The Bigger Ball Drops Raster - og andre myter om fysikk

Årstider er forårsaket av jordens avstand fra solen. Motorer og andre maskiner bruker energi. En tyngre ball faller raskere enn en lettere. Hvis disse proposisjonene høres riktig ut for deg, er det bare naturlig - de er eksempler på folkevitenskap, vidt delte, men feil antagelser om hvordan den fysiske verden fungerer. Utbredelsen og utholdenheten i slike oppfatninger utgjør et dilemma for naturfaglærere og for alle som ønsker å hevde verdensbilde nærmere Issac Newtons enn Conan the Barbarian: hvordan blir vi kvitt forestillinger som har så mye intuitiv appell? Lærende forskere undersøker akkurat hvor disse folkeideene kommer fra og utvikler overraskende nye måter å motvirke dem.

En ting er tydelig fra begynnelsen: tradisjonelle undervisningsmetoder gjør ikke så mye for å opphøre folketro. Studenter i konvensjonelle klasserom lytter til riktig forklaring, leser den i en lærebok og kan til og med produsere den på en eksamen, men forutsetningene om grunnfjellet er uberørt. I A Private Universe, en klassisk film fra 1987 produsert av Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, vises kandidater fra Harvard som tilbyr åpenbart falske forklaringer på vanlige naturhendelser. Problemet med konvensjonell naturfagundervisning, ifølge kognitiv vitenskapsmann Susan Carey, er at den antar at målet er å fylle et gap i en students kunnskap - når det virkelig er problemstilling "er ikke det studenten mangler, men det eleven har, nemlig alternative konseptuelle rammer for å forstå fenomenene som dekkes av teoriene vi prøver å undervise." I For å overtale studentene til å omfavne nye og mer nøyaktige ideer om hvordan verden fungerer, må naturfaglærere finne ut hvilke “alternative konseptuelle rammer” - myter - de allerede hugget til. For det formål har forskere utviklet studentundersøkelser som kan hjelpe instruktører med å identifisere troen elevene har når de går gjennom klasseromsdøren. Disse undersøkelsene viser den samme håndfulle misoppfatninger som dukker opp igjen og igjen, fremmet av sterke studenter så vel som svake.

En annen lovende tilnærming er å direkte konfrontere enkeltpersoner med forskjellene mellom deres forståelse og den riktige: å “fornærme studentens intuisjon, ”I ordene til University of Wyoming astronomiprofessor Tim Slater. I en studie som skal publiseres neste måned i tidsskriftet Learning and Instruction, spurte forskere fra University of Pittsburgh en gruppe studenter for å sammenligne et diagram av sin egen unøyaktige oppfatning av kroppens sirkulasjonssystem med en nøyaktig tegning; en annen gruppe ble pålagt bare å forklare riktig versjon. Studentene som engasjerte seg i en "konfrontasjon" med fakta, rapporterte etterforskerne, hadde større sannsynlighet for å tilegne seg en gyldig mental modell og en dypere forståelse av materialet. Forskere utvikler nå en rekke måter å presentere studenter med bekreftende bevis på, for eksempel live-demonstrasjoner, online videoer, datasimuleringer, animerte visualiseringer og interaktive veiledningsprogrammer tilpasset studentens spesielle misoppfatninger.

En tredje spennende mulighet foreslås av et eksperiment utført av Laura-Ann Petitto og Kevin Dunbar fra Dartmouth University. To grupper - en består av avanserte fysikkstudenter, den andre av studenter med svært liten kunnskap om faget - ble vist et par filmer som viser to baller med tilsynelatende forskjellige masser som falt ovenfra og treffer bakke. Den første filmen, som forfatterne kalte den newtonske filmen, viste ballene som slo bakken på samme tid (som de ville i virkeligheten.) Det andre klippet, kalt den naive filmen, viste den større og antagelig tyngre ballen som treffer bakken først. Studentene så på disse filmene mens de fikk skinnet hjernen sin av en fMRI-maskin. Skanningen avslørte at begge gruppene kjente seg igjen i det naive scenariet - men bare de avanserte studentenes hjerner viste aktiveringsmønstre som indikerte en innsats for å undertrykke den kunnskapen. Med andre ord, forskjellen mellom de to gruppene lå i deres evne til å undertrykke unøyaktig informasjon.

Dette funnet gir en pekepinn på hvorfor metakognitive ferdigheter som fokus, Merk følgende og selvkontroll er så nøkkelen til å lære. Noen ganger krever det å lære noe nytt å ignorere det vi allerede vet - og ikke bare innen vitenskap. Det krever mental styrke og fleksibilitet, for eksempel å gi slipp på syntaks på morsmålet og vedta stedet mønstre av et fremmedspråk eller for å sette samtidens holdninger til side og forestille livet fra det historiske perspektivet tall. Vi kan aldri bli kvitt vår indre ignoramus, men vi kan trene den til å være stille.

Les mer om læringsvitenskapen på www.anniemurphypaul.com, eller send forfatteren på e-post på [email protected].

Dette innlegget dukket opprinnelig på Time.com.