Större boll släpper snabbare - och andra fysiska myter

Årstider orsakas av jordens avstånd från solen. Motorer och andra maskiner använder energi. En tyngre boll faller snabbare än en lättare. Om dessa förslag låter rätt för dig är det bara naturligt - det är exempel på folkvetenskap, allmänt delade men felaktiga antaganden om hur den fysiska världen fungerar. Utbredningen och hållbarheten i sådana övertygelser utgör ett dilemma för vetenskapslärare och för alla som vill hävda världssyn närmare Issac Newtons än Conan the Barbarian: hur blir vi av med uppfattningar som har så mycket intuitivt tilltal? Lärande forskare undersöker precis vart dessa folkidéer kommer från och utvecklar överraskande nya sätt att motverka dem.

En sak är tydlig från början: traditionella undervisningsmetoder gör inte så mycket för att uppröra folketro. Studenter i konventionella klassrum lyssnar på rätt förklaring, läser den i en lärobok och kan till och med producera den på en tentamen, men deras antaganden om berggrunden förblir orörda. I A Private Universe, en klassisk film från 1987 producerad av Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, visas de akademiker som har Harvard och erbjuder uppenbara falska förklaringar till vanliga naturhändelser. Problemet med konventionell vetenskaplig instruktion, enligt kognitiv forskare Susan Carey, är att den antar att dess mål är att fylla ett gap i en students kunskap - när det verkligen är frågan "är inte vad eleven saknar, utan vad eleven har, nämligen alternativa konceptuella ramar för att förstå de fenomen som omfattas av de teorier vi försöker undervisa." I För att övertyga eleverna att omfamna nya och mer exakta idéer om hur världen fungerar måste vetenskapslärare ta reda på vilka ”alternativa konceptuella ramar” - myter - de redan klippt till. För detta ändamål har forskare utvecklat studentundersökningar som kan hjälpa instruktörer att identifiera de trosuppfattningar deras elever har när de går genom klassrumsdörren. Dessa undersökningar visar samma handfull missuppfattningar som dyker upp om och om igen, främjas av såväl starka som svaga studenter.

Ett annat lovande tillvägagångssätt är att direkt konfrontera individer med skillnaderna mellan deras förståelse och den korrekta: att "kränka studentens intuition, ”Säger Tim Slater, professor i astronomiprofessor vid University of Wyoming. I en studie som publicerades nästa månad i tidskriften Learning and Instruction, frågade forskare från University of Pittsburgh en grupp elever för att jämföra ett diagram över sin egen felaktiga uppfattning av kroppens cirkulationssystem till en korrekt teckning; en andra grupp krävdes helt enkelt för att förklara rätt version. De studenter som engagerade sig i en "konfrontation" med fakta, rapporterade utredarna, var mer benägna att få en giltig mental modell och en djupare förståelse av materialet. Forskare utvecklar nu en mängd olika sätt att presentera studenter med diskonterande bevis, till exempel live-demonstrationer, online videor, datorsimuleringar, animerade visualiseringar och interaktiva handledningsprogram skräddarsydda för elevens speciella missuppfattningar.

En tredje spännande möjlighet föreslås av ett experiment genomfört av Laura-Ann Petitto och Kevin Dunbar från Dartmouth University. Två grupper - en består av avancerade fysikstudenter, den andra av studenter med mycket liten kunskap om ämnet - visades ett par filmer som visar två bollar av tydligen olika massor som faller uppifrån och träffade jord. Den första filmen, som författarna kallade Newton-filmen, visade att bollarna slog marken på samma gång (som de skulle i verkligheten.) Det andra klippet, kallad den naiva filmen, visade den större och förmodligen tyngre bollen som träffade marken först. Eleverna tittade på dessa filmer medan de skannade sina hjärnor med en fMRI-maskin. Skanningarna avslöjade att båda grupperna kände igen det naiva scenariot - men bara de avancerade studenternas hjärnor visade aktiveringsmönster som indikerade ett försök att undertrycka den kunskapen. Med andra ord, skillnaden mellan de två grupperna ligger i deras förmåga att undertrycka felaktig information.

Denna upptäckt ger en ledtråd om varför metakognitiva färdigheter som fokus, uppmärksamhet och självkontroll är så nyckeln till lärande. Ibland kräver att man läser något nytt att ignorera det vi redan vet - och inte bara inom vetenskapen. Det kräver mental styrka och flexibilitet, till exempel att släppa syntaxen på vårt modersmål och anta istället mönster av ett främmande språk eller för att lägga nutidens attityder åt sidan och föreställa livet ur det historiska perspektivet siffror. Vi kan aldrig bli av med vår inre ignoramus, men vi kan träna den för att hålla tyst.

Läs mer om vetenskapen om lärande på www.anniemurphypaul.com, eller maila författaren på [email protected].

Det här inlägget visades ursprungligen på Time.com.