Der größere Ball fällt schneller – und andere Mythen der Physik

Jahreszeiten werden durch die Entfernung der Erde von der Sonne verursacht. Motoren und andere Maschinen verbrauchen Energie. Ein schwerer Ball fällt schneller als ein leichter. Wenn diese Vorschläge für Sie richtig klingen, ist das nur natürlich – sie sind Beispiele für die Volkswissenschaft, weit verbreitete aber falsche Annahmen darüber, wie die physische Welt funktioniert. Das Vorherrschen und die Hartnäckigkeit solcher Überzeugungen stellen ein Dilemma für Wissenschaftslehrer und für jeden dar, der eine Weltanschauung beanspruchen möchte, die Issac Newtons näher ist als Conan der Barbar: wie werden wir Begriffe los, die so viel intuitive Anziehungskraft haben? Lernforscher untersuchen, woher diese volkstümlichen Ideen kommen und entwickeln überraschende neue Wege, ihnen entgegenzuwirken.

Eines ist von Anfang an klar: Traditionelle Unterrichtsmethoden tragen nicht viel dazu bei, Volksglauben zu entwurzeln. Schüler in konventionellen Klassenzimmern hören sich die richtige Erklärung an, lesen sie in einem Lehrbuch und können sie sogar auf einer Prüfung vortragen, aber ihre grundlegenden Annahmen bleiben unberührt. In A Private Universe, einem klassischen Film des Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics aus dem Jahr 1987, werden Harvard-Absolventen gezeigt, die offensichtlich falsche Erklärungen für gemeinsame Naturereignisse liefern. Das Problem mit dem konventionellen naturwissenschaftlichen Unterricht, so die Kognitionswissenschaftlerin Susan Carey, geht davon aus, dass das Ziel darin besteht, eine Lücke im Wissen eines Schülers zu füllen – wenn es wirklich nicht "fehlt", sondern was der Schüler hat alternative konzeptuelle Rahmen für das Verständnis der Phänomene, die von den Theorien abgedeckt werden, die wir zu lehren versuchen. "Um die Schüler zu neuen und präziseren Ideen über die Funktionsweise der Welt zu bewegen, müssen Wissenschaftslehrer herausfinden, welche" alternativen konzeptionellen Rahmen "- Mythen – Sie haben schon gehauen. Zu diesem Zweck haben die Forscher Schülerumfragen entwickelt, die den Ausbildern helfen können, die Überzeugungen ihrer Schüler zu erkennen, wenn sie durch die Tür des Klassenzimmers gehen. Diese Umfragen zeigen die gleiche Handvoll Missverständnisse, die immer wieder auftauchen, von starken Studenten ebenso wie von schwachen Studenten.

Ein weiterer vielversprechender Ansatz besteht darin, Menschen direkt mit den Unterschieden zwischen ihrem Verständnis und dem richtigen zu konfrontieren: "die Intuition des Schülers zu beleidigen", wie der Professor für Astronomie an der University of Wyoming, Tim Slater, sagt. In einer Studie, die nächsten Monat in der Zeitschrift Learning and Instruction veröffentlicht wird, haben Wissenschaftler der Universität von Pittsburgh eine Gruppe von Studenten gebeten, ein Diagramm ihrer eigenen ungenauen Vorstellung vom Kreislaufsystem des Körpers mit einer genauen Zeichnung zu vergleichen; Eine zweite Gruppe wurde benötigt, um die korrekte Version zu erklären. Die Studenten, die eine "Konfrontation" mit den Fakten betrieben hatten, berichteten eher über ein gültiges mentales Modell und ein tieferes Verständnis des Materials. Forscher entwickeln jetzt eine Vielzahl von Möglichkeiten, Schülern unklare Beweise zu präsentieren, wie Live-Demonstrationen, Online-Videos, Computersimulationen, animierte Visualisierungen und interaktive Tutorenprogramme, die auf die speziellen Missverständnisse des Schülers zugeschnitten sind.

Eine dritte interessante Möglichkeit wird durch ein Experiment von Laura-Ann Petitto und Kevin Dunbar von der Dartmouth University vorgeschlagen. Zwei Gruppen – die eine bestand aus fortgeschrittenen Physikstudenten, die andere aus Studenten mit sehr geringen Kenntnissen des Themas – wurden in zwei Filmen gezeigt, die zwei Kugeln von scheinbar verschiedenen Massen zeigten, die von oben fielen und auf den Boden fielen. Der erste Film, den die Autoren den Newton-Film nannten, zeigte die Bälle gleichzeitig auf dem Boden (wie in der Realität). Der zweite Clip, der naive Film genannt, zeigte den größeren und vermutlich schwereren Ball zuerst auf den Boden . Die Schüler sahen sich diese Filme an, während ihr Gehirn von einer fMRT-Maschine gescannt wurde. Die Scans zeigten, dass beide Gruppen das naive Szenario erkannten – aber nur die Gehirne der fortgeschrittenen Schüler zeigten Aktivierungsmuster, die darauf hinwiesen, das Wissen zu unterdrücken. Mit anderen Worten, der Unterschied zwischen den beiden Gruppen liegt in ihrer Fähigkeit, ungenaue Informationen zu unterdrücken.

Dieses Ergebnis gibt einen Hinweis darauf, warum metakognitive Fähigkeiten wie Konzentration, Aufmerksamkeit und Selbstkontrolle so wichtig für das Lernen sind. Um etwas Neues zu lernen, muss man manchmal ignorieren, was wir bereits wissen – und nicht nur in der Wissenschaft. Es braucht mentale Stärke und Flexibilität, zum Beispiel die Syntax unserer Muttersprache loszulassen und stattdessen die Muster einer Fremdsprache anzunehmen oder die Einstellungen der Gegenwart aufzugeben und sich das Leben aus der Perspektive historischer Figuren vorzustellen. Wir werden unseren inneren Ignoranten vielleicht nie loswerden, aber wir können ihn trainieren, still zu bleiben.

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Dieser Beitrag erschien ursprünglich auf Time.com.