В работе, опубликованной 2 января в Физике Сегодня, «Introductory Physics Labs: Мы Можем Добиться большего успеха», Наташа Холмс, доцент Корнелла физики, и нобелевский лауреат Карл Вимен отчета Стэнфордского университета об их анализе девяти вводных курсов лаборатории физики в трех учреждениях, преподававших семью преподавателями и вовлечением почти 3 000 студентов. Лаборатории были все разработаны, чтобы поддержать приобретение знаний студентом о связанном содержании курса лекций. Поскольку разделы лаборатории были дополнительными, исследователи могли сравнить результаты с контрольной группой студентов, которые не взяли курсы лаборатории.Результаты были так последовательны, и так плачевны, что исследователи называют его «испытанием на удар».
Они пишут, что «с высокой степенью точности, не было никакой статистически измеримой выгоды лаборатории…. Ни один из средних эффектов не был больше, чем 2 процента статистически; они были все неотличимы от ноля».
Даже когда исследователи ограничили свой анализ вопросами об экзамене, которые не потребовали количественных вычислений, но только концептуального рассуждения, которое должно было быть увеличено в курсе лаборатории, они получили те же самые результаты для выгоды лаборатории: ноль.Курсы лаборатории, как предполагается, позволяют студентам видеть, как принципы физики работают в реальной жизни; проведение экспериментов должно помочь им понять физику лучше и укрепить инструкцию по классу. Почему этого не происходит?
«Хотя можно думать, что лаборатории неотъемлемо активны, наше исследование показывает, что в традиционных студентах лабораторий может работать в их руках, но они не действительно работают в мозгах», говорит Холмс. «Выполнение механических процедур, чтобы получить запрещенный результат в конце не делает много».В обширных интервью со студентами Холмс и Вимен пишут, что они нашли, «единственные взгляды, студенты сказали, что они сделали в структурированных и сосредоточенных на содержании лабораториях…, был в анализе данных и проверке, было ли выполнимо закончить лабораторию вовремя».В типичной деятельности лаборатории, «соответствующие уравнения и принципы изложены в преамбуле; студентам говорят то, что оценивает, они должны добраться для конкретного измерения или, учитывая уравнение, чтобы предсказать ту стоимость; им говорят, какие данные собрать и как собрать их; и часто им даже говорят, какие кнопки нажать на оборудование, чтобы произвести желаемую продукцию», пишут исследователи.Студенты в традиционных лабораториях, поэтому, не должны думать о содержании физики, но только как правильно следовать инструкциям.
Но, напишите, что Холмс и Вимен, «преодолевая препятствия и извлекая уроки из неудачи являются жизненными навыками для каждого экспериментального ученого… Также важный имеет время и чтобы размышлять над теми решениями и их результатами и зафиксировать и улучшить эксперименты многократно».Инновационная лаборатория проектирует то предложение Холмса и Вимена, поскольку одна альтернатива в их статье – структурировала количественные лаборатории запроса (SQILabs) – подчеркивают повторяющееся экспериментирование, принятие решений и развитие количественных навыков критического мышления. В то время как действия SQILab дают студентам ограниченную и реалистическую цель, студенты решают, как провести эксперимент и интерпретировать данные.
У них есть возможность расследовать, пересмотреть и экспериментальные модели и попробовать новые вещи.Исследователи нашли, что действия SQILab более приятны для студентов и уменьшают свое чувство разочарования, когда дела не идут как запланировано.
Студенты менее вероятно, будут, также управлять данными для желаемого результата.«Вместо того, чтобы рассматриваться студентами как бессмысленные и расстраивающие обручи, которые должны подскочиться через, вводные лаборатории физики могут вместо этого предложить полезные интеллектуальные события», завершают Холмс и Вимен.