Studier har visat att studenter från vissa bakgrunder är mindre benägna än sina kamrater att slutföra en grundexamen i naturvetenskap, teknologi, teknik eller matematik – eller STEM. Dessa grupper är låginkomststudenter, första generationens högskolestudenter, kvinnliga studenter och studenter från underrepresenterade minoritetsbakgrunder:Latinx, Afroamerikan, Native American och Indian Hawaiian och Pacific Islander.

En ny studie från University of Washington visar att allmän kemi - en viktig kursserie på introduktionsnivå för många STEM-grader - är ett stort hinder för underrepresenterade studenter. I en tidning publicerad 10 juni i Vetenskapliga framsteg , forskare rapporterar att de undersökte 15 års rekord av studentprestationer, utbildning och demografi för kemikurser vid UW. De fann att underrepresenterade elever fick lägre betyg i den allmänna kemiserien jämfört med sina kamrater och, om betyget var tillräckligt lågt, var mindre benägna att fortsätta i serien och mer benägna att lämna STEM.

Men om underrepresenterade elever slutförde den första allmänna kemikursen med minst det lägsta betyg som krävs för att fortsätta i serien, de var mer benägna än sina kamrater att fortsätta den allmänna kemiserien och slutföra detta stora steg mot en STEM-examen.

"Allmän kemi är ofta den första naturvetenskapliga kursen som många blivande STEM-major tar på college, och den har ett brutalt rykte om att orsaka mycket utslitning, " sa seniorförfattaren Scott Freeman, en UW huvudlektor emeritus i biologi. "När vi undersökte denna stora datamängd, vi upptäckte att detta inte bara är sant, men det har en oproportionerligt negativ inverkan på underrepresenterade elever, och bidrar sannolikt till lägre mångfald inom STEM-områden."

Kemi är studiet av materia - med fokus på strukturen, egenskaper och beteende hos atomer och mer komplexa föreningar. Det är sitt eget vetenskapliga område, och också ett grundämne för många andra vetenskapliga discipliner – inklusive biologi, medicin och teknik. På många högskolor och universitet, innan blivande läkare kan ta en biologikurs, de måste klara allmänna kemikurser, som brukar vara ett år.

Enligt UW:s kvartalssystem, den allmänna kemiserien består av tre kurser. Vid universitet med terminssystem, serien är ofta två.

För den första kursen i UW allmän kemi-serien, teamet fann att betyg för underrepresenterade elever var lägre i genomsnitt än deras kamrater, allt från 0,13 betygspoäng lägre för kvinnliga elever till 0,54 betygspoäng för elever från underrepresenterad minoritetsbakgrund.

Studenter går in på högskolan med olika förberedelser. När forskarna kontrollerade detta genom att ta hänsyn till medelvärden för gymnasiebetyg och SAT-poäng, gapet minskade för alla grupper. Till exempel, gapet minskade till 0,16 betygspoäng för elever från underrepresenterade minoritetsbakgrunder. Men för ingen grupp försvann klyftan, och laget såg liknande mönster för resten av den allmänna kemiserien.

"Det faktum att klyftan kvarstår även efter att vi korrigerat för olika nivåer av akademisk förberedelse betyder att något annat är på gång - något som aktivt straffar underrepresenterade studenter i allmän kemi, sa Freeman.

Betygsgapet får konsekvenser. I UW och många andra institutioner, studenter måste få ett lägsta betyg, ofta ett C-minus eller motsvarande, i den första allmänna kemikursen för att gå nästa. Teamet fann att underrepresenterade elever som fick ett lägre betyg än minimum – D eller F – var mindre benägna än sina kamrater som fick samma betyg att gå om kursen och därmed fortsätta i STEM.

Men, teamet upptäckte också att elever från underrepresenterade grupper är vad Freeman kallar "hyperpersistent". Underrepresenterade elever som fick C-minus eller bättre i den första allmänna kemikursen var mer benägna än jämnåriga som fick samma betyg att fortsätta serien.

"Underrepresenterade studenter visar motståndskraft, om de kan nå den lägsta tröskeln, sa Freeman.

För studien, forskarna undersökte register från 25, 768 studenter som gick UW kemikurser mellan 2001 och 2016. Dessa inkluderade både allmän kemi och organisk kemi, en mer avancerad årslång kursserie som följer allmän kemi och som krävs för många STEM-grader i kemi, hälsa och medicin. Teamet såg liknande, men mindre, skillnader i betyg och godkända betyg för underrepresenterade elever i organisk kemi.

Nu när teamet har identifierat en viktig orsak till att färre underrepresenterade studenter fortsätter i STEM, Freeman och hans kollegor vill förstå varför. En viktig orsak kan vara undervisningsmetoder. Under studietiden, både allmän kemi och organisk kemi undervisades med traditionella, föreläsningsbaserade format. Freeman och hans team har tidigare visat att så kallade "aktiva lärande"-metoder skapar mer inkluderande lärmiljöer och ökar elevernas prestationer i STEM-kurser. Dessa tekniker bygger ofta på diskussioner och problemlösningsmetoder, och gynnar underrepresenterade studenter oproportionerligt mycket.

Det finns sannolikt andra faktorer, inklusive större socioekonomiska och kulturella frågor, sa Freeman. Men den hyperpersistens som teamet upptäckte, om det bekräftas av andra studier, kan erbjuda en väg framåt.

"Det kan vara så att om du kan göra ändringar i kurser och lärande som ökar elevernas prestationer - som hjälper underrepresenterade elever att få åtminstone det lägsta betyget för att fortsätta - de kan göra det, ", sa Freeman. "Dessa elever kan göra det hårda arbetet. De har vad som krävs."