misconceptions in astronomy communicating astronomy with the public athens, greece 8-11 october 2007...
TRANSCRIPT
MISCONCEPTIONS IN ASTRONOMY
Communicating
Astronomy with
the PublicAthens, Greece
8-11 October 2007
A. Teresa Gallego Calvente
Stefano Sandrelli
Amelia Ortiz Gil
MISCONCEPTIONS IN ASTRONOMY
Study performed by
Astronomical Observatory of Brera (Italy) Astronomical Observatory of the University of Valencia (Spain)
based on “Astronomical Pills: one-shot questions about the Universe” (F. Cavalloti, S. Romaniello & S. Sandrelli; CAP 2005, Munich)
CAP 2007; Athens, Greece, 8-11 October
Where are misconceptions from?
MISCONCEPTIONS
Common-sense framework
(representation of the environment
based on perceptions)
Scientific-sense framework
(logical abstraction, hypothetical-deductive
reasoning)
CAP 2007; Athens, Greece, 8-11 October
What misconceptions depend on?
In the past century: Piaget’s theory about cognitive development
by phases => depend only on age
Modern theories: Cognitive structures interact with learnt
contents and produce resistant conceptual schemes => social framework, educational level and age (e.g. Cavallini, 1995; Mayer, 1990)
SO …
Sandrelli et al. explored their evolution (if any) depending on age and socio-educational factors, from a cognitive structures point of view.
BUT …
What it happens in other countries?
ITALIAN-SPANISH SAMPLE 11-13 years old
(last years of junior school)
14-16 years old
(first two years of secondary school)
More than 16 years old
(last years of secondary school)
And from different types of school
Different School Levels and Age Ranges
1º y 2º E.S.O. (11-13 years old); 37%
Teachers; 3%
Bachillerato (> 16 years old); 15%
3º y 4º E.S.O. (14-16 years old); 45%
TIPO E GRADO DI SCUOLA
Liceo Scientifico50%
Liceo Classico10%
ITIS4%
Liceo Linguistico9%
Altro secondaria superiore
7%
Medie20%
Spain
Italy
TEST FEATURES
More than 2000 tests between Italy and Spain…
9 questions, some closed-answer questions with multiple-choice on common- and scientific-sense and some open-answer questions.
DATA ANALYSISPerception of the Universe
Three possible scenarios:
1. “Cosmic Box”
2. “Solar System”
3. “Empty Expanse”
Si digo Universo, ¿qué imagen te viene a la mente? Dibújala.
56%
41%
1% 2%
56%
37%
5% 2%
44% 47%
4% 4%
60%
15%25%
0%
0%
20%
40%
60%
80%
a) "CosmicBox"
b) "SistemaSolar"
c)"Extensiónde vacío"
d) Otros
Porcentaje de alumn@s
y profesorado que elige
la respuesta a), b), c) o d)
1º y 2º E.S.O. (11-13 años)
3º y 4º E.S.O. (14-16 años)
Bachilleraro (> 16 años)
Profesorado
13-14 yrs
14-16 yrs
> 16 yrs
DATA ANALYSISPerception of distances
• For the size of the Solar System, students had the correct idea about the order of magnitude
• Students seem to know nothing about hyerarchy in the Universe.
Imagina que puedes ir de la Tierra al Sol con un solo paso. ¿Cuántos pasos necesitarías para llegar hasta Júpiter?
24%
14%
45%
17%
22%
14%
53%
12%
18%16%
52%
14%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
a) alrededor de 1 b) unos 20 c) unos 5 d) más de 100
Porcentaje de alumn@s que elige
la respuesta a), b), c) o d)
1º y 2º E.S.O. (11-13 años)
3º y 4º E.S.O. (14-16 años)
Bachillerato (> 16 años)
Si tardas 8 minutos en viajar hasta el Sol desde la Tierra a la velocidad de la luz, ¿cuánto tardarías en llegar a la estrella más próxima?
47%
24%
17%13%
43%
27%
17%13%
45%
30%
12% 12%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
a) unos 3 dias b) unos 8meses
c) unos 4 años d) unos 512años
Porcentaje de alumn@s que elige
la respuesta a), b), c) o d)
1º y 2º E.S.O. (11-13 años)
3º y 4º E.S.O. (14-16 años)
Bachillerato (> 16 años)
DATA ANALYSISGravity (I)
La forza di gravita' e':
10%25%
52%
13%8%20%
61%
10%7%15%
68%
9%
0%20%40%60%80%
a) la forzacon la qualeil Sole attira
la Terra
b) la forzacon la qualela Terra ci fa
cadere
c) la forza diinterazione
fra duequalsiasi
corpi dotatidi massa
d) l'energiadi un corpoche cade
solo vecchio test
Porcentaje de alumn@s que elige
la respuesta a), b), c) o d)
MEDIE (13-14 anni)
SUPERIORI (14-16 anni)
SUPERIORI (> 16 anni)
I corpi sono sferici perche':
39%
0%
61%
0%
16% 16%
63%
4%14% 12%
74%
0%0%
15%30%45%60%75%90%
a) ruotanoattorno al
Sole
b) la sfera e'una formageometricaperfetta
c) ruotanointorno a se
stesso
d1) tutti gliuomini
stanno con ipiedi perterra e la
testa in alto
solo nuovo test(sólo 18 alumn@s de 13-14 años)
Porcentaje de alumn@s que elige
la respuesta a), b), c) o d)
MEDIE (13-14 anni)
SUPERIORI (14-16 anni)
SUPERIORI (> 16 anni)
Italian group obtained evidence that language formalism significantly affects the subjects’ answers irrespective of school grade.
DATA ANALYSISGravity (II)
Si hacemos un túnel en la Tierra desde el Polo Norte hasta el Polo Sur y dejamos caer una bolita en él,
¿qué le ocurrirá?
10%6%
15%
70%
10% 6%12%
72%
9% 12% 15%
64%
0%10%20%30%40%50%60%70%80%
a) La bolitase
desplazaráde un Polo al
otro parasiempre
b) La bolitase quedaquieta encuanto lasoltamos
c) La bolitaescapa porel Polo Sur
d) La bolitase para
cuando llegaal centro de
la Tierra
Porcentaje de alumn@s que elige
la respuesta a), b), c) o d)
1º y 2º E.S.O. (11-13 años)
3º y 4º E.S.O. (14-16 años)
Bachillerato (> 16 años)
Most people seemed to have assimilated the concept of gravity, but other questions showed the opposite result…
¿Hay gravedad en la Estación Espacial Internacional?
26%
21%
38%
16%
36%
24%28%
13%
32%
27%
35%
6%
0%5%
10%15%20%25%30%35%40%
a) No b) Sí, pero suvalor es
despreciable
c) Sí, pero suvalor es menor
que en lasuperficie de
la Tierra
d) Sí, pero suvalor es el
mismo que enla superficiede la Tierra
Porcentaje de alumn@s que elige
la respuesta a), b), c) o d)
1º y 2º E.S.O. (11-13 años)
3º y 4º E.S.O. (14-16 años)
Bachillerato (> 16 años)
LESSONS LEARNT
The Italian-Spanish research results agree in the following:
• Results suggest that age and schooling do not modify the most basic ideas regarding the Universe.
• Some misconceptions were demonstrated to be difficult to eradicate, while others are affected by the use of a specific language form.
• Misconceptions are resistant to time: our results are very similar to surveys carried out ~15 years ago.
LESSONS LEARNT
• We did not find any significative difference between boys and girls either.
P.1. - 1º y 2º E.S.O.
26%17%
42%
15%23%
11%
48%
18%
0%
20%
40%
60%
a) alrededor de 1 b) unos 20 c) unos 5 d) más de 100
Hombre
Mujer
P.1. - 3º y 4º E.S.O.
26%
12%
51%
10%17% 16%
54%
13%
0%
20%
40%
60%
a) alrededor de 1 b) unos 20 c) unos 5 d) más de 100
Hombre
Mujer
P.1. - Bachillerato
19% 16%
58%
7%17% 16%
49%
17%
0%
20%
40%
60%
80%
a) alrededor de 1 b) unos 20 c) unos 5 d) más de 100
Hombre
Mujer
WHAT CAN WE DO TO ERADICATE MISCONCEPTIONS?
Focus efforts on helping to change these schemes by inducing on the students “clash of ideas” situations
In that way students could adquire a dynamic mental model consistent with the scientific model