Gli insegnanti diventano di nuovo studenti al seminario sui dati di fisica

30 agosto 2023 | Julianne Hodges

Nota dell'editore: Fermilab offre un'ampia gamma di programmi educativi STEM. Questo articolo è il primo di una serie in più parti che evidenzia alcune delle opportunità disponibili nel laboratorio.

Per la prima metà di un workshop di una settimana presso il Fermi National Accelerator Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, un gruppo selezionato di insegnanti delle scuole superiori ha indossato i suoi "cappelli da studente" e ha imparato come utilizzare scenari del mondo reale per esporre i propri studenti alla fisica delle particelle.

Lo hanno fatto al QuarkNet Data Camp. QuarkNet è un programma di educazione scientifica acclamato a livello nazionale, finanziato dalla National Science Foundation e coordinato dall'Università di Notre Dame. Fermilab, uno dei principali contributori al programma QuarkNet sin dal suo inizio, ha ospitato l'annuale Data Camp del programma a luglio.

Il campo dura una settimana e attira circa due dozzine di insegnanti delle scuole superiori, prevalentemente insegnanti di fisica, da tutto il paese. Altri insegnanti delle scuole superiori che insegnano e apprendono per QuarkNet gestiscono il Data Camp e istruiscono i partecipanti. Oltre alle attività principali, gli insegnanti che partecipano al workshop vedono il Fermilab e imparano dagli scienziati.

Per i primi giorni del workshop, gli insegnanti hanno lavorato insieme in gruppi per analizzare i dati reali sulla collisione delle particelle provenienti dal rilevatore Compact Muon Solenoid presso il Large Hadron Collider. Gli insegnanti devono utilizzare i dati – ripuliti un po’ per renderli più facili da usare – per calcolare le masse delle particelle e cercare un particolare tipo di evento di collisione delle particelle. Le particelle create nella collisione decadono in altre particelle e, trovando quelle particelle post-decadimento, gli insegnanti possono dedurre che tipo di evento stanno vedendo.

"Erano studenti per la prima parte della settimana", ha detto Jodi Hansen, insegnante di fisica del liceo del Minnesota e collaboratrice di insegnamento e apprendimento per QuarkNet che ha contribuito a facilitare il programma per più di un decennio. “Li abbiamo spinti; a volte si sentivano a disagio, a volte facevano cose difficili per loro. Molti di loro non avevano mai fatto fisica come questa prima, e questo è ciò che fanno sempre i fisici che lavorano sull’LHC”.

Un gruppo di insegnanti che partecipano al QuarkNet Data Camp presenta ciò che hanno imparato dai loro dati negli ultimi giorni. Foto: Spencer Pasero, Fermilab

Spencer Pasero, membro dell'Office of Education and Public Engagement del Fermilab, ha affermato che fornire agli insegnanti set di dati reali utilizzati dai fisici fornisce un'esperienza più autentica e insegna loro che i dati reali possono essere confusi e ambigui. Una sfida per gli insegnanti è individuare segnali, o informazioni utili, dal rumore di fondo che offusca i dati del mondo reale.

"Devi esplorare e capire, 'cosa mi dice veramente questo?'", ha detto. “Ci sono cose che potrei supporre che non siano accurate? Come si distingue il segnale dallo sfondo? In molti laboratori delle scuole superiori non c’è alcun background, è tutto un segnale, quindi essere in grado di distinguere queste cose è utile”.

Mettere gli insegnanti nella posizione di studenti e chiedere loro di risolvere problemi può essere scoraggiante, ha affermato Jeremy Smith, insegnante di fisica di Baltimora e collaboratore di insegnamento e apprendimento per QuarkNet che aiuta a facilitare il campo dati. Ma sia lui che Pasero hanno affermato che il processo è gratificante e lascia gli insegnanti desiderosi di condividere ciò che hanno imparato con i loro studenti.

"Può essere davvero utile sperimentare nuovi argomenti, nuovi contenuti, nuovi modi di pensare e lavorare, dal punto di vista dello studente", ha detto Pasero. "Li aiuta ad entrare in quella mentalità, ora che l'ho sperimentato e so cosa dovevo imparare per poter comprendere questi dati, come lo darò ai miei studenti?"

Emily Rosen, insegnante di Cincinnati e partecipante al data camp di quest'anno, insegna da 18 anni ed è coinvolta in QuarkNet dall'inizio della sua carriera.