p Cursos de introdução à física são necessários para quase todos os programas universitários de STEM, não apenas porque a física é considerada fundamental para essas disciplinas, mas também porque fornece aos alunos experiência prática em matemática aplicada. O último é especialmente verdadeiro para cursos de física baseada em cálculo, que normalmente fornecem aos alunos sua primeira exposição ao uso de cálculo fora de suas aulas de matemática. p Agora, uma equipe de físicos e educadores da Universidade de Kansas desenvolveu um currículo para alunos de nível universitário que se mostra promissor em ajudar os alunos nas aulas de introdução à física a praticar e desenvolver suas habilidades de cálculo, especialmente aqueles que testam menos nas habilidades básicas de matemática. Eles chamam a abordagem de "energia em primeiro lugar".

p Suas descobertas aparecem na revista revisada por pares Revisão Física Pesquisa em Educação Física .

p "Quase sempre acontece que nos cursos introdutórios de física os alunos aprendem primeiro a mecânica no contexto das forças. Mais tarde, no curso, são mostrados a eles que também podem aplicar o conceito de energia para resolver a maioria dos problemas que já aprenderam a resolver com forças, "disse o co-autor Christopher Fischer, diretor de engenharia física e cadeira associada de física e astronomia na KU. "Decidimos, em vez disso, querer ensinar energia primeiro, porque, número um, pensamos que é uma maneira mais geral de pensar sobre a física. Número dois, também nos permite atingir nosso objetivo secundário de fornecer aos alunos mais oportunidades de usar e praticar suas habilidades de cálculo. "

p Do outono de 2015 à primavera deste ano, Fischer e seus colegas da KU monitoraram os alunos e realizaram testes em duas aulas introdutórias de física na KU, ministradas principalmente por alunos que buscavam diplomas em ciências físicas e engenharia. Para um, eles criaram um currículo que prioriza a energia. Para o outro, eles mantiveram uma abordagem mais tradicional que ensinava aos alunos sobre as forças antes de ensiná-los sobre energia.

p A presença de dois cursos de física diferentes com currículos diferentes naturalmente proporcionou aos pesquisadores a oportunidade de comparar os resultados dos alunos nos dois cursos.

p "Procuramos comparar, da melhor maneira que pudemos, maçãs com maçãs, "Fischer disse." Em outras palavras, comparamos alunos que tinham as mesmas pontuações de matemática do ACT, mas que fizeram diferentes cursos de física para determinar o efeito que nosso novo currículo de física teve sobre os resultados dos alunos. "

p Os pesquisadores trabalharam com o Centro de Excelência em Ensino da KU e o Escritório de Pesquisa e Planejamento Institucional da KU para obter as notas de matemática do ACT dos alunos.

p Fischer e seus colegas descobriram que estudantes de engenharia que cursam o novo currículo de física "energia em primeiro lugar" tendem a obter notas mais altas nas aulas de engenharia subsequentes (por exemplo, em uma aula de engenharia mecânica para a qual uma das duas aulas introdutórias de física era um pré-requisito).

p "O que vimos foi que os alunos de engenharia que estavam cursando nosso novo currículo de física se saíram melhor em suas aulas de engenharia, " ele disse.

p Além disso, os maiores benefícios para o desempenho dos alunos nas aulas de engenharia posteriores foram observados em alunos que tiveram notas ACT mais baixas em matemática, mas fizeram a aula de física com "energia primeiro".

p "Os benefícios eram ainda maiores quanto menores fossem suas habilidades matemáticas iniciais, "Fischer disse." Então, alunos de engenharia que tiveram notas mais baixas de matemática do ACT tiveram maiores benefícios com este novo currículo, o que nos fez pensar que talvez dar aos alunos a tarefa de resolver mais problemas usando cálculo nesta aula de física está ajudando-os com suas habilidades matemáticas aplicadas em geral, bem como suas habilidades de física. "

p Os colegas da KU de Fischer no projeto do departamento de física e astronomia da KU foram a autora principal Sarah LeGresley, professor assistente de física e astronomia; Jennifer Delgado, professor associado; Christopher Bruner, estudante de doutorado; e Michael Murray, professor de física e astronomia.

p Os pesquisadores da KU examinaram o quão bem os alunos aprenderam o conteúdo de física realizando mais avaliações, mais uma vez, encontrar aqueles na coorte de "energia em primeiro lugar" teve uma vantagem sobre aqueles na aula de introdução à física do estilo antigo.

p "Separadamente, fizemos uma comparação lado a lado do desempenho dos alunos em um teste conceitual de física padronizado que muitas universidades usam, "Fischer disse." E vimos que todos os alunos do novo currículo de física estão se saindo melhor do que os alunos do currículo de física tradicional. "

p Embora esses resultados certamente justifiquem a adoção de uma abordagem de "energia em primeiro lugar", Fischer enfatizou por causa do pequeno tamanho da amostra e da demografia limitada dos alunos em apenas um, grande universidade do meio-oeste, o currículo "energia em primeiro lugar" precisaria ser testado em um nível mais amplo antes de concluir que era um método superior para ensinar física introdutória a estudantes em idade universitária.

p "Não tínhamos dezenas de milhares de alunos em nosso estudo, "Fischer disse." Nós olhamos apenas alguns milhares. Assim, é importante que outras universidades experimentem esse novo currículo para ver se nossos resultados podem ser replicados. De fato, teríamos o maior prazer em receber outras instituições para colaborar conosco para testar se nossos resultados são robustos - isso é essencial. "

p Adicionalmente, os pesquisadores da KU esperam desenvolver e implementar uma avaliação para usar nas aulas de física para entender melhor a transferência matemática.

p "Esta nova maneira de ensinar física está ajudando os alunos a melhorar suas habilidades de cálculo aplicado?" Fischer disse. "Para nosso conhecimento, ninguém construiu uma avaliação visando aquela pergunta específica. Então, estamos tentando descobrir como projetar tal instrumento. "

p Finalmente, Fischer disse que a equipe gostaria de aproveitar as lições aprendidas com a implementação da abordagem da física "energia em primeiro lugar" para modificar o currículo de outras aulas no departamento.

p "Existe uma maneira de projetar algo semelhante, ou pelo menos tirar proveito desse tipo de metodologia de design para as aulas de física baseada em álgebra de nosso departamento? ", disse ele." Isso naturalmente também nos motiva a entrar em contato com escolas de segundo grau para encontrar colaboradores que nos ajudem a desenvolver maneiras novas e aprimoradas de ensinar física de uma forma que seria mais útil para alunos do ensino médio. "