Online STEM-demonstrationer kan være lige så effektive som klasseundervisning

YouTube er blevet go-to for hurtige tutorials om næsten ethvert emne, fra hvordan man udskifter en lynlås til hvordan man installerer en vandvarmer. Men kunne nogle af de mest mindeværdige dele af et STEM-kursus – live demonstrationer – bringes til skærmen effektivt? I et nyt blad, Harvard-forskere viser for første gang, at forskningsbaserede online STEM-demonstrationer ikke kun kan lære eleverne mere, men det kan være lige så hyggeligt.

Forskere håber, at disse resultater vil være med til at anspore til oprettelsen af ​​et katalog over gratis online STEM-videodemonstrationer som supplement til forelæsninger på institutioner, der ikke kan gennemføre deres egne. "Vi har en utrolig gruppe videnskabsmænd, der præsenterer live demoer for vores studerende, men meget få skoler har disse dedikerede ressourcer, " sagde medforfatter Logan McCarty, direktør for naturvidenskabelige uddannelser i Institut for Fysik, der fører tilsyn med Harvards forelæsningsdemonstrationshold. "Med YouTube og andre onlinekanaler, vi kan dele Harvards tekniske og pædagogiske ekspertise med verden."

Forskningen var baseret på tidligere litteratur af Kelly Miller, en underviser i anvendt fysik og medforfatter med McCarty. Den forrige artikel, udgivet i 2013 af Miller og Eric Mazur, Balkanski professor i fysik og anvendt fysik, viste, at studerende ofte misforstår forelæsningsdemonstrationer. De henvendte sig til naturvidenskabelige demoer efter at have hørt igen og igen, at de er elevernes yndlingsdel af forelæsningen. Trods alt, hvem kunne glemme en bold, der svæver på en lydbølge eller en laser, der bøjer sig ind i en tank med vand?

"Vores forskning tyder på, at når live-demoer ikke er tilgængelige, videoer kan give eleverne en lige så effektiv – eller muligvis endnu mere effektiv – læringsoplevelse, " sagde medforfatter Louis Deslauriers, direktør for naturfagsundervisning og -læring på Det Kunst- og Naturvidenskabelige Fakultet. "Selv når der er live demonstrationer tilgængelige, det kan være nyttigt at supplere dem med videoer af høj kvalitet."

Deres papir i februarnummeret af Fysisk gennemgang Fysisk uddannelsesforskning blev spundet i bevægelse af førsteforfatteren Greg Kestin, en preceptor i fysik, der producerer en serie med NOVA kaldet "What the Physics?!"

"Der var allerede en bred vifte af resultater om, hvordan man bringer multimedier ind i undervisningen for at øge elevernes læring og motivation, " sagde Deslauriers. "Hvad Greg kommer med, som ingen andre har, er en unik kombination af ekspertise inden for fysik, video produktion, og kognitiv psykologi af multimediepræsentationer."

Efterforskerne identificerede flere ingredienser i at forbedre læring gennem online demonstrationer. En række af disse fordele var afhængige af filmskaberens evne til at sætte demonstrationerne i slowmotion, brugen af ​​grafik til at visualisere abstrakte koncepter, og evnen til at rette opmærksomheden mod de vigtigste funktioner for at forhindre overbelastning af information.

Til studiet, de opdelte en indledende fysikklasse i to grupper. Den første så en video af en kort videnskabelig demonstration i et klasseværelse, mens den anden gruppe så eksperimentet live i samme klasseværelse. De vendte derefter grupperne og udførte en anden demonstration for at reducere bias. Selvom demoerne var næsten identiske, gruppen, der først så livepræsentationen, så bevægelser, tavle illustrationer, og fysiske rekvisitter, såsom store træpile, mens gruppen, der så videodemoer, fulgte overlejret grafik, slowmotion video, og animationer. Til sidst, studerende fra begge grupper, der så onlinevideoen, scorede højere i tests på det præsenterede materiale, uden rapporteret fald i entusiasme.

"Eleverne ved ikke altid, hvor de skal fokusere deres opmærksomhed i livedemonstrationer, selv med en tavle og rekvisitter, men i et videoformat kan vi fremhæve og zoome ind på bestemte dele ved at indstille fortælling på det helt rigtige tidspunkt for at styrke indlæringen. En video kan også præsentere kontrasterende tilfælde, som er kendt som et potent læringsværktøj, " sagde Deslauriers.

"Forelæsningsdemoer har været en kernekomponent i STEM-kurser i over 100 år, men ikke alle skoler har ressourcerne til dem, " sagde Kestin. "Vi ønskede at forstå, hvor meget eleverne lærte i videodemoer i håb om, at vi med den rette støtte kan bringe den samme spænding til skoler overalt."

Denne historie er offentliggjort med tilladelse fra Harvard Gazette, Harvard Universitys officielle avis. For yderligere universitetsnyheder, besøg Harvard.edu.