Beaucoup d'élèves échouent en physique parce qu'ils comprennent mal les concepts fondamentaux. Une nouvelle méthode d'enseignement peut changer cela – les chercheurs de l'ETH ont maintenant prouvé son effet. Il aide particulièrement les filles intelligentes à apprendre plus efficacement.

Quelle est la différence entre masse et poids ? Comment la force est-elle définie en physique ? Très peu d'élèves sont capables d'expliquer correctement les notions fondamentales de la physique, même pas le plus intelligent. Le problème ne vient pas des élèves, dit Elsbeth Stern, Professeur d'apprentissage empirique et de recherche pédagogique à l'ETH Zurich :« Nos recherches montrent que lorsque les bons étudiants ne comprennent pas la physique, c'est surtout dû aux méthodes d'enseignement."

Une étude menée par l'équipe de recherche dirigée par Sarah I Hofer et Elsbeth Stern a maintenant montré que même de petits changements aux leçons peuvent avoir un grand effet. Les résultats ont été publiés dans le Journal de psychologie de l'éducation .

Échec ciblé

La méthode consiste à amener les élèves à se confronter à leurs connaissances antérieures. Ceci est particulièrement important en physique, dit Stern :« Dans presque aucun autre sujet, l'intuition et la réalité ne sont aussi éloignées l'une de l'autre qu'en physique. Nos expériences quotidiennes n'aident pas. Comprendre les concepts de la physique demande un énorme effort mental de la part des élèves. Apprendre des formules par cœur ne suffit pas :"Beaucoup d'élèves connaissent la formule 'la force est égale à la masse multipliée par l'accélération', mais ils ont une fausse compréhension des concepts de force, masse et accélération." Seuls ceux qui reconnaissent ces idées fausses sont prêts à comprendre la physique.

L'unité d'enseignement développée au centre d'apprentissage STEM de l'ETH Zurich commence par ces idées fausses. Par exemple, il laisse les élèves échouer d'une manière spécifique :ils reçoivent une tâche qu'ils ne peuvent pas résoudre avec leurs connaissances existantes. Ce n'est qu'après l'avoir essayé que l'enseignant explique le concept sous-jacent. Ou ils laissent les élèves élaborer eux-mêmes les principes à l'aide de différents exemples avant de leur donner la formule.

Test réussi à l'école

Stern et son groupe ont maintenant montré que la méthode fonctionne dans les cours ordinaires ainsi qu'en laboratoire. Dans une expérience, les chercheurs ont démontré que les élèves réussissaient mieux en physique lorsqu'ils apprenaient à utiliser la méthode développée au centre STEM. Ils ont non seulement amélioré leur compréhension conceptuelle; ils sont également devenus meilleurs dans les calculs.

Stern et son groupe ont trouvé la plus grande différence de performance chez les filles particulièrement intelligentes - avec la nouvelle méthode, ils ont rattrapé de manière significative les garçons. L'écart entre les sexes n'a pas complètement disparu, mais il est devenu beaucoup plus petit.

Pour l'expérimentation, l'équipe a travaillé avec des professeurs de physique expérimentés pour développer une unité d'enseignement avec 18 leçons sur la mécanique newtonienne. Quatre enseignants du secondaire ont ensuite passé une journée à se former à la nouvelle méthode avant d'enseigner des classes parallèles avec la méthode conventionnelle et avec la nouvelle méthode. L'efficacité a été mesurée avec trois tests, un avant l'unité d'enseignement, un juste après son achèvement et un trois mois plus tard.

Repenser l'enseignement de la physique

Les résultats sont très positifs, Mais c'est seulement le début, dit Stern:"Je suis sûr que nous pouvons encore augmenter les effets de l'unité d'enseignement." Elle souhaite ensuite affiner la méthode avec les enseignants impliqués dans l'expérimentation. Elle espère également que l'étude aidera les gens à repenser leur approche :« Nous allons maintenant nous tourner avec encore plus de confiance vers les professeurs de physique qui enseignent encore principalement la matière à l'aide d'exercices de calcul. Cette approche ne fonctionne pas.