Studenter tycker om att lära sig i Rice Universitys version av fysik för flickor-programmet liknande de som utvärderades i en ny studie av STEM-utbildningsproffs. Rice-studien kvantifierar hur gymnasieflickor drar nytta av ett två veckor långt sommarfysikläger innan de börjar formell studie av ämnet. Kredit:Office of STEM Engagement/Rice University
Även en liten insats i förväg kan öka flickornas förmågor och självförtroende när de förväntar sig att ta utmanande naturvetenskapliga kurser.
Ett långvarigt sommarprogram vid Rice University och på andra ställen som utbildar gymnasieflickor i grundläggande fysikkoncept har visat sig vara framgångsrikt när det gäller att hjälpa dem att trivas när de tar fulla kurser nästa år.
När ledare för Rices tvåveckorsdagläger tittade på liknande program bortom Houston, de fann att deltagarna fick 3 % bättre poäng i gymnasiefysik än deras motsvarigheter som inte hade motsvarande sommarupplevelse.
"Det verkar inte vara mycket, men det är verkligen svårt att flytta nålen på elevresultat, så 3% är signifikant, sa Carolyn Nichol, en biträdande forskningsprofessor vid Institutionen för kemi och chef för Rice Office of STEM Engagement (R-STEM).
Resultaten beskrivs i en studie med öppen tillgång av Nichol, huvudförfattare Ericka Lawton, och medförfattarna Carrie Obenland och Matthew Cushing från R-STEM och Christopher Barr från Rice Office of Research i tidskriften American Physics Society Fysisk översyn Fysisk utbildning Forskning.
Studien är en av två ledda och nyligen släppt av Nichol. Den andra analyserar effekten av långsiktig professionell utveckling för lärare inom ingenjörsutbildningen. Den studien av Nichol, huvudförfattaren Christina Crawford från R-STEM och medförfattaren Obenland visas i Journal of STEM Outreach.
Gymnasiestudien samlade in år av generaliserad data från deltagande distrikt för elever som studerade kemi men inte deltog i ett läger, och samma data för de som gjorde det. Det gav forskarna en baslinje för att jämföra resultat för samma uppsättning elever efter att de alla tagit gymnasiefysik.
"Det fanns inte en partiskhet för självval där folk kunde säga, 'Åh, tjejer som går på ett fysikläger i juni gillar redan fysik, '" Hon sa, noterar Rice och dess motsvarigheter vanligtvis rekryterar elever från underbetjänade skolor. "Flickorna som ingick i studien matchades så deras kemipoäng var desamma. Vi baserade detta inte på tjejer som redan accelererade i naturvetenskap."
Lärare designar en järnnanopartikelbaserad enhet för vattenfiltrering vid kursen NanoEnvironmental Engineering for Teachers som erbjuds av Rice University. En ny studie visar att sådana kurser hjälper lärare att få förtroende för att relatera ingenjörskoncept till sina K-12-studenter. Kredit:Office of STEM Engagement/Rice University
Studien baserades på en filantropisk insats av Rice-alumnen och förvaltaren Wanda Gass '78, en ingenjör som hjälpte till att utveckla den första kommersiellt gångbara digitala signalprocessorn under sin karriär på Texas Instruments. Hon grundade därefter den ideella organisationen Design Connect Create för att uppmuntra flickor att ägna sig åt STEM (vetenskap, teknologi, teknik, matte) studier.
Design Connect Create driver sommarläger för flera skoldistrikt i Texas. Nichol sa att studien är en bra validering för fysikprogrammet som helst kommer att leda till liknande kurser i andra vetenskapsorienterade ämnen.
"När jag pratar med de här tjejerna på Rice, och ofta vill de verkligen inte vara här, " sa hon. "De är väldigt tysta i början för för det mesta, de tvingas komma av sina föräldrar. Men i slutet, de bildar verkligen underbara band med de andra tjejerna. Inom två veckor, de delar med sig av kompetens och blir förtroendefulla för varandra.
"Jag tror att det är den verkliga anledningen till att de går tillbaka och är framgångsrika i fysik, " sa Nichol. "De får bara det här förtroendet att de kan göra det."
Den andra studien försökte visa värdet av professionell utveckling för lärare vars kurser berör tekniska ämnen men som inte är det, sig själva, ingenjörer. Forskarna följde upp lärare som gick den 45-timmarskursen på forskarnivå på Rice 2018 och 2019 för att se hur de införlivade teknik i sina klassrum.
Studien fann att, baserat på en uppsättning attribut för vuxen självmotivation, Lärare visade betydande förbättringar i övergripande själveffektivitet – tron på sin egen förmåga att lyckas – i ingenjörsundervisning.
"Jag är ingenjör eftersom min pappa var ingenjör, sa Nichol, som har en doktorsexamen i kemiteknik. "Vi vill ha ingenjörskonst i klassrum för grund- och gymnasium eftersom många barn inte har förebilder, och vi vill att de ska förstå att en ingenjör är någon som designar och skapar nya saker."
Hon sa att programmet som bäst exemplifierar vad Rice erbjuder är kursen NanoEnvironmental Engineering for Teachers, vilket ger deltagarna rigorös praktisk erfarenhet av att arbeta med vattenhållbarhetsprojekt. Kursen, ett samarbete med det Rice-baserade och National Science Foundation-stödda Nanotechnology Enabled Water Treatment Center, erbjuds också vid Arizona State och University of Texas i El Paso.
Lawton är biträdande direktör för pedagogiskt ledarskap och STEM-initiativ, Obenland är föreläsare och biträdande direktör för uppsökande och forskning, Crawford är biträdande direktör för vetenskap och teknik och Cushing är verkställande direktör för R-STEM. Barr är chef för bedömning och utvärdering av STEM-program på Office of Research.
