När en högskolestudent på första året i en inledande kemiklass sitter ner för sin halvårsperiod, som kan vara deras första språngbräda mot en karriär inom akademin, forskning eller medicin, en tanke kan snurra genom deras huvud tillsammans med valensnummer, molära massor och oxidationstillstånd – en ångest som formar sig till ett antagande:"Kanske människor som jag inte hör hemma i den här klassen."

Den tanken kallas tillhörighetsosäkerhet, en känsla av social osäkerhet relaterad till en persons identitet. Ny forskning från University of Utah visar att osäkerhet i en STEM-kurs, närmare bestämt en förstaårskurs i kemi, kan påverka en elevs medeltidsresultat, som sedan kan återkoppla till elevens tillhörighetsosäkerhet. För elever i grupper som är underrepresenterade i STEM, det finns en risk att en sådan återkopplingsslinga kan få dem att besluta att vetenskap inte är för dem, avskräcka potentiella forskare från att ens gå in i ett STEM-område.

"Elever i dessa tidiga STEM-kurser möter många kamper och utmaningar, som att lära sig att anpassa sina studiestrategier, som är normala för denna akademiska övergångsperiod från gymnasiet till college, ", säger kemiprofessorn Gina Frey. "Bekymmer är att en student med en hög tillhörighetsosäkerhet har en mindre stabil känsla av tillhörighet och kommer att tro att kampen de möter i dessa kurser beror på deras identitet till skillnad från en normal del av det akademiska. övergång som alla står inför under sina första år på college."

Forskningen publiceras i Journal of Chemical Education i ett specialnummer om mångfald, rättvisa, inkludering och respekt i forskning och praktik inom kemiutbildning.

Samhörighetskänsla och tillhörighetsosäkerhet

Osäkerhet om tillhörighet är annorlunda än bara en känsla av tillhörighet. En känsla av tillhörighet är en individuell känsla, Frey säger, (d.v.s. "Hör jag hemma här?") medan tillhörighetsosäkerhet är knuten till de grupper som en person identifierar sig i.

"Ju mer osäker en person är i sin tillhörighet, " säger Frey, "ju mer medvetna de är om de problem specifika identitetsgrupper kan ha när det gäller att tillhöra en gemenskap, och därför kan personen bilda en känsla av att "människor gillar mig (dvs. en viss identitetsgrupp) hör inte hemma här."

I en studie förra året vid ett annat universitet, Frey och hennes kollegor såg hur skillnaden mellan känslan av tillhörighet och tillhörighetsosäkerhet utspelade sig. Forskarna följde eleverna genom General Chemistry 1 och 2, och fann att kvinnor gick in i varje klass med en lägre känsla av tillhörighet och en högre tillhörighetsosäkerhet än män, även med samma akademiska förberedelser (som mätt med ACT-mattepoäng och pre-assessment testpoäng). I slutet av terminen, kvinnor uttryckte fortfarande större osäkerhet om tillhörighet än män, även om deras känsla av samhörighet hade ökat. Båda tillhörande åtgärder, forskarna fann, korrelerade med provprestationer.

Men mellan tillhörighetsmått och provresultat, vad är orsaken och vad är effekten? Andra forskare hade tidigare antagit att tillhörighet och akademisk prestation hängde ihop i en återkopplingsslinga – högre tillhörighetsosäkerhet kan leda till lägre provresultat, vilket i sin tur förstärker tillhörighetsosäkerhet och så vidare.

I den nya studien Frey, kemidoktorand Joshua Edwards och biträdande professor i fysik och astronomi Ramón Barthelemy gav sig i kast med att utforska det rekursiva fenomenet inom gränserna för en enda kurs:Allmän kemi 1.

Rekursiva effekter

I alla, 725 studenter deltog i studien, som genomfördes under höstterminen 2020 bland hybridinlärningsalternativ på grund av COVID-19 (mer senare om hur det påverkade studien). Med samtycke, forskarna sammanställde studentdemografiska data, information om akademisk förberedelse, och poäng på kursens tre prov (två mellankurser och en final). De bedömde också tillhörigheten med ett kort frågeformulär som gavs i början och slutet av terminen.

Resultaten visade att tillhörighetsosäkerhet och testprestanda interagerade med varandra enligt hypotesen. I allmänhet, elevernas prestationer efter halva tiden förutspådde osäkerheten om deras tillhörighet under den sena terminen. Och den osäkerheten förutspådde deras poäng på slutprovet.

Frey säger att hon och hennes kollegor blev förvånade över att se att fördelarna med ett bra medeltidsbetyg på osäkerhet om tillhörighet gällde olika för män och kvinnor. När män fick höga testresultat (90 % eller högre) minskade deras tillhörighetsosäkerhet (vilket tyder på mer säkerhet i deras tillhörighet) avsevärt. Men för kvinnor, även med samma bra poäng, tillhörighetsosäkerheten gick inte under klassgenomsnittet.

"Detta innebär att, åtminstone för kvinnor, det finns en gräns för hur mycket prestationsvinster kan förbättra social tillhörighet, " säger Frey. "Den konsekvent högre osäkerheten om tillhörighet vi ser för kvinnor i STEM-kurser kan påverka kvarhållandet och uthålligheten hos kvinnor inom STEM-områdena, och att förbättra prestanda är inte den enda faktorn som krävs för att mildra denna könsbaserade tillhörighetsklyfta i STEM."

Forskarna fann också att intersektionalitet, eller tillhör mer än en underrepresenterad grupp, fördjupade den tillhörighet-akademiska cykeln. För gruppen studenter som var både kvinnor och första generationens studenter, varje standardavvikelseökning i tillhörighetsosäkerhet (en statistisk term som betecknar ett avstånd från klassgenomsnittet) medförde så mycket som en minskning på 6 % av medelbetyget på halvårskursen.

Hur man bryter cirkeln

Både instruktörer och elever kan hjälpa till att bryta cirkeln av tillhörighetsosäkerhet, säger Frey.

Instruktörer kan hjälpa till genom att genomföra samarbetsaktiviteter för att uppmuntra kamratinteraktion. "Det är viktigt att eleverna ser att deras inlärningserfarenhet och alla utmaningar som följer med det delas av de flesta av deras kamrater, " säger Frey. De kan också skapa ett tillväxttänkande och en stödjande miljö, hjälpa eleverna att förstå att deras förmågor kan växa med tiden och övningen och att misstag är en del av inlärningsprocessen. "Detta är särskilt viktigt precis efter stora bedömningar, som examina, när eleverna är mest benägna att göra bedömningar om sina egna akademiska förmågor, " tillägger Frey.

Instruktörer kan också hjälpa till genom att använda exempel, analogier och diagram som är icke-stereotypa och inkluderar olika identiteter. Till exempel, undvika analogier och hänvisningar till populära medier och aktiviteter med manlig majoritet, Frey säger, kan ha en betydande inverkan på elevernas tillhörighet.

"Instruktörer bör använda dessa undervisningsmetoder för alla elever, " hon säger, "men fokusera också på underrepresenterade grupper inom STEM som kvinnor, first-generation students, and persons of color."

Students can do their part by supporting each other, especially in collaborative activities.

"In qualitative studies that we are conducting, we find that students really value positive and supportive student-to-student interaction during class, " Frey says. "Get to know your colleagues or peers in your class, engage in discussion with them, share your perspective and respect your colleagues' perspectives. You may be surprised to find that many students' experiences in the course are similar to your own and that you can help each other learn."

Nästa steg

The researchers conducted the study during the COVID-19 pandemic and mixed learning modalities. With such a value placed on peer-to-peer interaction, how did the interruption of traditional in-person learning affect the study?

"That is a good question that we think about a lot, " Frey says. Because of the unique circumstances of the pandemic, the researchers looked to their previous study for comparison. "We can say with confidence that the result of sense-of-belonging and belonging-uncertainty differences in men and women in STEM courses is robust and generalized, " Frey says. Additionally, the researchers are conducting a similar study this fall in an in-person chemistry class, providing another data point for comparison.

"One key difference we are seeing is that in the online/hybrid teaching environment, " hon säger, "students mention the importance of peer-to-peer interaction more often."

The team is also looking at an introductory physics class at the U to see if the same patterns hold in other STEM courses.

Because introductory STEM classes are the foundation for many majors and careers, helping diverse students feel that they belong strengthens diversity in the courses and careers that follow.

"You are not alone in the struggles and challenges you face as a student in your early STEM courses, " Frey says. "Everyone can improve with correct study skills and support. Do not be afraid to ask for help. Seeking help from your instructor, peers or other academic resources is what you should do as you are learning."