g h t ! " " W o u l d t h e w e i g h t h a v e c h a n g e d i f y o u h a d s m o k e g e t t i n g a w a y ? " 8 3 ( 2 ) : " Y e a h ! " T : S : T : S ( A ) : T : " S o m e o f t h e w e i g h t w o u l d ' v e b e e n c a r r i e d a w a y b y t h e s m o k e u n l e s s y o u c l o s e t h e s y s t e m . Y o u c a n s a y , w e l l , i t d i d n ' t i f t h e s y s t e m i s c l o s e d . B u t i f y o u ' r e b u r n i n g i t i n a n O p e n j a r l i k e t h i s , t h e w e i g h t w o u l d c h a n g e . H o w a b o u t t h i s o n e t h e m a s s o f A l k a - S e l t z e r i n w a t e r : t w o t a b l e t s o f A l k a - S e l t z e r p l o p - p l o p f i z - f i z ! " " I t ' s a r e l i e f ! " ” Y e a h , I d i d n ' t k n o w t h a t , b u t M a r k s a y s i t ' s a r e l i e f . [ S o m e i n a u d i b l e c o m m e n t s ] W h a t q u a n t i t i e s w o u l d c h a n g e ? W h a t t h i n g s w o u l d c h a n g e i f y o u p u t A l k a - S e l t z e r i n w a t e r ? " ” T h e w e i g h t ! " ” T h e w e i g h t o f w h a t ? " " T h e w e i g h t . . . o f w a t e r i n A l k a - S e l t z e r . T h e b u b b l e s m a k e . . . " " O h ! B u t n o w t h e b u b b l e s , n o w , w a i t a m i n u t e , n o w w e g o t a p r o b l e m . T h e b u b b l e s a r e b u b b l e s o f g a s t h a t h a v e w e i g h t . . . " 3 8 9 S ( A ) : " R i g h t ! " T : " A n d t h e y g o a w a y , a n d s o i t s m a s s ' s g o i n g t o b e c o n s e r v e d i n t h a t c a s e ? " S ( A ) : " I s a i d t h e w e i g h t ! " T : " W e l l , a l r i g h t , t h e w e i g h t . I s t h e w e i g h t g o i n g t o c h a n g e ? " S ( A ) : " Y e a h ! ” T : ” 0 . K . , t h e w e i g h t i s g o i n g t o c h a n g e b e c a u s e s o m e o f t h e g a s e s c a p e d ; t h e b u b b l e s o f g a s e s c a p e d . S u p p o s e y o u p u t . . . t h i s i s a c l o s e j a r , w i t h a c o r k o n i t , s e a l i t u p , t h e n p l o p - p l O p , f i z - f i z y o u k e p t t h e g a s i n s i d e . . . " S ( B ) : " N o r e l i e f t h e r e . . . ” T : " N o r e l i e f . Y o u g o t m o r e g a s t h a n b e f o r e . . . " C l a s s : ( S o m e l a u g h t e r ) T : O . K . , b u t w o u l d n ' t t h e w e i g h t b e c o n s e r v e d t h e n ? S : " Y e a h , y e a h . . . ! " T : ” I f y o u c l o s e t h e s y s t e m , m a s s w i l l b e c o n s e r v e d , t h a t ' s w h a t L a v o s i e r s a i d . P a r t 3 , 1 8 t h c e n t u r y , t h e f a t h e r o f c h e m i s t r y ( f i l l i n g i n b l a n k s o n w o r k s h e e t ) . S t a t e m e n t o f a l a w : i n a c l o s e d s y s t e m t h e m a s s o f c h e m i c a l s b e f o r e r e a c t i o n a r e e q u a l t o t h e m a s s o f t h e c h e m i c a l s a f t e r w a r d s . I n c l o s e d s y s t e m s . . . . . [ r e p e a t o f t h e s a m e s t a t e m e n t ) . T h i s i s b e i n g c h e c k e d b y m o r e a n d m o r e s e n s i t i v e b a l a n c e s u n t i l w e ' r e c o n v i n c e d t h a t t h i s i s t r u e t o a t l e a s t 1 p a r t i n a b i l l i o n ; w h i c h m e a n s t h a t i f y o u w a n t e d o n p e r c e n t a g e b a s i s i t ' s 0 . 0 0 0 0 0 1 2 a t l e a s t t h a t a c c u r a t e ; o n e p a r t o f a b i l l i o n . 8 0 t h a t i n a c h e m i c a l r e a c t i o n m a s s i s a c o n s e r v e d q u a n t i t y . I t ' s a v e r y p o w e r f u l l a w , t h a t ' s w h a t c h e m i s t r y i s b a s e d u p o n . W h a t y o u d o i n c h e m i c a l r e a c t i o n s , i s t h a t y o u a s s u m e t h a t m a s s e s b e f o r e r e a c t i o n a r e e q u a l t o m a s s e s a f t e r r e a c t i o n . A n d a l l o f c h e m i s t r y i s b a s e d o n t h a t . O . K . , k n o w i n g t h i s w h y i s i t t h a t w e u s e m a s s t o m e a s u r e t h e a m o u n t o f m a t t e r a n d n o t v o l u m e ? W e l l , I w o u l d t u r n t h i s a r o u n d a n d s a y v e r y o f t e n w e u s e v o l u m e t o m e a s u r e q u a n t i t i e s a n d n o t m a s s . E x a m p l e : w h e n y o u m a k e a r e c i p e , c h o c o l a t e c h i p c o o k i e s o r w h a t e v e r ; y o u m e a s u r e t h e a m o u n t o f s u g a r b y m a s s o r v o l u m e ? ” S s : ” V o l u m e ! " T : " V o l u m e ! I t s a y s a c u p o f s u g a r , r i g h t ! N o t a p o u n d o f s u g a r , o r h a l f a p o u n d o f s u g a r , b u t a c u p o f s u g a r . Y o u ' r e m e a s u r i n g b y v o l u m e , a r e n ' t y o u ? " S s : " Y e a h ! " T : ” I n r e c i p e s , A m e r i c a n s t y l e , r e c i p e s a r e g i v e n b y v o l u m e m e a s u r e t o a l a r g e e x t e n t . E u r o p e a n s t y l e r e c i p e s a r e g i v e n b y m a s s m e a s u r e m e n t s . T h e y s a y s o m a n y g r a m s o f s u g a r , s o m a n y g r a m s o f w a t e r , s o m a n y g r a m s o f f l o u r . W e l l , s o w h y i s i t t h a t w e u s e t h e m a s s t o m e a s u r e a n d n o t t h e v o l u m e ? W e l l , t h e v o l u m e c a n v a r y ; i t ' s n o t a c o n s e r v e d q u a n t i t y i n m a n y c a s e s ; b u t m a s s i s . T h a t ' s w h y w e m e a s u r e m a s s i n c h e m i s t r y i n s t e a d o f v o l u m e . W h e n c a n w e u s e v o l u m e t o m e a s u r e 3 9 0 m a s s ? W e l l , o n e e x a m p l e i s w h e n y o u ' r e t a l k i n g a b o u t l i q u i d s . L i q u i d s d o n ' t c o m p r e s s , a n d s o i t ' s p r e t t y s a f e t o u s e v o l u m e f o r l i q u i d s . I n f a c t t h e r e i s a n o l d w i s e s a y i n g t h a t s u m m a r i z e s t h i s . T h e s a y i n g i s : " T h e p i n t ' s a p o u n d t h e w o r l d a r o u n d ” . A p i n t o f l i q u i d m e a s u r e , t h a t i s t w o c u p s , i s e q u a l t o a p o u n d , a n d t h a t ' s u s e f u l f o r y o u : c o o k s . S o t h e f u t u r e c o o k s , i n c l u d i n g b a c h e l o r c o o k s , t o k n o w t h a t a p i n t ' s a p o u n d t h e w o r l d a r o u n d . T w o c u p s i s e q u a l t o a p o u n d , a l i q u i d m e a s u r e . S o t h a t i f y o u h a v e t w o c u p s o f w a t e r , e q u a l t o o n e p o u n d o f w a t e r . T w o c u p s o f s t r a w b e r r y , h o w e v e r , d r y m e a s u r e , i t d o e s n ' t w o r k . H e r e i s a r e c i p e f o r y o u . I d o n ' t k n o w w h a t i t ' s a r e c i p e f o r . B u t w h a t a r e w e u s i n g t o m e a s u r e ? W h a t a r e w e m e a s u r i n g : i s i t m a s s , i s i t v o l u m e , o r i s i t s o m e t h i n g e l s e , w h e n i t s a y s i n t h i s r e c i p e t o t a k e o n e - a n d - a - h a l f p o u n d s o f g r o u n d c h u c k ? " S e ( 4 ) : " M a s s ! " T : " O . K . , i t ' s a c t u a l l y w e i g h t . W e i g h t i s p r o p o r t i o n a l t o m a s s , w h e n w e s t a y a t t h e s u r f a c e o f t h e e a r t h . T h e r e i s a n u m b e r o f q u a n t i t i e s i n p h y s i c s t h a t i s c o n s e r v e d . W e l o o k f o r t h e s e c o n s e r v e d q u a n t i t i e s . A q u a n t i t y t h a t i s c o n s e r v e d i n a d d i t i o n t o m a s s i s c a l l e d m o m e n t u m . W h a t i s m o m e n t u m ? I t ' s a v e c t o r . I t ' s a v e c t o r p r o d u c t o f m a s s a n d v e l o c i t y . T h a t ' s w h a t m o m e n t u m i s . I t ' s a v e c t o r t h a t ' s t h e p r o d u c t o f m a s s a n d v e l o c i t y . W e c a n w r i t e t h i s i n s y m b o l . M o m e n t u m o b v i o u s l y c a n ' t b e " m " , s o w e h a v e t o c h o o s e a d i f f e r e n t l e t t e r . I n s t e a d , i t ' s c h o s e n t h e l e t t e r ” P " t o r e p r e s e n t m o m e n t u m . S o " P ” i s e q u a l t o m a s s t i m e s v e l o c i t y . T h a t ' s t h e e q u a t i o n f o r m o m e n t u m . A n y q u e s t i o n s ? M o m e n t u m i s a v e c t o r , i t ' s a p r o d u c t , m a s s i s n o t a v e c t o r , a n d s o i t d o e s n ' t h a v e a l i t t l e a r r o w t h e r e . " V " , v e l o c i t y i s a v e c t o r a d s o t h a t ' s w h a t t h e a r r o w s s t a n d f o r . N o r m a l l y w e ' l l s e e t h e s e v e c t o r s i g h s b u t t h a t ' s w h a t t h e y m e a n . A l r i g h t , i n m y e q u a t i o n w h a t d o e s t h e ” P ” r e p r e s e n t ? [ T e a c h e r w r o t e o n t h e b o a r d P - m v ] S s ( 4 ) : " M o m e n t u m ! " T : " W h a t d o e s t h e ' m ' r e p r e s e n t ? " C l a s s : " M a s s ! ” T : " A n d t h e ' V ' ? " C l a s s : " V e l o c i t y ! ” T : " V e l o c i t y , a l r i g h t . W h a t a r e t h e u n i t s i n v o l v e d h e r e . W h a t a r e t h e u n i t s f o r t h e m a s s ? " S ( A ) : " G r a m s ! ” S ( B ) : " G r a m s ! ” S ( C ) : ” G r a m s ! " T : " W e ' r e g o i n g t o u s e , a s b e f o r e , u n i t s o f m a s s : k g m s ; u n i t s o f d i s t a n c e : m e t e r s ; u n i t s o f t i m e : s e c o n d s . S o w e ' r e g o i n g t o u s e t h e ” M K S ” S y s t e m ; t h a t m a k e s t h e u n i t o f m a s s i n k g m , s p e e d o f m e t e r s p e r s e c o n d . T h e M K S , m e t e r s f o r d i s t a n c e , s e c o n d f o r t i m e . T h i s i s 3 9 1 v e l o c i t y ( w r i t i n g o n b o a r d ) a n d t h e u n i t s a r e m e t e r s / s e c o n d . A l r i g h t ! " " W h a t ' s m o m e n t u m ? " " G o o d q u e s t i o n . N o w y o u s e e m o m e n t u m i s m a s s t i m e s v e l o c i t y . S o i t ' s g o i n g t o b e t h e u n i t s o f m a s s t i m e s t h e u n i t s o f v e l o c i t y . S o w h a t i s t h e u n i t s o f m o m e n t u m g o i n g t o b e ? K i l o g r a m s t i m e s m e t e r s d i v i d e d b y s e c o n d s . 8 0 t h e u n i t s o f m o m e n t u m k i l o g r a m s t i m e s m e t e r s d i v i d e d b y s e c o n d s , k i l o g r a m s m e t e r s p e r s e c o n d . " " I h a v e a q u e s t i o n . W h e n w e d o t h i s t h i n g i s i t l i k e t w o m e t e r s t i m e s t w o g r a m s a n d t h e n d i v i d e b y s e c o n d s ? ” " W e l l , y o u h a v e t o k n o w w h a t t h e u n i t s a r e . F o r e x a m p l e , i f y o u w a n t e d t o k n o w t h e m o m e n t u m o f a 1 0 0 k g m o b j e c t , t r a v e l l i n g a t 2 0 m e t e r s i n 3 s e c o n d s , y o u t a k e t h e m a s s t i m e s t h e d i s t a n c e d i v i d e b y t h e t i m e ; k i l o g r a m s t i m e s m e t e r s d i v i d e d b y s e c o n d s w o u l d g i v e y o u t h e m o m e n t u m . O . K . , i t m a y b e h a n d y t h a t I k e e p t h i s o n y o u r s h e e t : m o m e n t u m i s e q u a l t o m a s s t i m e s v e l o c i t y . A s a m p l e o f p r o b l e m s n o w . T h e y ' r e s i m p l e b u t r e m e m b e r i d e n t i f y t h e k n o w n q u a n t i t i e s i n t h e p r o b l e m . T h e r e a s o n t h a t I r e m i n d y o u t o d o t h i s a g a i n i s t h a t w h e n w e g e t t o c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m i t ' s a b o o k - k e e p i n g n i g h t m a r e . M a t h e m a t i c a l l y i t ' s d i f f i c u l t t o k e e p t r a c k o f d i f f e r e n t s p e e d s o f t w o o b j e c t s b e f o r e a n d a f t e r . I t ' s a b o o k k e e p i n g t h i n g . S o , i f y o u ' r e n o t c a r e f u l i n m a t h e m a t i c s , g e t u s e d t o i t a n d d o i t c a r e f u l l y . ” S : T : 3 9 2 ( D a t e : 1 1 - 2 6 - 8 6 ) ( T e a c h e r : M r . D a v i s ) ” T h e s e a r e o b s e r v a t i o n a l t y p e a c t i v i t i e s . T h e e x p e r i m e n t i s o n e t h i n g t h a t w h e n y o u , a t l e a s t i n m y m i n d , a n e x p e r i m e n t i s s o m e t h i n g w h e r e y o u h a v e a h y p o t h e s i s , y o u h a v e a d e f i n i t e o v e r a l l p u r p o s e i n m i n d , a p r o c e d u r e t h a t y o u d e v e l O p , y o u ' r e c o l l e c t i n g d a t a , a n d f o r m t h e d a t a y o u ' r e l o o k i n g b a c k a n d c o m i n g u p w i t h c e r t a i n c o n c l u s i o n s . W e l l , t h i s t y p e o f e x p e r i e n c e h e r e i s , m a y b e m o r e i n t h e o r d e r o f a n e x p e r i e n c e t h a t d e a l s w i t h e q u i p m e n t , b u t i t ' s n o t n e c e s s a r i l y a f o r m a l e x p e r i m e n t , l i k e a n a c t i v i t y - t y p e e x p e r i m e n t . T h e s i t u a t i o n i n t h e r o o m t h e n , a t e a c h t a b l e t h e r e i s t h e s a m e t o p i c b u t a d i f f e r e n t v i e w o f t h e t O p i c . A n d t h e t o p i c i s m o m e n t u m , a n d i t d e a l s w i t h c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m . L e t m e r e v i e w b a c k o r t a l k a b o u t m o m e n t u m . F r o m o u r w o r k o n M o n d a y , a n d f o r m y o u r r e a d i n g l a s t n i g h t a n d y e s t e r d a y i n t h e c l a s s r o o m , w e s e e m o m e n t u m i s a t o p i c t h a t i s r e a l l y t h e p r o d u c t o f m a s s a n d v e l o c i t y . M o m e n t u m i s a s o r t o f a c o n t r i v e m a t h e m a t i c a l n u m b e r t h a t i s a r r i v e d a t b y t h e p r o d u c t o f m a s s a n d v e l o c i t y . S o l e t ' s k i n d o f t h i n k a b o u t t h i s a l i t t l e b i t , a n d a s I a m s a y i n g I w a n t y o u t o l i s t e n a n d i n t h e m i n d p i c t u r e ( i n a u d i b l e ) . . . . . s m a l l c a r . O . K . , p i c t u r e a s m a l l c a r , f o u r w h e e l s . T h e c a r i s m o v i n g a t a f i x e d s p e e d o n t h e t a b l e , a n d h a s a m o m e n t u m . W h e n w i l l t h e c a r n o t h a v i n g m o m e n t u m ? " " W h e n i t ' s n o t m o v i n g . " " O . K . , t h e c a r i s m o v i n g r e l a t i v e t o t h e t a b l e , a t l e a s t t h i s n o w y o u c a n g e t t h e i d e a i n m i n d . i f t h a t c a r , t h a t h a s s o m e m o m e n t u m , l e t ' s s e e i f y o u c a n c o m p a r e t h e m o m e n t u m o f t w o d i f f e r e n t c a r s . L e t ' s s a y a c a r h a v i n g t w i c e t h e m a s s b u t h a l f t h e s p e e d , h o w w o u l d t h e t w o m o m e n t u m c o m p a r e ? [ w a i t f o r 5 s e c . ; n o r e s p o n s e ] H o w w o u l d t h e t w o m o m e n t u m s c o m p a r e , i f y o u h a d a s e c o n d c a r w h i c h h a s t w i c e t h e m a s s b u t o n l y h a l f t h e s p e e d ? " " T h e s a m e ! " ” T h e t w o m o m e n t u m s w i l l b e t h e s a m e . 0 . K . , g e t t h a t p i c t u r e i n m i n d . I m a g i n e t w o c a r s t h a t a r e n o t m o v i n g a t a l l , t h e y ' r e a t t h e c e n t e r o f t h e t a b l e ; a n d a s p r i n g p u s h e s a t t h e m . S o t h a t o n e c a r i s t h r o w n o n e w a y , t h e o t h e r c a r i s t h r o w n t h e o t h e r . I n o t h e r w o r d s , l i k e a m e t a l s p r i n g p O p s u p b e t w e e n t h e m , m a k e t h e m f l y a p a r t . Y o u c a n i m a g i n e t h a t t h i n g t o h a p p e n . W h a t i f t h e m o m e n t u m o f t h e c a r m o v i n g t o t h e r i g h t a n d t h e m o m e n t u m o f t h e c a r m o v i n g t o t h e l e f t a r e t h e s a m e ? " [ S t u d e n t s a f t e r w a r d s t a r t e d t o d o t h e a c t i v i t i e s w h i l e t h e t e a c h e r c i r c u l a t e d a r o u n d . ] 3 9 3 ( D a t e : 1 2 - 2 - 8 6 ) ( T e a c h e r : M r . S t e w a r t ) " O n e o f t h e t h i n g s w e c a n d o i s m e a s u r e t h e s p e e d o f a b u l l e t . N o w b u l l e t s t r a v e l r a p i d l y . T h e y c a n b e s o s m a l l , a n d s o i t ' s d i f f i c u l t t o o b s e r v e a n d m e a s u r e . T h e c o n s e r v a t i o n p r i n c i p l e s w i l l a l l o w u s t o c a l c u l a t e t h e s p e e d o f t h e b u l l e t . W h a t w e ' r e g o n n a d o , t h i s b u l l e t b y t h e w a y i s p o w e r e d b y a i r , t h i s i s a n a i r p i s t o l a n d t h e b u l l e t c o n s i s t s o f a l i t t l e l e a d p e l l e t t h a t w e ' r e g o i n g t o s h o o t . N o w I a s k e d s o m e o f y o u y e s t e r d a y , a n d t h i s c l a s s r e a l l y l e t m e d o w n o n t h i s , b e c a u s e I a s k e d y o u t o b r i n g i n s o m e c a t s y o u d i d n ' t w a n t a n y m o r e ! N o w e v e r y b o d y t h a t h a s c a t s , h a s c a t s t h a t d i d n ' t w a n t a n y m o r e . U s u a l l y I s t a r t w i t h o n e c a t , w e w i n d u p w i t h s e v e n b e f o r e v e r y l o n g a n d t h e n y o u g e t t w e l v e a n d t h e n y o u g e t u p c a t s r u n n i n g u p a n d d o w n i n t h r e e s . S o , f o r t u n a t e l y s o m e b o d y i n o n e o f t h e o t h e r c l a s s e s b r o u g h t u s a c a t t h a t w e c a n u s e f o r t h i s e x p e r i m e n t . S o , w h a t w e ' r e g o n n a d o i s s h o o t t h e c a t w i t h t h e g u n . W e ' r e t h e n g o i n g t o m e a s u r e t h e s p e e d w i t h w h i c h t h e c a t i s m o v i n g a f t e r i t ' s s h o t ; a n d f r o m a p p l y i n g t h e c a l c u l a t i o n s i n v o l v i n g c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m w e c a n g o b a c k a n d d e t e r m i n e h o w f a s t t h e b u l l e t ' s t r a v e l l i n g . H e r e i s t h e c a t ; I g o t t h e c a t i n t h e s a c k ; a n d I b e t y o u t h i n k i t ' s g o n n a b e a w h o l e r e a l r e d s t u f f t h i n g t h a t I h a d b e f o r e . I c a n t e l l t h a t I s k i n s o m e o f t h e s k i n o f f i t . N o w h e r e i t i s . H e r e i s t h e c a t I ' m g o i n g t o u s e . I u s e k i n d o f i n q u o t e s c u t . H e r e i s t h e i d e a . T h i s i s a i r t r a c k p i p e , a n d t h i s i s t h e k i t t y t a i l , t h e r e . A n d t h e k i t t y ' s t a i l i s j u s t a t t h e r i g h t h e i g h t . S o , w h e n t h i s t h i n g s l i d e s d o w n t h e t r a c k o f t h e a i r t r a c k , i t w i l l j u s t g o b e t w e e n t h e e l e c t r i c e y e , b e t w e e n t h e l i g h t a n d t h e p h o t o c e l l t h e r e , t h a t w i l l c a u s e t h e t h i n g t o O p e r a t e . [ T e a c h e r s t a r t e d t o p r e p a r e h i s s e t u p . ) 0 . K . , h e r e h o w i t w o r k s . I ' l l s h o w y o u t h e t i m e r . H e r e i s t h e t i m e r a n d w h e n t h i s g o e s t h r o u g h t h e p h o t o g a t e i t t u r n s t h e t i m e r o n a n d k e e p s i t o n , o r a s l o n g a s i t s i n t h e p h o t o g a t e . A n d w h e n i t g o e s t h r o u g h , t h e l i g h t c o m e s o u t a g a i n , t h e t i m e s h u t s o f f . A n d s o w e g o t a w a y o f m e a s u r i n g t h e t i m e t h a t t h e c a t w i l l g o t h r o u g h ; a n d t h i s p a r t o f t h e c a t , t h e t a i l o f t h e c a t t h e r e i s e x a c t l y a t e n t h o f a m e t e r l o n g . S o w e ' l l b e a b l e t o d e t e r m i n e t h e s p e e d o f t h e c a t f r o m t h a t . S o , l e t ' s s e e , t h e i d e a i s t h i s : W e f i r e t h e b u l l e t a t t h e k i t t y ; t h e b u l l e t s t i c k s i n t h e k i t t y ; t h e b u l l e t a n d t h e k i t t y m o v e t o g e t h e r ; w e m e a s u r e t h a t s p e e d ; a p p l y c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m ; d e t e r m i n e h o w f a s t t h e b u l l e t m o v e s . T h a t ' s h o w o u r p r o b l e m w o r k s o u t . W e l l , l e t ' s d o t h e m a t h e m a t i c s o f t h i s . N o w g i v e m e s o m e v a l u e s t h a t w e n e e d . o n e v a l u e t h a t w e n e e d i s t h a t t h e m a s s o f t h e k i t t y i s 0 . 2 5 5 k g m s . W r i t e t h a t o n t h e s h e e t a s t h e m a s s o f t h e k i t t y 0 . 2 5 5 k g m s . T h e m a s s o f t h e b u l l e t i s 0 . 0 0 1 k g m s , j u s t a b o u t 1 g m ; s o i t s m a s s i s S : T : 3 9 4 . 0 0 1 k g m s . T h a t m e a n s t h a t w h e n t h e b u l l e t a n d t h e k i t t y a r e t o g e t h e r t h e y w i l l h a v e a c o m b i n e d m a s s o f h o w m u c h ? " " 0 . 2 5 6 ! " ” . 2 5 6 k i l o g r a m s . 0 . K . , y o u g o t t h a t ! A l r i g h t ! L e t ' s j u s t t h i n g s o m e o t h e r t h i n g s a b o u t o u r l i t t l e e x p e r i m e n t h e r e w e ' r e g o n n a d o . W h a t i s g o n n a b e t h e m a s s o f t h e k i t t y b e f o r e . . . ; e x c u s e m e , t h e m o m e n t u m o f t h e k i t t y b e f o r e i t g o t s h o t ? " 8 8 ( 2 - 3 ) : " Z e r o ! " T : " I t ' s g o n n a b e s i t t i n g s t a t i o n a r y a n d i t g e t s h i t a n d t h e n c a r r i e s t h a t m o m e n t u m t h r o u g h t h e e l e c t r i c e y e . L e t ' s t a k e a s e c o n d a n d w o r k o u t t h e m a t h e m a t i c s o f t h i s . W e ' l l s u m m a r i z e e v e r y t h i n g . H e r e ' s t h e k i t t y , a i r t r a c k , b u l l e t c o m i n g t h i s w a y [ m a k i n g a d r a w i n g o n t h e b o a r d ] , m a s s o f t h e b u l l e t 0 . 0 0 1 k g m s . , m a s s o f t h e k i t t y 0 / 2 5 5 k g m s . , s p e e d o f t h e b u l l e t w e l l I d o n ' t k n o w t h a t . T h a t ' s m y u n k n o w n ; t h a t ' s t h e u n k n o w n . T h e s p e e d o f t h e k i t t y i s h o w m u c h ? “ ” Z e r o ! " " Z e r o , i t ' s j u s t g o n n a b e s i t t i n g t h e r e u n t i l t h e b u l l e t h i t s i t . T h e n t h i s i s m y u n k n o w n . A f t e r i t h i t s t h e b u l l e t a n d t h e k i t t y a r e g o n n a h a v e t h e s a m e s p e e d . I a m g o i n g t o c a l l t h a t V p r i m e . 0 . K . , n o w , l e t ' s s e e : I k n o w t h a t V p r i m e a l s o , I k n o w t h i s i s g o n n a b e d i s t a n c e d i v i d e d b y t i m e a s i t g o e s t h r o u g h t h e t i m e r . A n d t h e d i s t a n c e i s 0 . 0 1 m e t e r d i v i d e d b y t h e t i m e t h a t I ' m g o i n g t o r e a d t h a t t h i n g i n s e c o n d s , a n d I ' l l b e a b l e t o c a l c u l a t e t h i s s p e e d , a n d f r o m t h a t g e t b a c k t o t h e u n k n o w n . H e r e i s m y e q u a t i o n , m a s s b u l l e t , s p e e d b u l l e t , m a s s k i t t y , s p e e d k i t t y , m a s s b u l l e t , s p e e d b u l l e t a f t e r , m a s s k i t t y , s p e e d k i t t y a f t e r . W h i c h t e r m s ' r e z e r o ? ” 8 3 ( 2 ) : " T h e s p e e d o f t h e k i t t y . " T : " I t ' s r i g h t t h e r e , t h i s i s m y u n k n o w n . S o I w r i t e t h i s e q u a t i o n i n t e r m s o f t h e u n k n o w n , a n d w h a t I g e t i s t h e s p e e d o f t h e b u l l e t i s e q u a l t o t h e s t u f f : m a s s o f t h e b u l l e t p l u s t h e m a s s o f t h e k i t t y t i m e s , r e m e m b e r t h i s i s j u s t s p e e d , d i v i d e d b y t h e m a s s o f t h e b u l l e t . N o w t h e r e i s s o m e t h i n g s i m i l a r o n y o u r p a p e r t o t h i s . 0 . K . , S o t h a t ' s w h e r e w e s t a n d . W e ' r e r e a d y t o d o t h e e x p e r i m e n t . L e t ' s t r y i t a n d s e e w h a t k i n d o f n u m b e r s w e g e t a n d w e ' l l b e a b l e t o c a l c u l a t e ; y o u ' l l b e a b l e t o c a l c u l a t e t h e s p e e d o f t h e b u l l e t [ s t a r t e d t h e a i r t r a c k a n d p r e p a r a t i o n o f t h e p i s t o n ] . J u s t a b o u t s t a t i o n a r y t h e r e . [ f i r e d ] . A l l r i g h t ; a n d t h e r e i s t h e t i m e . N o w l e t ' s g o b a c k a n d s e e w h a t w e h a v e t o d o w i t h t h i s . H e r e i s o u r t i m e r i g h t h e r e . I t ' s 0 . 4 4 s e c o n d s . s o , f i r s t o f a l l , w e ' r e g o n n a h a v e t o c a l c u l a t e t h e v a l u e o f " V " : . 1 d i v i d e d b y 0 . 4 4 m e t e r s / s e c o n d . T h e n t h i s s p e e d g o e s t h e r e . M a s s o f t h e b u l l e t p l u s m a s s o f k i t t y ; y o u k n o w t h a t w a s , m a s s o f b u l l e t i s . 0 0 1 , p l u g i t i n a n d c a l c u l a t e t h e s p e e d . O . K . , o n y o u r s h e e t i t ' s i n c o r r e c t ; i t ' s a t e n t h o f a 3 9 5 m e t e r , t h i s i s 1 0 c m . l o n g , i t ' s a t e n t h o f a m e t e r n o t a h u n d r e d t h o f a m e t e r . S o y o u r s h e e t i s i n c o r r e c t . I f y o u ' r e i n t r o u b l e a n d y o u d o n ' t k n o w w h a t t h e a n s w e r i s g o n n a t u r n o u t , i t ' s s o m e t i m e s u s e f u l t o k i n d o f k e e p i n y o u r m i n d s o m e s o r t o f a c c e p t e d v a l u e t h a t i s r e a s o n a b l e . W h a t ' s g o i n g t o b e t h e s p e e d o f t h a t b u l l e t ? 1 m e t e r p e r s e c o n d ? I s i s f a s t e r o r s l o w e r t h a n t h i s ? " 8 8 ( 2 ) : " F a s t e r ! " T : 1 m e t e r p e r s e c o n d i s l i k e t h i s , t o b e t r a v e l l i n g s o m e t h i n g l i k e t h i s . T h e b u l l e t t r a v e l s f a s t e r t h a n t h i s . A n o l y m p i c r u n n e r c a n r u n 1 0 m e t e r s p e r s e c o n d . A n d t h e b u l l e t p r o b a b l y t r a v e l s f a s t e r t h a n t h a t , f a s t e r t h a n y o u c o u l d r u n , f a s t e r t h a n y o u c a n s p r i n t . A h u n d r e d m e t e r s p e r s e c o n d , m a y b e n o t t h i s f a s t , b u t s o m e w h e r e i n t h e v i c i n i t y : m o r e t h a n 1 0 , i n t h e v i c i n i t y m a y b e o f a h u n d r e d m e t e r s p e r s e c o n d . S o , u s e y o u r t e c h n i q u e f o r w o r k i n g o n . Y o u s e t t h e e q u a t i o n , w r i t e i n t h e v a l u e s w i t h t h e u n i t s , a n d y o u c a n c a l c u l a t e t h e s p e e d o f t h e b u l l e t f r o m c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m . ( i n a u d i b l e q u e s t i o n a b o u t t h e e q u a t i o n ) [ T h e t e a c h e r g a v e a n a n s w e r b u t n o t c l e a r . ] [ T h e s t u d e n t s a r e t r y i n g t o s o l v e t h e q u e s t i o n a n d t h e t e a c h e r i s m o v i n g a r o u n d f o r f i v e m i n u t e s . ] " H e r e i s w h a t I c a l l a c a n n o n , I d o n ' t k n o w i f y o u c a l l i t a c a n n o n o r n o t . M a y b e i f y o u s e e i t w o r k y o u c h a n g e y o u r m i n d . Y o u s a y y e s i t i s o r i t i s n ' t . B u t i t ' s m a d e q u i t e s i m p l y o f s o m e s t e e l , d r i n k c a n s , n o t a l l o f t h e m a r e s o f t d r i n k c a n s ; I f o u n d i n t h e j u n k y a r d , a b e e r c a n . " C l a s s : [ S o m e l a u g h t e r ] T : " T h e s e a r e o f a l l k i n d s , w h e r e c a n s a r e m a d e o f s t e e l , h u s h p l e a s e , w h e r e t h e c a n s a r e m a d e o f s t e e l , a n d t h e y h a v e b o t h e n d s r e m o v a b l e , s o t h a t y o u c a n c u t t h e m a n d t h e n y o u c a n f i x t h e m a t t h e e n d , a n d t h u s m a k e a s m o o t h l o n g t u b e , s o t h a t y o u c a n u s e t h i s f o r a c a n n o n . N o w , f o r a n u m b e r o f r e a s o n s s o f t d r i n k m a k e r s d o n ' t d o t h i s a n y m o r e . [ T h e r e i s a s e n t e n c e h e r e w h i c h I c o u l d n ' t d i s c e r n . H o w e v e r , I g u e s s e d t h e w o r d s t o r e a d : I d o n ' t d o t h i s c a n n o n a n y m o r e . ] F o r a n u m b e r o f r e a s o n s . O n e o f t h e r e a s o n s , i s d o i n g t h i s e x p e r i m e n t i n t h e p a s t h a d c a u s e d p e o p l e t o b e i n j u r e d . N o w t h e y w e r e n o t i n j u r e d i n t h e c l a s s . B u t w h e n k i d s g e t t h e s e c a n n o n s a n d s t a r t a i m i n g t h e m a t e a c h o t h e r a n d h a v i n g t h e m p r o p e l o f f , w h e n t h e y a r e n o t e x p e c t i n g i t , a n d n o t r e a l i z i n g t h a t t h e s e c a n n o n s w i l l r e c o i l a s y o u ' r e g o i n g t o s e e i t r e c o i l . T h e n , y o u k n o w i n t h e h a n d s o f s o m e k i d s t h e s e t h i n g s c a n b e d a n g e r o u s . S o , I a m n o t a d v o c a t i n g t h a t y o u l e a r n h o w t o d o t h i s , o r t h a t y o u m a k e o n e o f t h e s e t h i n g s y o u r s e l f . B u t I j u s t w a n t t o s h o w y o u w i t h a l i t t l e d e m o n s t r a t i o n t h a t w e c a n m e a s u r e , a p p l y t h e c o n s e r v a t i o n o f m o m e n t u m a n d m e a s u r e t h e s p e e d o f t h e 3 9 6 c a n n o n b a l l . A n d w h e t h e r t h e s p e e d o f t h i s c a n n o n b a l l o r t h e s p e e d o f a n y c a n n o n b a l l . t h e p r i n c i p l e i s t h e s a m e . W e ' r e g o n n a h a v e t o h a v e y o u h a v e o n e s h a r e - - [ h e a s k e d a s t u d e n t t o h o l d a b l a n k e t o r c l o t h a n d t o s t a n d a t t h e b a c k o f t h e c l a s s t o l e t t h e b a l l h i t t h e c l o t h . ] [ A s k e d a b o u t t h e l i q u i d t o b e u s e d . ] ” I d o n ' t k n o w . B u t I t o l d y o u t h e c o n c e r n t h e p e o p l e h a v e o v e r t h e d a n g e r o f t h e s e t h i n g s . T h e y a p p r o a c h e d t h e m a k e r s o f h a r d r u b b e r b a l l t o b e s u r e f r o m n o w o n t h a t t h e y d o n ' t m a k e t h e m s o t h a t t h e s i z e o f t h e b a l l j u s t d i d n ' t f i t . S o , t h e y j u s t m a k e t h e m n o w s o t h a t t h e y d o n ' t f i t n i c e l y i n t o t h e c a n t h e w a y t h i s d o e s . S o , i f w e g e t t h i s o n e l o s t w e c a n ' t f i n d a r e p l a c e m e n t f o r i t . S o t h i s i s o u r c a n n o n , t h i s i s o u r c a n n o n b a l l . W e n e e d s o m e d a t a o n t h i s . T h e m a s s o f t h e b a l l i s 0 . 0 7 7 k i l o g r a m s . T h e m a s s o f t h e c a n n o n i s 1 . 3 1 3 k i l o g r a m s . L e t m e f i r s t o f a l l d e m o n s t r a t e o u r c a n n o n . A n d w e ' l l t r y t o g e t a r e a d i n g o n t h i s ; a n d w e ' l l s e e i f i t w o r k s . A n d i f w e g e t a g o o d r e a d i n g t h e n w e ' l l g o w i t h t h a t . I f i t d o e s n ' t g e t u s a g o o d r e a d i n g t h e n w e ' l l t r y t o r e p e a t i t . O . K . , w h a t I a m p u t t i n g i n h e r e a s a c h a r g e f o r t h e c a n n o n i s a v o l a t i l e l i q u i d t h a t w i l l m i x w i t h a i r a n d f o r m a n e x p l o s i v e m i x t u r e . N o w y o u p r o b a b l y h e a r d t h a t g a s o l i n e a n d a i r f o r m a n e x p l o s i v e m i x t u r e , a n d n a t u r a l g a s f r o m t h e p i p e s t h e r e f o r m s a n e x p l o s i v e m i x t u r e w i t h a i r . A n d w h a t I a m d o i n g i s f o r m i n g a n e x p l o s i v e m i x t u r e i n t h e c a n o f t h i s v o l a t i l e m a g i c f l u i d . A n d w e ' r e g o n n a w a i t f o r t h i s e v a p o r a t e a n d f o r m a g o o d v a p o r i n s i d e a n d m i x w i t h t h e a i r b e f o r e w e t r y t o f i r e . I ' d l i k e t o h a v e y o u t w o g u y s , i f y o u w o u l d , g r a b a h o l d o f t h i s b l a n k e t a n d h o l d t h e b l a n k e t s t r a i g h t f r o m a b o v e b a c k h e r e . H o l d t h e b l a n k e t o n t h i s s i d e a n d l e t t h e b o t t o m o f t h e b l a n k e t r e s t o n t h e f l o o r . [ T e a c h e r g e t s r e a d y t o d o t h e d e m o n s t r a t i o n . ) ( P a u l ) , I n e e d a m e t e r s t i c k ; w o u l d y o u g e t m e a m e t e r s t i c k f r o m u n d e r t h e b o a r d . W h a t I a m g o n n a d o i s w h e n t h i s g o e s ; t h e c a n n o n g o e s i n o n e d i r e c t i o n , t h e b a l l g o e s i n t h e o t h e r , a n d w h a t I a m g o i n g t o d o i s t o m e a s u r e t h e s p e e d o f t h e r e c o i l i n g c a n n o n . S o I ' m g o n n a h a v e ( D a v i d ) d o t h i s , a n d w h e n h e p u s h e s t h e s t a r t b u t t o n o n t h i s i t s t a r t s c o u n t i n g ; a n d w h e n h e p u s h e s t h e s t o p b u t t o n i t ' l l s t o p , a n d w e c a n r e a d t h e t i m e t h a t i t t a k e s t h e c a n n o n t o r e c o i l f r o m t h i s l i n e u p t o t h i s l i n e . ( T w o l i n e s m a r k e d o n t h e f l o o r . ) 3 9 7 ( D a t e : 1 1 - 4 - 8 6 ) ( T e a c h e r : M r . D a v i s ) [ T h e m a i n p u r p o s e o f t h e l e s s o n a c t i v i t y w a s t o f i n d o u t t h e d e n s i t y o f g a s p r o d u c e d f r o m a n A l k a - S e l t z e r t a b l e t t h a t w a s m i x e d w i t h w a t e r . D u r i n g t h e p r e c e d i n g l e s s o n , o n N o v . 3 , M r . D a v i s d e m o n s t r a t e d t o h i s c l a s s h o w t o d o t h e a c t i v i t y . H e m e a s u r e d a l l t h e m a s s e s n e e d e d , m i x e d t h e t a b l e t w i t h w a t e r , c a l c u l a t e d t h e m a s s o f g a s p r o d u c e d , a n d d e s c r i b e d h o w t o c o l l e c t t h a t l i b e r a t e d g a s i n o r d e r t o f i n d i t s v o l u m e a n d t h e n i t s d e n s i t y . T h e s t u d e n t s w e r e g i v e n s o m e t i m e t o d r a w t h e a p p a r a t u s w h i c h h e a s s e m b l e d ( d e s c r i p t i o n o f t h e a c t i v i t y a n d t h e a p p a r a t u s a p p e a r s o n p a g e s 6 0 - 6 2 o f t h e I P S t e x t b o o k ) . ] T : ” T h e r e a s o n f o r t h e h a n d o u t h e r e i s t h a t t h i s i s a f i n i s h e d p a p e r t o b e t u r n e d i n . Y e s t e r d a y y o u h a v e a p i e c e o f l i n e d p a p e r t h a t w e s t a r t e d p u t t i n g s o m e t h i n g o n . T h e r e a s o n f o r t h a t : i s i t p o s s i b l e t o f i n d w a t e r m a s s ? Y o u w a n t t o g e t t h e g r i d p a p e r . S o w i t h t h e l i n e p a p e r t h e e x p e r i m e n t i s g o i n g t o h a p p e n i n t h i s w a y . A n y b o d y w h o i s n o t f a c i n g h i s w a y t u r n t h i s w a y . P l e a s e , ( G e o r g e ) , I n e e d t o s e e y o u r f a c e , n o t t h e b a c k o f y o u r h e a d . ( A n d y ) , ( C h r i s ) , o v e r h e r e , h e a d u p . O n t h e l i n e p a p e r o r y o u r m a s t e r s h e e t , I w a n t y o u t o p r o c e e d w i t h m e . Y o u k n o w w h e r e w e ' r e g o i n g t o g o . T o o m a n y p e o p l e d i d t h a t o v e r a p e r i o d o f t i m e , f e w d i d k n o w ; m a n y d i d n ' t k n o w . S o , l i s t e n , w e h a v e t h e s e t u p h e r e i n t h i s p a r t i c u l a r o r d e r ; y o u h a v e a t e s t t u b e h e r e w i t h a t h i r d f u l l o f w a t e r , a s t o p p e r , a f l a s k u p s i d e d o w n , a p a n . L e t m e d o o n e h e r e [ s t a r t e d t o a s s e m b l e t h e e q u i p m e n t ] . Y o u f i l l t h e p a n a b o u t h a l f f u l l w a t e r . T h e r e i s a f l a s k t o b e p u t u p s i d e d o w n , i f y o u h a v e t i n y h a n d s , y o u c a n p u t y o u r h a n d s o v e r t h e t a p ; t u r n i t o v e r ; p u t i t i n t h e w a t e r ; a n d t h e n t a k e y o u r h a n d a w a y . I f y o u g o t c l u m s y h a n d s l i k e m e , t h e n y o u m a y n e e d p i e c e o f p a p e r . Y o u p u t o n t h e t o p ; t u r n i t o v e r a s c a r e f u l l y a s y o u c a n ; p u t i t u n d e r w a t e r ; a n d t h e n t a k e y o u r h a n d a n d t h e p a p e r a w a y , k e e p t h e f l a s k u p s i d e d o w n . T h i s s h o u l d c r e a t e n o p r o b l e m s . I w a t c h e d t h e f i r s t h o u r , e v e r y b o d y d i d a v e r y g o o d j o b a t i t . ( T e a c h e r w a s a l w a y s d e m o n s t r a t i n g h o w t o d o t h e a s s e m b l a g e . ) N o w t h i s t u b i n g , b e c a r e f u l l y s l i p p e d s o t h e t u b i n g w o u l d g o u p u n d e r n e a t h t h e c h a m b e r o f w a t e r . S o y o u e n d u p w i t h t h e t u b i n g l i k e t h a t . N o w h o w d o w e m e a s u r e t h e m a s s o f t h e g a s ? W h a t d o w e h a v e t o d o ? W h e r e w o u l d t h e g a s c o m e f r o m ? T h e g a s c o m e s f o r m t h e A l k a - S e l t z e r t a b l e t ; a n d w h e n t h e A l k a - S e l t z e r c o m e s i n c o n t a c t w i t h t h e w a t e r , s o t h a t t h e c h e m i c a l r e a c t i o n t h a t g o e s o n a n d t h e r e a c t i o n t h e n p r o d u c e s t h e g a s . N o w t h e m a s s o f t h e g a s i s d e t e r m i n e d b y m e a s u r i n g t h e m a s s o f t h e s y s t e m b e f o r e w e m i x i t a n d c o m p a r i n g i t w i t h t h e m a s s o f t h e s y s t e m a f t e r w e m i x i t . I n o t h e r w o r d s w e ' r e g o i n g t o m a s s t h e s y s t e m b e f o r e t h e g a s i s r e l e a s e d a n d t h e n a f t e r t h e g a s i s r e l e a s e d . T h e S : T : 3 9 8 d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e t w o i s t h e m a s s o f t h e g a s ; 0 . K . , s o , l e t ' s g e t a l o o k o n w h a t I m e a n b y h o w d o I m e a s u r e t h e m a s s o f t h e s y s t e m b e f o r e a n d h o w d o I m e a s u r e t h e m a s s o f t h e s y s t e m a f t e r . E v e r y b o d y o n t h e t a b l e s h o u l d h a v e a b a l a n c e , a n d w e ' l l t a k e t h e t e s t t u b e , p u t t h e t e s t t u b e i n a b e a k e r l i k e t h i s , s o y o u c a n u s e t h e b e a k e r f o r s u p p o r t . Y o u t a k e y o u r A l k a - S e l t z e r t a b l e t a n d y o u b r e a k i n h a l f , i n t o t w o p i e c e s , n o t n e c e s s a r i l y h a l v e s . T h e r e a s o n I w a n t i t i n h a l f i s t h a t i t w i l l f i t i n t h e t u b e ; t h e w h o l e o n e c o u l d n o t g o d o w n t h e t u b e . 0 . K . , p u t i t o n l i k e t h a t t r y i n g n o t t o d r i b b l e a n y A l k a - S e l t z e r p i e c e s o r c h i p s . T h e n y o u m e a s u r e t h e m a s s o f t h e s y s t e m b e f o r e y o u m i x i t ; p u t i t t h e n b a c k i n t o i t s h o l d e r ; y o u c o l l e c t g a s i n t h e b o t t l e . T h a t ' s b a s i c a l l y o u r w o r k . N o w h o w d o y o u m e a s u r e t h e m a s s o f t h e s y s t e m a f t e r w a r d ? T a k e t h i s o n e . W h e r e i s t h e t a b l e t n o w ? " " D i s s o l v e d ! " " D i s s o l v e d , i t s i n t h e r e , r i g h t ! P u t i t b a c k i n h e r e ; ( p u t t i n g t h e t e s t t u b e i n a b a l a n c e ) m e a s u r e t h e m a s s o f t h e s y s t e m a g a i n . D o y o u h a v e t o i n c l u d e t h e b e a k e r h e r e ? ( A b e a k e r t h a t h a d t h e t e s t t u b e i n i t ) W h a t i s t h e p u r p o s e o f h a v i n g t h i s b e a k e r ? T h i s i s f o r t h e t e s t t u b e s o a s n o t t o f a l l o v e r . N o w , t h e r e a r e q u i c k s t e p s h e r e . C o p y t h e m a l l . n u m b e r o n e , s e t - u p . N u m b e r t w o , m a s s t h e s y s t e m b e f o r e . N u m b e r t h r e e , a d d t h e t a b l e t s a n d c o l l e c t t h e g a s . N u m b e r f o u r , w a i t , h o w m a n y m i n u t e s ? Y o u w a n t t o w a i t t e n m i n u t e s , o r m o r e , a t t h e s a m e t i m e w h i l e w a i t i n g y o u m a y s h a k e t h e t e s t - t u b e t o a l l o w a l l g a s t r a p p e d t o g o i n t o t h e b e a k e r . N u m b e r f i v e , t r i c k y ; p u t y o u r h a n d u n d e r t h e m o u t h o f t h e c o l l e c t i n g b o t t l e , b u t w e d o t h a t a f t e r r e m o v i n g t h e t u b e a n d t h e s t o p p e r . R e m o v e t h e t u b e a n d t h e s t o p p e r f r o m t h e p a n , p u t y o u r h a n d u n d e r n e a t h t h e c o l l e c t i n g p a n . Y o u c a n i m a g i n e w h a t i t ' s g o i n g t o b e l i k e . I f y o u h a v e u g l y h a n d s l i k e m e p u t a p a p e r d o w n . T h e n l i f t t h e b o t t l e u p a s c a r e f u l l y a s I c a n w i t h m y h a n d o v e r t h e t o p . A n d I t u r n t h e j a r u p h e r e ; I g e t m y h a n d o f f t h e t o p , t a k e i t o u t , t u r n i t o v e r . N o w h o w d o I m e a s u r e t h e a m o u n t o f g a s t h a t w a s i n t h i s c o n t a i n e r ? H o w d o I m e a s u r e i t ? H o w d o I m e a s u r e t h e a m o u n t o f g a s i n t h e c o n t a i n e r ? 0 . K . , w h a t I d o i s : I a d d w a t e r t o t h e s y s t e m b u t I m e a s u r e i t e v e r y t i m e I a d d ; I m e a s u r e i t w i t h m y g r a d u a t e d c y l i n d e r , I a d d w a t e r f r o m t h e s i n k b y g r a d u a t e d c y l i n d e r m e a s u r e m e n t . H o w m u c h w o u l d t h e g r a d u a t e d c y l i n d e r h o l d u p t o t h e t a p ? ” A h u n d r e d ! ” ” A h u n d r e d ! S o i n o n e - h u n d r e d - m i l l i l i t e r i n c r e m e n t I s t a r t t o f i l l i t u n t i l i t g e t s f u l l . W h a t i f I e n d u p w i t h w a t e r t h a t . . . . , w i t h 1 0 0 r i g h t t o m y f i n g e r h e r e ? W h a t a b o u t t h e s p a c e h e r e d o I h a v e t o a d d t h a t ? " " Y e s ! " 3 9 9 " S u r e , I d o ! I t ' s n o t g o i n g t o b e o n e h u n d r e d f r o m w h e r e I w a s , r i g h t ! I t m a y b e t w o - h u n d r e d - t h i r t y - t h r e e o r t w o - h u n d r e d - t h i r t y - f o u r . B u t y o u h a v e t o m e a s u r e i t i n m i l l i l i t e r a s c a r e f u l l y a s y o u c a n . W h a t d o I h a v e t o d o t o f i n d t h e d e n s i t y ? ” " I d o n ' t k n o w ! " ” M a s s d i v i d e d b y t h e v o l u m e . F r o m y e s t e r d a y t h e m a s s w a s a b o u t . 6 g r a m s , o r t h e r e a b o u t . C h e c k t h e m a s s . D o n ' t l e t w a t e r f r o m t h e t e s t - t u b e c o m e o u t . I t h i n k i n s u c h c a s e s t h e r e i s a v i o l e n t A l k a - S e l t z e r t h a t i s f o r c i n g t h e w a t e r o u t o f t h e t e s t t u b e i n t o t h e c o l l e c t i n g p a i l . T h a t r e s u l t s i n a g r e a t l o s s o f m a s s . I n s o m e c a s e s t h e r e w a s a b o u t t w e n t y g r a m s l o s s i n m a s s . I f y o u h a v e b i g l o s s i n m a s s , t h e n i t m e a n s i t ' s w r o n g . " A p p e n d i x C S o m e E x a m p l e s o f L e s s o n s T y p e s T h i s a p p e n d i x i n c l u d e s t r a n s c r i p t s o f p a r t s o f s o m e l e s s o n s a s e x a m p l e s o f t h e l e s s o n t y p e s d i s c u s s e d i n t h i s d i s s e r t a t i o n . O n e o f t h e s e t r a n s c r i p t s , t h e l e c t u r e a n d d e m o n s t r a t i o n t y p e , i n c l u d e s t h e l i t e r a l c o n t e n t s o f p r a c t i c a l l y e v e r y t h i n g t h e t e a c h e r s a i d d u r i n g t h a t l e s s o n . W h e n e v e r a v a i l a b l e , t h e w o r k s h e e t p r e p a r e d f o r t h a t l e s s o n w a s a l s o i n c l u d e d , p r e c e d i n g t h e t r a n s c r i p t i t s e l f . S o m e i n t r o d u c t o r y r e l a t e d i n f o r m a t i o n t o e a c h t r a n s c r i p t w a s a l s o a d d e d . 4 0 0 4 0 1 ( H P P W o r k s h e e t : 1 1 - 1 7 - 8 6 ) N a m e H R D a t e R / D K E P L E R ' S L A W S F r o m h i s t a s k , g i v e n h i m b y T y c h o , K e p l e r w o r k s o u t t h e o r b i t o f M a r s . . . T h i s m a s t e r p i e c e o f w o r k b a s e d o n e m p e r i c a l d a t a a l o n g w i t h i n d u c t i v e l o g i c p r o d u c e d t h r e e e m p i r i c a l l a w s . . . T h e 1 s t ( 2 ) p u b l i s h e d i n i n h i s b o o k . I . L a w 2 3 E l l i p t i c a l O r b i t s S t a t e d T h i s W a y . I d e n t i f y t h e f o l l o w i n g M a j b r A x i s C e n t e r A ! F . 0 F 1 . , 4 ; D i s t a n c e B e t w e e n F o c i A P e r i h e l i o n P o i n t P e r i h e l i o n D i s t a n c e A p h e l i o n P o i n t A p h e l i o n D i s t a n c e C I E c c e n t r i c i t y - z - - ’ 3 1 I : ; I j z u i j 4 U I f t i m e i s e q u a l f o r b o t h a r e a s . . . t h e n \ V P " D P ' \ ‘ Q ‘ x " D A V P ” ? - V A P A ( o r ) V fi D A N o t e t h e Q T ' D _ r a t i o o f L i s t t h e l e t t e r s A p d i s t a n c e s i n o r d e r o f i n c r e a s i n g e q u a l s t h e s p e e d ( s l o w t o f a s t ) . r a t i o o f s p e e d s . . . s l o w ) f a s t I f t h e s p e e d a t ( B ) i s 1 0 k m / s a c w h a t i s t h e s p e e d a t ( A ) I f t h e s p e e d a t ( A ) i s S k m / s e c . w h a t i s t h e s p e e d a t ( B ) 4 0 2 T h e f o l l o w i n g i s a n e x c e r p t f r o m a t r a n s c r i p t o f a l e s s o n r e c o r d i n g i n w h i c h M r . S t e w a r t w a s a t t e m p t i n g t o r e v i e w K e p l e r ' s f i r s t l a w i n o r d e r t o s e t t h e s t a g e f o r t h e o t h e r t w o l a w s . I n t h e t w o l e s s o n s p r i o r t o t h e o n e c i t e d b e l o w , M r . S t e w a r t e x p l a i n e d t h e g e o m e t r i c a l p r o p e r t i e s o f t h e e l l i p s e i n c l u d i n g t h e d e f i n i t i o n s o f k e y t e r m s , l i k e m a j o r a x i s , m i n o r a x i s , a n d e c c e n t r i c i t y . S t u d e n t s a l s o d i d a r e l a t e d a c t i v i t y i n w h i c h t h e y c o n s t r u c t e d a n e l l i p s e w i t h a l o o p o f s t r i n g u s i n g t h e i m p o r t a n t m a t h e m a t i c a l p r o p e r t y o f t h i s s h a p e . K e p l e r ' s f i r s t l a w w a s a l s o i n t r o d u c e d . M r . S t e w a r t s t a r t e d t h e l e s s o n b y a b r i e f d e s c r i p t i o n o f t h e w o r k s c h e d u l e f o r t h e c l a s s d u r i n g t h e w e e k t h a t h a d j u s t s t a r t e d . H e t h e n i n d i c a t e d t h a t h e w o u l d b e d i s c u s s i n g K e p l e r ' s l a w s . H i s s t a r t f o r t h e d i s c u s s i o n i n c l u d e d a b r i e f e x p l a n a t i o n o f t w o k i n d s o f l a w s : " e m p i r i c a l , a n d t h e o r e t i c a l . " H i s e x a m p l e o n t h e e m p i r i c a l t y p e w a s K e p l e r ' s l a w s . I U H ( a g r o u p ) : " A s t r o n o m i c a l - - - ' 4 0 3 ( L e s s o n T y p e : D i s c u s s i o n - R e c i t a t i o n ) ( T e a c h e r : M r . S t e w a r t ) ( C o u r s e : H P P ) ( D a t e : 1 1 - 1 7 - 8 6 ) T : $ 8 " O u r c o n c e r n t o d a y i s K e p l e r ' s t h r e e l a w s o f p l a n e t a r y m o t i o n . W e ' v e a l r e a d y g o n e t h e f i r s t o n e w i t h y o u , a n d w e ' v e a l r e a d y g o n e t a k i n g y o u t h r o u g h t h a t t o s o m e e x t e n t . S o w e f i r s t s t a r t o u t a s a k i n d o f r e v i e w . Y o u r e m e m b e r t h a t t h e f i r s t l a w s a i d t h a t t h e o r b i t s o f p l a n e t s a r e n o t c i r c l e s b u t t h e y a r e e l l i p s e s w i t h t h e s u n a t o n e f o c u s . T h i s w a s K e p l e r ' s f i r s t l a w o f p l a n e t a r y m o t i o n . T h e o r b i t s o f t h e p l a n e t s a r e e l l i p s e s , a n d t h e s u n i s a t o n e f o c u s . S o o n t h e s h e e t i t s a y s , b y t h e w a y t h i s i s p u b l i s h e d i n a b o o k c a l l e d " A s t r o n o m i a N o v a " , y o u g e t t h a t f r o m y o u r t e x t . I d e n t i f y t h e f o l l o w i n g : T h e m a j o r a x i s o f a n e l l i p s e i s t h e l i n e t h a t c u t s a c r o s s t h e e l l i p s e a n d g o e s t h r o u g h t h e f o c i , i t ' s t h e l o n g e s t c h o r d y o u c a n d r a w a c r o s s t h e e l l i p s e . W h a t i s t h e l e n g t h o f t h e m a j o r a x i s o f t h e e l l i p s e i f t h e d i s t a n c e f r o m o n e f o c u s t o o n e e d g e o f t h e e l l i p s e i s 2 A U , a n d t h e d i s t a n c e f r o m t h a t f o c a l p o i n t t o t h e c e n t e r i s o n e A U ? W h a t i s t h e l e n g t h s o f t h e m a j o r a x i s ? " " 6 A U ! " " 6 A U ; a n d y o u h a v e t o f o l l o w r e a s o n i n g , l o g i c s y m m e t r y t o s a y i t ' s s i x . T h e w h o l e d i s t a n c e a c r o s s h e r e i s s i x a n d h a l f o f i t i s 3 , t h e o t h e r h a l f i s 3 , t h e t o t a l i s s i x . T h e l e n g t h o f t h i s m a j o r a x i s h a p p e n s t o b e s i x . W h a t i s t h e d i s t a n c e b e t w e e n f o c i o n t h i s e l l i p s e ? T h e d i s t a n c e b e t w e e n t h e f o c i ? [ W a i t f o r 3 s e c o n d s , a l o w v o i c e s a i d 2 A U . ] 2 A U ! T h a t ' s t h e d i s t a n c e f r o m t h i s o n e t o t h e c e n t e r ; a n d a n o t h e r o n e h e r e t o t h e o t h e r f o c u s t h e t o t a l d i s t a n c e i s 2 A U . Y o u n e e d t o g e t o u t t h e s h e e t w e d i d t h e o t h e r d a y o n o r b i t s a n d o r b i t a l m e c h a n i c s a n d y o u n e e d t o r e v i e w s o m e o f t h a t , i t a p p e a r s n o t v e r y c l e a r t o y o u . O . K . , l e t ' s s a y t h e n t h a t h e r e i s t h e p l a n e t m o v i n g i n t h e e l l i p t i c a l p a t h a b o u t t h e s u n . I t g e t s f a r f r o m t h e s u n , a n d i t ' s g o i n g s l o w , i t g e t s c l o s e t o t h e s u n a n d i t g e t s f a s t . A n d w e c a l l t h e c l o s e s t a p p r o a c h t o t h e s u n p e r i h e l i o n . S o w h e r e i s t h e p l a n e t a t p e r i h e l i o n ? W h e r e i s t h e c l o s e s t p o i n t o f t h e p l a n e t t o t h e s u n ? R i g h t t h e r e . T h i s i s p e r i h e l i o n . T h i s i s t h e c l o s e s t p o i n t , t h e c l o s e s t a p p r o a c h t o t h e s u n . N o w w h a t i s p e r i h e l i o n d i s t a n c e ? W h a t i s t h e m i n i m u m d i s t a n c e ? H o w c l o s e d o e s t h e p l a n e t g e t t o t h e s u n ? " " 2 A U ! " " 2 A U , i t ' s t h e s a m e d i s t a n c e r i g h t h e r e , 2 A U . W h a t d o e s A U r e p r e s e n t ? ” " A s t r o n o m i c a l u n i t s ; w h a t i t s t a n d s f o r ? W h a t d i s t a n c e a r e w e t a l k i n g a b o u t " A U " ? I s i t l i k e a m i l e a n i n c h o r a c e n t i m e t e r ? " ” C e n t i m e t e r ! " T : 4 0 4 [ T h e t e a c h e r i g n o r e d t h i s a n s w e r a n d c a l l e d u p o n t h r e e s t u d e n t s t o a n s w e r t h e q u e s t i o n i n l e s s t h a n 3 s e c . T h e l a s t s t u d e n t g a v e t h e c o r r e c t a n s w e r : t h e d i s t a n c e f r o m t h e s u n t o t h e e a r t h . ] ” T h e d i s t a n c e f r o m t h e s u n t o t h e e a r t h . T h e a s t r o n o m i c a l u n i t t h e d i s t a n c e f r o m t h e s u n t o t h e e a r t h , i s a b o u t 9 3 , 0 0 0 m i l e s . T h e r e a s o n i n a s t r o n o m y t h a t w e u s e t h a t i s a , t h e r e i s a c o u p l e o f r e a s o n s . O n e r e a s o n i s t h a t i t g i v e s u s a h a n d y m e a s u r i n g s t i c k , w h e n w e ' r e t a l k i n g a b o u t o t h e r p l a n e t s h o w f a r a w a y t h e o t h e r p l a n e t s a r e . F o r e x a m p l e , t h e o r b i t o f S a t u r n i s 9 A U f r o m t h e s u n ; t h i s t e l l s y o u S a t u r n i s f a r a w a y f r o m t h e s u n 9 t i m e s a s f a r f r o m t h e s u n a s t h e e a r t h . I t ' s a h a n d y u n i t o f m e a s u r i n g d i s t a n c e . P e r i h e l i o n d i s t a n c e t h e n i s 2 A U . A p h e l i o n p o i n t i s t h e p o i n t a t w h i c h t h e p l a n e t i s f u r t h e s t f r o m t h e s u n . L e t ' s s e e , K e n , s t o p m e w h e n I g e t t o a p h e l i o n . ( S t a r t e d t o m o v e o n t h e o r b i t u n t i l h e r e a c h e s p o i n t A l . t h e s t u d e n t s a y s s t o p . ) R i g h t t h e r e , t h i s i s t h e f u r t h e s t y o u g e t f r o m t h e s u n s o t h i s i s a p h e l i o n . A p h e l i o n m e a n s t h e f a r t h e s t p o i n t f r o m t h e s u n . W h a t i s a p h e l i o n d i s t a n c e s C h r i s ? C h r i s : " I d o n ' t k n o w . " T : S : T : S s : T : S s : T : ” O . K . Y o u c a n f i g u r e o u t f r o m t h i s , n o t h i n g u n i q u e a b o u t t h a t . H o w f a r i s a p h e l i o n p o i n t f r o m t h e s u n ? ” " 4 A U ! " " 4 A U . I t ' s o n e t o t h e r e , a n o t h e r t w o m o r e , f o u r t o t a l . W h e n t h e p l a n e t i s c l o s e s t t o t h e s u n i s w h e n i t g o e s t h e f a s t e s t . T h e f a r t h e s t f r o m t h e s u n i s w h e n i t g o e s t h e s l o w e s t . S o h e r e i s t h e f a s t e s t s p e e d , a n d h e r e t h e p l a n e t i s s l o w i n g d o w n , g e t t i n g f a r t h e r a w a y , s l o w i n g d o w n , i t ' s l o w e s t s p e e d a n d f r o m h e r e o n i t p i c k s u p s p e e d , m a x i m u m s p e e d , s l o w s d o w n , m i n i m u m s p e e d , i n c r e a s e s , m a x i m u m s p e e d . [ T h e t e a c h e r w a s p o i n t i n g t o v a r i o u s p o i n t s a t t h e e l l i p s e b e t w e e n A 1 a n d A 2 . ) T h a t ' s K e p l e r ' s f i r s t l a w o f p l a n e t a r y m o t i o n i s t h e o r b i t s o f t h e p l a n e t s a r e e l l i p t i c w i t h t h e s u n a t o n e f o c u s . W h a t i s t h e e c c e n t r i c i t y o f t h i s e l l i p s e ? " [ W a i t 3 s e c . ) " e = c / a ! " ” e " i s " c " o v e r " a " . W h a t d o e s " c " r e p r e s e n t ? [ n o r e s p o n s e ] C r e p r e s e n t s t h e d i s t a n c e b e t w e e n t h e t w o f o c i . W h a t i s t h a t d i s t a n c e ? T w o A U , r i g h t ! W h a t i s ” a " ? T h e l e n g t h o f t h e m a j o r a x i s . W h a t i s t h a t i n t h i s c a s e ? ” ” S i x ! " ” S i x A U . S o w e h a v e t h e e c c e n t r i c i t y 2 A U o v e r 6 A U , t h a t ' s 1 o v e r 3 o r . 3 . I s t h e r e a n y u n i t s t o t h e e c c e n t r i c i t y ? ” " N o ! " " I t ' s a r a t i o , a p u r e n u m b e r , a n d i t ' s a l w a y s l e s s t h a n o n e . G o o d , O . K . , w e l l t h a t ' s K e p l e r ' s l s t l a w . A n d t h a t ' s k i n d o f a r e v i e w . T h e s e c o n d l a w g e t s a l i t t l e 4 0 5 o n e s t e p m o r e w e i r d . B e c a u s e K e p l e r s a y s t h a t n o t o n l y t h e p l a n e t s t r a v e l i n e l l i p t i c a l p a t h w i t h t h e s u n a t o n e f o c u s , b u t i t g o e s i n s u c h a w a y t h a t e q u a l a r e a s a r e s w e p t o u t i n e q u a l t i m e s . L e t m e s h o w y o u w h a t t h a t m e a n s . S u p p o s e t h a t t h e p l a n e t i s r i g h t h e r e a t s o m e t i m e , w e c a l l i t P . S u p p o s e w e t a k e a m o n t h l a t e r s a y , w h e r e i s t h e p l a n e t ! A n d s a y r i g h t h e r e a t P 2 . T h a t m e a n s a l i n e d r a w n f r o m t h e s u n , f r o m t h e r e t o t h e r e s w e e p s o u t , l e t ' s s a y i n o n e m o n t h t i m e a n a r e a o f t h a t m u c h . N o w i f w e g o a n y w h e r e i n t h e o r b i t , a n y w h e r e a n d w e t a k e a o n e m o n t h p e r i o d a t P 3 , o n e m o n t h l a t e r w h e r e i s t h e p l a n e t ? I t ' s d o w n h e r e a t P 4 s o t h a t a l i n e d r a w n f r o m t h e s u n w i l l h a v e s w e p t d o w n a n a r e a t h a t i s e q u a l t o t h a t o n e - m o n t h t h i n g t h a t i t d i d w h e n i t w a s c l o s e r . 4 0 6 ( H P P W o r k s h e e t : 9 - 1 6 - 8 6 ) N a m e H R “ " " _ D a t e A c c e l e r a t i o n p r o b l e m s ( a s e c o n d t r y ) S o m e p r i m i t i v e s o c i e t i e s w e r e k n o w n t o t h r o w y o u n g m a i d e n s i n t o " b o t t o m l e s s " p i t s . 1 . A y o u n g m a i d e n d r o p p i n g i n t o a b o t t o m l e s s p i t h a d a n i n i t i a l v e l o c i t y o f 0 . 0 m e t e r s / s e c . A f t e r 3 . 0 s e c o f f a l l h e r v e l o c i t y i s 3 0 m e t e r s / s e c . W h a t i s h e r a c c e l e r a t i o n ? k n o w n u n k n o w n e q u a t i o n s u b s t i t u t i o n a n s w e r 2 . A r o c k d r o p p e d i n t o t h i s p i t u n d e r w e n t a n a c c e l e r a t i o n o f 1 0 m e t e r / s e c / s e c f o r a n e l a p s e d t i m e o f 6 . 0 s e c . W h a t i s t h e c h a n g e i n s p e e d o f t h e s t o n e ? K n o w n u n k n o w n e q u a t i o n s u b s t i t u t i o n a n s w e r 3 . T h e i n i t i a l s p e e d o f a m o v i n g o b j e c t i f 2 5 m e t e r s / s e c a n d t h e f i n a l s p e e d o f t h i s o b j e c t i f 4 2 m e t e r s / s e c . W h a t i s t h e c h a n g e i n t h e s p e e d o f t h e o b j e c t ? 4 . A f a l l i n g o b j e c t i n t h e p i t h a s a n a c c e l e r a t i o n o f 1 0 . 0 m e t e r s / s e c / s e c . T h e c h a n g e i n s p e e d i n v o l v e d i n t h e f a l l i s 6 5 m e t e r s / s e c . W h a t i s t h e e l a p s e d t i m e o f f a l l ? k n o w n u n k n o w n e q u a t i o n s u b s t i t u t i o n a n s w e r 5 . A r o c k i s d r o p p e d i n t o t h e p i t a n d s t r i k e s t h e b o t t o m o f t h e b o t t o m l e s s p i t i f 5 . 5 s e c . T h e i n i t i a l v e l o c i t y o f 0 . 0 m e t e r / s e c a n d t h e f i n a l v e l o c i t y i f 5 5 m e t e r s / s e c . F i n d t h e d i s t a n c e t r a v e l l e d b y t h e r o c k . k n o w n u n k n o w n e q u a t i o n s u b s t i t u t i o n a n s w e r 6 . A m o r e c a r e f u l m e a s u r e o f t h e a c c e l e r a t i o n o f a f a l l i n g o b j e c t i n t h i s p i t i s 9 . 8 m e t e r s / s e c / s e c . I n o n e s e c t i o n o f t h e p i t i t t a k e s a s t o n e e x a c t l y 6 . 0 s e c o n d s t o h i t b o t t o m . W h a t i s t h e d e p t h o f t h e p i t i n t h i s s p o t ? ( h i n t d = 1 / 2 a t 1 ) 4 0 7 ( L e s s o n T y p e : P r o b l e m S o l v i n g ) ( T e a c h e r : M r . D a v i s ) ( C o u r s e : H P P ) ( D a t e : 9 - 1 6 - 8 6 ) T : " N o , t h e t w o o t h e r f o r m s o f t h i s b a s i c e q u a t i o n t u r n 8 : T : S s : T : S s : o u t t o b e t h i s : l e t ' s s e e , . A t o v e r a , a n d w e h a v e a n o t h e r o n e . W e h a v e t o d i v i d e , A V a n d V f - V i . S o l e t ' s t a k e a l o o k o n t h e q u e s t i o n s t h a t I g o t h e r e o n t h e p a p e r s a n d r e a d a l o n g w i t h m e : S o m e p r i m i t i v e s o c i e t i e s w e r e k n o w n t o t h r o u g h y o u n g m a i d e n s i n t o a b o t t o m l e s s p i t . O . K . , ( l a u g h t e r ) i t w a s a s a c r i f i c e f o r o n e r e a s o n o r a n o t h e r a n d y o u n g m a i d e n s w e r e p i t c h e d o v e r i n t o t h e s e c r a t e r s o r w h a t e v e r . N o w l o o k i n g a t t h e f i r s t o n e , y o u n g m a i d e n d r a p p e d i n t o a b o t t o m l e s s p i t h a v e a n i n i t i a l v e l o c i t y o f 0 . 0 m / s e c . . ( W r i t e o n t h e b o a r d . ) A f t e r 3 s e c . o f f a l l , h e r v e l o c i t y i s 3 0 m / s e c a n d t h e q u e s t i o n i s w h a t i s a c c e l e r a t i o n ? W o u l d y o u l o o k a t t h a t p r o b l e m a n d p u t d o w n t h e k n o w n s f o r t h a t p a r t i c u l a r p r o b l e m . N o w t h e q u e s t i o n h o w i t ' s w r i t t e n m a y b e c l a r i f i e d a l i t t l e . 8 0 l o o k i n g a t t h e p r o b l e m h e r e a n d a s y o u ' r e l o o k i n g a t i t l e t m e p u t d o w n w h a t I s e e a l t o g e t h e r . A n d w e ' l l c o m p a r e . F i r s t o f a l l w e ' r e t o l d V i a s 0 . 0 m / s e c . ; w e ' r e t o l d V f i s 3 0 . 0 m / s e c . ; a n d w e ' r e t o l d t h a t t h e t i m e , t h e e l a p s e d t i m e o f f a l l , i s 3 . 0 s e c . , a n d t h e u n k n o w n o f t h e p r o b l e m i s t h e a c c e l e r a t i o n . N o w g o i n g d i r e c t l y t h e n t o t h e l i s t o f c h o i c e w e g o t o t h e c a f e t e r i a c a r t o r t h e s m o r g a s b o a r d o f e q u a t i o n s . W h i c h w e s h o u l d o r d e r f o r t h i s l u n c h , w e g o t a l l o f t h e c h o i c e s h e r e ( l o o k i n g a t a l i s t o f e q u a t i o n s w r i t t e n o n t h e c h a l k b o a r d ) . I t l o o k s l i k e t h e t o p o n e i s t h e r e a s o n a b l e c h o i c e f o r t h e e q u a t i o n t o u s e . W h y d i d I c h o o s e t h e t o p o n e ? B e c a u s e i t ' s g o i n g t o i n v o l v e t h e i d e a s t h a t w e n e e d t o k n o w , t h e c h a n g e i n v e l o c i t y i s V f - % - s o w e k n o w w h a t A V i s r i g h t t h e r e ; a n d w e k n o w t h e t i m e , a n d w e ' r e l o o k i n g f o r a , s o t h a t t e l l s u s 2 % a t t o d o . S o w e ' r e g o i n g t o u s e t h i s e q u a t i o n ( a - i . . - - O - 0 A t w h i c h i s t h e s a m e a s s a y i n g E i — K f j fi b 3 3 0 m / s e c - 1 0 . W h a t i s t h e a c c e l e r a t i o n t h a t t h e m a i d e n i s u n d e r g o i n g ? W e c a n s a y 1 0 m / s e c % S o t h e m a i d e n a s s h e i s f a l l i n g , f i r s t s p e e d i s i n c r e a s i n g , a n d i n t h i s p a r t i c u l a r p r o b l e m t h e s p e e d i n c r e a s e s t e n m e t e r s p e r s e c o n d e v e r y s e c o n d o f f a l l . S o a t t h e s e n d o f t h e f i r s t s e c o n d t h e s p e e d i s w h a t ? [ W a i t f o r 3 s e c . ] " ” 1 0 ! " ” T e n m e t e r s p e r s e c o n d . A t t h e m o m e n t t h e c l o c k s t r i k e s t w o s e c o n d s w h a t i s t h e s p e e d ? " " 2 0 ! " ” A t t h r e e ? " ” 4 0 ! " m l - v 4 0 8 W h a t , w h a t i f w e d r o p a f o o t b a l l i n s t e a d o f m a i d e n ? W h a t i s t h e s p e e d o f f o o t b a l l a f t e r 4 s e c ? [ W a i t f o r 3 s e c . , n o r e s p o n s e s . ] F o r t y m / s e c . N o w t h a t a s s u m e s t h a t G a l i l e o w a s r i g h t a n d t h a t o b j e c t s o f d i f f e r e n t w e i g h t s f a l l t o g e t h e r , t h a t t h e m a i d e n a n d t h e f o o t b a l l f a l l t o g e t h e r . B u t i n t h i s c a s e w e a r e n o t g o i n g i n t o t h a t q u e s t i o n , w e ' r e j u s t s a y i n g t h a t i n t h i s c a s e a c c e l e r a t i o n o f t h e f a i r m a i d e n w o u l d b e 1 0 m / s e c . " " H o w d i d y o u g e t t h e m e t e r p e r s e c o n d s q u a r e ? " " O . K . , i t ' s j u s t a w a y o f e x p r e s s i n g t h e u n i t . L e t m e s h o w y o u w h y I d i d g e t i t t h a t w a y . 1 0 m / s e c . / s e c . . I n o t h e r w o r d s t h e a c c e l e r a t i o n i s t h e r a t e a t w h i c h t h e s p e e d c h a n g e s . I t ' s n o t t h e s p e e d , i t ' s t h e r a t e a t w h i c h t h e s p e e d c h a n g e s . I t t e l l s u s h o w m u c h t h e s p e e d c h a n g e s e v e r y m o m e n t o f t i m e . T h a t ' s w h a t a c c e l e r a t i o n i s t e l l i n g u s . G o o d q u e s t i o n , b u t y o u ' r e w o n d e r i n g w h y t h e u n i t c a n b e w r i t t e n t h i s w a y o r t h a t w a y , i s t h a t y o u r b a s i c q u e s t i o n ? " " I k n o w t e n m e t e r s p e r s e c o n d , b u t I d o n ' t k n o w t e n m e t e r s p e r s e c o n d s q u a r e . " " I s a i d t e n m e t e r s p e r s e c o n d p e r s e c o n d . A c c e l e r a t i o n w o u l d b e h a v i n g t h e d o u b l e s e c o n d s i n i t . T h e r e a r e t w o u n i t s o f t i m e . B e c a u s e i n t h e t o p o n e y o u ' r e t a l k i n g a b o u t s p e e d a n d t h e c h a n g e i n s p e e d i s t h e d i s t a n c e d i v i d e d b y t i m e ; a n d y o u ' r e d i v i d i n g i t b y t i m e a g a i n . E s s e n t i a l l y , y o u s e e t h e r e i s a d o u b l e t i m e i n t h a t t h i n g , t h e s p e e d i s t h e c h a n g e i n d i s t a n c e d i v i d e d b y t h e c h a n g e i n t i m e a n d t h e a c c e l e r a t i o n , t h e n , i s , s h a l l w e s a y , t h a t i t ' s t h e c h a n g e i n d i s t a n c e d i v i d e d b y t h e c h a n g e i n t i m e d i v i d e d b y t h e c h a n g e i n t i m e . [ S t u d e n t s s t i l l l o o k s o m e w h a t c o n f u s e d . ] T h e r e a s o n t h a t I e x p r e s s e d i t t h a t w a y i s t h a t t h e t y p e w r i t e r c a n ' t p u t a n e x p o n e n t . T h e t y p e w r i t e r c a n ' t w r i t e s e c o n d s q u a r e , i t c a n p u t a s l a s h , s o I e x p r e s s e d i t t h a t w a y m / s e c / s e c . L e t ' s s e e P r o b l e m 2 . L e t ' s t a k e a l o o k a t t h a t p r o b l e m a n d p u t d o w n w h a t w e a r e g i v e n . Y o u p u t t h e g i v e n , a n d I d o t h e s a m e a n d w e ' l l c o m p a r e i t . W e c a n w r i t e t h i s ( 1 0 m e t e r / s e c / s e c ) o n y o u r p a p e r a s 1 0 m / s e c 2 i f y o u w a n t t o . W h a t w e a r e l o o k i n g f o r i s t h e c h a n g e i n s p e e d . H o w d o w e f i n d t h e c h a n g e i n s p e e d , E d ? [ W a i t f o r 4 s e c , n o r e s p o n s e f o r E d w a s n o t p a y i n g a t t e n t i o n . ] G u i l t y ! G u i l t y ! W h a t i s t h e b e s t e q u a t i o n t o c h o o s e , k n o w i n g w h a t w e ' r e l o o k i n g f o r a n d l o o k i n g a t t h e c a f e t e r i a . . . K e n , i s t h a t g o o d f o r y o u ? O . K . A V = a x A t - 1 0 _ m _ x 6 s e c . s e c 2 - 6 O m / s e c T h i n k o f i t l i k e t h i s 1 0 m / s e c / s e c . s e c - 6 0 m / s e c . H o w m a n y s a w t h a t a s a n e a s y p r o b l e m a n d g o t 6 6 ? [ A r o u n d 2 / 3 o f c l a s s r a i s e d t h e i r h a n d s . ] N o t 1 0 0 % b u t w e ' r e g e t t i n g c l o s e r t o i t . S i x t y m e t e r s / s e c . t h o u g h i s t h e v e l o c i t y o f t h e r o c k a s t h e e l a p s e d t i m e i s s i x s e c o n d s ; t h a t ' s t h e c h a n g e i n s p e e d s i x t y S ( A ) : T : S ( A ) : T : 4 0 9 m e t e r s / s e c . . I f t h e s t o n e s t a r t e d a t z e r o ; i f w e j u s t r e l e a s e d i t w i t h o u t g i v i n g i t a n y k i n d o f d o w n w a r d p u s h , t h e n t h a t w o u l d b e t h e s p e e d a t t h a t m o m e n t , b e c a u s e t h e i n i t i a l s p e e d w a s z e r o . I f w e t h r e w i t d o w n w a r d s o i t l e f t o u r h a n d w i t h a n i n i t i a l s p e e d o f 1 0 m / s e c w h a t w o u l d t h e f i n a l s p e e d b e t h e n ? I f i t i n i t i a l l y w a s g o i n g d o w n w a r d , t h r e w i t d o w n w a r d , w h a t w o u l d b e t h e f i n a l s p e e d ? " " 1 0 ! : " W h a t ? " " 1 0 ! " " W h a t w e j u s t f o u n d w a s t h e c h a n g e i n s p e e d . T h e c h a n g e i n s p e e d i s t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e f i n a l a n d t h e i n i t i a l . S o w e a l l f o u n d t h a t t h e f i n a l s p e e d i s t h e s a m e a s t h e c h a n g e i n s p e e d s . I f t h e i n i t i a l s p e e d i s z e r o . I t ' s h a r d t o p u t t h e m a l l t o g e t h e r , I r e a l i z e t h a t . A l o t o f t h i n g s b e i n g h a p p e n i n g h e r e , c a n y o u i m a g i n e t h e s t o n e b e i n g r e l e a s e d ! A n d a s t i m e g o e s b y t h e s t o n e g a i n s s p e e d i n a r e g u l a r p a t t e r n 1 0 m / s e c 1 s e c . ] L e t ' s g o t o q u e s t i o n 3 " t h e i n i t i a l s p e e d o f a m o v i n g o b j e c t i s 2 5 m e t e r s / s e c , a n d t h e f i n a l s p e e d o f t h i s o b j e c t i s 4 2 m e t e r s / s e c . W h a t i s t h e c h a n g e i n t h e s p e e d o f t h e o b j e c t ? [ P a u s e 1 m i n u t e . ] W h a t w a s t h e c h a n g e i n s p e e d o f o u r o b j e c t ? " [ N o r e s p o n s e w a s g i v e n . ) D U H ) U H J U H 4 1 0 ( L e s s o n T y p e : H a n d s - O n A c t i v i t i e s ) ( T e a c h e r : M r . D a v i s ) ( C o u r s e : I P S ) ( D a t e : 9 - 2 1 - 8 6 ) T : " H e r e i s a g o o d s t u f f w r a p p e d a n d p u t i n h e r e , t h e r e i s a r u l e r , d o n ' t g e t h o o k e d u p o n t h i s o n e b e c a u s e i t h a s i n c h e s o n o n e s i d e a n d c e n t i m e t e r s o n t h e o t h e r s i d e o f t h e r u l e r . Y o u ' r e g o n n a m e a s u r e i n c e n t i m e t e r s ; m e a s u r e t o t h e t e n t h o f a c e n t i m e t e r , O . K . ! A l s o i n t h e p a c k a g e i s a l a r g e r e c t a n g u l a r o b j e c t a n d t w o c u b e s , t h e y ' r e r e a l l y c u t e . L o o k l i k e l i t t l e m i n i a t u r e d i c e . N o w i n t h i s e x p e r i m e n t t h e u n d e r l y i n g p u r p o s e i s t o d e c i d e n o t b y g u e s s i n g b u t b y c a l c u l a t i o n o f d e n s i t y i f t h e s e t w o c u b e s a r e m a d e o f t h e s a m e m a t e r i a l . N o w i f t h e y h a v e t h e s a m e d e n s i t y o n e w o u l d p r o b a b l y c o n c l u d e t h a t t h e y m i g h t b e t h e s a m e m a t e r i a l , t h e m a i n s u b s t a n c e . S o , d e c i d e w h e t h e r t h e t w o c u b e s a r e m a d e o f t h e s a m e m a t e r i a l a n d y o u d o t h a t b y m e a s u r i n g t h e d e n s i t y o r b y c a l c u l a t i n g t h e d e n s i t y . W h a t t h i n g s d o y o u h a v e t o k n o w t o c a l c u l a t e d e n s i t y ? " [ W a i t 4 s e c . ] " M a s s a n d v o l u m e ! " " M a s s a n d v o l u m e , a n d b y o u r w o r k y e s t e r d a y , o n F r i d a y , w e s e e t h a t d e n s i t y i s m a s s d i v i d e d b y v o l u m e , s o m e a s u r e t h e m a s s . W h a t u n i t d o e s m a s s m e a s u r e i n ? " " G r a m s ! " " G r a m s , v o l u m e i n ? ” " C e n t i m e t e r c u b e ! " " C u b i c c e n t i m e t e r s ! A n d y o u d i v i d e t h e m a s s b y t h e v o l u m e . L e t m e c l a r i f y t h a t t h e n , b e c a u s e s t i l l p e o p l e g e t i t c o n f u s e d , i f y o u d o i t l o n g d i v i s i o n [ t e a c h e r w r o t e o n b o a r d ] m a s s g o e s i n t h e b o x v o l u m e o u t s i d e a n d w h a t y o u e n d u p w i t h y o u r a n s w e r o v e r h e r e i s t h e d e n s i t y . O . K . , n o w a f t e r y o u g o t t h e d e c i d e d f a c t o r o f t h e s e t w o c u b e s t h e n e x t q u e s t i o n c o m e s u p : I s t h i s m a d e o f t h e s a m e m a t e r i a l ? O r i s o n e o f t h e c u b e s d i f f e r e n t ? S o w h a t y o u w a n t t o d o i s i d e n t i f y t h e c u b e s . Y o u c a n w r i t e o n t h e m a s " A " a n d " B " ; y o u c a n m a k e a d e c i s i o n . T h e s i t u a t i o n t h e n w i t h t h i s e x p e r i m e n t i s b a s i c a l l y d o n e . 4 1 1 ( H P P W o r k s h e e t : 9 - 2 9 - 8 6 ) N e w t o n ' s 2 n d L a w E x p e r i m e n t N a m e H R D a t e S / D C L A S S A N A L Y S I S . . . . . ( 1 . ) I d e n t i f y y o u r t a p e M a s s M a s s C o n s t a n t ” ’ * w i t h a ” ' o f 1 , 2 , 3 , 4 F o r c e ‘ m F o r c e ( c i r c l e ) ( c i r c l e ) ( c i r c l e ) T a p e A n a l y s i s . . . d l - d u 2 V I 1 v I 2 o N o . o f i n t e r v a l s - ( ) . 0 0 3 3 s e c - s e c t o t a l — — " " — ' V - V a - 2 1 - c m / s e c 2 t t o t a l ( 2 . ) C l a s s A n a l y s i s C o n s t a n t F o r c e C o n s t a n t M a s s M a s s A c c e l e r a t i o n F o r c e A c c e l e r a t i o n 2 - 4 ( a ) W i t h a c o n s t a n t f o r c e , h o w d o e s m a s s c h a n g e t h e a c c e l e r a t i o n ? ( b ) W i t h a c o n s t a n t m a s s , h o w d o e s f o r c e c h a n g e t h e a c c e l e r a t i o n ? ( c ) T r y c o m b i n i n g t h e t w o i d e a s a b o v e i n t o a w o r d m o d e l , t h e n a m a t h e m a t i c a l m o d e l . 4 1 2 ( L e s s o n T y p e : H a n d s - O n A c t i v i t y ) ( T e a c h e r : M r . S t e w a r t ) ( C o u r s e : H P P ) ( D a t e : 9 - 2 9 - 8 6 ) T : " W h a t w e w a n t t o d o i n o u r e x p e r i m e n t i s t o h o l d t h e f o r c e c o n s t a n t a n d v a r y m a s s a n d s e e w h a t h a p p e n s t o a c c e l e r a t i o n . W e ' r e g o i n g t o h o l d t h e f o r c e c o n s t a n t a n d v a r y m a s s . W h a t s h o u l d w e e x p e c t t o s e e t h e a c c e l e r a t i o n d o a s w e m a k e t h e m a s s b i g g e r a n d b i g g e r ? T h e a c c e l e r a t i o n w i l l s t i l l b e t h e r e b e c a u s e i t ' s n o t g o i n g t o b e s l o w i n g d o w n , b u t t h e a c c e l e r a t i o n i s g o i n g t o b e l e s s : A l e s s e r a c c e l e r a t i o n . I t ' s g o i n g t o b e p i c k i n g u p s p e e d a t a s m a l l e r r a t e . L a t e r o n i f w e h o l d t h e m a s s c o n s t a n t a n d c h a n g e t h e f o r c e ; w h a t s h o u l d w e e x p e c t t h e a c c e l e r a t i o n t o d o i n t h a t c a s e ? C l a s s : ( c h o r a l v o i c e ) : " S p e e d u p ! ” T : " W e s h o u l d e x p e c t t h e a c c e l e r a t i o n t o i n c r e a s e . O . K . , n o w s p e e d u p i s n o t r e a l l y a p r e c i s e e n o u g h w a y t o s a y , b e c a u s e i t ' s s p e e d i n g u p e v e n w h e n t h e m a s s i s c h a n g i n g . S o t h e w a y w e ' r e g o i n g t o d o t h e e x p e r i m e n t : l e t m e r e v i e w t h i s w i t h y o u o n c e a g a i n b e c a u s e l a s t h o u r w h e n p e o p l e t r i e d t o d o t h e c a l c u l a t i o n t h e y w e r e h a v i n g a g r e a t d e a l o f d i f f i c u l t y r e m e m b e r i n g h o w t o d o i t . L e t m e g o o v e r t h i s p r o c e d u r e w i t h y o u a g a i n . ( T h e t e a c h e r h e l d a d o t t e d p a p e r t a p e i n f r o n t o f t h e c l a s s . ) I f w e h a v e a c e r t a i n n u m b e r o f d o t s c l o s e t o g e t h e r h e r e , w h e n t h e t h i n g i s n o t g o i n g v e r y f a s t , w e c a n m a k e a n i n t e r v a l s a y o f o n e , t w o , t h r e e , f o u r d o t s , f o u r s p a c e s , f o u r t i m e i n t e r v a l s ; a n d m e a s u r e t h i s d i s t a n c e ; a n d t h e n a s t h i s p r o c e e d s d o w n a n d m a k e s d o t s d o w n h e r e a n d d o t s g e t f a r t h e r a n d f a r t h e r a p a r t , w e c a n t a k e a f o u r - d o t s e c t i o n d o w n h e r e , f o u r i n t e r v a l s e c t i o n , d o w n h e r e ; a n d m e a s u r e t h e d i s t a n c e c a l l t h a t " d 1 " a n d " d 2 " . N o w d u r i n g t h i s t i m e i n t e r v a l t h e s p e e d t h e a v e r a g e s p e e d w a s : w e c a l l t h i s " V i " , d i s t a n c e o v e r t h e t i m e i t t o o k t o g o h e r e . T h e t i m e i s f o u r t i m e s i t t a k e s t o g o b e t w e e n t h e d o t s . O n e d o t i s a h u n d r e d a n d t w e n t i e t h o f a s e c o n d . F o u r d o t s i s g o i n g t o b e f o u r a u h u n d r e d - a n d - t w e n t i e t h o f a s e c o n d . S o w e ' r e g o i n g t o d i v i d e t h i s d i s t a n c e t h a t w e ' l l m e a s u r e b y f o u r o n e h u n d r e d a n d t w e n t i e t h w h i c h i s t h e s a m e a s m u l t i p l y i n g t h a t n u m b e r b y a h u n d r e d a n d t w e n t y f o u r t h s . Y o u i n v e r t w h e n y o u d i v i d e b y a f r a c t i o n , y o u i n v e r t a n d m u l t i p l y . W e c o m e d o w n h e r e a n d d o t h e s a m e t h i n g ( p o i n t i n g t o t h e d r a w i n g o n t h e b o a r d a n d d o i n g t h e w r i t i n g ) . Y o u g e t V 2 i s e q u a l t o t h i s d i s t a n c e d i v i d e d b y w h a t e v e r , t h e f o u r o v e r a h u n d r e d a n d t w e n t i e t h o f a s e c o n d . 8 0 y o u g e t t h e s p e e d t h e r e . N o w w e ' r e l o o k i n g f o r a c c e l e r a t i o n . A c c e l e r a t i o n , c h a n g e i n s p e e d o v e r t i m e , ( w r o t e A v ) , t h e c h a n g e i n s p e e d i s A t b y m u c h t h i s s p e e d i s d i f f e r e n t t h a n t h a t ; s o V 2 — V 1 . 4 1 3 T h a t ' s t h e c h a n g e . W h a t ' s t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e t w o v a l u e s o f t h e s p e e d ? A n d t h e n t h e t i m e . H e r e i s t h e w a y y o u c a l c u l a t e t h e t i m e . H o w l o n g d i d i t t a k e t o c h a n g e f r o m t h i s s p e e d t o t h a t s p e e d , a n d t h a t i s m a k i n g t h e a s s u m p t i o n t h a t i f t h a t s p e e d a t t h i s p o i n t i n t i m e i s t h e m i d - p o i n t o f t i m e i n t e r v a l , a n d t h e s p e e d a t t h a t p o i n t i n t i m e . W h a t t i m e h a s e l a p s e d b e t w e e n t h e s e s p e e d s ? S o y o u c o u n t t h e n u m b e r o f d o t s , e v e r y d o t i s a h u n d r e d a n d t w e n t i e t h o f a s e c o n d , y o u c o u n t t h e n u m b e r a n d t h i s i s w h a t t h e t i m e i s t h e r e , t i n t h e e q u a t i o n . I t ' s w h a t e v e r t h i s n u m b e r i s , o v e r a h u n d r e d a n d t w e n t i e t h o f a s e c o n d . T h e n y o u h a v e c h a n g e i n s p e e d d i v i d e d b y t i m e t h a t g i v e s y o u a c c e l e r a t i o n . N o w w h a t I ' m g o n n a a s k y o u t o d o h e r e i n t h e e x p e r i m e n t ; I ' m g o n n a a s k s o m e o f y o u t o g e t u s t h e d a t a . W e h a v e t h e e q u i p m e n t s e t u p o n t h a t t a b l e a n d t h i s t a b l e . T h i s t a b l e o v e r h e r e i s g o i n g t o h o l d t h e m a s s c o n s t a n t t h e m a s s i n e v e r y c a s e w i l l b e o n e b r i c k o n t h e c a r t . A n d w e ' r e g o i n g t o v a r y t h e f o r c e b e t w e e n o n e , t w o , t h r e e , f o u r o f t h e w e i g h t s w e ' r e h a v i n g i n h e r e , a n d w e ' r e g o i n g t o h a v e d o i n g t h i s w i l l b e ; A d a m , T o m , B r i a n , a n d K e n . ( W r o t e t h e n a m e s o n t h e b o a r d . ) D o w n h e r e , h o l d i n g t h e f o r c e c o n s t a n t , w e ' r e g o n n a h a v e o n e w e i g h t f a l l i n g a n d w e ' r e g o i n g t o c h a n g e t h e m a s s p u t t i n g d i f f e r e n t a m o u n t o f b r i c k s i n h e r e . W e ' r e g o i n g t o h a v e , S t e v e , J o h n , R o n , R a l p h . T h o s e p e O p l e w h o ' r e g o i n g t o s t a r t g e t t i n g t h e e q u i p m e n t s e t u p a n d t h e r e s t o f y o u b r i n g y o u r s h e e t ; a n d w e ' l l l a y a s s i g n m e n t f o r y o u a s t h e y g e t t h e t a p s r u n u p . W e ' l l g e t t h e t a p s d e l i v e r e d a n d w e ' l l m a k e t h e a s s i g n m e n t h e r e , a n d y o u ' l l s t a r t d o i n g t h i s n o w . S o i f y o u ' r e t a k i n g d a t a , y o u r g o i n g t o b e g i v e n o n e o f t h o s e t y p e a n d a s k e d t o m e a s u r e t h e s e t h i n g s a n d m a k e t h e c a l c u l a t i o n . ” 4 1 4 ( L e s s o n T y p e : L e c t u r e - D e m o n s t r a t i o n ) ( T e a c h e r : M r . S t e w a r t ) ( C o u r s e : H P P ) ( D a t e : 9 - 2 9 - 8 6 ) T : ” W e s h o w e d y o u w a t e r w a v e s . S l i n k y w a v e s w e r e v i s i b l e a n d u s e f u l b e c a u s e t h e y w e r e t r a v e l l i n g s l o w l y . S o u n d w a v e s , a m o n g o t h e r r e a s o n , t h e y ' r e s o f a m i l i a r i n s o m a n y a s p e c t s w i t h d a i l y e x i s t a n c e . S o o u r t o p i c t o d a y i s g o i n g t o b e s o u n d w a v e s . W e ' l l s h o w y o u s o m e p h e n o m e n a o n s o u n d . W e s a y s o u n d w a v e s b e c a u s e I a m g o i n g t o b e c o n c e r n e d w i t h s o u n d a s a w a v e p h e n o m e n o n t h a n s o u n d a s s u c h . S o f i r s t o f a l l i n o r d e r t o h a v e s o u n d w e h a v e t h r e e r e q u i r e m e n t s . O n e i s t h a t y o u h a v e t o h a v e s o m e s o r t o f a s o u r c e o f s o u n d , s o m e s o r t o f v i b r a t i n g b o d y o f s o m e k i n d . T h i s s o u r c e , a s f a r a s I k n o w , c o u l d b e a s o l i d , o r a g a s . T o m y k n o w l e d g e I d o n ' t b e l i e v e t h a t I k n o w o f a n y l i q u i d s t h a t v i b r a t e a n d p r o d u c e s o u n d w a v e s . B u t t h e r e m a y b e s o m e . I j u s t d o n ' t k n o w . T h e s e c o n d t h i n g y o u n e e d f o r s o u n d i s s o m e s o r t o f a m e d i u m , a t r a n s m i s s i o n m e d i u m . I n t h e c a s e o f t h e s o u n d y o u h e a r f r o m m y v o i c e , i t ' s t r a n s m i t t e d b y t h e a i r i n t h e r o o m . T h i s m e d i u m c a n b e a g a s s u c h a s a i r i n w h i c h c a s e s o u n d t r a v e l s a b o u t 3 3 2 m e t e r s / s e c . I t v a r i e s a l i t t l e b i t d e p e n d i n g u p o n t h e t e m p e r a t u r e . A t h i g h t e m p e r a t u r e s i t t r a v e l s a t a s l i g h t l y h i g h e r s p e e d . S o u n d a l s o c a n t r a v e l i n a l i q u i d . I f y o u n o t i c e t h a t w h i l e s w i m m i n g u n d e r t h e w a t e r t h a t s o u n d c a n t r a v e l i n a l i q u i d . A n d i t t r a v e l s s o m e w h a t f a s t e r i n t h e l i q u i d t h a n i n t h e a i r a b o v e i t . S o u n d c a n b e t r a n s m i t t e d b y s o l i d s . F o r e x a m p l e , I c a n t h i n k o f a c o u p l e o f e x a m p l e s t h a t s o u n d c a n b e t r a n s m i t t e d b y s o l i d s . O n e i s t h e o l d I n d i a n m o v i e s , w h e r e t h e i n d i a n ' s t r y i n g t o l i s t e n t o t h e a r r i v a l o f t h e o n c o m i n g t r a i n . A n d s o t h e y p r e s s t h e i r e a r t o t h e r a i l r o a d t r a c k . T h i s i s n o t a g o o d d e v i c e f o r d e t e c t i n g s h o r t r a n g e l o c o m o t i v e s ; b u t f o r a l o n g r a n g e i t w o r k s v e r y w e l l . Y o u c a n h e a r a t r a i n s e v e r a l m i l e s a w a y t h a t w a y t h a t s t e e l r a i l s t r a n s m i t t i n g t h e s o u n d a n d y o u c a n h e a r t h e v i b r a t i o n s o f t h e t r a i n c o m i n g l o n g b e f o r e y o u s e e i t , l o n g b e f o r e y o u c a n h e a r t h e s o u n d t h r o u g h t h e a i r . A n o t h e r o n e , I t r i e d t h i s w h e n I w a s a k i d , I s u p p o s e e v e r y o n e t r i e d t h i s a t o n e t i m e . Y o u c a n m a k e a t i n c a n t e l e p h o n e . T e l e p h o n e s o u t o f t i n c a n s . Y o u s e e , w h e n I s e e t h e c o m m e r c i a l o n t e l e v i s i o n w h e r e t h e k i d h a s t h i s c a n , a n d t h e s t r i n g j u s t w i n d a n d l o s e , y o u k n o w r u n n i n g o f f a n d y e l l i n g a t t h i s . T h e o t h e r k i d h o l d i n g t h e o t h e r c a n . . . . W h a t ! W h a t ! I t o n l y w o r k e d i f t h e s t r i n g w e r e t i g h t . S o i f y o u h a v e a s o l i d c o n n e c t i o n b e t w e e n o n e a n d t h e o t h e r t h a t i t w o r k s . A n d f i n a l l y y o u h a v e t o h a v e s o m e s o r t o f a r e c e i v e r . N o w t h e m o s t c o m m o n r e c e i v e r f o r s o u n d y o u h a v e i s y o u r e a r . B u t i t ' s n o t t h e o n l y o n e . A n d c e r t a i n l y n o t t h e o n l y o n e t h a t ' s u s e d . T h e r e a r e t e l e p h o n e s , t h e r e ' r e m i c r o p h o n e s , v a r i o u s k i n d s . I w e n t t o t h e h a r d w a r e s t o r e t h e o t h e r d a y . T h e y h a v e a 4 1 5 l i g h t s w i t c h , t h a t ' s s o u n d a c t i v a t e d . Y o u c l a p y o u r h a n d s a n d y o u c a n l e t t h e l i g h t t u r n o n . S o t h i s i s a s o u n d r e c e i v e r a s w e l l . L e t m e j u s t d i g r e s s y o u a l i t t l e b i t a n d t a l k a b o u t y o u r e a r . I t t u r n s o u t t h a t y o u r e a r i s a n a m a z i n g d e v i c e t h a t ' s c a p a b l e o f h e a r i n g v e r y s o f t s o u n d s , b u t a l s o a b l e o f r e c e i v i n g v e r y l o u d s o u n d s w i t h o u t d a m a g e . A t l e a s t u n d e r s h o r t t e r m s r a n g e , y o u c a n h e a r v e r y l o u d s o u n d s a n d h a v e n o d a m a g e t o y o u r e a r s w h a t s o e v e r . I t ' s a n a m a z i n g d e v i c e t h a t h a s b o t h s e n s i t i v i t y a n d p o w e r t o s t a n d l a r g e a m o u n t s o f n o i s e a t t h e s a m e t i m e . W e l l , l e t ' s c o n c e n t r a t e o n t h e e a r f o r j u s t a s e c o n d . W h i l e t h e e a r h a s a w i d e r a n g e o f i n t e n s i t i e s t h a t i t m a y d e t e c t w i t h o u t d a m a g e , i t a l s o h a s q u i t e a l a r g e r a n g e o f f r e q u e n c i e s t h a t i t c a n d e t e c t . A n d I w o u l d l i k e t o d e m o n s t r a t e t h a t w i t h y o u w i t h t h i s d e v i c e . H e r e t h e s p e e d i s v i b r a t i n g a t a b o u t 3 0 0 c y c l e s p e r s e c o n d ( s t a r t e d a n a u d i o o s c i l l a t o r ) . I n f a c t t h i s f r e q u e n c y r a n g e i s t h e g e n e r a l v i c i n i t y o f h u m a n v o i c e : a r o u n d 3 0 0 c y c l e s p e r s e c o n d . W e h e a r a l o t o f s o u n d s i n t h i s f r e q u e n c y r a n g e , a l t h o u g h , s u r p r i s i n g l y , t h i s i s n o t t h e r a n g e i n w h i c h y o u r h e a r i n g i s m o s t a c u t e . I n f a c t i f w e i n c r e a s e t h e f r e q u e n c y a l i t t l e b i t ( i n c r e a s e d t h e b u z z ) ; a 1 0 0 c y c l e s p e r s e c o n d . H e r e i s t h e s o u n d t h a t y o u c a n ' t s i n g s o h i g h , m u s i c a l n o t e s d o n ' t . T h e r e a r e m a n y m u s i c a l i n s t r u m e n t s t h a t d o n ' t p l a y s o h i g h . B u t h e r e i s a r e g i o n o f s o u n d w h e r e y o u r h e a r i n g i s v e r y a c u t e . I t ' s e a s y t o h e a r t h a t s o u n d a g a i n s t a l l k i n d s o f b a c k g r o u n d n o i s e . I n f a c t i f y o u h a v e , f o r e x a m p l e , i f y o u h a v e a w a r n i n g d e v i c e o n a t r u c k , t h e n p e d e s t r i a n s o v e r t h e n o i s e o f t h e t r u c k c a n d e t e c t i t . I t ' s a s o u n d t h a t ' s e a s y t o d e t e c t . I f y o u h a v e a s o u n d w h e r e y o u t r y t o h e a r a M o r s e c o d e , y o u c a n h e a r a M o r s e c o d e o v e r t h e o t h e r k i n d s o f n o i s e b e c a u s e i t ' s a b o u t 1 0 0 0 c y c l e s p e r s e c o n d . S o m e o n e w a s o n t h e s t r e e t t h e o t h e r d a y , a m o t o r c y c l e t h a t h a d a t u r n s i g n a l t h a t h a d a 5 0 0 0 c y c l e s p e r s e c o n d p e e p f o r t h e t u r n s i g n a l , s o t h a t a s t h e l i g h t f l a s h e d i t g a v e a p e e p t o r e m i n d t h e t u r n s i g n a l i s g o i n g . A p p a r e n t l y m o t o r c y c l e s d o n ' t h a v e a c a n c e l l i n g f e a t u r e i n t e r m s o f t u r n i n g t h e s i g n a l o f f w h e n y o u g o a r o u n d t h e c o r n e r . S o i t r e m i n d s t h e r i d e r . W e l l , e v e n t h o u g h t h i s i s t r u e , a t h o u s a n d c y c l e s p e r s e c o n d i s v e r y e a s y t o h e a r , i t ' s n o t t h e r e g i o n w h e r e t h e e a r i s m o s t a c u t e . T h e h e a r i n g i s m o s t a c u t e a t a h i g h e r f r e q u e n c y t h a t t h i s . I a m g o i n g t o h i g h e r t o n e t h e r e a n d l i s t e n t o s e e w h e t h e r o r n o t y o u r p e r c e p t i o n i t s o u n d s l i k e g e t t i n g l o u d e r [ s t a r t e d t o r a i s e t h e p i t c h ] . I s t h e s o u n d g e t t i n g h i g h e r ? N o t i c e a t h i g h e r f r e q u e n c y i t s o u n d s l o w e r . N o t i c e t h a t w e r e a c h t h i s r e g i o n w h e r e y o u r e a r b e c o m e s m o s t a c u t e . A b o v e t h a t t h e i n t e n s i t y a p p e a r s t o d r o p u p a l i t t l e b i t . A n d i f y o u g o s t i l l h i g h e r t h a n t h i s : t h i s i s 5 0 0 0 c y c l e s / s e c . O u r r a n g e o f m a x i m u m a c u i t y o f h e a r i n g i s b e t w e e n 3 a n d 4 0 0 0 4 1 6 c y c l e s p e r s e c o n d . W e ' r e b e y o n d t h a t t o 6 a n d 7 , 8 u p t o 1 0 , 0 0 0 c y c l e s p e r s e c o n d a n d y o u r e a r s t i l l p i c k s u p t h a t . I f y o u c a n h e a r t h i s r a i s e y o u r h a n d , a n d f o r a s l o n g a s y o u c a n h e a r i t k e e p y o u r h a n d u p . J u s t l o o k a r o u n d t h e c l a s s a n d s e e h o w m a n y d i f f e r f r o m o n e p e r s o n t o a n o t h e r . H e r e i s 1 0 , 0 0 0 c y c l e s p e r s e c o n d , 1 1 , 1 2 , 1 3 , 1 4 , 1 5 , 1 6 , 1 7 , 1 8 , 1 9 , 2 0 . [ S t i l l t w o h a n d s a r e u p . ] Y o u c a n h e a r i t ? I t ' s t u r n e d o f f ? C a n y o u h e a r i t ? [ O n e h a n d i s s t i l l r a i s e d . ] O . K . d o g s a n d S a m c a n h e a r i t . W e l l , y o u r h e a r i n g , t h e n ; w h a t i s t h e r a n g e o f y o u r h e a r i n g ? W h a t i s t h e h i g h e s t f r e q u e n c y t h a t y o u c a n h e a r a t t h a t i n t e n s i t y ? W h a t w a s i t ? l 3 ? 1 4 ? 1 5 , 0 0 0 c y c l e s ? I t d e p e n d s u p o n a c o u p l e o f t h i n g s : m a l e o r f e m a l e . M a l e s c a n h e a r h i g h e r f r e q u e n c y . T h e s e c o n d t h i n g d e p e n d s u p o n y o u r a g e ; b e c a u s e a s y o u g e t o l d e r , y o u r h i g h f r e q u e n c y h e a r i n g a c u i t y d r o p s o f f . Y o u r h e a r i n g m i g h t b e g o n e b y 1 2 , 0 0 0 c y c l e s p e r s e c o n d . I d o n ' t h a v e t o w o r r y a b o u t b u y i n g e x p e n s i v e s t e r e o p i e c e s a n y m o r e b e c a u s e I c a n ' t h e a r t h a t s t u f f a n y w a y . B u t t h e t h i r d t h i n g t h a t i t d e p e n d s o n i s y o u r h i s t o r y . Y o u k n o w , y o u ' v e b e e n t o l d t h a t l i s t e n i n g t o p o p m u s i c o v e r a l o n g p e r i o d o f t i m e d a m a g e s y o u r e a r s . A n d w h a t p a r t o f y o u r e a r i s d a m a g e d i s t h e a b i l i t y t o h e a r h i g h f r e q u e n c y s o u n d s . S o w h e r e t h a t g o - o f f t a k e s p l a c e d e p e n d s o n s e x , a g e , a n d h i s t o r y o f s o u n d . W h a t a b o u t l o w e r f r e q u e n c i e s ? W h a t i s t h e l o w e s t f r e q u e n c y t h a t y o u c a n h e a r . W e l l , I c a n ' t d e m o n s t r a t e t h a t t o y o u f o r a n u m b e r o f r e a s o n s . N u m b e r o n e i s , a s y o u g o d o w n i n f r e q u e n c y . . . I s t a r t e d f r o m 3 0 0 a n d w e n t u p . A s y o u g o f r o m 3 0 0 d o w n , y o u g e t d o w n t o t h e l o w n o t e s a n d y o u s h o u l d g o v e r y g r a d u a l l y f r o m d e t e c t i n g t h o s e n o t e s b y y o u r e a r t o d e t e c t i n g t h o s e n o t e s b y o t h e r p a r t s o f y o u r b o d y . S p e c i f i c a l l y y o u r c h e s t c a b i n e t . H a v e y o u n o t i c e d t h a t a s y o u p l a y m u s i c l o u d , l i s t e n i n g t o a r o c k c o n c e r t . Y o u c a n f e e l t h e l o w n o t e s t h a t b e a t t h e d r u m s , t h e b a s e n o t e s . Y o u c a n f e e l t h e m i n y o u r c h e s t , r i g h t ! Y o u c a n f e e l t h e m i n t h e v i b r a t i o n s o f t h e f l o o r ; y o u f e e l t h e m i n y o u r f e e t . I n f a c t p e O p l e w h o h a v e n o h e a r i n g a t a l l c a n s t i l l l e a r n t o d a n c e b e c a u s e t h e y c a n d o i t b y b e i n g s e n s i t i v e t o t h e v i b r a t i o n s o f t h e b o d y o t h e r t h a n e a r s . S o a t l o w f r e q u e n c y i t ' s h a r d t o s a y w h e r e y o u r e a r d r a p s o f f a n d w h e r e y o u ' r e d e t e c t i n g b y s o m e o t h e r m e a n s . A n d t o g e t l o w f r e q u e n c y s o u n d s r e q u i r e m u c h m o r e p o w e r , e l e c t r i c a l p o w e r , t h a n i s a v a i l a b l e h e r e . S o , I c a n ' t s h o w t h a t . G e n e r a l l y y o u r h e a r i n g g o e s d o w n a b o u t , m a y b e 5 0 c y c l e s p e r s e c o n d ; t h e r e a b o u t w h a t y o u c a n h e a r b y y o u r e a r . 8 0 s o u n d w a v e s r e q u i r e s o u r c e s , m e d i u m , a n e l a s t i c m e d i u m , a n d r e q u i r e s s o m e s o r t o f r e c e i v e r . L e t m e g o b a c k a n d p i c k u p o n s o m e o f t h e s e i n d i v i d u a l l y . L e t m e t a l k a b o u t s o u r c e s o f s o u n d . I n o r d e r t o h a v e s o u n d w a v e s w e h a v e t o h a v e a v i b r a t i n g b o d y o f s o m e s o r t . 4 1 7 I n a v o i c e w h a t i s t h e v i b r a t i n g b o d y t h a t r e p r e s e n t t h e s o u r c e O f t h e s o u n d ? I t ' s t h e v o c a l c o r d s . I s n ' t i t ? T h e v o c a l c o r d s a r e t h e t h i n g s t h a t a r e a c t u a l l y v i b r a t i n g . A n d t h i s i s c h a n g e d b y t h e p o s i t i o n O f y o u r t o n g u e a n d l i p s a n d s o o n . B u t t h e v i b r a t i n g b o d y i s t h e v o c a l c o r d s . I g o t s o m e u n u s u a l e x a m p l e s h e r e o f . . . W h a t i s t h e v i b r a t i n g b o d y i n t h i s c a s e ? H e r e i s a p l a s t i c t u b e ( s t a r t e d t o r o t a t e a p l a s t i c t u b e w h i c h g a v e s o m e s o u n d ) . W h a t i s t h e s o u r c e t h e r e , t h e v i b r a t i n g b o d y ? " ( 2 ) ” T h e h o l e ! " " T h e h o l e i s t h e r e s o i t i s n ' t t h e h o l e . I t ' s t h e a i r i n t h e t u b e . I n f a c t i t ' s t h e a i r h i t t i n g t h e e d g e O f t h a t t u b t h a t s e t s i t i n m o t i o n . T u b e s , w h i s t l e s , t h e v a r i o u s k i n d s O f o r g a n p i p e s d e p e n d o n a i r h i t t i n g a s h a r p e d g e a n d s e t t i n g t h e a i r i n v i b r a t i o n . H e r e i s a n e x a m p l e O f t h e a i r v i b r a t i n g . H e r e i s a n a l u m i n u m r o d s i m i l a r t o w h a t y o u h a v e w i t h s t a n d s . [ H e h i t t h e r o d w i t h a h a m m e r a t o n e e n d , i t g a v e a s o u n d . ] I t ' s v i b r a t i n g b a c k a n d f o r t h t h i s w a y . H e r e i s a n o t h e r o n e , a t u n i n g f o r k , t h e r e i s ( h i t t h e f o r k ) i t ' s a v i b r a t i n g b o d y . Y o u w i l l n o t b e a b l e t O h e a r i t . S o i f I s e t i t d o w n h e r e , ( h e p u t t h e f o r k o n t h e t a b l e ) y o u c a n h e a r i t , b e c a u s e i t ' s m a k i n g . . . , t h i s v i b r a t i o n O f t h i s i s a l s o m a k i n g t h e m i d d l e p a r t O f t h i s v i b r a t i n g . W e ' l l t r y i t o n D a v i d ' s h e a d ! L e t ' s s e e s o m e o t h e r e x a m p l e s , s t r i n g s . M u s i c a l s o u n d s a r e m a d e b y s u s t a i n i n g a s t r i n g b e t w e e n t w o s u p p o r t s , p u l l i n g i t a n d l e t t h e s t r i n g v i b r a t e t o p r o d u c e s o m e s o r t o f a v i b r a t i o n . V i b r a t i n g b o d i e s , i n a m u s i c a l i n s t r u m e n t , s a y a t r o m b o n e : w h a t ' s t h e v i b r a t i n g b o d y i n a t r o m b o n e ? ” " L i p s ! " ” L i p s , v i b r a t e t h e l i p s , k i n d o f a t h i n g i n t h e m o u t h p i e c e a n d t h a t ' s w h a t g e n e r a t e s t h e s o u n d , w h i c h t h e t r o m b o n e t h e n t a k e s f r o m t h e r e . W h a t i s t h e v i b r a t i n g b o d y i n a c l a r i n e t ? I t ' s a f l e x i b l e t h i n , r e e d , a s i t ' s c a l l e d . I t c o u l d b e a s t r i p o f p l a s t i c o r s o m e t h i n g t h a t y o u b l o w a g a i n s t a n d t h i s i s w h a t v i b r a t e s . A n d y o u c a n l o o k f o r a n y s o u r c e O f s o u n d , y o u c a n s e e t h a t a n y s o u r c e o f s o u n d i s s o m e v i b r a t i n g b o d y b e i t a s o l i d o r a g a s . L e t m e g o b a c k t o t h i s o n e . A n d I ' l l s h o w y o u a l i t t l e d e m o n s t r a t i o n a b o u t t h e m e d i u m r e q u i r e d f o r t h e t r a n s m i s s i o n o f s o u n d . T h i s i s a l i t t l e s e t - u p t h a t I h a v e : o n a d o o r b e l l , [ c o n n e c t e d a d o o r b e l l t o t h e p o w e r s o u r c e a n d i t r a n g . ] a n d a v a c u u m p u m p , a n d a b e l l j a r . O f c o u r s e i f y o u h e a r t h a t s o u n d n o w , i t ' s b e c a u s e t h e a i r ' s t r a n s m i t t i n g t h e s o u n d f r o m t h e b e l l t o y o u r e a r s . E v e n i f I p u t t h e b e l l j a r o v e r i t . Y o u ' l l s t i l l b e a b l e t o h e a r i t , a l t h o u g h p e r h a p s n o t s o l o u d . B u t w h e n I s t a r t t a k i n g t h e a i r O f f , ( O p e r a t e d t h e p u m p ) t h e n t h e a m o u n t O f s o u n d t h a t g e t s t O y o u i s l e s s a n d l e s s . [ N O s o u n d i s h e a r d . ] [ T h e n l e t t h e a i r i n a n d S : T : 4 1 8 t h e s o u n d i s h e a r d a g a i n . ] S o i t d o e s r e q u i r e a m e d i u m t h a t w i t h o u t i t s o u n d w i l l h a v e h a r d t i m e b e i n g t r a n s m i t t e d f r o m o n e t o t h e o t h e r . S u p p o s e t h a t y o u ' r e a n a s t r o n a u t o n t h e m o o n . T h e m o o n d o e s n ' t h a v e a n y a i r . H o w c a n y o u t a l k t o o t h e r a s t r o n a u t s ? " " W a l k y T a l k y ! " " O . K . , b y r a d i o s i g n a l s . Y o u h a v e t o h a v e a r o u n d y o u i n s p a c e s o r t a l i t t l e b u b b l e o f a i r t o b r e a t h , i n o r d e r t o k e e p y o u r b l o o d f r o m b o i l i n g a n d s o o n . " ” B l o o d b o i l i n g ! " " W e l l , b e c a u s e t h e t e m p e r a t u r e a t w h i c h s o m e t h i n g b o i l s d e p e n d s o n p r e s s u r e . A n d a t z e r o p r e s s u r e i t b o i l s e a s i l y a t l o w t e m p e r a t u r e . S O i n t h e s p a c e i n o r d e r t o t a l k e v e n t o s o m e b o d y r i g h t n e x t t o y o u , y o u h a v e t o h a v e a m i c r O p h o n e , r a d i o w a v e s , r a d i o w a v e s c a n t r a v e l t h r o u g h e m p t y s p a c e , i t d o e s n ' t r e q u i r e a i r , t o h i s r e c e i v e r . H e r e c e i v e s i t b a c k t o e a r p h o n e s f o r h i m . A n d t h a t ' s h o w y o u c a n t a l k w i t h s o m e b o d y i n e m p t y s p a c e . Y o u h a v e t o l i v e i n s i d e a b u b b l e o f a i r . Y o u r s p a c e s u i t i s i n f l a t e d w i t h a i r . A n d s o y o u c a n h a v e s p e a k e r s a n d m i c r O p h o n e s i n s i d e t h e r e t h a t w i l l w o r k w i t h s o u n d . A n d y o u t r a n s m i t t h a t s o u n d b y r a d i o t h e o t h e r p e O p l e i n v i c i n i t y . L e t m e t e l l y o u a b o u t a s o u r c e o f s o u n d t h a t i s t h e b a s i s o f s o m e t h i n g t h a t y o u ' l l r e c o g n i z e i m m e d i a t e l y . Y o u r e c o g n i z e t h i s f r o m a T V c o m m e r c i a l ; w e l l s o m e o f y o u d o s o m e o f y o u d o n ' t . M a n y w o u l d r e c o g n i z e t h i s f r o m a b i o g r a p h y . T h i s w h o l e s t o r y , i n f a c t t h e c o m m e r c i a l i s b a s e d o n t h e s t o r y t h a t o c c u r r e d , t h a t a p p e a r e d i n a b i o g r a p h y o f E n r i c k o C r u s o e . I n t h e e a r l y d a y s o f r a d i o , C r u s o e w o u l d s i n g o n t h e r a d i o , m a k e r e c o r d s ; a n d p e o p l e l o v e d t o l i s t e n t o h i m . H e ' d a v e r y p o w e r f u l O p e r a t i c v o i c e . T h e s t o r y g o e s i n t h e b i o g r a p h y o f E n r i c k o C r u s o e , t h e b i o g r a p h e r a p p a r e n t l y w a n t e d t o s e l l b o o k s o r s o m e t h i n g , s a i d t h a t E n r i c k o C r u s o e t o e n t e r t a i n p e o p l e a t c o c k t a i l p a r t i e s b y t a k i n g a g l a s s a n d t a p p i n g i t t o t h e f r e q u e n c y w i t h w h i c h t h e g l a s s n a t u r a l l y v i b r a t e s . A n d t h e n h a v i n g d o n e t h a t C r u s o e , w i t h a v o i c e v e r y p o w e r f u l a n d p e r f e c t p i t c h s o t h a t t h e c a n m a t c h t h a t f r e q u e n c y e x a c t l y , w o u l d h o l d t h e g l a s s l i k e t h i s a n d s i n g t h a t n o t e . . . . . B L A A A A A ! A n d c a u s e d t h e g l a s s t o b r e a k , O k a y . T h a t ' s t h e b a s i s o f t h e M e m o r e x c o m m e r c i a l . N o w y o u c a n d o t h i s e x p e r i m e n t i f y o u h a v e s o m e p r e t t y s o p h i s t i c a t e d s c i e n t i f i c e q u i p m e n t b e c a u s e i t t a k e s s o m e t h i n g l i k e a 1 3 0 d e c i b l e s o f s o u n d t o b r e a k t h e g l a s s . N O v o i c e , E n r i c k o C r u s o e ' s o r o r a n y b o d y e l s e ' s , h a d t h a t k i n d o f p o w e r . S o w h a t t h i s w a s , w a s a m y t h s t a r t e d b y t h e b i o g r a p h e r . I t w a s a t e r r i f i c c o m m e r c i a l b u t i t i s n ' t g o n n a h a p p e n . I f y o u w a n t t o t r y w i t h a g l a s s o f C o k e a n d t u r n o n s o m e b o d y s i n g i n g a n d c a u s e t h e g l a s s t o b r e a k , i t ' s n o t g o n n a h a p p e n . T h e a m o u n t o f s o u n d e n e r g y r e q u i r e d i s t o o g r e a t . A 1 3 5 d e c i b l e s b e s o m e t h i n g l i k e y o u s t a n d i n g a t t h e e n d o f a r u n w a y w i t h a 4 e n g i n e j e t t a k i n g o f f 4 1 9 w i t h f u l l p o w e r a t t h e s a m e t i m e y o u ' r e o p e r a t i n g a j a c k h a m m e r . A t t h e s a m e t i m e y o u g e t y o u r w a l k b a n d p l a y i n g f u l l b l a s t . T h a t ' s w h a t 1 3 5 d e c i b l e s . I t ' s e n o u g h t o s h a k e y o u r h e a d i n p i e c e s . N o w t h e r e i s a . . . , r e l a t e d t o t h i s , t h a t y o u c a n d o . Y o u h a v e h e a r d t h a t i t ' s p o s s i b l e t o m a k e a g l a s s s i n g ! Y o u c a n d o t h a t ! Y o u h a v e t o h a v e t w o t h i n g s h a p p e n i n o r d e r t o d o t h a t . N u m b e r o n e , i t h a s t o b e a s t e m g l a s s . Y o u ' l l s e e l a t e r o n i n t h e d e m o n s t r a t i o n w h y t h i s i s t r u e ; i t h a s t o h a v e a s t e m . A s t r a i g h t s i d e g l a s s w o u l d n ' t w o r k . I t d o e s n ' t h a v e t o b e e x p e n s i v e . I t d o e s n ' t h a v e t o b y c r y s t a l . T h i s i s K - M a r t . T h e s e c o n d t h i n g y o u h a v e t o h a v e i s t h a t y o u h a v e t o h a v e y o u r f i n g e r c l e a n . I f y o u a r e a t a d i n n e r p a r t y a n d y o u w a n t t o e n t e r t a i n s o m e b o d y y o u h a v e t o b o r r o w s o m e b o d y ' s g l a s s o f w a t e r a n d w a s h y o u r f i n g e r i n o r d e r t o m a k e i t w o r k . Y o u c a n d o i t . Y o u h a v e t o c l e a n y o u r f i n g e r a n d t h e n ( s t a r t e d t o r u b t h e r i m o f t h e g l a s s w h i c h s t a r t e d t o g i v e s o u n d ) r u b t h e r i m v e r y l i g h t l y . Y o u c a n m a k e t h e g l a s s s o u n d . I t h a s t o b e a s t e m g l a s s . [ L a u g h t e r a n d e x c i t e m e n t . ) O t h e r p r o p e r t i e s O f s o u n d w h i c h I w o u l d l i k e t o d e m o n s t r a t e t o y o u . W h a t i s t h i s ? T h i s i s n u m b e r 4 , r e s o n a n c e . R e s o n a n c e h a p p e n s w h e n y o u h a v e t w o . . . . w e l l , . . . F i r s t o f a l l b e f o r e y o u c a n u n d e r s t a n d r e s o n a n c e , l e t m e t e l l y o u a b o u t n a t u r a l f r e q u e n c y . N a t u r a l f r e q u e n c y i s t h e f r e q u e n c y t h a t a n y e l a s t i c b o d y w o u l d v i b r a t e a t . I t ' s a u n i q u e f r e q u e n c y . I t ' s a f r e q u e n c y . . . . t h a t w h i c h a n y e l a s t i c b o d y w i l l v i b r a t e a t . I t t u r n s o u t t h a t a n y o b j e c t w i l l h a v e a n a t u r a l f r e q u e n c y . A t u n i n g f o r k 3 2 0 c y c l e s p e r s e c o n d ; t h i s g l a s s , t h a t w a s t h e s a m e o n e w h e n y o u r u b b e d i t . E v e r y e l a s t i c b o d y h a s a n a t u r a l f r e q u e n c y . E v e n l a r g e t h i n g s t h a t y o u w o u l d n ' t t h i n k h a v e n a t u r a l f r e q u e n c i e s , s o m e t i m e s d o . I h a d a 1 9 6 0 P o n t i a c . I n e v e r b o u g h t a P o n t i a c s i n c e , a n d t h i s i s m a y b e t h e r e a s o n w h y . T h e 1 9 6 0 P o n t i a c a t a b o u t 5 7 m i l e s / h r y o u w o u l d h a v e a h u g e r o a r i n s i d e t h e P o n t i a c . T h e r e w a s a n e n o r m o u s r o a r . I t o o k i t b a c k t o t h e d e a l e r . I s a i d : G o o d h e a v e n s ! W h a t ' s g o i n g o n ! H e s a i d y o u j u s t g o t b a d t i r e s . I ' m j u s t g o n n a b a l a n c e t h e t i r e s a n d e v e r y t h i n g w i l l b e f i n e . W e n t b a c k t o g e t t h e c a r , d r o v e a w a y f r o m t h e d e a l e r , p i c k e d u p s p e e d , 5 5 , 5 6 , 5 7 , H O O O O O O O i n s i d e t h e c a r . I t o o k a t u r n a r o u n d a n d d r o v e b a c k t o t h e d e a l e r a n d s a i d d i d y o u c h e c k t h i s ? H e s a i d I d i d n ' t h a v e t o c h e c k i t . I t h a d b a d t i r e s a n d I b a l a n c e d t h e m . G e n t l e m e n i f y o u p l e a s e ! ( C o u p l e o f s t u d e n t s a r e h a s t l i n g . ) [ S o m e a r g u m e n t b e t w e e n t h e t e a c h e r a n d o n e o f t h e m . T h e v o i c e i s n o t c l e a r o n t a p e . ) S o I a s k e d t h e d e a l e r t a k e a r o a d t e s t . H e s a i d n o I d i d n ' t h a v e t o d o t h a t . A n d I s a i d c o m e o n . W e w e n t o n 5 7 m i l e s p e r h o u r a n d h e r e i s t h e r o a r a g a i n . H e n e v e r w a s a b l e t o f i n d w h y . H e c a l l e d t h e f a c t o r y . T h e f a c t o r y r e p r e s e n t a t i v e f i n a l l y s a i d ; 4 2 0 w e l l , w e ' r e w o r k i n g o n i t . H e s a i d w e ' r e n o t s u r e w h e t h e r i t ' s t h e f l o o r p a n e l o f t h e c a r t h a t ' s v i b r a t i n g o r t h e r o o f p a n e l t h a t ' s v i b r a t i n g a t t h a t f r e q u e n c y . T h e n a t u r a l f r e q u e n c y o f t h i s j u s t m a t c h e d 5 5 o r 5 7 m i l e s / h r a n d v i b r a t i n g a t t h a t f r e q u e n c y . A n o t h e r e x a m p l e o n r e s o n a n c e i s t h a t o f a b r i d g e . W e h a d a b r i d g e t h a t i t ' s n a t u r a l f r e q u e n c y j u s t m a t c h e d w h a t y o u g e t a t w i n d s i n e x c e s s o f 3 5 m i l e s a n h o u r . S o t h e y k n o w a t l o w s p e e d s , a t l o w w i n d v e l o c i t y t h e b r i d g e w o u l d v i b r a t e . I n f a c t a b o v e 2 0 m i l e s p e r h o u r t h e r e w a s m u c h . . . , a n d t h e y c a l c u l a t e i t a n d s o a s s o o n a s t h e w i n d g e t s 3 5 m i l e s p e r h o u r t h e r i d g e w o u l d c o l l a p s e a n d c o m e d o w n . A n d s u r e e n o u g h , o n e d a y t h e h i g h w i n d s t h a t b l e w a t 3 5 m i l e s a n h o u r , t h e y c l o s e d t h e b r i d g e f o r t r a f f i c a t b o t h s i d e s a n d t h e y w a t c h e d t h e t h i n g v i b r a t e h i g h e r a n d h i g h e r w i t h a n a t u r a l f r e q u e n c y a n d e v e n t u a l l y e x c e e d e d t h e s t r e n g t h o f t h e c a b l e s a n d t h e w h o l e t h i n g c r a s h e d . N o w a d a y s w h e n t h e y b u i l d b r i d g e s t h e y t a k e c a r e t o p r e v e n t t h a t . W h e n t h e y d e s i g n e d t h e b i g M a c k b r i d g e t h e y d i d a c o u p l e o f t h i n g s t o p r e v e n t t h a t . N u m b e r o n e , t h e y c h a n g e d t h e r e s o n a n c e f r e q u e n c y s o t h e r e w a s n ' t g o i n g t o b e a n y t h i n g l i k e w h e n y o u g e t w i n d s i n t h e S t a t e o f M i c h i g a n . A t t h e c e n t e r , t w o l a n e s O f t h e b r i d g e , i t ' s O p e n g r a d i n g . I t ' s n o t p a v e d o r c e m e n t e d , b u t O p e n g r a d e . 8 0 t h a t i f t h e b r i d g e d o e s g e t v i b r a t i n g f r o m t h e w i n d , t h e w i n d c a n b l o w t h r o u g h t h a t g r a d i n g a n d d o e s n ' t h i t a w h o l e s l a b o f c e m e n t . A n d t h a t ' s o n e o f d e s i g n c o n s t r u c t i o n f e a t u r e s t h a t t h e y m a d e . T h e o t h e r t h i n g h e y d i d i s t h a t a n g l e d t h e b r i d g e , t h e y a r c h e d t h e b r i d g e s l i g h t l y i n t o t h e w i n d w h i c h i s v e r y d i f f i c u l t t o s e e . I t l o o k s l i k e s t r a i g h t b u t i t ' s c u r v e d s l i g h t l y t o w a r d s t h e w e s t t o p r e v e n t t h a t . I f y o u ' r e i n t h e m i l i t a r y a n d y o u ' r e m a r c h i n g a l o n g . I f y o u m a r c h a c r o s s a b r i d g e y o u r o f f i c e w i l l t e l l y o u t o b r e a k s t e p s o t h a t p e o p l e a r e n o t m a r c h i n g w i t h t h e s a m e s t e p a c r o s s t h e b r i d g e b e c a u s e i t c a n h a p p e n t h a t i t c o u l d b e t h e n a t u r a l f r e q u e n c y . R e s o n a n c e i s w h e n y o u m a t c h . . . i s t h e m a t c h o f t w o n a t u r a l f r e q u e n c i e s . S o m e e x a m p l e s o f r e s o n a n c e w h e r e y o u ' r e m a t c h i n g n a t u r a l f r e q u e n c i e s . T h e b e s t e x a m p l e I c a n g i v e y o u i s t h e o n e y o u ' r e m o s t f a m i l i a r w i t h : t u n i n g a r a d i o . T h e r e ' s a r a d i o s t a t i o n i n t h e a r e a t h a t b r o a d c a s t s a t 1 0 6 . 1 m i l l i o n c y c l e s p e r s e c o n d , 1 0 6 . 1 m e g a c y c l e s p e r s e c o n d , M e g a H e r t z . I n o r d e r t o l i s t e n t o t h a t s i g n a l y o u h a v e a c i r c u i t i n t h e r a d i o w h o s e f r e q u e n c y , n a t u r a l f r e q u e n c y , y o u c a n a d j u s t . S o y o u g o t t h i s f r e q u e n c y c o m i n g i n y o u m a t c h t h e n a t u r a l f r e q u e n c y o f y o u r r a d i o t o 1 0 6 . 1 a n d y o u g e t t h e s t a t i o n . I f y o u w a n t t o c h a n g e t h e f r e q u e n c y o f y o u r r a d i o y o u c a n m a t c h i t t o f r e q u e n c i e s o f o t h e r r a d i o s t a t i o n s a n d r e s o n a n c e t h e n t a k e s p l a c e a n d y o u ' r e a b l e t o p i c k u p t h a t s i g n a l . A n d s o t h a t ' s a n e x a m p l e o f r e s o n a n c e o f m a t c h i n g t w o n a t u r a l f r e q u e n c i e s . W e ' l l g i v e y o u a n 4 2 1 e x a m p l e h e r e w i t h s o u n d o f m a t c h i n g t w o n a t u r a l f r e q u e n c i e s . H e r e i s a n a t u r a l f r e q u e n c y o f a n y c o l u m n O f a i r a n d y o u c a n g e t i t s o u n d b y b l o w i n g a c r o s s i t ( d o i n g t h e b l o w i n g ) . H e r e ' s a n o t h e r f r e q u e n c y t h a t i s d i f f e r e n t . T h i s i s 3 2 0 c y c l e s p e r s e c o n d [ t u n i n g f o r k ] . I c a n ' t a d j u s t t h a t , b u t I c a n a d j u s t t h e n a t u r a l f r e q u e n c y o f t h i s , ( c o l u m n o f w a t e r ) b y c h a n g i n g t h e l e n g t h . C h a n g e t h e l e n g t h b y a d d i n g s o m e w a t e r t o i t . ( S t a r t e d t o a d d s o m e w a t e r w h i l e b r i n g i n g t h e f o r k c l o s e t o t h e o p e n i n g u n t i l i t r e s o n a t e s . ) H e r e I g o t t h e n a t u r a l f r e q u e n c y O f t h e c o l u m n o f a i r a n d t h e n a t u r a l f r e q u e n c y o f t h e s e a r e m a t c h e d . A n d s o I h a v e a r e s o n a n c e . T h a t ' s t h e b a s i s o f m u s i c a l i n s t r u m e n t s . T h i s m u s i c a l i n s t r u m e n t c o n s i s t s o f a f l a t t a b l e o f b a r s o f v a r y i n g l e n g t h s . U n d e r n e a t h a r e t u b e s o f d i f f e r e n t l e n g t h s , l o n g t u b e s f o r l o w n o t e s . " ” X y l o p h o n e , x l e p h o n e ! ” " X y I O p h o n e , a n d a n u m b e r o f m u s i c a l i n s t r u m e n t s b a s e d o n t h i s k i n d o f p r i n c i p l e w h e r e y o u h a v e a r e s o n a n c e b e t w e e n a v i b r a t i n g b o d y a n d a c o l u m n o f a i r . W e l l , t h e l a s t t h i n g I w a n t t o t e l l y o u a b o u t i s s t a n d i n g w a v e s . I t ' s a s o u n d p h e n o m e n o n , b u t i t ' s a l s o a w a v e p h e n o m e n o n g e n e r a l l y . T h e f i r s t e x a m p l e i s n o t s o u n d a t a l l . B u t I ' l l g i v e y o u s o m e e x a m p l e s o n s t a n d i n g w a v e s i n s o u n d . S t a n d i n g w a v e s r e q u i r e i d e n t i c a l w a v e s t r a v e l l i n g i n o p p o s i t e d i r e c t i o n i n t h e s a m e m e d i u m . T h a t ' s t h e c o n d i t i o n f o r s t a n d i n g w a v e . T h e n o r m a l , t h e m o s t o f t e n e n c o u n t e r e d s t a n d i n g w a v e s y o u g e t i s b y r e f l e c t i o n . S u p p o s e t h a t y o u h a v e a s t r i n g f a s t e n e d a t t h e e n d s ; a n d i f y o u p u t a p u l s e u p h e r e , t h i s p u l s e c a n t r a v e l d o w n a n d r e f l e c t u p . I f y o u c o n t i n u e t o p u t p u l s e s h e r e ; i n o t h e r w o r d s , y o u p u t a p e r i o d i c v i b r a t o r y o u c a n g e t w a v e s t r a v e l l i n g t h i s d i r e c t i o n , r e f l e c t e d o f f h e r e a n d w a v e s t r a v e l l i n g t h i s d i r e c t i o n . T h e y ' r e i d e n t i c a l w a v e s b e c a u s e t h e y ' r e t h e s a m e w a v e o n e i s j u s t r e f l e c t e d . S o t h e y ' r e i d e n t i c a l w a v e s t r a v e l l i n g i n o p p o s i t e d i r e c t i o n . S o y o u h a v e t h e c o n d i t i o n s f o r a s t a n d i n g w a v e . I h a v e a d e m o n s t r a t i o n h e r e a n d I w o u l d l i k e y o u t o h e l p m e o n t h i s . W h a t I n e e d y o u t o h a v e y o u d o i s c h a n g e t h e s p e e d h e r e . . . H e r e i s m y m e d i u m . W e ' r e g o n n a u s e a s t r i n g h e r e . [ T e a c h e r s t a r t e d t h e m o t o r v i b r a t o r . ) N o w w e g o t t h e c o n d i t i o n s f o r s t a n d i n g w a v e s h e r e . O . K . , h e r e i s t h e s o u r c e o f t h e w a v e s d o w n t h e r e c o m i n g d o w n h e r e r e f l e c t e d o f f t h i s a n d b a c k a n d s o w e g o t t h e c o n d i t i o n f o r a s t a n d i n g w a v e : i d e n t i c a l w a v e s t r a v e l l i n g i n o p p o s i t e d i r e c t i o n . Y o u h a v e a n o d e . T h a t i s t h e p o s i t i o n o f a m i n i m u m a c t i v i t y o f t h e m e d i u m . ( P o i n t i n g t o p o i n t s o n t h e s t r i n g w h e r e t h e y l o o k s t a t i o n a r y . ) Y o u c a n s e e w h e r e t h e n o d e s a r e . T h e s e a r e c a l l e d a n t i n o d e s : r e g i o n s o f m a x i m u m a c t i v i t y . ( P o i n t i n g t o p o i n t s o f h i g h a m p l i t u d e . ) A n d y o u c a n s e e t h a t t h e w a v e c o n s i s t s o f a s e r i e s o f a n t i n o d e s a n d n o d e s . I ' l l p l a y o n h e r e I U H 4 2 2 t o g e t a d i f f e r e n t n u m b e r o f n o d e s . I t ' s k i n d o f f u n t o s e e w h a t h a p p e n s . W e g o t f o u r l o o p s o n t h e r e . S t a n d i n g w a v e s : i d e n t i c a l w a v e s t r a v e l l i n g i n O p p o s i t e d i r e c t i o n s i n a m e d i u m . L e t ' s s e e s o u n d w a v e s . H e r e ' s a s e c t i o n o f p i p e t h a t w e c a n f i l l w i t h g a s . N o w t h e e n d o f t h e t u b e i s f i l l e d w i t h a p i e c e o f r u b b e r s h e e t , a n d I c a n v i b r a t e . . . W h a t I a m g o i n g t o d o i s p u t a w a v e i n t h e t u b e a n d l e t t h e w a v e t o s t a n d . [ H e m a d e a s o u n d f r o m t h e o s c i l l a t e r a t t h e o p e n i n g o f t h e t u b e . ) T h e r e ' r e w a v e s t h a t ' r e s t a n d i n g i n s i d e t h a t t u b e . N o w w h e n w a v e s s t a n d l i k e t h i s t h e r e i s a c o m p l e t e w a v e . H e r e y o u r a n t i n o d e s , h e r e ' s y o u r n o d e s . N o t i c e t h a t t h e d i s t a n c e b e t w e e n n o d e s i s s i m p l y a f r a c t i o n o f a w a v e l e n g t h . W h a t f r a c t i o n o f a w a v e l e n g t h i s i t ? W h a t f r a c t i o n o f a w a v e l e n g t h i s r e p r e s e n t e d b y t h i s s p a c e b e t w e e n t h e n o d e s ? ” " H a l f ! " " I t ' s h a l f , i s n ' t i t ! H e r e i s a w a v e l e n g t h t h e r e , a w h o l e w a v e , a n d t h e d i s t a n c e b e t w e e n t h e n o d e s i s s i m p l y h a l f o f t h e w a v e l e n g t h . A n d s o i t ' s a v e r y c o n v e n i e n t w a y t o m e a s u r e a w a v e l e n g t h b y l e t t i n g t h e w a v e s t a n d , a n d m e a s u r e t h e d i s t a n c e b e t w e e n a d j a c e n t n o d e s , a n d y o u k n o w t h a t ' s a h a l f w a v e l e n g t h . S o i n t h i s e x p e r i m e n t w e c a n r e a d t h e f r e q u e n c y o n t h e d i a l ; w e c a n m e a s u r e t h e d i s t a n c e b e t w e e n t h e n o d e s i n t h e p i p e a n d w e c a n c a l c u l a t e t h e s p e e d i n w h i c h s o u n d i s t r a v e l l i n g i n t h i s t u b e , o r i n t h e n a t u r a l g a s w e a r e u s i n g i n t h e t u b e . W e l l , r e s o n a n c e , s t a n d i n g w a v e s i s t h e b a s i s O f m a n y m u s i c a l i n s t r u m e n t s . T h e s i m p l e s t o f a l l m u s i c a l i n s t r u m e n t s i s s i m p l y a t u b e . T h i s t u b e i s g o i n g t o b e s e t i n t o v i b r a t i o n b y m o v i n g o n e e n d t h r o u g h h e r e a n d m a k i n g ( i n a u d i b l e ) o v e r t h e r e . T h e o t h e r e n d s i n c e i t ' s o p e n h a s t o b e a n a n t i n o d e a s w e l l . S o t h e s i m p l e s t c o n f i g u r a t i o n w o u l d b e a n t i n o d e s a t t h e e n d s a n d a n o d e a t t h e c e n t e r . B u t t h e o n l y r e s t r i c t i o n y o u h a v e o n t h i s i s t h a t y o u h a v e a n t i n o d e s a t t h e e n d s a n d a t l e a s t o n e n o d e . I t c o u l d b e . [ T h e t e a c h e r w a s t u r n i n g t h e p l a s t i c t u b e a g a i n . ] " 4 2 3 M I C H I G A N S T A T E U N I V E R S I T Y m a m m m m m m m o m e m g m W W W I I A D W B O N I U I D I N G a m a s s - 2 m S e p t e m b e r 9 , 1 9 8 6 M r . R i b h i A b u I s n e i n e h T e a c h e r E d u c a t i o n 2 1 6 E r i c k s o n H a l l D e a r M r . I s n e i n e h : S u b j e c t : P r o p o s a l E n t i t l e d , " A n E t h n o g r a p h i c S t u d y O f a H i g h S c h o o l S c i e n c e T e a c h e r ' s P e r s o n a l P r a c t i c a l K n o w l e d g e o f S u b j e c t M a t t e r " U C R I H S ' r e v i e w o f t h e a b o v e r e f e r e n c e d p r o j e c t h a s n o w b e e n c o m p l e t e d . I a m p l e a s e d t o a d v i s e t h a t t h e r i g h t s a n d w e l f a r e o f t h e h u m a n s u b j e c t s a p p e a r t o b e a d e q u a t e l y p r o t e c t e d a n d t h e C o m m i t t e e , t h e r e f o r e , a p p r o v e d t h i s p r o j e c t a t i t s m e e t i n g o n S e p t e m b e r 8 , 1 9 8 6 . Y o u a r e r e m i n d e d t h a t U C R I H S a p p r o v a l i s v a l i d f o r o n e c a l e n d a r y e a r . I f y o u p l a n t o c o n t i n u e t h i s p r o j e c t b e y o n d o n e y e a r , p l e a s e m a k e p r o v i s i o n s f o r ' O b t a i n i n g a p p r o p r i a t e U C R I H S a p p r o v a l p r i o r t o S e p t e m b e r 8 , 1 9 8 7 . A n y c h a n g e s i n p r o c e d u r e s i n v o l v i n g h u m a n s u b j e c t s m u s t b e r e v i e w e d b y t h e U C R I H S p r i o r t o i n i t i a t i o n o f t h e c h a n g e . U C R I H S m u s t a l s o . b e n o t i f i e d p r o m p t l y o f a n y p r o b l e m s ( u n e x p e c t e d s i d e e f f e c t s , c o m p l a i n t s , e t c . ) i n v o l v i n g h u m a n s u b j e c t s d u r i n g t h e c o u r s e o f t h e w o r k . T h a n k y o u f o r b r i n g i n g t h i s p r o j e c t t o o u r a t t e n t i o n . I f w e c a n b e o f a n y f u t u r e h e l p . p l e a s e d o n o t h e s i t a t e t o l e t u s k n o w . S i n c e r e l y , H e n r y E . g r e d e c k C h a i r m a n , U C R I H S H E B / j m s c c : D r . J . J . G a l l a g h e r U S U ' I Q M W W M ( a n e g g , 4 2 4 D a t e : J u l y 2 8 , 1 9 8 6 N m m fl G A N E H A J E T o : D r . H e n r y B r e d e c k U N I V E R S I T Y A s s i s t a n t V i c e P r e s i d e n t 2 3 8 A d m i n i s t r a t i o n B u i l d i n g J U L 3 0 1 8 8 5 ~ fl fl fl d l u m u m a n u u u m a n F r o m : R i b h i A b u I s n e i n e h ( G r a d u a t e S t u d e n t ) 2 1 6 E r i c k s o n ‘ n a l l , C o l l e g e o f E d u c a t i o n , M 5 0 S u b j e c t : H u m a n S u b j e c t C l e a r a n c e D e a r D r . B r e d e c k , E n c l o s e d a r e d o c u m e n t s r e l a t e d t o m y r e q u e s t - t o s e e k u n i v e r s i t y c l e a r a n c e p r i o r t o c o n d u c t i n g m y r e s e a r c h p r o p o s e d t o b e d o n e d u r i n g t h e p e r i o d o f A u g u s t 2 6 , 1 9 8 6 t o F e b r u a r y 1 , 1 9 8 7 , a n d w i l l i n v o l v e o n e t e a c h e r . D o c u m e n t s e n c l o s e d i n c l u d e t h e f o l l o w i n g : 1 . s i x c o p i e s o f a d o c u m e n t c o n t a i n i n g i n f o r m a t i o n a c c o r d i n g t o t h e C o m m i t t e e ' s g u i d e l i n e s . 2 . . A c o p y o f m y r e s e a r c h p r o p o s a l w h i c h h a s a l r e a d y b e e n a p p r o v e d b y m y a d v i s o r y c o m m i t t e e m e m b e r s . 3 . A . s i g n e d s t a t e m e n t f r o m m y m a j o r p r o f e s s o r D r . J . G a l l a g h e r . T h e s t u d y d e s c r i b e d i n t h e s e d o c u m e n t s i s a c o n t i n u a t i o n , b u t t i n a n e w d i r e c t i o n o f t h e I n s t i t u t e f o r R e s e a r c h o n T e a c h i n g ( I R T ) S e c o n d a r y S c h o o l S c i e n c e P r o j e c t c o o r d i n a t e d b y . D r . G a l l a g h e r . 3 1 h a v e b e e n ” w o r k i n g f o r t h i s p r o j e c t s i n c e i t b e g a n t w o y e a r s a g o . T h a n k y o u f o r y o u r c o n s i d e r a t i o n o f t h i s m a t t e r . , S i n c e r e l y , \ V A b u I s n e i n e h 4 2 5 C O N S E N T P 0 1 0 ! I , t h e u n d e r s i g n e d , f r e e l y c o n s e n t t o c o n t i n u e p a r t i c i p a t i o n i n e d u c a t i o n a l r e s e a r c h c o n d u c t e d b y M r . R i b h i A b u I s n e i n e h , P h . D . c a n d i d a t e i n t h e D e p a r t m e n t o f T e a c h e r E d u c a t i o n . T h e s t u d y h a s b e e n e x p l a i n e d t o m e , . a n d I u n d e r s t a n d t h e e x p l a n a t i o n t h a t h a s b e e n g i v e n a s w e l l a s w h a t m y p a r t i c i p a t i o n w i l l i n v o l v e . I u n d e r s t a n d t h a t t h e r e s e a r c h e r , i n c o n j u n c t i o n w i t h m e a n d D r . J . G a l l a g h e r w i l l r u s e t h e f i e l d n o t e s , d i s c u s s i o n s , a n d i n t e r v i e w s f o r h i s r e s e a r c h w o r k . I a l s o u n d e r s t a n d t h a t s o m e o f t h e d i s c u s s i o n s o r i n t e r v i e w s m a y b e t a p e r e c o r d e d . I u n d e r s t a n d t h a t e v e r y e f f o r t w i l l b e m a d e t o g u r a n t e e c o n f i d e n t i a l i t y a n d t o ‘ p r o t e c t a n o n i m i t y i n - p u b l i s h e d r e p o r t s w h i c h I w i l l h a v e ' o p p o r t u n i t y t o r e v i e w w h e n e v e r p o s s i b l e . ' I u n d e r s t a n d t h a t m y p a r t i c i p a t i o n i n t h e s t u d y m a y r e s u l t i n b e n e f i t s _ f o r m y s e l f ' a s a s c i e n c e t e a c h e r a s w e l l a s o t h e r s c i e n c e t e a c h e r s , h o w e v e r , : s u c h b e n e f i c i a l r e s u l t s a r e n o t g u a r a n t e e d . I u n d e r s t a n d a t h a t I a m f r e e t o d i s c o n t i n u e p a r t i c i p a t i o n i n t h e s t u d y a t a n y t i m e - w i t h o u t r e c r i m i n a t i o n . ' R E F E R E N C E S A b u I s n e i n e h , R . ( 1 9 8 6 a ) . H i g h s c h o o l s c i e n c e t e a c h e r s ' r o l e c o n c e p t i o n s £ 3 r e f l e c t e d i 3 t h e i r c l a s s r o o m p r a c t i c e s a n d d i s c u s s i o n s . P a p e r p r e s e n t e d a t t h e 5 9 t h A n n u a l C o n f e r e n c e o f t h e N a t i o n a l A s s o c i a t i o n f o r R e s e a r c h i n S c i e n c e T e a c h i n g , S a n F r a n c i s c o , C a l i f o r n i a . A b u I s n e i n e h , R . ( 1 9 8 6 b ) . A g e t h n o g r a p h i c s t u d y 2 f 2 _ h i g h s c h o o l s c i e n c e t e a c h e r s ' p e r s o n a l p r a c t i c a l k n o w l e d g e g £ _ t h e s u b j e c t m a t t e r . ( R e s e a r c h P r o p o s a l ) 2 5 2 E r i c k s o n H a l l , E a s t L a n s i n g , M I 4 8 8 2 3 . A b u I s n e i n e h , R . , 6 C o n t r e r a s , A . ( 1 9 8 7 ) . A g e t h n o g r a p h i c s t u d y 2 ; a h i g h s c h o o l p h y s i c s l a b o r a t o r y : A g e x p e r i m e n t o n a c c e l e r a t i o n . P a p e r p r e s e n t e d a t t h e 6 0 t h A n n u a l _ — M e e t i n g o f t h e N a t i o n a l A s s o c i a t i o n f o r R e s e a r c h i n S c i e n c e T e a c h i n g , W a s h i n g t o n , D . C . A i k e n h e a d , G . S . ( 1 9 8 4 ) . T e a c h e r d e c i s i o n m a k i n g : T h e c a s e O f P a r a i r i e H i g h . J o u r n a l 2 ; . R e s e a r c h i _ S c i e n c e T e a c h i n g , 2 1 ( 2 ) , 1 6 7 - 1 8 6 . A n d e r s o n , C . W . , & S m i t h , E . L . ( 1 9 8 6 ) . T e a c h i n g s c i e n c e . ( R e s e a r c h S e r i e s N O . 1 6 8 ) . E a s t L a n s i n g , M I : I n s t i t u t e f o r R e s e a r c h o n T e a c h i n g , M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y . B a r n e s , B . ( 1 9 7 4 ) . S c i e n t i f i c k n o w l e d g g a n d s o c i o l o g i c a l t h e o r y . L o n d o n a n d B o s t o n : R o u t l e d g e & K e g a n P a u l . B a r r , R . ( 1 9 8 0 ) . S c h o o l , c l a s s , g r o u p , a n d p a c e e f f e c t s 2 2 l e a r n i n g . ( W o r k i n g P a p e r S e r i e s 5 2 ) . E d u c a t i o n F i n a n c e a n d P r o d u c t i v i t y C e n t e r : D e p a r t m e n t o f E d u c a t i o n , U n i v e r s i t y o f C h i c a g o . B a r r , R . , & D r e e b e n , R . ( 1 9 8 0 ) . A s o c i o l o g i c a l f o r m u l a t i o n 2 ; . t h e w a y f i r s t g r a d e c l a s s r o o m a n d i n s t r u c t i o n a l g r o u p g g g a n i z a t i o n s a f f e c t l e a r n i n g £ 3 r e a d . ( W o r k i n g P a p e r S e r i e s { 3 ) . E d u c a t i o n F i n a n c e a n d P r o d u c t i v i t y C e n t e r : D e p a r t m e n t o f E d u c a t i o n , U n i v e r s i t y o f C h i c a g o . B a r r , R . , & D r e e b e n , R . ( 1 9 8 3 ) . H o w s c h o o l s w o r k . C h i c a g o : T h e U n i v e r s i t y o f C h i c a g o P r e s s . B e c k e r , H . S . , 6 G e a r , B . ( 1 9 5 7 ) . P a r t i c i p a n t O b s e r v a t i o n a n d i n t e r v i e w i n g : A c o m p a r i s o n . H u m a n O r g a n i z a t i o n , l § . ( 3 ) ’ 2 8 - 3 6 . ‘ B e r l a k , A . , & B e r l a k , H . ( 1 9 8 1 ) . D i l e m m a s p f s c h o o l i n g : T e a c h i g g a n d s o c i a l c h a n g _ . N e w Y o r k : M e t h u e n . 4 2 6 4 2 7 B e r g e r , B . L . , 8 L u c k m a n n , T . ( 1 9 6 7 ) . T h e s o c i a l c o n s t r u c t i o n 2 : r e a l i t y : A t r e a t i s e i 3 t h e s o c i o l o g y g i k n o w l e d g e . G a r d e n C i t y , N e w Y o r k : D o u b l e d a y 8 C o m p a n y , I n c . B l u m e r , H . ( 1 9 6 9 ) . S y m b o l i c I n t e r a c t i o n s : P e r s p e c t i v e a n d M e t h o d . H n g l e w o o d C l i f f s , N e w J e r s e y : P r e n t i c e - H a l l , I n c . B u c h m a n n , M . ( 1 9 8 3 ) . T h e p r i o r i t y 2 ; , k n o w l e d g e a n d u n d e r s t a n d i n g 1 3 t e a c h i n g . ( O c c a s i o n a l P a p e r N o . 6 1 ) . E a s t L a n s i n g , M I : I n s t i t u t e f o r R e s e a r c h o n T e a c h i n g , M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y . B u c h m a n n , M . ( 1 9 8 6 ) . T e a c h i n g k n o w l e d g e : T h 3 l i g h t s t h a t t e a c h e r s l i v e b y , ( O c c a s i o n a l P a p e r N o . 1 0 6 ) . E a s t L a n s i n g , M I : I n s t i t u t e f o r R e s e a r c h o n T e a c h i n g , M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y . C h i , M . C . H . , F e l t o v i c h , P . J . , 8 G l a s e r , R . ( 1 9 8 1 ) . C a t e g o r i z a t i o n a n d r e p r e s e n t a t i o n o f p h y s i c s p r o b l e m s b y e x p e r t s a n d n o v i c e s . C o g n i t i v e S c i e n c e , 2 , 1 2 1 - 1 5 2 . C h r i s t e n b u r y , L . ( 1 9 8 3 ) . T h e e I E c t i v e c u r r i c u l u m : O r i g i n , d e v e l o p m e n t , a n d d e c l i n e . E n g l i s h E d u c a t i o n , 1 2 , 7 3 - 9 1 . C l a n d i n i n , D . J . , 8 C o n n e l l y , F . M . ( 1 9 8 7 ) . T e a c h e r s ' p e r s o n a l p r a c t i c a l k n o w l e d g e : W h a t c o u n t s a s ' p e r s o n a l ' i n s t u d i e s o f t h e p e r s o n a l . J o u r n a l g £ _ C u r r i c u l u m S t u d i e s , l 2 _ ( 6 ) , 4 8 7 - 5 0 0 . C l a n d i n i n , J . ( 1 9 8 5 ) . P e r s o n a l p r a c t i c a l k n o w l e d g e : A s t u d y o f t e a c h e r s ' c l a s s r o o m i m a g e s . C u r r i c u l u m I n g u i r y , 1 5 ( 4 ) , 3 6 0 - 3 8 5 . C l a r k , C . M . ( 1 9 8 0 ) . C h o i c e o f a m o d e l f o r r e s e a r c h o n t e a c h e r t h i n k i n g . J o u r n a l 3 ; C u r r i c u l u m S t u d i e s , 1 ; , 4 1 - 4 7 0 C l a r k , C . M . , 8 P e t e r s o n , P . L . ( 1 9 8 4 ) . T e a c h e r s ' t h o u g h t p g p c e s s e s ( O c c a s i o n a l P a p e r N o . 7 2 ) E a s t L a n s i n g , M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y , I n s t i t u t e f o r R e s e a r c h o n T e a c h i n g . C l a r k , C . M . , 8 Y i n g e r , — R . J . ( 1 9 7 9 ) . T e a c h e r s ' t h i n k i n g . I n P . L . P e t e r s o n 8 H . J . W a l b e r t ( E d s . ) , R e s e a r c h 2 2 . t e a c h i n g : C o n c e p t s i f i n d i n g s , a n d i m p l i c a t i o n s . B e r k e l e y , C A : M c C u t c h a n P u b l i s h i n g C o m p a n y . C o h e n , D a v i d K . ( 1 9 8 4 ) . T h e c o n d i t i o n s o f t e a c h e r s ' w o r k . H a r v a r d E d u c a t i o n a l R e v i e w , 1 5 , 1 1 - 1 5 . 4 2 8 C o l l e t t , A . T . , 8 C h i a p p e t t a , E . L . ( 1 9 8 4 ) . S c i e n c e i n s t r u c t i o n $ 3 t h e m i d d l e a n d s e c o n d a r y s c h o o l s . C o l u m b u s : C h a r l e s E . M e r r i l l P u b l i s h i n g C o m p a n y . C o n n e l l y , F . M . ( 1 9 7 2 ) . T h e f u n c t i o n s o f c u r r i c u l u m d e v e l o p m e n t . I n t e r c h a n g g , 2 , 1 6 1 - 1 7 7 . C o n n e l l y , F . M . , 8 C l a n d i n i n , D . J . ( 1 9 8 4 ) . T e a c h e r s ' p e r s o n a l p r a c t i c a l k n o w l e d g e . I n R . H a l k e s 8 J . O l s o n , ( E d s . ) , T e a c h e r t h i n k i n g : A n e w p e r s p e c t i v e 2 3 p e r s i s t e n t p r o b l e m s i 2 _ e d u c a t i o n . H e i r w i g , H o l l a n d , S w e t s P u b l i s h i n g S e r v i c e . C o n n e l l y , F . M . , 8 C l a n d i n i n , D . J . ( 1 9 8 5 ) . P e r s o n a l p r a c t i c a l k n o w l e d g e a n d t h e m o d e s o f k n o w i n g : R e l e v a n c e f o r t e a c h i n g a n d l e a r n i n g . I n E . E i s n e r , ( E d . ) , L e a r n i n g a n d t e a c h i g g t h e w a y s g f k n o w i n g . N S S E Y e a r b o o k ( p p . 1 7 4 - 1 9 8 ) . C h i c a g o : U n i v e r s i t y o f C h i c a g o P r e s s . C o n n e r s , R . D . ( 1 9 7 8 ) . A g _ a n a l y s i s 2 3 t e a c h e r t h o u g h ; p r o c e s s e s J b e l i e f s , a n d p r i n c i p l e s d u r i n g i n s t r u c t i o n . U n p u b l i s h e d d o c t o r a l d i s s e r t a t i o n , t h e U n i v e r s i t y o f A l b e r t a , C a n a d a . C r a n e , D . ( 1 9 7 2 ) . I n v i s i b l e c o l l e g e : D i f f u s i o n g f k n o w l e d g e i 5 s c i e n t i f i c c o m m u n i t i e s . C h i c a g o : T h e U n i v e r s i t y o f C h i c a g o P r e s s . - C u s i c k , P . A . ( 1 9 8 3 ) . T h e e g a l i t a r i a n i d e a l a n d t h e A m e r i c a n h i g h . s c h o o l . N e w Y o r k : L o n g m a n . D i o r i o , J . a . ( 1 9 8 2 ) . K n o w l e d g e , a u t o n o m y , a n d t h e p r a c t i c e o f t e a c h i n g . c u r r i c u l u m I n q u i r y , 1 3 ( 3 ) , 2 5 7 - 2 8 2 . D o y l e , W . ( 1 9 8 3 ) . A c a d e m i c w o r k . R e v i e w g g E d u c a t i o n a l R e s e a r c h , 5 1 ( 2 ) , 1 5 9 - 1 9 9 . D o y l e , W . ( 1 9 7 7 ) . L e a r n i n g t h e c l a s s r o o m e n v i r o n m e n t : A n e c o l o g i c a l a n a l y s i s . J o u r n a l g f T e a c h e r E d u c a t i o n , 2 8 , 5 1 - 5 5 . D o y l e , W . , 8 P o n d e r , G . A . ( 1 9 7 7 ) . T h e p r a c t i c a l i t y e t h i c i n t e a c h e r d e c i s i o n - m a k i n g . I n t e r c h a n g g , 8 ( 3 ) , ( 1 - 1 2 ) . D r e e b e n , R . ( 1 9 7 3 ) . T h e s c h o o l a s a w o r k p l a c e . I n R . M . W . T r a v e r s ( E d . ) , S e c o n d h a n d b o o k g £ _ r e s e a r c h 2 3 t e a c h i n g . C h i c a g o , I L : S c o t t F o r e s m a n . D r e t s k e , F . ( 1 9 8 2 ) . K n o w l e d g e a n d t h e f l o w 2 ; i n f o r m a t i o n : C a m b r i d g e . M a s s a c h u s e t t s : T h e M I T P r e s s . D u k e , D . L . ( 1 9 8 4 ) . T e a c h i g g ; T h e i m p e r i l e d p r o f e s s i o n . A l b a n y : S t a t e U n i v e r s i t y o f N e w Y o r k P r e s s . 4 2 9 E l b a z , F . ( 1 9 8 7 ) . R e s p o n s e t o C l a n d i n i n a n d C o n n e l l y . J o u r n a l 2 3 C u r r i c u l u m S t u d i e s , l 2 ( 6 ) , 5 0 1 - 5 0 2 . E l b a z , F . ( 1 9 8 3 ) . T e a c h e r t h i n k i n g ; A s t u d y 2 : p g a c t i c a l k n o w l e d g e . N e w Y o r k : N i c h o l s . E l l i o t , J . ( 1 9 7 6 ) . D e v e l o p i n g h y p o t h e s i s a b o u t c l a s s r o o m s f r o m t e a c h e r s ' c o n s t r u c t s : A n a c c o u n t o f t h e w o r k o f t h e F o r d t e a c h i n g p r o j e c t . I n t e r c h a n g g , ‘ 1 ( 2 ) , ( 2 - 2 2 ) . E r i c k s o n , F . ( 1 9 8 5 ) . a n l i t a t i v e m e t h o d s A ; r e s e a r c h 2 3 t e a c h i n g . ( O c c a s i o n a l P a p e r N o . 8 1 ) . E a s t L a n s i n g : M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y , I n s t i t u t e f o r R e s e a r c h o n T e a c h i n g . E r i c k s o n , F . ( 1 9 8 2 a ) . C l a s s r o o m d i s c o u r s e a s i m p r o v i s a t i o n : R e l a t i o n s h i p s b e t w e e n a c a d e m i c t a s k s t r u c t u r e a n d s o c i a l p a r t i c i p a t i o n s t r u c t u r e i n l e s s o n s . I n L . C . W i l k i n s o n ( E d . ) , C o m m u n i c a t i o n i n t h e c l a s s r o o m . N e w Y o r k : A c a d e m i c P r e s s , p p . 1 5 3 - 1 8 1 . E r i c k s o n , F . ( 1 9 8 2 b ) . T a u g h t c o g n i t i v e l e a r n i n g i n i t i m m e d i a t e e n v i r o n m e n t s : A n e g l e c t e d t O p i c i n a n t h r o p o l o g y o f e d u c a t i o n . A n t h r o p o l o g y _ A A A E d u c a t i o n Q u a r t e r l y , A ; ( 2 ) , 1 4 9 - 1 8 0 . E r i c k s o n , F . , 8 S c h u l t z , J . ( 1 9 8 1 ) . W h e n i s a c o n t e x t ? S o m e i s s u e s a n d m e t h o d s i n t h e a n a l y s i s o f s o c i a l c o m p e t e n c e . I n J . ‘ G r e e n a n d C . W a l c o t t ( E d s . ) , E t h n o g r a p h y £ 3 1 l a n g u a g e A A e d u c a t i o n a l s e t t i n g s . N o r w o o d , N . J . , A B L E X P u b l i s h i n g C o m p a n y , p p . 1 4 7 - 1 6 0 . F e i m e n - N e m s e r , 8 . , 8 F l o d e n , R . E . ( 1 9 8 4 ) . T h e c u l t u r e s 2 ; t e a c h i n g . ( O c c a s i o n a l P a p e r N o . 7 4 ) . E a s t L a n s i n g : M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y , I n s t i t u t e f o r R e s e a r c h o n T e a c h i n g . F l e c k , L . ( 1 9 7 9 ) . * G e n e s i s a n d d e v e l o p m e n t 2 £ . £ s c i e n t i f i c f a c t . C h i c a g o : T h e U n i v e r s i t y o f C h i c a g o P r e s s . F r a k e , 0 . ( 1 9 8 0 ) . L a n g u a g e a n d c u l t u r a l d e s c r i p t i o n . S t a n f o r d , C a l i f o r n i a : S t a n f o r d U n i v e r s i t y P r e s s . F u l l e r , F . F . ( 1 9 6 9 ) . C o n c e r n s o f t e a c h e r s : A d e v e l o p m e n t a l c h a r a c t e r i z a t i o n . A m e r i c a n E d u c a t i o n a l R e s e a r c h J o u r n a l , A , 2 0 7 - 2 2 6 . G a l l a g h e r , J . J . ( 1 9 8 6 ) . S e c o n d a r y s c h o o l s c i e n c e ( I n t e r i m R e p o r t ) . E a s t L a n s i n g : M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y , I n s t i t u t e f o r R e s e a r c h o n T e a c h i n g . G o o d l a d , J . I . ( 1 9 8 4 ) . A p l a c e c a l l e d s c h o o l : P r o s p e c t s f o r t h e f u t u r e . N e w Y o r k . M c G r a w - H i l l B o o k C o m p a n y . 4 3 0 G r e e n , J . L . ( 1 9 8 3 ) . R e s e a r c h o n t e a c h i n g a s a l i n g u i s t i c p r o c e s s : A s t a t e o f t h e a r t . I n G o r d o n , E . W . ( E d . ) , R e v i e w 2 E r e s e a r c h A g e d u c a t i o n . W a s h i n g t o n , D . C . 2 0 0 3 6 , 1 2 3 0 S e v e n t e e n t h S t r e e t , N . W . : A m e r i c a n E d u c a t i o n a l R e s e a r c h A s s o c i a t i o n . G r e e n , J . L . , 8 H a r k e r , J . 0 . ( 1 9 8 2 ) . G a i n i n g a c c e s s t o l e a r n i n g : C o n v e r s a t i o n a l , s o c i a l , a n d c o g n i t i v e d e m a n d s o f g r o u p p a r t i c i p a t i o n . I n W i l k i n s o n , L . C . ( E d . ) , C o m m u n i c a t i n g A g _ t h e c l a s s r o o m . N e w Y o r k : A c a d e m i c P r e s s . G e e r t z , C . ( 1 9 8 3 ) . L o c a l k n o w l e d g e : F u r t h e r e s s a y s A g i n t e r p r e t i v e a n t h r o p o l o g y . N e w Y o r k : B a s i c B o o k s , I n c . P u b l i s h e r s . G l a s e r , B . , 8 S t r a u s s , A . ( 1 9 7 3 ) . T h e d i s c o v e r y 2 f g r o u n d e d t h e o r y : S t r a t e g i e s f o r q u a l i t a t i v e r e s e a r c h . C h i c a g o : A l d i n e . G l a s e r , R . ( 1 9 8 3 ) . E d u c a t i o n a n d t h i n k i n g : T h e r o l e 2 3 k n o w l e d g e . ( T e c h n i c a l R e p o r t N o . P B S - 6 ) . L e a r n i n g R e s e a r c h a n d D e v e l o p m e n t C e n t e r : U n i v e r s i t y o f P i t t s b u r g . G o e t z , J . P . , 8 L e C o m p t e , D . L . ( 1 9 8 4 ) . E t h n o g r a p h y a n d q g a l i t a t i v e d e s i g n A g e d u c a t i o n a l r e s e a r c h . N e w Y o r k : A c a d e m i c P r e s s . G o r d o n , R . L . ( 1 9 8 0 ) . I n t e r v i e w i n g : S t r a t e g y , t e c h n i q u e s , a n d t a c t i c s . H o m e w o o k , I l l i n o i s : T h e D o r s e y P r e s s . H a l k e s , R . ( 1 9 8 6 ) . R e p o r t s . J o u r n a l 2 5 C u r r i c u l u m S t u d i e s , A g ( 2 ) , 2 1 1 - 2 1 4 . H a r g r e a v e s , A . C . ( 1 9 8 4 ) - T h e s i g n i f i c a n c e o f c l a s s r o o m c o p i n g s t r a t e g i e s . I n H a r g r e a v e s , A . , 8 P . W o o d s ( E d s . ) , C l a s s r o o m s a n d s t a f f r o o m s : T h e s o c i o l o g y _ g £ t e a c h e r s a n d t e a c h i n g . - M i l t o n K e y n e s : O p e n U n i v e r s i t y P r e s s . H a r g r e a v e s , A . , 8 W o o d s , P . ( E d s . ) ( 1 9 8 4 ) . C l a s s r o o m s a n d s t a f f r o o m s : T h e s o c i o l o g y g g t e a c h e r s a n d t e a c h i n g . M i l t o n K e y n e s : O p e n U n i v e r s i t y P r e s s . H a s h w e h , M . ( 1 9 8 5 ) . A A - e x p l o r a t o r y s t u d y 2 £ _ t e a c h e r k n o w l e d g e . a n d t e a c h i n g ; _ T h e e f f e c t s a ; s c i e n c e t e a c h e r s ' k n o w l e d g e 2 ; . s u b j e c t - m a t t e r a n d t h e i r c o n c e p t i o n s 2 £ l e a r n i n g 2 2 t h e i r t e a c h i n g . U n p u b l i s h e d d o c t o r a l d i s s e r t a t i o n , S t a n f o r d U n i v e r s i t y , S t a n f o r d , C a l i f o r n i a . 4 3 1 H a w k i n s , I . ( 1 9 7 4 ) . I , t h o u g h , a n d i t . I n I . H a w k i n s , T h e i n f o r m e d v i s i o n : E s s a y s 2 2 l e a r n i n g a n d h u m a n n a t u r e . N . Y . : A g a t h o n P r e s s . H e m p e l , C . G . ( 1 9 5 2 ) . F u n d a m e n t a l s 2 i c o n c e p t f o r m a t i o n A A e m p i r i c a l s c i e n c e . C h i c a g o : T h e U n i v e r s i t y o f C h i c a g o P r e s s . H e m p e l , C . G . ( 1 9 6 5 ) . A s p e c t s 2 E s c i e n t i f i c e x p l a n a t i o n a n d o t h e r e s s a y s A 3 _ t h e p h i l o s O p h y 2 A s c i e n c e . N e w Y o r k : T h e F r e e P r e s s . H o l m e s G r o u p ( 1 9 8 6 ) . T o m o r r o w ' s t e a c h e r s . 5 0 1 E r i c k s o n H a l l , E a s t L a n s i n g , M I : T h e H o l m e s G r o u p , I n c . J a c k s o n , P . W . ( 1 9 6 8 ) . L i f e A g c l a s s r o o m s . N e w Y o r k : H o l t , R i n e h a r t 8 W i n s t o n . K e l l y , G . A . ( 1 9 5 5 ) . T h e p s y c h o l o g y _ g £ _ p e r s o n a l c o n s t r u c t s . N e w Y o r k : N o r t o n . K e n n e d y , M . M . ( 1 9 8 3 ) . W o r k i n g K n o w l e d g e . K n o w l e d g e : C r e a t i o n D i f f u s i o n , U t i l i z a t i o n , 2 _ ( 2 ) , 1 9 3 - 2 1 1 . K i t c h e n e r , R . F . ( 1 9 8 6 ) . P i a g e t ' s t h e o y y 2 5 k n o w l e d g e : G e n e t i c e p i s t e m o l o g y a n d s c i e n t i f i c r e a s o n . Y a l e U n i v e r s i t y P r e s s : N e w H a v e n a n d L o n d o n . - K u h n , T . ( 1 9 6 8 ) . T h e s t r u c t u r e 2 £ _ s c i e n t i f i c r e v o l u t i o n s . P r i n c e t o n , N . J . : P r i n c e t o n U n i v e r s i t y P r e s s . L a c e y , C - ( 1 9 7 7 ) . T h e s o c i a l i z a t i o n 2 ; t e a c h e r s . L o n d o n : M e t h u e n . L a k o f f , G . , 8 J o h n s o n , M . ( 1 9 8 0 ) . M e t a p h o r e s 1 3 l i v e b y . C h i c a g o : U n i v e r s i t y o f C h i c a g o P R e s s . L a n i e r , J . E . ( 1 9 8 4 ) . R e s e a r c h 2 3 ‘ t e a c h e r e d u c a t i o n . ( O c c a s i o n a l s P a p e r N o . 8 0 ) . E a s t L a n s i n g , M I : I n s t i t u t e f o r R e s e a r c h o n T e a c h i n g ; M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y . L a n t z , 0 . , 8 K a s s , H . ( 1 9 8 7 ) . C h e m i s t r y t e a c h e r s ' f u n c t i o n a l p a r a d i g m s . S c i e n c e E d u c a t i o n , 1 A ( 1 ) , 1 1 7 - 1 3 3 . L e i n h a r d t , G . , 8 G r e e n o , J . G . ( 1 9 8 6 ) . T h e c o g n i t i v e s k i l l o f t e a c h i n g . J o u r n a l 2 £ E d u c a t i o n a l P s y c h o l o g y , 1 8 ( 2 ) , 7 5 - 9 6 . L e i n h a r d t , G . , 8 S m i t h , D . ( 1 9 8 5 ) . E x p e r t i s e i n m a t h e m a t i c s i n s t r u c t i o n : S u b j e c t m a t t e r k n o w l e d g e . J o u r n a l g £ _ E d u c a t i o n a l P s y c h o l g g y , 1 1 2 4 1 - 2 7 1 . 4 3 2 L i e b e r m a n , A . , 8 M i l l e r , L . ( 1 9 8 4 ) . T e a c h e r s , t h e i r w o r l d a n d t h e i r w o r k : I m p l i c a t i o n s f o r s c h o o l i m p r o v e m e n t . 2 2 4 N o r t h W a s h i n g t o n S t r e e t , A l e x a n d r i a , V i r g i n i a : A s s o c i a t i o n f o r S u p e r v i s i o n a n d C u r r i c u l u m D e v e l O p m e n t . L o r t i e , D . C . ( 1 9 7 5 ) . S c h o o l t e a c h e r : A s o c i o l o g i c a l s t u d y . C h i c a g o : U n i v e r s i t y o f C h i c a g o P r e s s . M a c I n t y r e , A . ( 1 9 8 1 ) . A f t e r v i r t u e . A s t u d y _ A m o r a l t h e o r y . L o n d o n : G e r a l d D u c k w o r t h 8 C o . L d . M a r l a n d , P . ( 1 9 8 7 ) . R e s p o n s e t o C l a n d i n i n a n d C o n n e l l y . J o u r n a l A ; C u r r i c u l u m S t u d i e s , 1 2 ( 6 ) , 5 0 3 - 5 0 5 . M a r l a n d , P . W . ( 1 9 7 7 ) . A s t u d y 2 5 t e a c h e r s ' i n t e r a c t i v e t h o u g h t s . U n p u b l i s h e d d o c t o r a l d i s s e r t a t i o n , t h e U n i v e r s i t y o f A l b e r t a , C a n a d a . M a r t o n , F . ( 1 9 8 6 ) . P h e n o m e n o l o g y : A r e s e a r c h a p p r o a c h t o i n v e s t i g a t i n g d i f f e r e n t u n d e r s t a n d i n g s o f r e a l i t y . J o u r n a l A ; T h o u g h t , E l . ( 3 ) : F a l l 1 9 8 6 . M c C a l l , G . J . , 8 S i m m o n s , J . L . ( 1 9 6 9 ) . I s s u e s A A p a r t i c i p a n t o b s e r v a t i o n : ‘ A t e x t a n d r e a d e r . R e a d i n g , M a s s . : A d d i s o n - W e s l e y P u b l i s h i n g C o m p a n y . M e h a n , H . ( 1 9 7 9 ) . L e a r n i n g l e s s o n s : S o c i a l o r g a n i z a t i o n A g t h e c l a s s r o o m . C a m b r i d g e , M a s s a c h u s e t t s : H a r v a r d U n i v e r s i t y P r e s s . M e h a n , H . , 8 W o o d , H . ( 1 9 7 6 ) . T h e _ r e a l i t y 2 i e t h n o m e t h o d o l o g y . N e w Y o r k : J o h n W i l e y 8 S o n s . M i l l e r , S . M . ( 1 9 6 9 ) . T h e p a r t i c i p a n t o b s e r v e r a n d ” o v e r - r a p p o r t ” . I n M c C a l l , G . J . , 8 J . L . S i m m o n s ( E d s . ) . I s s u e s 1 2 p a r t i c i p a n t o b s e r v a t i o n : . A _ t e x t a n d r e a d e r . R e a d i n g , M a s s : A d d i s o n - W e s l e y P u b l i s h i n g C o m p a n y . M i l l s , C . W . ( 1 9 5 9 ) . T h e s o c i o l o g i c a l i m a g i n a t i o n . N e w Y o r k : O x f o r d U n i v e r s i t y P r e s s . M o k r z y c k i , E . ( 1 9 8 3 ) . P h i l o s o p h y 2 £ _ s c i e n c e a n d s o c i o l o g y i F r o m t h e m e t h o d o l o g i c a l d o c t r i n e £ 3 r e s e a r c h p r a c t i c e . L o n d o n : R o u t l e d g e 8 K e g a n P a u l . M u n b y , H . , 8 S p a f f o r d , C . ( 1 9 8 7 ) . R e s p o n s e t o C l a n d i n i n a n d C o n n e l l y . J o u r n a l 2 ; C u r r i c u l u m S t u d i e s , 1 9 ( 6 ) , 5 0 7 - 5 0 9 O M u n b y , H . ( 1 9 8 2 ) . T h e p l a c e o f t e a c h e r s ' b e l i e f s i n r e s e a r c h o n t e a c h e r t h i n k i n g a n d d e c i s i o n m a k i n g , a n d a n a l t e r n a t i v e m e t h o d o l o g y . I n s t r u c t i o n a l S c i e n c e , 1 1 , 2 0 1 - 2 2 5 . 4 3 3 M u n b y , H . ( 1 9 8 4 ) . A q u a l i t a t i v e a p p r o a c h t o t h e s t u d y o f a t e a c h e r s ' b e l i e f s . J o u r n a l g £ _ R e s e a r c h 2 2 S c i e n c e T e a c h i n g , 2 A , 2 7 - 3 8 . M u n b y , H . ( 1 9 8 6 ) . M e t a p h o r i n t h e t h i n k i n g o f t e a c h e r s . J o u r n a l 2 £ _ C u r r i c u l u m S t u d i e s , A 8 , 1 9 7 - 2 0 9 . M u n z , P . ( 1 9 8 5 ) . O u r k n o w l e d g g D A A t h e g r o w t h 2 : k n o w l e d g e : P a p p e r 2 5 W i t t g e n s t e i n . L o n d o n : R o u t l e d g e 8 K e g a n P a u l . N a s h , L . K . ( 1 9 6 3 ) . T h e n a t u r e 2 i n a t u r a l s c i e n c e s . B o s t o n : L i t t l e , B r o w n a n d C o m p a n y . N a t a n s o n , M . ( E d . ) . ( 1 9 7 0 ) . P h e n o m e n o l o g y a n d s o c i a l r e a l i t y : E s s a y s A g m e m o r y 3 ; A l f r e d S c h u l t z . T h e H a g u e : M a r t i n u s N i j h o f f . N a t i o n a l C o m m i s s i o n o n E x c e l l e n c e i n E d u c a t i o n ( 1 9 8 3 ) . A n a t i o n A g r i s k : T h e i g p e r a t i v e f o r e d u c a t i o n a l r e f o r m . W a s h i n g t o n , D . C . : U . S . D e p t . o f E d u c a t i o n . N a t i o n a l S c i e n c e B o a r d C o m m i s s i o n o n P r e c o l l e g e E d u c a t i o n i n M a t h e m a t i c s , S c i e n c e , a n d T e c h n o l o g y ( 1 9 8 3 ) . E d u c a t i n g A m e r i c a n s f o r 2 1 s t c e n t u r y . W a s h i n g t o n , D . C . : N a t i o n a l S c i e n c e F o u n d a t i o n . O l s o n , J . K . ( 1 9 8 1 ) . T e a c h e r i n f l u e n c e i n t h e c l a s s r o o m . I n s t r u c t i o n a l S c i e n c e , A 2 , 2 5 9 - 2 7 5 . O r t o n y , A . ( E d . ) ( 1 9 8 0 ) . M e t a p h o r a n d t h o u g h . C a m b r i d g e U n i v e r s i t y P r e s s . P h i l i p s , D . L . ( 1 9 7 7 ) . W i t t g e n s t e i n a n d s c i e n t i f i c k n o w l e d g e : A , s o c i o l o g i c a l p e r s p e c t i v e . R o w m a n a n d L i t t l e f i e l d : T o t o w a , N e w J e r s e y . P o l a n y i , M . , 8 P r o s c h , H . ( 1 9 7 5 ) . M e a n i n g . C h i c a g o : T h e U n i v e r s i t y o f C h i c a g o P r e s s . P o l a n y i , M . ( 1 9 5 8 ) . P e r s o n a l K n o w l e d g g . C h i c a g o , t h e U n i v e r s i t y o f C h i c a g o P r e s s . P o l l a r d , A . ( 1 9 8 0 ) . T e a c h e r i n t e r e s t s a n d c h a n g i n g s i t u a t i o n s o f s u r v i v a l t h r e a t s i n p r i m a r y s c h o o l c l a s s r o o m s . I n P . W o o d s ( E d . ) T e a c h e r s t r a t g g i e s . L o n d o n : C r o o m H e l m . P o p e , M . , 8 G i l b e r t , J . ( 1 9 8 3 ) . P e r s o n a l e x p e r i e n c e a n d t h e c o n s t r u c t i o n o f k n o w l e d g e i n s c i e n c e . S c i e n c e E d u c a t i o n , 2 1 ( 2 ) , 1 9 3 - 2 0 3 . P o s t m a n , N . , 8 W e i n g a r t n e r , C . ( 1 9 7 1 ) . T e a c h i n g 3 1 2 s u b v e r s i v e a c t i v i y y . H a r m o n d s w o r t h : P e n g u i n E d u c a t i o n . 4 3 4 P u t n a m , R . T . , 8 L e i n h a r d t , G . ( 1 9 8 6 ) . C u r r i c u l u m s c r i p t s a n d t h e a d j u s t m e n t 2 i c o n t e n t A g m a t h e m a t i c s l e s s o n . P a p e r p r e s e n t e d a t t h e A n n u a l M e e t i n g o f t h e A m e r i c a n E d u c a t i o n a l R e s e a r c h A s s o c i a t i o n , S a n F r a n c i s c o , C a l i f o r n i a . R e i d , W . A . ( 1 9 7 9 ) . S c h o o l s , t e a c h e r s , a n d c u r r i c u l u m c h a n g e . E d u c a t i o n a l T h e o r y , A 3 , 3 2 5 - 3 3 6 . R o b e r t s , D . A . ( 1 9 8 0 ) . T h e o r y , c u r r i c u l u m d e v e l o p m e n t , a n d t h e u n i q u e e v e n t s o f p r a c t i c e , i n H . M u n b y , G . O r p w o o d , a n d T . R u s s a l ( E d s . ) , S e e i n g c u r r i c u l u m A 3 A g g g _ 1 i g h t . T o r o n t o , C a n a d a : O I S E . R o b e r t s , D . A . ( 1 9 8 2 ) . T h e p l a c e o f q u a l i t a t i v e r e s e a r c h i n s c i e n c e e d u c a t i o n . J o u r n a l p f R e s e a r c h A g S c i e n c e T e a c h i n g , A 3 ( 4 ) , 2 7 7 - 2 9 9 . R o m b e r g , T . A . , 8 C a r p e n t e r , T . P . ( 1 9 8 6 ) . R e s e a r c h o n t e a c h i n g a n d l e a r n i n g m a t h e m a t i c s : T w o d i s c i p l i n e s o f s c i e n t i f i c i n q u i r y . I n W i t t r o c k , M . C . ( E d . ) H a n d b o o k o f r e s e a r c h o n t e a c h i n g . N e w Y o r k : M a c M i l l a n fi n i s h i n g C o m p s — 5 y . S a r a s o n , 8 . 8 . ( 1 9 8 2 ) . T h e c u l t u r e 2 i t h e s c h o o l a n d t h e p r o b l e m 2 : c h a n g e ( 2 n d e d . ) . B o s t o n , M A : A l l y n a n d B a c o n . . S c h a t z m a n , L . , 8 S t r a u s s , A . L . ( 1 9 7 3 ) . F i e l d r e s e a r c h : S t r a t e g i e s f o r A n a t u r a l s o c i o l o g y , E n g l e w o o d C l i f f s , N J : P r e n t i c e H a l l . S c h e f f l e r , I . ( 1 9 6 7 ) . S c i e n c e a n d s u b j e c t i v i p y . N e w Y o r k 8 K a n s a s C i t y : T h e B o b b s - M e r r i l l C o m p a n y , I n c . S c h o n , D . A . ( 1 9 8 3 ) . T h e r e f l e c t i v e p r a c t i t i o n e r : H o w p r o f e s s i o n a l s t h i n k A g a c t i o n . N e w Y o r k . B a s i c B o o k s , ‘ I n c . S c h u l m a n , L . S . ( 1 9 8 6 ) . T h o s e w h o u n d e r s t a n d : K n o w l e d g e g r o w t h i n t e a c h i n g . E d u c a t i o n a l R e s e a r c h e r , 1 5 ( 2 ) , 4 - l 4 . S c h u t z , A . ( 1 9 7 3 ) . C o l l e c t e d p a p g r s : T h e p r o b l e m A : s o c i a l r e a l i t y . T h e H a g u e : M a r t i n u s N i j h o f f . S c h w a b , J . J . ( 1 9 6 4 ) . S t r u c t u r e o f t h e d i s c i p l i n e s : M e a n i n g s a n d s i g n i f i c a n c e . I n C . W . F o r d a n d L . P u g n o ( E d s . ) , T h e s t r u c t u r e g A _ k n o w l e d g e a n d t h e c u r r i c u l u m , ( p p . 6 - 3 0 ) : C h i c a g o : R a n d M c N a l l y . S e d l a k , M . W . , W h e e l e r , C . W . , P u l l i n , D . C . , 8 C u s i k , P . A . ( 1 9 8 6 ) . S e l l i n g s t u d e n t s s h o r t . N e w Y o r k : T e a c h e r s C o l l e g e P r e s s . 4 3 5 S h a p i r o , M . J . ( 1 9 8 1 ) . L a n g u a g e a n d p p l i t i c a l u n d e r s t a n d i n g : T h e p o l i t i c s 2 E d i s c u r s i v e p g a c t i c e s . N e w H a v e n : Y a l e U n i v e r s i t y P r e s s . S h a v e l s o n , R . J . , 8 S t e r n , P . ( 1 9 8 1 ) . R e s e a r c h o n t e a c h e r s ' p e d a g o g i c a l t h o u g h t s , j u d g e m e n t s , d e c i s i o n s , a n d b e h a v i o r . R e v i e w g A E d u c a t i o n a l R e s e a r c h , 2 A , 4 5 5 - 4 9 8 . S i k e s , P . J . , M e a s o r , L . , 8 W o o d s , P . ( 1 9 8 5 ) . T e a c h e r c a r e e r s : C r i s e s a n d c o n t i n u i t i e s . L o n d o n : T h e F a l m e r P r e s s . S i m o n , D . P . , 8 S i m o n , H . A . ( 1 9 7 8 ) . I n d i v i d u a l d i f f e r e n c e s i n s o l v i n g p h y s i c s p r o b l e m s . I n R . S . S i e g l e r ( E d . ) , C h i l d r e n ' s t h i n k i n g : W h a t d e v e l o p s ? ( 3 2 5 - 3 4 8 ) . H i l l s d a l e , N J : E r l b a u m . S i z e r , T . R . ( 1 9 8 4 ) . H o r a c e ' s c o m p r o m i s e : T h e d i l e m m a 2 E . t h e A m e r i c a n h i g h s c h o o l . B o s t o n : H o u g h t o n M i f f l i n . S p i n d l e r , G . ( E d . ) ( 1 9 8 2 ) . D o i n g t h e e t h n o g r g p h y ‘ 2 5 s c h o o l i n g : E d u c a t i o n a l a n t h r o p o l o g y _ A g a c t i o n . N e w Y o r k : H o l t , R i n e h a r t a n d W i n s t o n . S p r a d l e y , J . P . ( 1 9 8 0 ) . P a r t i c i p a n t o b s e r v a t i o n . N e w Y o r k : H o l t , R i n e h a r t a n d W i n s t o n . . S t a k e , R . E . , a n d E a s l e y , J . A . ( 1 9 7 8 ) . C a s e s t u d i e s A g . s c i e n c e e d u c a t i o n . C e n t e r f o r I n s t r u c t i o n a l R e s e a r c h a n d C u r r i c u l u m E v a l u a t i o n a n d C o m m i t t e e o n C u l t u r e a n d C o g n i t i o n , U n i v e r s i t y o f I l l i n o i s a t U r b a n a - ‘ C h a m p a i g n . T e r h a r t , E . ( 1 9 8 5 ) . T h e a d v e n t u r e o f i n t e r p r e t a t i o n : A p p r o a c h e s t o v a l i d i t y . C u r r i c u l u m I n q u i r y , A 2 . ( 4 ) , 4 5 1 - 4 6 4 . T o b i n , K ; ( 1 9 8 7 ) . F o r c e s w h i c h s h a p e t h e i m p l e m e n t e d c u r r i c u l u m i n h i g h s c h o o l s c i e n c e a n d m a t h e m a t i c s . T e a c h i n g a n d T e a c h e r E d u c a t i o n , A _ ( 4 ) , 2 8 7 - 2 9 8 . T o b i n , R . , 8 G a l l a g h e r , J . J . ( 1 9 8 7 a ) . W h a t h a p p e n s i n h i g h s c h o o l s c i e n c e c l a s s r o o m s . J o u r n a l g £ _ C u r r i c u l u m S t u d i e s , A 2 ( 6 ) , 5 4 9 - 5 6 0 . T o b i n , K . , 8 G a l l a g h e r , J . J . ( 1 9 8 7 b ) . T a r g e t s t u d e n t s i n t h e s c i e n c e c l a s s r o o m . J o u r n a l 2 : R e s e a r c h A g . S c i e n c e T e a c h i n g , A A ( 1 ) , 6 1 - 6 7 . W a t t s , M . , 8 B e n t l e y , D . ( 1 9 8 6 ) . M e t h o d o l o g i c a l c o n g r u i t y i n p r i n c i p l e a n d i n p r a c t i c e : A d i l e m m a i n s c i e n c e e d u c a t i o n . J o u r n a l 2 : C u r r i c u l u m S t u d i e s , A A ( 2 ) , 1 6 7 - 1 7 5 . 4 3 6 W h i t t y , G . , 8 Y o u n d , M . ( 1 9 7 6 ) ( E d s . ) . E x p l o r a t i o n s A A t h e p o l i t i c s 2 E s c h o o l k n o w l e d g e . N a f f e r t o n : N a f f e r t o n B o o k s . W o o d s , P . ( 1 9 8 4 ) . T e a c h i n g f o r s u r v i v a l . I n H a r g r e a v e s , A . , a n d P . W o o d s ( E d s . ) C l a s s r o o m s a n d s t a f f r o o m s : T h e s o c i o l o g y 2 i t e a c h e r s £ 2 1 t e a c h i n g , M i l t o n - K e y n e s : O p e n U n i v e r s i t y P r e s s . Y o u n g , M . F . D . ( E d . ) , ( 1 9 7 1 ) . K n o w l e d g e a n d c o n t r o l : N e w d i r e c t i o n s f o r t h e s o c i o l o g y 2 £ e d u c a t i o n . L o n d o n : C o l l i e r - M a c M i l l a n P u b l i s h e r s .