Overraskende ny forskning ændrer fysikundervisningen

tirsdag 26 maj 20

Kontakt

Kristoffer Haldrup
Seniorforsker
DTU Fysik
22 98 37 20

Kontakt

Ole Lynnerup Trinhammer
Leder af Nanoteket (undervisningslaboratorium)
DTU Fysik
45 25 32 12

Kontakt

Carsten Knudsen
Chefkonsulent for uddannelse
DTU Fysik
45 25 31 05
Fra næste semester vil 400 DTU-studerende stifte bekendtskab med en ny form for fysikundervisning, hvor de, fremfor udelukkende at gennemføre en række planlagte forsøg, selv skal overveje, hvilke forsøg der er nødvendige for at nå målet.

I mange år har det været almindelig anerkendt i undervisningsverdenen, at studerende lærer stoffet bedre, hvis de får tingene mellem hænderne og selv prøver dem af. Planen var derfor også at inddrage traditionelle eksperimenter i DTU’s grundlæggende fysikkurser, når en ny undervisningsbygning stod klar. 

Det kom derfor som en stor overraskelse, da ny amerikansk forskning for et par år siden på overbevisende vis demonstrerede, at de studerende hverken lærte mere eller mindre, når undervisningen i fysik også omfattede eksperimenter. Læringsudbyttet var næsten præcis nul, når man målte på den studerendes præstation til en skriftlig eksamen i fysik.

”Til gengæld havde vores kollegaer fra Cornell og Stanford universiteterne forslag til eksperimentelle tilgangsvinkler, der ikke kun handler om at efterprøve teoretiske koncepter i fysik, men i stedet giver anledning til at diskutere og tage stilling til, hvordan teorien kan efterprøves”, siger seniorforsker Kristoffer Haldrup, der sammen med Carsten Knudsen og Ole Trinhammer, er ansvarlig for tilrettelæggelsen af de nye eksperimentelle aktiviteter i DTU’s undervisning i fysik.

"Fremover vil fokus i eksperimenterne være på, at de studerende skal opnå indsigt i, hvornår et eksperimentelt set-up er passende til at frembringe de data, der kan give konkrete og kvantitative svar i forhold til en given undersøgelse"
Kristoffer Haldrup, Seniorforsker, DTU Fysik

Udviklingen af den nye undervisning er bl.a. sket i samarbejde med lektor Natasha Holmes fra Cornell, der besøgte DTU i forbindelse med de første test-forsøg. Forsøg, som de studerende efterfølgende udtrykte stor tilfredshed med.

Fysikkurser moderniseres med nye eksperimenter 

Den nye viden har givet anledning til, at de indledende fysikkurser, som er obligatoriske for stort set alle ingeniørstuderende, kommer til at se helt anderedes ud. 

”Fremover vil fokus i eksperimenterne være på, at de studerende skal opnå indsigt i, hvornår et eksperimentelt set-up er passende til at frembringe de data, der kan give konkrete og kvantitative svar i forhold til en given undersøgelse. Fysik er den oplagte ramme om den slags læring, da den underliggende teori i mange situationer er konceptuelt meget simpel. Det giver mulighed for at designe eksperimenter, som virkeligt skærer ind til benet af de fænomener, man ønsker at undersøge, for eksempel energibevarelse. Det betyder, at de studerende i stedet for at skulle overskue et stort antal detaljer, kan koncentrere sig om at kvalificere og kvantificere de eksperimentelle data,” forklarer Kristoffer Haldrup.

Netop viden om at kunne etablere et pålideligt eksperimentelt set-up, kunne analysere de opnåede data kvantitativt og derigennem komme fra data over resultater til viden og indsigt, er en grundlæggende evne, som alle ingeniører senere får brug for, uanset om de arbejder med bygningskonstruktioner eller ny sundhedsteknologi. 

Der er således tale om lidt af et paradigmeskift inden for undervisningen, hvor de studerende fremover ikke blot får opskriften på et fysikforsøg, som de skal gennemføre. I stedet skal de selv overveje, hvordan de vil gennemføre en forsøgsrække inden for eksempelvis impulsbevarelse eller varmemaskiner, samle og analysere data fra eksperimentet og derefter beskrive, hvad de har målt. Det giver nogle helt andre udforskende rammer at arbejde inden for, da der ikke blot er en enkel korrekt løsning, men flere veje til at komme i mål. 

Nye laboratorier understøtter fysik-eksperimentariet

Den nye undervisningsform ligger helt i tråd med DTU’s strategi om at tilbyde Europas bedste uddannelse. 

”En så gennemgribende ændring af den klassiske fysikundervisning med en helt ny type eksperimenter er et glimrende eksempel på, hvordan vores undervisning på DTU hele tiden optimeres, så den lever op til de højeste kvalitetskrav og samtidig giver de studerende et godt grundlag for at kunne udvikle nye teknologier til gavn for mennesker og samfund. Vi har samtidig renoveret en af vores auditoriebygninger, så vi fremover også kan tilbyde de rette fysiske rammer til at gennemføre den nye type eksperimenter”, siger dekan Lars D. Christoffersen, der er ansvarlig for DTU’s bacheloruddannelser. 

Samtidig har DTU Fysik indkøbt moderne måleudstyr til brug i eksperimenterne. Det er robust udstyr, der på en og samme tid kan fungere som blandt andet lysmåler, barometer, magnetometer og accellerometer, og som i real-time overfører de målte data til de studerendes computer. De studerende bliver således ikke begrænset i, hvilke data de rent praktisk er i stand til at indhente under eksperimenterne. 

Det er planen at indføre den nye type fysikeksperimenter fra september 2020, hvor de første 400 DTU-studerende vil stifte bekendtskab med dem.

Relaterede Videoer  

video thumbnail image

video thumbnail image

video thumbnail image

video thumbnail image

Vis flere