Una nuova ricerca della Cornell University mostra che i tradizionali laboratori di fisica, che si sforzano di rafforzare i concetti che gli studenti apprendono nei corsi di lezione, può effettivamente avere un impatto negativo sugli studenti. Allo stesso tempo, non tradizionale, i laboratori basati sull'indagine che incoraggiano la sperimentazione possono migliorare le prestazioni e il coinvolgimento degli studenti senza abbassare i punteggi degli esami.

"I tipici corsi di laboratorio di fisica sono progettati per aiutare gli studenti a vedere o osservare i fenomeni fisici che in genere insegniamo in un corso di lezione, " ha detto l'autore senior Natasha Holmes, l'Ann S. Bowers Assistant Professor presso il College of Arts and Sciences della Cornell University. "Nel nostro lavoro precedente, avevamo l'idea che questi laboratori non fossero efficaci. Ma eravamo abbastanza sicuri di poter ristrutturare i laboratori per coinvolgere gli studenti e imparare davvero cosa significa fare fisica sperimentale".

I ricercatori hanno creato uno studio controllato in cui gli studenti sono stati divisi in cinque sezioni di laboratorio per la stessa introduzione, corso di fisica basato sul calcolo, concentrandosi sulla meccanica e la relatività ristretta. Gli studenti di tutte e cinque le sezioni del laboratorio hanno frequentato le stesse lezioni e hanno avuto problemi identici, compiti ed esami. Però, tre sezioni di laboratorio hanno seguito il modello tradizionale; le restanti due sessioni erano laboratori basati sull'indagine, con gli studenti che prendono le proprie decisioni sulla raccolta e l'analisi dei dati.

"Gli studenti dei nuovi laboratori sono molto più attivi, " ha detto Holmes. " Stanno parlando tra loro, prendere decisioni, negoziare. Rispetto al laboratorio tradizionale, dove tutti fanno davvero la stessa cosa e seguono solo le istruzioni, ora abbiamo tutti gli studenti che fanno qualcosa di completamente diverso. Stanno iniziando a essere creativi".

I punteggi degli esami erano gli stessi per gli studenti dei laboratori tradizionali e di quelli basati sull'indagine. Però, il modello di laboratorio tradizionale ha avuto un impatto negativo sull'atteggiamento degli studenti nei confronti della sperimentazione e non è riuscito a coinvolgere gli studenti con un pensiero scientifico di alto livello, i ricercatori hanno scoperto.

Un'altra distinzione significativa:gli studenti nei laboratori tradizionali hanno completato i loro compiti il ​​più rapidamente possibile, spesso sfogliando le istruzioni e terminando la sessione di due ore in 30 minuti, poi partire. Gli studenti nei laboratori basati sull'indagine tendevano a lavorare per le due ore intere.

"Pensiamo che stia insegnando loro ad avere la proprietà sui loro esperimenti, e stanno continuando a indagare, " ha detto Holmes. "In realtà abbiamo avuto problemi a cacciarli fuori dalla classe, il che penso sia un bel problema da avere".

Holmes ritiene che il modello di laboratorio basato sull'indagine sia applicabile ad altre discipline, sebbene la fisica abbia vantaggi distinti rispetto alla chimica o alla biologia, dove la sperimentazione per tentativi potrebbe portare allo spreco di sostanze chimiche, materiali e tempo.

I risultati sono stati pubblicati in un documento, "Misurazione diretta dell'impatto della sperimentazione didattica nei laboratori di fisica, " pubblicato il 10 febbraio in Revisione fisica X .