Le nuove lezioni di fisica permettono alle ragazze di recuperare il ritardo

Qual è la differenza tra massa e peso? Come viene definita la forza in fisica? Pochissimi studenti sono in grado di spiegare correttamente i concetti di base della fisica. Nemmeno i migliori. Il problema non è negli studenti, dice Elsbeth Stern, professoressa di insegnamento e ricerca sull'apprendimento all'ETH di Zurigo: "La nostra ricerca suggerisce che quando gli studenti bravi non capiscono la fisica, di solito è a causa dell'insegnamento".

Uno studio condotto dal team di ricerca guidato da Sarah I. Hofer e Elsbeth Stern dimostra che anche piccoli cambiamenti nell'insegnamento possono fare una grande differenza. È stato appena pubblicato sulla rivista pagina esternaRivista di psicologia dell'educazione pubblicato.

Insuccesso mirato

Il metodo si basa sul coinvolgimento degli studenti con le loro conoscenze pregresse. Questo è particolarmente importante in fisica, dice Stern: "In quasi nessun'altra materia l'intuizione e la realtà sono così distanti come in fisica. Le nostre esperienze quotidiane non ci aiutano". La comprensione dei concetti fisici richiede un grande sforzo mentale da parte degli studenti. Memorizzare le formule non è sufficiente: "Gli studenti possono conoscere la formula 'forza uguale massa per accelerazione', ma hanno una concezione errata dei termini forza, massa e accelerazione. Solo chi riconosce queste idee sbagliate è pronto a capire la fisica".

L'unità didattica sviluppata presso il Centro di apprendimento STEM dell'ETH di Zurigo affronta queste idee sbagliate. Ad esempio, gli studenti sono deliberatamente portati a fallire: viene loro assegnato un compito che non possono risolvere con le loro conoscenze esistenti. Solo allora l'insegnamento spiega il concetto di base. Oppure si può lasciare che gli studenti inventino da soli le leggi utilizzando esempi diversi prima di dare loro la formula.

Un test di successo nella vita scolastica di tutti i giorni

Stern e il suo gruppo hanno ora dimostrato che il metodo non funziona solo in laboratorio, ma anche nella vita scolastica quotidiana. In un esperimento, i ricercatori hanno dimostrato che gli studenti ottenevano risultati migliori in fisica quando venivano istruiti con il metodo sviluppato presso lo STEM Centre. Non solo hanno migliorato la loro comprensione concettuale, ma hanno anche ottenuto risultati migliori in matematica.

La Stern e il suo gruppo hanno riscontrato le maggiori differenze di rendimento tra le ragazze particolarmente intelligenti. Utilizzando il nuovo metodo, hanno raggiunto in modo significativo i ragazzi. Anche se il "divario di genere" non è stato completamente colmato, si è ridotto notevolmente.

Per l'esperimento, il team ha lavorato con insegnanti di fisica esperti per sviluppare un'unità didattica con 18 lezioni sulla meccanica di Newton. Quattro insegnanti di scuola secondaria sono stati poi formati al nuovo metodo nel corso di una giornata. Hanno poi insegnato a una classe parallela con il metodo convenzionale e a una con il nuovo metodo. L'efficacia è stata misurata con tre test: uno prima della serie di lezioni, uno subito dopo e uno dopo tre mesi.

Ripensare l'insegnamento della fisica

I risultati sono soddisfacenti, ma sono solo l'inizio, dice Stern: "Sono convinto che possiamo rafforzare ulteriormente gli effetti dell'unità didattica". Il suo prossimo passo sarà quindi quello di perfezionare le lezioni con gli insegnanti coinvolti nell'esperimento. Tuttavia, spera anche che lo studio porti a un cambiamento di mentalità: "Ora saremo ancora più convinti di rivolgerci a quegli insegnanti di fisica che ancora insegnano la materia principalmente con esercizi di matematica. Questo non aiuta".