Nieuw onderzoek van de Cornell University toont aan dat traditionele natuurkundige laboratoria, die ernaar streven de concepten die studenten leren in hoorcolleges te versterken, kan zelfs een negatieve invloed hebben op studenten. Tegelijkertijd, niet-traditioneel, onderzoeksgebaseerde laboratoria die experimenten aanmoedigen, kunnen de prestaties en betrokkenheid van studenten verbeteren zonder de examenscores te verlagen.

"Typische natuurkunde-labcursussen zijn ontworpen om studenten te helpen de natuurkundige fenomenen te zien of te observeren die we gewoonlijk in een hoorcollege onderwijzen, " zei senior auteur Natasha Holmes, de Ann S. Bowers-assistent-professor aan het College of Arts and Sciences aan de Cornell University. "In ons vorige werk, we hadden het idee dat deze labs niet effectief waren. Maar we waren er vrij zeker van dat we de laboratoria konden herstructureren om studenten te betrekken en echt te leren wat het betekent om experimentele natuurkunde te doen."

De onderzoekers creëerden een gecontroleerde studie waarin studenten werden verdeeld in vijf labsecties voor dezelfde inleidende, op calculus gebaseerde natuurkunde, gericht op mechanica en speciale relativiteitstheorie. Studenten in alle vijf labo-secties gingen naar dezelfde colleges en hadden identieke probleemsets, huiswerk en examens. Echter, drie labosecties volgden het traditionele model; de overige twee sessies waren op onderzoek gebaseerde laboratoria, waarbij studenten hun eigen beslissingen nemen over het verzamelen en analyseren van gegevens.

"De studenten in de nieuwe labs zijn veel actiever, "Zei Holmes. "Ze praten met elkaar, beslissingen nemen, onderhandelen. Vergeleken met het traditionele laboratorium, waar iedereen echt hetzelfde doet en alleen instructies volgt, we hebben nu alle studenten die iets heel anders doen. Ze beginnen creatief te worden."

De examenscores waren hetzelfde voor studenten in de traditionele en op onderzoek gebaseerde laboratoria. Echter, het traditionele laboratoriummodel had een negatieve invloed op de houding van studenten ten opzichte van experimenten en slaagde er niet in studenten te betrekken bij wetenschappelijk denken op hoog niveau, vonden de onderzoekers.

Een ander veelzeggend onderscheid:studenten in traditionele laboratoria voltooiden hun taken zo snel mogelijk, vaak de instructies doornemen en de sessie van twee uur in 30 minuten afronden, dan vertrekken. Studenten in de onderzoekslaboratoria hadden de neiging om de volle twee uur te werken.

"We denken dat het hen leert eigenaarschap te hebben over hun experimenten, en ze blijven onderzoeken, "Zei Holmes. "We hadden eigenlijk moeite om ze uit de klas te schoppen - wat volgens mij een behoorlijk goed probleem is om te hebben."

Holmes is van mening dat het op onderzoek gebaseerde laboratoriummodel van toepassing is op andere disciplines, hoewel natuurkunde duidelijke voordelen heeft boven scheikunde of biologie, waar proefondervindelijk experimenteren kan leiden tot verspilling van chemicaliën, materialen en tijd.

De bevindingen werden gepubliceerd in een paper, "Directe meting van de impact van onderwijsexperimenten in natuurkundelabs, " gepubliceerd op 10 februari in Fysieke beoordeling X .