"Il tuo insegnante si sbagliava!" È una frase che molti studenti delle scuole superiori o universitari hanno sentito. Come praticanti ed ex insegnanti di scienze, siamo stati sfidati con questa accusa prima.

Considerando che quelli con conoscenze scientifiche avanzate (compresi i docenti degli studenti e gli insegnanti delle scuole superiori) possono ben dire che i loro precedenti insegnanti erano "sbagliati, "Incompleto" potrebbe essere più appropriato. Questi insegnanti probabilmente avevano ragione nel selezionare modelli scientifici adeguati all'età e nell'insegnarli in modi adeguati all'età.

Se dovessimo mettere Einstein davanti a una classe di 7 anni, potrebbe presentare contenuti a quegli studenti ben oltre il loro livello di comprensione. Ciò evidenzia un comune fraintendimento di ciò che è (e non è) insegnato nelle scuole, e perché.

Insegnare al livello degli studenti

Il nostro sviluppo cognitivo, definito da diverse fasi a seconda dell'età, significa che l'apprendimento è graduale. L'insegnamento implica la scelta delle pedagogie giuste per impartire conoscenze e abilità agli studenti in un modo che corrisponda al loro sviluppo cognitivo.

In questo articolo, useremo la comprensione delle forze nella scienza per dimostrare questa graduale progressione ed evoluzione dell'educazione.

Nelle scuole australiane, le forze vengono insegnate dall'asilo (fondazione) all'anno 12. Durante la loro istruzione, e soprattutto nell'istruzione primaria, nonostante le varie sfide, è più importante che gli studenti apprendano le abilità di indagine scientifica che semplicemente i fatti scientifici. Questo viene fatto nei contesti di tutti gli argomenti scientifici, comprese le forze.

Le fasi dell'apprendimento sono un lungo viaggio

Prima che un bambino possa conoscere la scienza del mondo che lo circonda, deve prima acquisire abilità linguistiche attraverso interazioni con gli adulti come la lettura di libri (in particolare libri illustrati).

All'asilo e all'asilo, l'apprendimento basato sul gioco che utilizza i principi di apprendimento dei primi anni è particolarmente importante. Far cadere oggetti come rocce e piume per vedere quale cade più velocemente, o cosa affonda, potrebbe portare a commenti come "le cose pesanti cadono più velocemente" o "le cose pesanti affondano". Certo, questo è "sbagliato" poiché la resistenza dell'aria non viene considerata, o densità relativa all'acqua, ma è "giusto" per i bambini di cinque anni.

A quest'età, stanno imparando a fare osservazioni per dare un senso al mondo che li circonda attraverso un gioco curioso. I bambini possono non avere una piena comprensione di argomenti complicati fino a quando non sono in grado di ragionare in modo proporzionale.

Nella scuola media, gli studenti apprendono le leggi del moto di Newton attraverso vari esperimenti. Questi utilizzano tipicamente attrezzature tradizionali come carrelli, pulegge e pesi, così come interattivi online.

Negli anni da senior, gli studenti esaminano l'accelerazione uniforme e le sue cause. Oltre a svolgere indagini di prima mano, come lanciare palloni in aria e utilizzare l'analisi video, gli studenti hanno bisogno di abilità matematiche più elevate per affrontare l'algebra coinvolta. In senso stretto, dovrebbero tenere conto dell'attrito, ma ignorarlo è normale a questo livello.

Le simulazioni online sono particolarmente utili per questo argomento. La nostra ricerca ha dimostrato che le simulazioni possono avere un effetto statisticamente significativo e positivo sull'apprendimento degli studenti, in particolare con le opportunità centrate sullo studente che presentano. (Sono anche molto utili durante l'apprendimento da casa in isolamento.)

Gli studenti poi estendono il loro apprendimento alla Legge Universale di Gravitazione di Newton. Gli studenti ora devono applicare competenze matematiche superiori, con ulteriore algebra e potenzialmente calcolo. Sebbene questo modello sia incompleto, e non può spiegare l'orbita di Mercurio (tra l'altro), questa conoscenza è stata sufficiente per portarci sulla Luna e tornare indietro.

Andare oltre la fisica newtoniana e i suoi limiti, gli studenti universitari imparano la Teoria della Relatività Generale di Einstein in cui la gravità non è pensata come una forza tra due oggetti, ma come la deformazione dello spaziotempo da parte delle masse. Per affrontare questo contenuto, gli studenti hanno bisogno dell'abilità matematica per risolvere le equazioni di campo non lineari di Einstein.

La scienza è sempre incompleta

Quindi abbiamo finalmente raggiunto la visione corretta? No, la relatività generale non fornisce una spiegazione completa. I fisici teorici stanno lavorando su una teoria quantistica della gravità. Nonostante un secolo di ricerche, non abbiamo ancora modo di conciliare gravità e meccanica quantistica. Anche questo è un modello incompiuto.

Gli insegnanti non sono "sbagliati, "sono opportunamente incompleti, proprio come Einstein era incompleto. Quindi, come possiamo evitare tali accuse?

Forse la risposta sta nel linguaggio che usiamo in classe. Piuttosto che dire "Ecco com'è..." dovremmo invece dire "Un modo di vedere le cose è...", o "Un modo per modellare questo è …", non per una questione di opinione, ma per una questione di complessità. Ciò consente all'insegnante di discutere il modello o l'idea, mentre allude a una realtà più profonda.

Einstein si sbaglia davvero? Ovviamente no, ma è importante rendersi conto che i nostri modelli di forze e gravità sono incompleti, come con la maggior parte della scienza, da qui la ricerca accademica di conoscenze superiori.

Ma ancora più importante, i nostri insegnanti comprendono il processo di introduzione degli studenti a modelli sempre più sofisticati in modo che comprendano meglio l'universo in cui viviamo. Ciò corrisponde al loro sviluppo cognitivo durante l'infanzia.

Imparare è un viaggio, non semplicemente il punto finale. Come afferma l'aforisma attribuito ad Einstein, "Tutto dovrebbe essere il più semplice possibile, ma non più semplice".

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.