新課程先教愛因斯坦,後教牛頓,向年僅七歲的學生介紹相對論和量子力學,然後介紹一些以前被認為是「基礎知識」的科學。
儘管世界各地的科學教學各不相同,但經典牛頓物理學幾乎總是在 20 世紀的發現之前進行教授。 然而,十年來,西澳大利亞的一些學校一直在嘗試一種完全不同的方法。 這個被稱為「愛因斯坦第一」的想法非常成功,現在正在全國推廣,同時也推出了一個名為「量子女孩」的新計畫。 其他國家的一些教師對報名參加如何在自己的學校開展計畫的線上課程感到非常興奮。
按照發現科學的順序來教授科學的想法是如此根深蒂固,任何偏差最初都會被視為不負責任。 如果孩子們還沒有了解 17 至 19 世紀的基礎,那麼如何教導孩子 20 世紀物理學家的工作呢?
然而我們知道科學教育效果不佳。 在澳大利亞,與許多其他國家一樣,在高中和大學課程中選擇科學和數學科目的學生人數正在下降。 這不僅導致 STEM 畢業生太少,無法填補許多可能出現的職缺,而且導致社會嚴重缺乏理解重要問題所需的基本概念。 氣候變遷否認者和其他偽科學家利用了這一點。
這新的方法該計畫由一個團隊推動,其中包括西澳大利亞大學的引力波獵人榮譽教授大衛布萊爾和澳洲國立大學的傑出教授蘇珊斯科特。 兩人分享了2020年澳洲最有價值的科學獎。
斯科特曾是一些組織的成員物理的,告訴 IFLScience,該計畫的試點版本已經過嚴格研究。 在學習課程之前和之後,學生都會接受對學科知識和對科學(特別是物理)的態度的測試。 所有類別的學生都受益,但女孩和弱勢群體成員的變化最為顯著。
學生們正在學習大質量透過類似的彈性材料扭曲時空的方式。
圖片來源:Jess Groch/提供。
學生被問到的問題之一是「你覺得科學有趣嗎?」。 斯科特告訴 IFLScience,按照 100 分制,女孩的反應從之前的 20 分上升到 80 分。 男孩最終也表現出同樣的正面態度,但起點更高。 試點該計劃的 28 所學校包括昂貴的私立學校和主流公立學校。 雖然反應非常令人鼓舞,但一些最好的成績來自西澳大利亞偏遠北部地區的土著學生。
在 3 年級(7-8 歲)和 10 年級(澳洲義務科學教育的最後一年)之間,學生學習狹義相對論概念,例如以及廣義相對論的想法,例如和。 其他主題,如光子的性質,引入了量子理論,而現代宇宙學、氣候科學和可再生能源都得到了運用。 毫不奇怪,考慮到相關責任人,是教學大綱的重要組成部分。 即使引入了支持概念所需的數學知識,也是透過動手實驗等引人入勝的方式來完成的。
當然,課程,尤其是小學課程,不可能像大學課程那樣深入或數學化,傳統上,學生都是第一次接觸這些概念。 然而,「小孩子比成年人更容易吸收這些概念,」斯科特說。 對於成年人來說,光子的波粒二象性可能很奇怪,難以抗拒,但斯科特發現孩子們熱情地抓住了它。
課程結束後,教學也不會停止。 儘管名稱如此,Quantum Girls 面向所有 11 至 15 歲的學生。 然而,為了打破物理學作為男性領域的刻板印象,該計畫正在培訓 200 名女教師,以介紹量子計算等主題。 試圖利用科學解決團隊中現實世界問題的志願 STEM 俱樂部和黑客馬拉松將在午餐時間和放學後舉行,斯科特表示,有跡象表明許多學生都渴望參加。
「我們的目標是在學生開始懷疑自己對科學的興趣的關鍵時刻抓住他們的注意力。我們將他們的看法從『科學不是我的學科』轉變為『科學是我的熱情',』」喬蒂·考爾博士說,他幫助實現了這個目標。愛因斯坦第一並正在開發量子女孩,在聲明中說陳述。
初等教育變革需要很長時間才能顯現其效果。 史考特告訴 IFLScience,第一批參加 Einstein-First 課程的學生才剛達到選擇大學科目的年齡,因此尚無法獲得數據來了解是否有更多人選擇 STEM。 然而,年輕時的跡象非常好,團隊認為是時候將這個想法帶給更廣泛的受眾了。 據他們所知,其他國家還沒有類似的項目,但美國教師不顧時差,開始參加線上培訓。
「我們正處於培養未來 STEM 勞動力的關鍵時刻,」斯科特說。 「挑戰和機會已經存在,無論是人工智慧、氣候變遷還是電腦的未來。但目前我們的學校系統無法滿足我們未來的需求。我們不能讓這種情況發生。 ”