Molti scolari falliscono in fisica perché fraintendono i concetti fondamentali. Un nuovo metodo di insegnamento può cambiare questa situazione:i ricercatori dell'ETH hanno ora dimostrato il suo effetto. Aiuta particolarmente le ragazze intelligenti a imparare in modo più efficace.

Qual è la differenza tra massa e peso? Come viene definita la forza in fisica? Pochissimi alunni sono in grado di spiegare correttamente i concetti fondamentali della fisica, nemmeno il più intelligente. Il problema non sono gli alunni, dice Elsbeth Stern, Professore di Empirical Learning and Instruction Research all'ETH di Zurigo:"La nostra ricerca mostra che quando i bravi studenti non capiscono la fisica, è principalmente dovuto ai metodi di insegnamento."

Uno studio condotto dal gruppo di ricerca guidato da Sarah I Hofer e Elsbeth Stern ha ora dimostrato che anche piccoli cambiamenti alle lezioni possono avere un grande effetto. I risultati sono stati pubblicati nel Giornale di Psicologia dell'Educazione .

Fallimento mirato

Il metodo si basa sul portare gli studenti a confrontarsi con le loro conoscenze pregresse. Ciò è particolarmente importante in fisica, dice Stern:"In quasi nessun'altra materia intuizione e realtà sono così distanti come in fisica. Le nostre esperienze quotidiane non aiutano". La comprensione dei concetti di fisica richiede un enorme sforzo mentale da parte degli alunni. Non basta imparare le formule a memoria:"Molti alunni conoscono la formula 'la forza è uguale alla massa per l'accelerazione', ma hanno una falsa comprensione dei concetti di forza, massa e accelerazione." Solo chi riconosce queste idee sbagliate è pronto a capire la fisica.

L'unità didattica sviluppata presso il centro di apprendimento STEM dell'ETH di Zurigo inizia con queste idee sbagliate. Per esempio, fa fallire gli alunni in un modo specifico:ricevono un compito che non possono risolvere con le loro conoscenze esistenti. Solo dopo che hanno tentato di farlo, l'insegnante spiega il concetto sottostante. Oppure lasciano che gli studenti elaborino i principi da soli usando esempi diversi prima che gli venga data la formula.

Test a scuola di successo

Stern e il suo gruppo hanno ora dimostrato che il metodo funziona nelle normali lezioni scolastiche e in laboratorio. In un esperimento, i ricercatori hanno dimostrato che gli alunni hanno ottenuto risultati migliori in fisica quando è stato loro insegnato utilizzando il metodo sviluppato presso il centro STEM. Non solo hanno migliorato la loro comprensione concettuale; diventarono anche più bravi nei calcoli.

Stern e il suo gruppo hanno trovato la più grande differenza nelle prestazioni nelle ragazze particolarmente intelligenti - con il nuovo metodo, hanno raggiunto significativamente i ragazzi. Il divario di genere non è scomparso del tutto, ma è diventato molto più piccolo.

Per l'esperimento, il team ha lavorato con insegnanti di fisica esperti per sviluppare un'unità didattica con 18 lezioni sulla meccanica newtoniana. Quattro insegnanti della scuola secondaria hanno poi trascorso una giornata a formarsi al nuovo metodo prima di insegnare in classi parallele con il metodo convenzionale e con il nuovo metodo. L'efficacia è stata misurata con tre test, uno prima dell'unità didattica, uno subito dopo essere stato completato e uno tre mesi dopo.

Ripensare la didattica della fisica

I risultati sono molto positivi, Ma è solo l'inizio, dice Stern:"Sono sicuro che possiamo aumentare ulteriormente gli effetti dell'unità didattica". Vuole poi mettere a punto il metodo con gli insegnanti coinvolti nell'esperimento. Spera anche che lo studio aiuti le persone a ripensare il loro approccio:"Ora ci rivolgeremo con ancora più fiducia a quegli insegnanti di fisica che insegnano ancora principalmente la materia utilizzando esercizi di calcolo. Questo approccio non funziona".