The Science of Teaching Science: It’s the Method not the Teacher that Matters

If you were to discover a method to almost double the learning from the same amount of time spent in class and on homework, chances are you’d want to use this method across all your studies.  Research just published in the Science journal by Louis Deslauriers and Carl Wieman, a Nobel Prize winning physicist at the University of British Columbia (UBC), showed that a method called “deliberate practice” produced dramatic results.

850 undergraduate engineering students at the beginning of a required introductory physics class were placed into groups. For the first 11 weeks, all the groups attended traditional lectures given by a well-respected, experienced teacher. On the 12th week, one of the groups was switched to a classroom that incorporated ‘deliberate practice’. Deliberate practice ‘inverts’ the traditional university teaching model. Instead of taking class time to lecture on, say, the Pythagorean Theorem, it is used instead for ’problem solving, discussion, and group work’. Homework, instead of problems, is facts and formulae that are to be applied to the problems (The Economist, 14 May 2011, An alternative vote, p. 100). At the end of the experimental week, a 12-question test was given to each group to determine grasp of complex physics concepts. The experimental group had an average score of 74%, the traditional group, 41%, with random guessing producing a 23% score. Impressed? Better still, class attendance for the ‘deliberate practice’ class increased 20%.

Dr. Deslauriers and his UBC team claim this is ‘the largest performance boost ever documented in educational research.’ The ‘deliberate practice’ approach appears to be even more effective than one-on-one tutoring. Additionally, in this study, the teachers who provided the ‘deliberate-practice’ method were teacher assistants with little prior experience with the method, whereas the teachers providing the traditional lectures were seasoned professionals with high ratings from their students.

Should you wish to give deliberate practice a try, you might want to click on Khan Academy,, Salman Khan became aware of the deliberate practice method back in 2008 when he started his online program (and yes, it’s free) with funding from among many donors including the Bill and Melinda Gates Foundation. Based on his experience, even the best math students attending a standard lecture math class fail to fully absorb the material. “A” students might have 5% gaps. “C” students might very well have gaps as large as 30%. Over time, what each student has is a ‘Swiss-cheese’ education (Wall Street Journal, 9 April 2011, Turning the Classroom Upside Down, Wouldn’t it be better to first hear the lecture as homework, on video, and then repeat it as many times as necessary to thoroughly master the concept prior to class? This allows you to learn at your own pace and not leave any subject with gaps that haven’t been addressed. You might call this the cheddar-cheese approach.

On the Khan Academy website (also on You Tube) you will find more than 2200 videos (none, of course, longer than 10 minutes) on subjects ranging from arithmetic and linear algebra to biology, chemistry, and physics. If you’re currently in a math class, you might match the subject you’re currently studying with the subject video on the Khan site; if it’s math the chances are it will be there. Watch the video before you start attacking the homework problems. You might be surprised at how quickly you will absorb and understand the material.

The trick to succeeding in high school, college, or life is to make the most of your time. Between the recent research results from the University of British Columbia on deliberate practice, and the gratis availability of instructional videos at Khan Academy over many science, technology, engineering, and mathematics (STEM) subjects, today just might be a good day to put the method to work. Why deliberate? Practice!

과학공부의 과학: 교사가 아닌 교수방법이 관건이다.

  •         850명의 공학학생들이 ‘토의 방법’으로 물리학 공부를 배가시켰다
  •         1:1의 개인지도보다 효과적이다.
  •         Khan Academy에서 무료 비디오 보기
  •         토의방법을 시도해보자

만약 여러분이 수업과 숙제하는 시간을 똑같이 사용해서 학습을 배가시킬 수 있다면, 그 방법을 전 과목에 사용하길 원할 것이다.  ‘Science’ 잡지 최근호에서 UBC (University of British Columbia)의 노벨물리학자인 Carl Wieman과 Louis Deslauriers가 발표한 “deliberate practice (토의 방법)”을 소개한다.

850이 수강하는 물리학 입문 수업에서 학생들을 여러 그룹으로 나누었다.  처음 11주는 모든 그룹들이 유능한 교수에게서 강의를 들었고, 12주부터는 ‘토의 방식’으로 그룹별로 진행되었다.  이 방법은 전통적인 교수법과 다른 획기적인 것이다.  예를 들면, Pythagorean Theorem(피타고라스의 정의)에 관한 강의를 듣고 난 후, 문제풀이 대신에 토의와 그룹활동을 하는 것이다.  숙제는 문제에 적용할 수 있는 사실과 공식에 관한 것이다 (Economist, May 14, 2011, An alternative vote, p. 100). 마지막 주에는 복잡한 물리학 개념에 관한 12질문의 시험이 주어졌다.  위의 토의방식의 실험집단은 평균 점수가 74%이었으며, 기존 교수방법의 집단은 평균점수가 41%(짐작하는 문제에서는 23%점수)이었다.  놀랍지 않는가?  더욱이 실험집단에서는 출석률이 20%나 증가하였다.

Dr. Deslauriers와 UBC팀은 이러한 학습의 효과는 전래없는 혁명이라고 주장한다.  이 토의방식은 1:1의 개인지도보다도 효과적이다.  또한 토의 지도는 조교가 담당했으며, 전통적 강의만 유능한 교수가 담당하였다.

여러분도 이런 교수방법을 원한다면, Khan Academy(를 찾으면된다.  Salman Khan은 2008년부터 이 방법의 효과를 깨닫고, 온라인 프로그램(무료)을 시작했으며, Bill and Melinda Gates Foundation을 포함한 많은 기부자들이 돕고 있다. 그의 말을 따르면, 수학 강의에서 낙제하던 학생이 이 방법으로 수업을 잘 이해한다고 한다.  A학점 학생은 5% 상승하지만, C학점 학생은 30%이상을 높인다고 한다.  오랫동안 모든 학생들은 정말 부실한 공부방법으로 공부하던 학생들이었다 (Wall Street Journal, 9 April 2011, Turning the Classroom Upside Down,  이제, 숙제로 비디오 수업을 듣고, 또한 완전학습이 될 때까지 반복할 수 있다면, 정말 좋지 않겠는가?  여러분의 진도에 따라 공부할 수 있고, 어떤 과목이라도 완전학습을 할 수 있다면, 정말 견고한 방법(cheddar-cheese approach)이라고 할 수 있다.

Khan Academy의 웹싸이트(also You Tube)에서 2200이상의 비디오(물론 10분이하)를 모든 과목별(산수, 함수, 생물학, 화학, 물리학 등)로 볼 수 있다.  만약 수학을 수강하고 있다면, 여러분의 과목의 비디오를 볼 수 있다.  숙제를 하기 전에 먼저 비디오를 본다면, 얼마나 빨리 이해되고 빠져드는 지를 느낄 것이다.

고교에서, 대학에서, 아니 인생에서 성공하는 기술은 시간을 활용하는 것이다.  UBC의 토의 방식의 최근 리서치의 결과와 STEM(Science, technology, Engineering, Math) 과목들의 Khan Academy의 무료 비디오는 신선한 충격을 준다.  토의 방식?  연습해보라!