Ny forskning från Cornell University visar att traditionella fysiklabb, som strävar efter att förstärka de koncept som studenterna lär sig i föreläsningskurser, kan faktiskt ha en negativ inverkan på eleverna. På samma gång, Icke traditionell, förfrågningsbaserade laborationer som uppmuntrar till experiment kan förbättra elevernas prestationer och engagemang utan att sänka provresultaten.

"Typiska fysiklabbkurser är utformade för att hjälpa studenter att se eller observera de fysikfenomen som vi vanligtvis undervisar i en föreläsningskurs, " sa seniorförfattaren Natasha Holmes, Ann S. Bowers biträdande professor vid College of Arts and Sciences vid Cornell University. "I vårt tidigare arbete, vi hade den här idén att dessa labb inte var effektiva. Men vi var ganska säkra på att vi kunde omstrukturera laboratorierna för att få eleverna att engagera sig och verkligen lära sig vad det innebär att göra experimentell fysik."

Forskarna skapade en kontrollerad studie där eleverna delades in i fem labbsektioner för samma introduktion, kalkylbaserad fysikkurs, med fokus på mekanik och speciell relativitetsteori. Studenter i alla fem labbsektionerna gick på samma föreläsningar och hade identiska problemuppsättningar, läxor och tentor. Dock, tre labbsektioner följde den traditionella modellen; de återstående två sessionerna var förfrågningsbaserade laborationer, med elever som fattar sina egna beslut om att samla in och analysera data.

"Eleverna i de nya labben är mycket mer aktiva, " sa Holmes. "De pratar med varandra, ta beslut, förhandla. Jämfört med det traditionella labbet, där alla verkligen gör samma sak och bara följer instruktionerna, vi har nu alla elever som gör något helt annat. De börjar bli kreativa."

Provresultaten var desamma för studenter i de traditionella och förfrågningsbaserade laborationerna. Dock, den traditionella labbmodellen påverkade elevernas attityder till experiment negativt och misslyckades med att engagera studenter med vetenskapligt tänkande på hög nivå, fann forskarna.

En annan talande skillnad:Studenter i traditionella labb slutförde sina uppgifter så snabbt som möjligt, bläddrar ofta igenom instruktionerna och avslutar den två timmar långa sessionen på 30 minuter, sedan lämna. Studenter i de förfrågningsbaserade labben tenderade att arbeta i hela två timmar.

"Vi tror att det är att lära dem att ha äganderätt över sina experiment, och de fortsätter att undersöka, " sa Holmes. "Vi hade faktiskt problem med att sparka dem ur klassen - vilket jag tycker är ett ganska bra problem att ha."

Holmes tror att den förfrågningsbaserade labbmodellen är tillämpbar på andra discipliner, även om fysiken har tydliga fördelar jämfört med kemi eller biologi, där försök och misstag kan resultera i bortkastade kemikalier, material och tid.

Resultaten publicerades i en tidning, "Direkt mätning av effekten av undervisningsexperiment i fysiklabb, " publicerad 10 februari in Fysisk granskning X .