物理夏令营已证明对高中女生有利

诸平 

据美国莱斯大学（Rice University）2021年3月6日提供的消息，该校与其他单位的合作研究表明，让高中女生在开始正式学习之前，就参加物理课程可以给她们带来优势，帮助K-12老师在课堂上融入工程学概念，可以提高学生以及他们自己的能力。

让高中女生亲身实践的工程经验可帮助教师吸引学生。即便是很小的努力，也可以提高女孩的能力和自信心，因为她们期望参加富有挑战性的科学课程。

莱斯大学的化学系、研究办公室（Office of Research）以及莱斯STEM（科学、技术、工程与数学）活动办公室（Rice Office of STEM Engagement, R-STEM）和其他地方单位的一项长期运行的暑期课程，旨在对高中女生进行基本物理学概念的培训，成功地帮助她们在来年完成全部课程时得以发展。

莱斯为期两周的日间营地的负责人，研究休斯顿以外的类似计划时发现，参与者的高中物理成绩比没有类似暑期经历的同行得分高3％。相关研究结果已于2021年3月2日在美国物理学会的《物理评论物理教育研究》（Physical Review Physics Education）杂志网站发表——Ericka Lawton, Carrie Obenland, Christopher Barr, Matthew Cushing, Carolyn Nichol. Improving high school physics outcomes for young women. Physical Review Physics Education Research, 2021; 17 (1), 111. DOI: 10.1103/PhysRevPhysEducRes.17.010111. Published 2 March 2021.

莱斯大学化学系助理研究员，莱斯STEM活动办公室主任，也是上述此项研究的通讯作者卡洛琳·尼科尔（Carolyn Nichol）表示：“这似乎并不多，但要真正掌握学生的学习成绩确实很困难，因此3％的意义重大。”

这项研究是卡洛琳·尼科尔领导并最近发布的两项研究之一。另一项研究分析了长期专业发展对工程教育中教师的影响。参与者除了卡洛琳·尼科尔，还有R-STEM的克里斯蒂娜·克劳福德（Christina Crawford）以及嘉莉·欧本兰德（Carrie Obenland），研究结果发表在《 STEM外展》（Journal of STEM Outreach）杂志网站。

这项高中研究从参与地区收集了数年的通用数据，供那些学习化学但未参加训练营的学生使用，也包括那些参加过化学学习的学生相同的数据。这为研究人员提供了一个基准，以比较同一组学生在上完高中物理课程后的结果。

卡洛琳·尼科尔说：“没有自我选择的偏见，人们可以说：'哦，六月去物理营的女孩已经很喜欢物理了。'”她指出，赖斯及其同伴通常从服务不足的学校招收学生。“参与此研究的女孩是匹配的，也就是说水平不相上下，因此他们的化学成绩是基本相同的。我们并不是以已经在科学领域加速发展的女孩为基础的。”

这项研究基于赖斯校友和受托人Wanda Gass '78的慈善事业，该工程师在她在美国德州仪器（Texas Instruments, TI）的职业生涯中，帮助开发了第一个商业上可行的数字信号处理器。随后，她创立了非营利组织“设计连接创建”（Design Connect Create），以鼓励女孩从事STEM（科学、技术、工程、数学类）学习。

“设计连接创建”在美国得克萨斯州的多个学区运行夏令营。卡洛琳·尼科尔说，这项研究对物理学课程进行了很好的验证，理想情况下可以在其他面向科学的话题上开设类似的课程。她说：“当我和赖斯的这些女孩谈话时，她们常常真的不想来这里。” “一开始她们很安静，因为在大多数情况下，她们被父母强迫来。但是到最后，她们与其他女孩建立了非常美好的纽带。两周之内，她们正在分享技能，并成为彼此信任的好伙伴。

卡洛琳·尼科尔说：“我认为这是她们回去并在物理学上取得成功的真正原因。” “她们只是对自己有信心做到这一点。”

第二项研究试图显示专业发展对那些课程工作涉及工程主题，但本身并非工程师的教师的价值。研究人员跟进了在2018年和2019年在莱斯大学上了45小时研究生课程的老师，以了解他们如何将工程学融入课堂。该研究发现，基于成年人自我激励的一系列属性，教师在工程教学中显示出整体自我效能（对自己的成功能力的信念）的显著改善。

拥有化学工程博士学位的卡洛琳·尼科尔说：“我是一名工程师，因为我父亲是一名工程师，我们希望在K-12教室进行工程设计，因为很多孩子没有榜样，我们希望他们了解工程师是设计和创造新事物的人。”她说，赖斯提供的纳米环境工程教师课程（NanoEnvironmental Engineering for Teachers course）是最好的例子，该课程为参与者提供了有关水可持续性项目的严格动手经验。该课程还与亚利桑那州立大学（Arizona State University）和美国国家科学基金会支持的启用纳米技术的水处理中心（National Science Foundation-backed Nanotechnology Enabled Water Treatment Center）合作，在亚利桑那州立大学和得克萨斯大学埃尔帕索分校也开设了该课程。

部分参与者分别有不同的分工：埃丽卡·劳顿（Ericka Lawton）是教育领导和STEM计划的副主任，卡丽·奥本兰德（Carrie Obenland）是外展和研究的讲师和副主任，克劳福德（Crawford）是科学与工程的副主任，马修·库欣（Matthew Cushing）是R-STEM的执行主任。克里斯多夫·巴尔（Christopher Barr）是研究办公室STEM计划的评价和评估总监。上述介绍仅供参考，更多信息敬请注意浏览原文或者相关报道。

Abstract

Physics program for girls (PPG) is a two-week program held every summer since 2006, with the goal of engaging young women in inquiry-based physics experiments and to connect them with female science, technology, engineering, and mathematics professional role models. The program recruits young women to participate the summer after they have taken chemistry but before they enroll in their first high school physics course. Qualitative data collected over the years about PPG have shown that the program has been positively perceived by participants; 87% said they are more prepared for physics, 95% said that they think physics might be hard, but believe they can do it, and 91% said that they are positive that they will earn an A or B in their science course. However, there has not been any analysis of PPG students’ performance in their introductory physics classes. The goal of this paper is to understand this impact using chemistry and physics end of semester assessment scores for girls who participated in PPG, as well as girls who did not participate in PPG but were from the same schools and had similar demographics to the PPG participants. Girls who participated in PPG performed comparably to girls who did not participate in PPG on chemistry, but PPG girls performed better than non-PPG girls in physics. This finding persisted even after controlling for the prior year’s chemistry scores.