L’Amérique a un problème de physique. Les recherches montrent que l’accès à l’enseignement de la physique varie en fonction de la race, du sexe, de l’orientation sexuelle et du handicap . Les cours de physique sont généralement proposés de manière standard dans les lycées de banlieue, mais ce n’est pas le cas dans les écoles urbaines et rurales .

Même dans les endroits où la physique est enseignée, les cours soulignent rarement comment la physique peut être appliquée à la vie quotidienne des élèves.

Cette approche peut entraver la volonté d’apprendre des élèves . Dans mon travail de chercheur en éducation physique , j’ai rencontré des cours centrés sur la mémorisation par cœur de formules. Cette méthode ne favorise pas la pensée critique, ce qui limite la capacité des élèves à résoudre les problèmes de manière créative.

Les enseignants pensent parfois que si un élève ne parvient pas à saisir un concept de physique, c’est son problème. Les enseignants n’essaient souvent pas de présenter les documents d’une manière qui pourrait aider les élèves à s’impliquer plus profondément dans les cours. Cela s’ajoute aux défis auxquels sont déjà confrontés les élèves les plus pauvres et non blancs, notamment le fait d’être tenus à des normes moins élevées et de disposer de moins de ressources en classe .

Imaginez que les élèves puissent voir comment la physique influence leur vie quotidienne dans le sport, les conditions climatiques extrêmes ou la pâtisserie et la cuisine. Comment ces liens avec le monde réel pourraient-ils susciter la curiosité et favoriser une compréhension plus approfondie de la physique ?

Rendre la physique pertinente

Ne pas enseigner correctement la physique a des conséquences.

Alors que l’économie devient de plus en plus centrée sur la technologie , il est essentiel de comprendre la physique. Pourtant, le nombre d’Américains possédant de solides connaissances en physique diminue .

S’il y a une pénurie de candidats pour les emplois nécessitant une compréhension de base de la physique, cela pourrait nuire à la capacité des États-Unis à être compétitifs dans l’économie mondiale, ou cela pourrait obliger les entreprises à externaliser certains emplois vers des pays disposant d’une main-d’œuvre plus instruite.

De nombreux étudiants ont une vague idée de ce qu’ils aimeraient faire dans le domaine des sciences, de la technologie, de l’ingénierie et des mathématiques (STEM) ; ils savent que ces métiers sont généralement bien rémunérés et peuvent être intéressants et épanouissants. Mais ils ne savent même pas qu’apprendre la physique peut mieux vous préparer à un rôle d’ingénieur aérospatial, de développeur de logiciels ou de scientifique environnemental, pour n’en citer que quelques-uns.

La simple compréhension de cette relation pourrait renforcer leur désir d’apprendre la matière.

Mais il existe une autre façon de stimuler la motivation, que j’ai passé des années à étudier et à développer , appelée « éducation physique culturellement pertinente ».

La physique est généralement enseignée d’une manière qui ne correspond pas à la diversité des étudiants, ce qui entraîne une baisse des performances et de l’engagement, en particulier chez les étudiants pauvres et non blancs. Cela peut amener ces populations à ne pas voir l’intérêt d’apprendre la physique .

Un cours de physique traditionnel au lycée enseigne des équations abstraites et se concentre sur des sujets tels que le mouvement des projectiles et les circuits électriques. L’enseignant peut expliquer les lois du mouvement de Newton en utilisant des exemples tirés exclusivement de l’histoire européenne, comme le tir de boulets de canon .

Je ne reprocherais pas aux étudiants de Raymond, dans le Mississippi, par exemple, de se demander pourquoi ils étudient la trajectoire des armes du XVIIIe siècle.

La physique dans les courses, les textos et l’agriculture

En s’orientant vers un enseignement de la physique adapté à la culture, je crois qu’il est possible d’inverser cette tendance et de former une nouvelle génération de passionnés et de professionnels de la physique. Il existe de nombreuses façons d’y parvenir.

J’ai travaillé avec des enseignants en Californie pour étudier comment la physique du mouvement des vagues affecte la dynamique des tremblements de terre et la façon dont les bâtiments sont construits. D’autres leçons incluent la compréhension de la façon dont les messages texte sont transmis par le mouvement des vagues et comment la physique des armes à feu peut être enseignée en utilisant les concepts de conservation de l’impulsion et de l’élan .

De cette façon, les enseignants peuvent exploiter la culture et les intérêts des élèves pour rendre la physique plus accessible et plus attrayante. Il n’existe pas d’approche universelle : alors que la physique des tremblements de terre peut mieux résonner dans le district scolaire d’une région, la physique des ouragans peut mieux fonctionner dans un autre.

Le Sud rural, en particulier, a un besoin urgent de davantage de possibilités d’apprentissage de la physique.

Les données du Centre national des statistiques de l’éducation indiquent que les élèves de ces régions ont moins accès aux cours de sciences avancées , y compris la physique, que leurs homologues urbains et suburbains. Et un rapport de 2021 de l’American Institute of Physics note que moins de lycées dans le Sud rural proposent des cours de physique de niveau avancé, ce qui pourrait être dû, en partie, à la pénurie importante de professeurs de physique qualifiés dans ces communautés.

Des interventions ciblées pourraient contribuer à répondre à ce besoin.

J’ai déjà collaboré avec des enseignants du Sud-Est pour développer des activités utilisant la NASCAR – un sport extrêmement populaire dans la région – afin que les élèves puissent en apprendre davantage sur les types de moteurs, l’accélération et l’énergie thermique. Je suis également l’un des principaux chercheurs d’une collaboration entre l’Université d’État du Michigan et deux HBCU, l’ Université A&M d’Alabama et l’Université d’État de Winston-Salem , pour mettre en œuvre un enseignement de la physique adapté à la culture dans le Sud rural .

Étant donné la riche histoire agricole de la région , la science de la culture des plantes et des cultures peut constituer une autre voie d’enseignement de la physique. Les enseignants pourraient détailler la manière dont l’énergie lumineuse est convertie en énergie chimique, expliquer pourquoi les fruits et les légumes ont des couleurs uniques en raison de la manière dont ils absorbent et réfléchissent les longueurs d’onde de la lumière, et expliquer comment des concepts de physique tels que la dynamique des fluides peuvent être utilisés pour améliorer les techniques d’irrigation.

En apprenant ces applications concrètes, les étudiants des régions agricoles pourraient être en mesure de contribuer à la vie de leur communauté.

Ce projet ne vise pas seulement à combler une lacune dans l’enseignement de la physique ; il vise également à libérer le potentiel des étudiants du Sud rural. Et nous espérons qu’ils auront suffisamment confiance en leurs connaissances en physique pour poursuivre un jour une carrière dans les domaines des sciences, de la technologie, de l’ingénierie et des mathématiques.

Clausell Mathis

Professeur adjoint en éducation, Université d’État du Michigan