Informace

Aktivní učení v BIS2A - biologie


Aktivní učení v BIS2A

Na každé přednášce vás požádáme o zodpovězení otázek, ať už v malé skupině nebo jednotlivě. Tyto otázky slouží několika účelům:

Funkce otázek ve třídě

  • Otázky stimulují studenty k prozkoumání tématu z jiné perspektivy, takové, kterou instruktor považuje za relevantní pro jejich učení.

  • Otázky fungují jako mini „autotesty“ pro studenty. Pokud si nejste jisti, jaká otázka je položena nebo jak na ni odpovědět, je načase (a) požádat instruktora o objasnění a/nebo (b) vzít na vědomí, že si to po hodině s CK, instruktorem, přečtete , spolužáci, nebo internet. Pokud si instruktor udělal čas a položil vám otázku ve třídě, je to velká stopa, že si myslí, že otázka i odpověď jsou důležité.

  • Některé otázky ve třídě požádají studenty, aby si sami zformulovali otázky. Obvykle se jedná o cvičení, které má studenta přinutit zamyslet se a pokusit se formulovat pointu lekce. Toto jsou kritická cvičení, která vás donutí hlouběji se nad tématem zamyslet a zařadit ho do širších souvislostí kurzu.

  • Některé otázky mohou studenta požádat, aby interpretoval data nebo vytvořil model (např. Obrázek) a sdělil třídě to, co vidí. Toto cvičení žádá studenta, aby si procvičil vysvětlení něčeho nahlas. To může být skvělý autotest a učení, a to jak pro osobu, která odpovídá, tak pro spolužáky, kteří by také měli využít čas na zkoumání, jak by na otázku odpověděli a jak se to porovnává se zpětnou vazbou instruktora.

  • Otázky v následující diskusi a myšlenkový proces zahrnutý do řešení problému nebo zodpovězení otázek jsou příležitostí pro instruktora interaktivním způsobem modelovat expertní chování - někdy je stejně důležité pochopit, JAK dospějeme k odpovědi, rozumět odpovědi.

Některé otázky jsou navrženy tak, aby stimulovaly myšlení a diskusi, než aby vyvolávaly diskrétní odpověď. Pokud budete vyzváni, neměli byste se cítit nuceni mít jednu „správnou“ odpověď !! Pochopit to je velmi důležité. Jakmile si uvědomíte, že je naprosto přijatelné (a někdy žádoucí) neznát všechny odpovědi (pokud ano, jaký by měl smysl přijít do třídy), může to odnést mnoho starostí z toho, že vás někdo zavolá. Neznáte „odpověď“, je v pořádku, přesto je důležité, abyste se pokusili přispět do diskuse. Příklady dalších smysluplných příspěvků mohou zahrnovat: žádost o objasnění; přiřazení otázky k jinému tématu třídy (pokus o navázání spojení); a vyjádření toho, co vám vyhovuje a co vás v otázce mate? Nebojte se říci „nevím“. To je naprosto v pořádku a někdy se to dokonce očekává. Buďte připraveni na to, že instruktor naváže na jinou otázku, která se pokusí buď zvýraznit něco, co pravděpodobně víte, nebo vás požádat o pomoc s identifikací bodu zmatku.

Příprava na přednášku

Abychom vám pomohli připravit se na každou přednášku, poskytujeme studijní příručky, které obsahují pokyny, jak se připravit na hodinu. Před příchodem do třídy byste měli udělat maximum pro dokončení zadané četby a navrhovaných „sebehodnocení“. Tím zajistíte, že budete připraveni na diskuse a že si můžete během hodiny maximálně užít čas. Neočekáváme, že budete před přednáškou odborníkem, ale očekáváme, že si přečtete předčítání, a tím se seznámíte s požadovanou slovní zásobou a strávíte nějaký čas přemýšlením o pojmech, o kterých se bude diskutovat. Na této základní znalosti navážeme v přednášce. Pokud nemáte k dispozici alespoň některé základní stavební kameny, budete svůj čas ve třídě využívat méně efektivně.

To nemůžeme příliš zdůrazňovat VY máte primární odpovědnost za učení se materiálu v tomto (nebo jakémkoli jiném) kurzu. Přestože jsme investovali do vašeho úspěchu, vaši instruktoři a TA nemohou magicky implantovat znalosti. Jako každá jiná disciplína, která vyžaduje zvládnutí (např. Sport, hudba, tanec atd.), Vám můžeme pomoci vést vás a kritizovat váš výkon, ale nemůžeme nahradit hodiny praxe nutné k tomu, abyste se v něčem stali dobrými. Nikdy byste nečekali, že se stanete zdatným klavíristou tím, že budete chodit na lekce jednou nebo dvakrát týdně a nikdy nebudete cvičit. Většině z nás připadá samozřejmé, že potřebujete praxi, abyste se stali dobrými v něčem, jako je hudba, umění nebo sport. Nemělo by být překvapením, že stejné pravidlo platí pro učební biologii nebo jakýkoli jiný akademický předmět.

Vidíme se jako vaši trenéři pro tuto třídu; přejeme vám všem, abyste uspěli. Aby se to však stalo, musíte svou praxi brát vážně. To znamená přijít na hodinu připraveni, zúčastnit se hodiny, co nejdříve si prostudovat probraný materiál, zjistit, kde si nejste jisti, a získat pomoc s objasněním těchto témat co nejdříve a pokusit se promyšleně přispět do online diskusí ( nejen nutné minimum nutné k „získání bodů“).

Sečteno a podtrženo: musíte být aktivními účastníky vašeho učení.


Aktivní učení v BIS2A - biologie

iclicker2, připraven k akci. (Foto M. Hoefnagels)

Právě jsem se dozvěděl o článku, který by měl zajímat každého, kdo uvažuje o síle aktivního učení. Název článku je Active Learning Ne Spojeno se studiem studentů v náhodném vzorku vysokoškolských biologických kurzů a objevilo se ve vydání CBE Life Sciences Education v zimě 2011. Nechám vás přečíst si celý článek, pokud se vám to líbí, ale jde o to, že aktivní učení samo o sobě automaticky nepřináší zisky z učení. Autoři píší: “Naším … nejdůležitějším výsledkem bylo, že jsme nenašli souvislost mezi týdenní frekvencí cvičení aktivního učení používanými v úvodních kurzech biologie a tím, kolik se studenti dozvěděli o přirozeném výběru. ”

Proč rozdíl mezi jejich výsledkem a velkým počtem předchozích studií hlásí úspěch pomocí metod aktivního učení? Autoři nesoulad připisují populaci studovaných učitelů. To znamená, že většina studií o aktivním učení využívá lekce vyučované instruktory s rozsáhlými zkušenostmi s přírodovědným vzděláváním, zatímco tato byla založena na celostátním výběru učitelů biologie jako celku. Proto dovednost instruktora na použitím techniky mohou být důležitější než samotné techniky. Autoři uzavírají: “Tyto výsledky naznačují, že aktivní učení není rychlou ani snadnou opravou současných nedostatků v pregraduálním přírodovědném vzdělávání. Pouhé přidání klikacích otázek nebo diskuse ve třídě na přednášku pravděpodobně nepovede k velkým ziskům z učení. ”

Po zamyšlení není tento výsledek překvapivý. Přemýšlejte o tužce, nástroji, který lze použít k psaní úžasné literatury nebo nesmyslných hnusů. Nebo se zamyslete nad hrůznými prezentacemi PowerPoint, které jste prožili —, víte, typem, který inspiroval frázi “Death by PowerPoint. ” Špatně používané prezentace PowerPoint mohou být až šíleně nudné. Nemusí však být v rukou charismatického mluvčího, který jej dobře používá, PowerPoint může každé prezentaci dodat vzrušení a vizuální zájem.

Techniky aktivního učení se neliší. Mohou to být užitečné nástroje, ale pouze pokud jsou použity společně s dalšími požadavky na efektivní výuku. Podle mého názoru se jedná o hlubokou znalost (a vášeň) pro předmětný respekt k studentům a jejich současný stav znalostí a způsob, jak se spojit se studenty tak, aby ’ll chtít přesunout z “Neznám ’t nedostat ” do “Ah ha! To je#8217! ”

Jako mnoho učitelů se i já snažím najít otázky a činnosti, které mi pomohou vytvořit nepolapitelné spojení se svými studenty. Proto využívám každé příležitosti, abych pozoroval a hovořil se zkušenými učiteli biologie, spojeneckého zdraví a dalších oborů. Je těžké vykročit ze své komfortní zóny a vyzkoušet něco nového, ale je to jen díky praxi, kdy si můžete vybudovat dovednosti potřebné k zapojení studentů do skutečného učení. Pečlivě si poznamenejte, co funguje a co nefunguje. Doporučuji psát poznámky přímo do snímků aplikace PowerPoint ihned po vyučování, abyste je viděli#příště. A nebojte se provést úpravy v polovině semestru, pokud věci nefungují podle plánu.


Pomáhat studentům rozvíjet vlastní nápady

"Učil jsem lidskou genetiku na biologii na UMD." Třída pracovala v malých skupinách a diskutovala o článku. Slyšel jsem, jak moji studenti diskutují o alternativních interpretacích dat. Na chvíli jsem se zastavil a uvědomil jsem si: toto by mělo být vysokoškolské vzdělávání - pomocí obsahu rozvíjet vlastní nápady, “řekl Quimby.

Aby to podpořil, Quimby-s pomocí pěti postdoktorandů-nedávno vyvinul kurikulum biologie převrácené buňky pomocí známé učebnice Molekulární biologie buňky, kterou napsali Bruce Alberts a jeho kolegové. Ve třídě studenti místo poslechu přednášky nebo memorování faktů spolupracují v malých skupinách a analyzují skutečná data - včetně mikroskopických snímků a western blotů. Tato cvičení učí studenty vyvodit vlastní závěry - a také je seznámit s vědeckým procesem.

UMD je jednou z mnoha vysokých škol a univerzit, které začaly přijímat aktivní učení. Výzkum ukazuje, že aktivní učení zvyšuje výkonnost studentů v oblasti vědy, technologie, strojírenství a matematiky (STEM) (viz příspěvky zde a zde). Nyní pedagogové zavádějí tyto výsledky do praxe. Například William Jeffries, proděkan na University of Vermont College of Medicine, uvedl tuto studii v Burlington Free Press jako primární důvod, proč se lékařská škola rozhodla nahradit všechny své tradiční přednáškové kurzy aktivním učením.


Profesor biologie zdůrazňuje aktivní učení v přírodovědném vzdělávání

"Jako instruktor se snažím naučit, jak toto téma souvisí s různými přístupy v biologii," řekl Erik Herzog, profesor biologie na Washingtonské univerzitě v St. Louis. Herzog vyučuje bakalářské kurzy biologie na univerzitě. Jeho laboratoř využívá řadu technik ke studiu buněčného a molekulárního základu cirkadiánních rytmů, biologických hodin, které u živých bytostí včetně zvířat a rostlin pohánějí téměř 24hodinové rytmy.

Herzog má titul Ph.D. v biomedicínském inženýrství a neurovědě ze Syracuse University. Před nástupem do biologického oddělení na Washingtonské univerzitě strávil šest let jako postdoktorand na University of Virginia. 18 let učil vysokoškoláky na Wash U. V roce 2014 se Herzog stal ředitelem ENDURE, plynovodního programu, který připravuje vysokoškoláky z různých prostředí pro neurovědy Ph.D. programy. V roce 2018 obdržel Herzog Cenu za vzdělávání v neurovědě od Společnosti pro neurovědu (SfN).

V rozhovoru s The Teaching Center Herzog diskutoval o problémech výuky biologie a o tom, jak je řešit širokým učivem. Zdůraznil také důležitost hereckého učení ve přírodovědném vzdělávání uvedením příkladů z vlastní výuky.

Jaká byla vaše cesta k tomu stát se učitelem?

Začal jsem přemýšlet, že bych mohl být učitelem, když jsem byl na střední škole a byl jsem trenérem plavání. Trénoval jsem děti všech věkových kategorií. Také jsem učil dospělé a jsem pyšný na to, že jsem naučil plavat sedmdesátníka, který se bál vody. To jsem si opravdu užil. Byla to příležitost říci, pokud jste venku, upoutáte pozornost lidí a poslouchají, co říkáte. Myšlenka, že bych se mohl dostat před lidi a podělit se o své nápady, mi tehdy byla cizí.

Jak jste se začal zajímat o cirkadiánní rytmy?

Když jsem jako student pracoval s Robertem Barlowem, zjistili jsme, že krabi podkovy vidí stejně dobře ve dne i v noci. Fascinovala mě myšlenka, že si tito krabi nějakým způsobem nasadili brýle pro noční vidění, aby předvídali noc, a že to dělali každý den, aby mohli navigovat a dělat věci, které dělají.

Pak jsem zjistil, že existuje něco, čemu se říká cirkadiánní hodiny, které jim umožňovalo předvídat tyto milionkrát změny. Šel jsem do laboratoře Dr. Gene Block na University of Virginia, abych se dozvěděl více o cirkadiánních hodinách. Byla to náhoda: viděl jsem ve svých datech, že tito krabi vidí stejně dobře ve dne v noci, a pak jsem šel studovat biologické hodiny.

Jaké jsou některé z problémů výuky biologie?

Jedna výzva, se kterou se v biologii všichni setkáváme, je to, že se neshodneme na základních zákonech. Souhlasíme s tím, že pokud chcete být biologem, musíte myslet na evoluci, genetiku, buňky a systémy, ale všichni k tomu přistupujeme s jiným souborem zásadních faktů, takže stavět odtud a integrovat lekce biologie je výzva.

Na Washingtonské univerzitě jsme na biologickém oddělení odvedli dobrou práci při definování osnov, které studenty široce školí v biologických vědách. Odmítli jsme rozdělit velké společnosti. Jako instruktor se snažím naučit, jak dané téma souvisí s různými přístupy v biologii.

Jak ve výuce využíváte aktivní učení?

Učím dvě třídy pro bakaláře na Wash U: Jedna je laboratoří neurofyziologie a druhá je o biologických hodinách. První třída je praktická. Studenti vezmou shromážděná data, analyzují je, interpretují a vloží do rukopisu. Nakonec napíšou tři celovečerní vědecké rukopisy s návrhy a recenzemi od svých vrstevníků. To je jeden ze způsobů, jak aktivní učení funguje dobře v laboratorním prostředí.

Ve třídě biologických hodin studenti pracují na projektu Wikipedie. Během první poloviny třídy se seznámí se známými vědci v oboru. Poté se podívají na Wikipedii, aby zjistili, kdo chybí ve veřejné databázi. Poté nominují a volí, koho chtějí vytvořit na Wikipedii. Rozdělíme studenty do týmů po třech a pracují na zhruba 40 webech Wikipedie. Vytvářejí živý dokument pro veřejnost. Studenti se rádi setkávají s vědci v oboru, aby zkontrolovali platnost příběhu, a rádi spolupracují jako tým, aby zajistili produkt nejvyšší kvality.

Proč je podpora rozmanitosti ve STEM důležitá?

Mezi mnoha důvody mám pocit, že věda je pro každého. Podskupiny naší komunity se ne vždy cítily vítány nebo zvány stát se vědci, takže otevření dveří je prvním krokem. Dalším důvodem je, že se demografie naší země mění tak, že kdo je menšinou, bude do roku 2050 jiný. Pokud nezačneme trénovat ty, kteří jsou nyní v menšině a brzy budou ve většině, bude to problém pro každého.

Jak vidíte, že se vědecké vzdělávání v budoucnosti mění?

Myslím, že většina z nás si osvojila myšlenku, že zkušenosti z nezávislého výzkumu jsou efektivním a důležitým způsobem, jak školit budoucí vědce. Budoucnost vědeckého vzdělávání na Washingtonské univerzitě bude doufejme zahrnovat školení pro mentory výzkumu, které bude pro učitele přínosem, aniž by je zatěžovalo, školení, které učí osvědčené postupy a je založeno na skutečných datech. Jsem nadšený, že Washingtonská univerzita investuje do školení mentorů výzkumu a zdrojů pro mentory.

Kdo byli učitelé, kteří na vás nejvíce zapůsobili a proč?

Existuje mnoho lidí, kteří přispěli k tomu, kdo jsem jako vědec. Můj postdoktorský mentor Gene Block mě naučil, jak dělat vědu a jak si užívat kolaborativní proces. Inspirovali mě také dva profesoři v bakalářském studiu, Dr. Dan Rittschof a Dr. Richard Forward Jr. Dali mi první chuť nezávislého výzkumu.

Tady na Washingtonské univerzitě jsem dorazil a začal jsem úzce spolupracovat s Nobuo Sugou (emeritní profesor biologie) a Paulem Steinem (profesor biologie a fyzikální terapie), kteří byli nápomocni při mé výuce. Od Nobuo jsem se naučil mít vždy kousek škrábacího papíru na kreslení obrázků a naučil jsem se psát vzhůru nohama. Od Paula jsem se naučil používat desku a mít vždy plán, kam jdete a co budete testovat.


MATERIÁLY A METODY

Daný předmět zapisuje ∼ 345 studentů a obvykle ho absolvují druháci. Typickým demografickým složením je 58% žen, 46% bělochů, 30% ESL a 7% studentů URM, z nichž ∼17% je v programu vzdělávacích příležitostí (EOP). Studenti EOP byli ze strany UW označeni za ekonomicky nebo vzdělávaně znevýhodněné. Kurz je nabízen každé čtvrtletí a absolvuje jej celkem ∼ 1200 studentů ročně nebo téměř 25% průměrné třídy příchozích na naší univerzitě. Předpokladem jsou dvě čtvrtiny anorganické chemie.

Na stupnici od 0,0 do 4,0 je pro přihlášení do dalšího kurzu v celoroční (3 čtvrtinové) sekvenci vyžadován stupeň 1,5 nebo vyšší. Studenti, kteří nedostanou známku 1,5 nebo vyšší, tedy nepostupují v biologických vědách. Studenti, kteří neobdrží 2,5 nebo vyšší, musí ve třech kurzech v řadě průměrně 2,0 nebo vyšší, aby mohli biologii prohlásit za hlavní. Studenti, kteří obdrží méně než 2,5, jsou tedy vystaveni vysokému riziku, že neuspějí v biologii nebo jiných oborech přírodních věd.

Studie byla organizována ve třech krocích: 1) analýza charakteristik studentů, kteří kurz dříve absolvovali, aby lépe porozuměli důvodům neúspěchu a a priori předpovídali výkon studentů 2) implementovali čtyři kontrastní návrhy kurzů během jarního čtvrtletí 2005 a 3) opakování jednoho z těchto čtyř návrhů kurzů a jeho kontrast s návrhem pátého kurzu na podzim čtvrtletí 2005.

Analýza rizik

Abychom lépe porozuměli důvodům vysoké neúspěšnosti, analyzovali jsme údaje o 3338 studentech, kteří zahájili úvodní biologickou sérii na UW mezi podzimními čtvrtletími 2001 a 2004. Konkrétně jsme se pokusili korelovat následující demografické proměnné a míry předchozích akademický výkon s neúspěchem v jednom nebo více kurzech v řadě: pohlaví, etnický původ jako kavkazský, asijský nebo URM (Afroameričan, domorodý Američan, hispánský nebo tichomořský ostrovan), chronologický věk, průměrná známka na hodinách chemie UW na čas nástupu do kurzu, celkový průměr bodů UW (GPA) v době vstupu do kurzu, postavení třídy UW (nováček, druhák atd.) v době vstupu do kurzu, GPA na střední škole, Scholastic Aptitude Test ( SAT) verbální skóre, SAT matematické skóre, American College Test (ACT) skóre, skóre z UW matematického rozřazovacího testu uděleného imatrikulaci studentů, test z angličtiny jako cizího jazyka (TOEFL) a status EOP.

Po analýze kovariancí těchto proměnných a jejich vyhodnocení pro chybějící data jsme provedli faktorovou analýzu, abychom zjistili, které proměnné lze z analýzy vynechat nebo agregovat do jednoho indexu. Tyto kroky nás vedly k tomu, že jsme z modelu upustili GPA chemie UW, GPA na střední škole, skóre ACT, skóre TOEFL a umístění matematiky UW.

Abychom určili, které ze zbývajících proměnných byly nejschopnější předpovědět selhání v průběhu, provedli jsme bivariační logistickou regresi se zpětnou eliminací. Po určení, které proměnné byly nejdůležitější, jsme je použili k návrhu regresního modelu, který předpovídal známky studentů v prvním kurzu v pořadí. Tímto způsobem jsme mohli identifikovat studenty, kteří byli vystaveni nízkému riziku nebo vysokému riziku neúspěchu v kurzu. Definovali jsme vysoce rizikové studenty jako ty, u nichž se předpokládá, že se v kurzu dostanou pod známku 2,5, a studenty s nízkým rizikem jako ty, u nichž se předpokládá, že dostanou známku 2,5 nebo vyšší.

Návrh kurzu na jaře 2005

Kurz na jaře 2005 byl při registraci uveden jako dvě stejně velké sekce, takže se studenti přihlásili do sekcí, které nevěděly o kontrastních návrzích kurzu. Obě sekce byly vyučovány zády k sobě stejným instruktorem (SF) ve stejné místnosti za použití stejných poznámek. Studenti z obou sekcí byli namícháni náhodně v laboratorních sekcích a vyžadovali exkurze.

Během každé třídy lektor položil čtyři otázky s možností výběru z více odpovědí, které vyžadovaly odpověď všech studentů. Období začalo otázkou na základě materiálu z předchozího zasedání a otázkou na čtení pro daný den. Instruktor dvakrát během přednášky přednesené v upraveném sokratovském stylu položil otázky na základě probíraného materiálu, na které museli odpovědět všichni studenti. Otázky byly navrženy tak, aby byly obtížné. Konkrétně se pokusili buď otestovat schopnost studentů analyzovat aspekt tématu nebo použít koncept v nové situaci. Pokud bylo správných méně než ∼60% odpovědí na tyto otázky, instruktor řekl studentům, aby otázku prodiskutovali mezi sebou a poté znovu odpověděli (toto je metoda vzájemné výuky viz Mazur, 1997 Crouch a Mazur, 2001). Studenti odpovídali každý den na čtyři až osm formálních otázek v průměru 5,6.

V sekci „klikači“ dostali studenti zařízení pro elektronickou odpověď, které zaregistrovali pod svým jménem a číslem studenta. Po každé hodině lektor vybere tři ze čtyř až osmi odpovědí na hodnocení. Správné odpovědi na tyto tři otázky stály za 1 bod. Za čtvrtletí bylo možné získat celkem 100 klikacích bodů, což představuje ∼14% z celkového počtu bodů.

V sekci „karty“ dostali studenti čtyři karty, na kterých byly vytištěny A, B, C nebo D. Studenti zvedli tyto karty, aby odpověděli na stejné otázky ve třídě, jaké byly položeny v sekci klikaček. Protože ostatní studenti se mohli na karty podívat, pokud chtěli, byly odpovědi na karty veřejné. Aby vymohl nebo předepsal účast, instruktor „zíral“ na studenty, kteří příležitostně nedrželi kartu, takže prakticky všichni studenti odpověděli na všechny otázky. Odpovědi na karty byly veřejné, ale neutajované odpovědi na klikání byly soukromé, ale hodnocené.

Celá třída se scházela 4 d týdně během pátého třídního období každý týden studenti dostali pět písemných otázek ve stylu zkoušky, které měli splnit za 35 minut. Odpovědi pak byly náhodně přiřazeny jinému studentovi na 15minutové období hodnocení na základě klíče a rubriky poskytnuté instruktorem. Správné odpovědi měly dostat 2 body, částečné zápočtové odpovědi 1 bod a prázdné nebo nesrozumitelné odpovědi 0 bodů. Odpovědník i srovnávač byli navzájem anonymní, jejich identitu znali pouze zaměstnanci kurzu. Studenti absolvovali devět těchto praktických zkoušek za celkem 90 možných bodů - zhruba 15% z celkového hodnocení.

Studenti v sekcích karet a klikrů byli náhodně zařazeni do jedné ze dvou metod skládání shodných cvičných zkoušek. V každé sekci polovina studentů absolvovala praktické zkoušky a hodnocení sama online a polovina praktických zkoušek a hodnocení jako součást studijní skupiny. Studenti, kteří zadali úkol online, tak mohli učinit kdekoli, ale museli se přihlásit a během hodiny odevzdat odpovědi a hodnocení podle rozvrhu 35 minut + 15 minut. Studenti zařazeni do studijních skupin se setkali ve třídě na akademické půdě a byli vedeni zaměstnancem. Zaměstnanec neodpovídal na obsahové otázky ani žádným způsobem nepomáhal skupinám. Zaměstnanec rozeslal výtisky v tištěné podobě, přijal odpovědi po 35 minutách, náhodně přidělené odpovědní archy za období hodnocení 15 minut a sesbíral hodnocené listy.

Studenti byli instruktorem zařazeni do studijních skupin na základě jejich hodnocení z kurzu předpovězeného regresním modelem z analýzy rizik. Každá studijní skupina měla jednoho studenta, u kterého se předpokládalo, že v kurzu obdrží méně než 1,5, dva studenty, u nichž se předpovídalo, že dostanou 1,5 až 3,0, a jednoho studenta, kterému byl předpovězen příjem 3,0 nebo vyšší. Studenti však o této struktuře nevěděli. Členové studijní skupiny se každý týden přihlásili, aby sloužili jako „manažer“ své skupiny, který koordinoval cvičení „stratég“, který zvažoval způsoby, jak přistupovat ke každé otázce „zapisovatel“, který napsal odpovědi nebo „povzbuzovatel“, který dal pozitivní zpětnou vazbu účastníků. Tyto role byly vysvětleny vedoucím personálu, ale nebyly vynuceny vzájemným hodnocením nebo jinými technikami.

Abych to shrnul, jarní čtvrtletí testovalo následující čtyři návrhy: klikr + online praxe, klikr + praxe ve studijní skupině, karty + online praxe a karty + praxe ve studijní skupině. Všichni studenti absolvovali společné finále a společné druhé pololetí. V prvním pololetí bylo několik otázek ke zkouškám z obou sekcí identických nebo formálně rovnocenných. Celkem tedy bylo k dispozici 336 ze 400 bodů za zkoušku, které bylo možné použít při hodnocení výkonu studentů na stejných zkouškových otázkách. Studenti, kteří kurz ukončili nebo byli přistiženi při podvádění u zkoušek, nebyli zahrnuti do žádné z analýz.

Shromáždili jsme také údaje o návštěvnosti. To bylo provedeno automaticky z odpovědí klikáních a ze sekce karet spočítáním počtu studentů přítomných během každého třídního období. Přestože jsme mohli hodnotit celkovou návštěvnost třídy pouze v sekci karty, v sekci klikací jsme mohli také analyzovat počet tříd, které každý student navštívil.

Návrh kurzu podzimu 2005

Stejně jako na jaře 2005 se studenti v kurzu na podzim 2005 slepě zaregistrovali pro dvě stejně velké sekce. Sekce byly opět vyučovány zády k sobě stejným instruktorem (SF) ve stejné místnosti pomocí stejných poznámek, přičemž studenti z obou sekcí byli namícháni náhodně pro laboratoře a exkurze. V obou sekcích studenti online absolvovali a hodnotili týdenní praktické zkoušky.

Všichni studenti v kurzu museli zakoupit klikr a zaregistrovat jej na své jméno a číslo studenta. Instruktor pokládal do každé sekce identické denní otázky ve třídě s možností výběru z více odpovědí. V jedné části byly otázky hodnoceny podle správných/špatných odpovědí ve stejném formátu jako na jaře 2005. V druhé části dostali studenti body za účast, přičemž dva body denně bylo možné, pokud studenti odpověděli na všechny položené otázky - bez ohledu na to, zda jejich odpovědi byly správné nebo nesprávné.

Abychom to shrnuli, v podzimním čtvrtletí se opakovaly klikače (odstupňované) + návrh online kurzu a přidal se klikací zařízení (účast) + návrh online kurzu. Studenti opět složili společnou závěrečnou zkoušku, i když sekce dostaly různé průběžné zkoušky, dost otázek v polovině období bylo identických nebo formálně ekvivalentních, takže bylo celkem 335 ze 400 bodů za zkoušku, které bylo možné použít při hodnocení výkonu studentů na společné otázky ke zkoušce. Pokud není uvedeno jinak, všechny zde uvedené statistické testy jsou dvoustranné testy.


Abstraktní

Abychom otestovali hypotézu, že přednášková činnost maximalizuje učení a výkonnost kurzu, metaanalyzovali jsme 225 studií, které uváděly údaje o skóre zkoušek nebo neúspěšnosti při porovnávání výsledků studentů v bakalářských kurzech vědy, technologie, strojírenství a matematiky (STEM) v rámci tradičního přednášení versus aktivní učení. Velikosti efektů naznačují, že v průměru se výkon studentů při zkouškách a inventurních soupisech zvýšil o 0,47 SD při aktivním učení (n = 158 studií) a že pravděpodobnost neúspěchu byla 1,95 při tradičním přednášení (n = 67 studií). Tyto výsledky naznačují, že průměrné skóre zkoušek se zlepšilo asi o 6% v sekcích aktivního učení a že studenti ve třídách s tradičním přednášením měli 1,5krát vyšší pravděpodobnost, že neuspějí, než studenti ve třídách s aktivním učením. Heterogenní analýzy ukázaly, že oba výsledky platí napříč obory STEM, že aktivní učení zvyšuje skóre v koncepčních soupisech více než u zkoušek z kurzu a že aktivní učení se jeví efektivní ve všech velikostech tříd - i když největší efekty jsou v malém (n ≤ 50) tříd. Ořízněte a vyplňte analýzy a zajistěte je proti selhání n výpočty naznačují, že výsledky nejsou způsobeny zkreslením publikace. Výsledky se také zdají být variabilní v metodologické náročnosti zahrnutých studií na základě kvality kontrol kvality studenta a identity instruktora. Jedná se o dosud největší a nejkomplexnější metaanalýzu vysokoškolského vzdělávání STEM. Výsledky vyvolávají otázky ohledně pokračujícího používání tradičního přednášení jako kontroly ve výzkumných studiích a podporují aktivní učení jako preferovanou, empiricky ověřenou výukovou praxi v běžných učebnách.

Přednášky jsou převládajícím způsobem výuky od založení univerzit v západní Evropě před více než 900 lety (1). Ačkoli teorie učení, které zdůrazňují potřebu studentů vytvořit si vlastní porozumění, zpochybnily teoretické základy tradičního přístupu „výuky vyprávěním“ zaměřeného na učitele (2, 3), dosud neexistovala kvantitativní analýza toho, jak konstruktivistické versus expozice zaměřené metody ovlivňují výkonnost studentů v bakalářských kurzech napříč vědními, technologickými, inženýrskými a matematickými obory (STEM). Měli bychom se ve třídě STEM zeptat nebo bychom měli říct?

Řešení této otázky je zásadní, pokud se vědci zavazují učit na základě důkazů, nikoli tradice (4). Odpověď by mohla být také součástí řešení „problému potrubí“, se kterým se některé země setkávají ve vzdělávání STEM: Například pozorování, že méně než 40% amerických studentů vstupuje na univerzitu se zájmem o STEM a pouhých 20% nedostatečně zastoupených menšinových studentů se zájmem o STEM, zakončete titulem STEM (5).

Abychom otestovali účinnost návrhů kurzů zaměřených na konstruktivismus versus expozice, zaměřili jsme se na návrh třídních sezení-na rozdíl od laboratoří, domácích úkolů nebo jiných cvičení. Konkrétněji jsme porovnali výsledky experimentů, které dokumentovaly výkonnost studentů v kurzech s alespoň nějakým aktivním učením oproti tradičnímu přednášení, metaanalýzou 225 studií v publikované i nepublikované literatuře. Aktivní učební intervence se velmi lišily co do intenzity a implementace a zahrnovaly tak různorodé přístupy, jako je příležitostné skupinové řešení problémů, pracovní listy nebo konzultace dokončené během vyučování, používání systémů osobní reakce s peer instrukcí nebo bez ní a návrhy kurzů ve studiu nebo dílně. Dodržovali jsme pokyny pro osvědčené postupy v kvantitativních recenzích (Materiály a metody SI) a vyhodnotil výkon studentů pomocí dvou výstupních proměnných: () skóre u identických nebo formálně ekvivalentních zkoušek, inventárních soupisů nebo jiných hodnocení nebo (ii) míra neúspěchu, obvykle měřená jako procento studentů, kteří dostanou známku D nebo F nebo se odhlásí z předmětného kurzu (míra DFW).

Analýza se tedy zaměřila na dvě související otázky. Zlepšuje aktivní učení skóre vyšetření? Snižuje to poruchovost?


ÚVOD

The promotion of undergraduate biology knowledge in the United States has immediate and long-term implications for increasing national science literacy, providing high-quality education to the science, technology, engineering, and mathematics (STEM) workforce, and contributing to critical scientific advances. To meet these objectives, calls to action formalized priorities and made specific recommendations aimed at improving undergraduate biology education nationwide. For example, after extensive discussions among biology faculty, students, and administrators, the American Association for the Advancement of Science (2009) published a formative document, Vision and Change: A Call to Action, which advocated for “student-centered classrooms” and outlined six core competencies intended to guide undergraduate biology education: 1) apply the process of science 2) use quantitative reasoning 3) use modeling and simulation 4) tap into the interdisciplinary nature of science 5) communicate and collaborate with other disciplines and 6) understand the relationship between science and society. Another call to action came from the President’s Council of Advisors on Science and Technology (2012), who proposed five recommendations to change undergraduate STEM education, including the adoption of “evidence-based teaching practices.”

Although these pushes for “student-centered” and “evidence-based” practices are relatively recent, they stem from ideologies that are more than a century old. Specifically, Dewey (1916) wrote, “Learning means something which the individual does when he studies. It is an active, personally conducted affair” (p. 390). Based upon this work, Pesavento a kol. (2015) identified Dewey as one of the earliest and most influential advocates of what we now know as active learning. Subsequently, others expanded on and institutionalized terms such as “student-centered” and “evidence-based” practices (Piaget, 1932 Montessori, 1946 Vygotsky, 1987 Papert, 1980 Brown a kol., 1989 Turkle and Papert, 1990 Ackermann, 2001, Cook a kol., 2012). While this body of work is critical to our understanding of active learning, the ways in which practitioners and researchers currently use the term are often vague.

Despite this ambiguity, research concerning the effectiveness of active learning in the classroom has continued. For example, a landmark meta-analysis compared student achievement and failure rates between undergraduate science, engineering, and mathematics classes that used active-learning approaches and those that used lecture (Freeman a kol.(2014). Findings demonstrated that active learning decreased failure rates by 55% and increased student examination performance by approximately half a standard deviation. To define active learning for the purposes of clarity and transparency in their research, Freeman a kol. (2014) developed a definition based on responses from 338 biology departmental seminar audience members: “Active learning engages students in the process of learning through activities and/or discussion in class, as opposed to passively listening ໿to an expert. It emphasizes higher-order thinking and often involves group work” (pp. 8413–8414). This definition guided their inclusion criteria for the study, and it is one of the few examples of clearly defined parameters.

Although many articles do not define the exact parameters of active learning, the research has demonstrated the positive effects of active learning on student achievement and affect across multiple contexts. For example, researchers demonstrated that active learning yields disproportionate learning gains among the most at-risk student groups, such as first-generation college attendees and those who identify with races/ethnicities historically underrepresented in STEM fields (Beichner a kol., 2007 Haak a kol., 2011 Eddy and Hogan, 2014 Ballen a kol., 2017 Wilton a kol., 2019 Bauer a kol., 2020). Additionally, a meta-analysis conducted by Theobald a kol. (2020) demonstrated that active learning narrows achievement gaps for underrepresented students in undergraduate STEM disciplines. However, it is important to note that the definitions of active learning used in these articles vary from the antithesis of lecture (Theobald a kol., 2020) to listing the specific strategies that characterize the term (e.g., in-class activities, prelecture preparation, and frequent low-risk assessment Ballen et al, 2017).

Despite the varying parameters of the term, postsecondary institutions have increasingly embraced the use of the term “active learning” (Pfund a kol., 2009 Aragón a kol., 2018). Examples include institution-wide initiatives (e.g., the Science Education Initiatives at University of Colorado and University of British Colombia, and the Active Learning Initiative at Cornell University), the Summer Institutes on Scientific Teaching (www.summerinstitutes.org), and the Obama Administration’s Active Learning Day (https://obamawhitehouse.archives.gov/blog/2016/10/25/active-learning-day-america). Additionally, more than three-fourths of colleges and universities in the United States provide some type of active-learning classrooms, defined as those that offer flexibility in design to facilitate different types of teaching (Alexander a kol., 2019).

Despite these institutional supports and documented positive impacts, the term “active learning” itself is difficult to ascertain from a review of literature. For example, ໿Eddy a kol. (2015) explained that active learning is a complex process that encompasses both teaching methods and student learning. Drew and Mackie (2011) noted the meaning of active learning may be dichotomous, as it has been considered a theory of learning as well as a set of pedagogical strategies. Although attempts have been made to define active learning as a theory (Freeman a kol., 2014 Connell a kol., 2016 Moss-Racusin a kol., 2016 Auerbach and Schussler, 2017 Jeno a kol., 2017) as well as a set of strategies in biology education research (BER Tanner, 2013 Miller and Tanner, 2015), these attempts are not always 1) streamlined or easy to follow, 2) regularly used in the literature, 3) supported by literature or data, and/or 4) comprehensive. This outcome is problematic when trying to understand what exactly active learning encompasses.

Notably, the variation in the conceptualization of active learning reflects a state of scientific revolution. According to Kuhn (1970), the development of a science has alternating phases (i.e., normal and revolutionary). Normal science, equated to puzzle-solving, comes with a reasonable chance of solution via familiar methods and can be solved by one person. On the other hand, a revolutionary phase involves a collectively negotiated revision to an existing belief or practice. While discipline-based education researchers address questions about the efficacy of recently developed teaching strategies, those strategies are commonly being binned under active learning, which is an ill-defined term. To improve our field, it is important to negotiate how the community interprets and understands this term.

Furthermore, demystifying active learning in undergraduate biology has direct applications for teaching and research. The broad interpretation of active learning may discourage instructors from trying new instructional practices and may ultimately serve as a barrier to implementation (Kreber and Cranton, 2000 O’Donnell, 2008 Stains and Vickrey, 2017). It may additionally serve as a barrier to experimental replication in discipline-based education research (DBER) communities, because there are no agreed-upon standards or criteria for inclusion or exclusion. Given this, we investigated the following four questions in the context of undergraduate biology courses: 1) How does the BER literature use and define the term “active learning”? 2) How does the BER community define the term “active learning”? 3) How are active-learning strategies described in the BER literature? and 4) How are active-learning strategies described by the BER community? We addressed these research questions through a review of BER literature and a survey of the BER community. We expect that, by developing ways to efficiently communicate active learning in the context of biology education, we will encourage teaching innovations and the adoption of common research-based practices.


Diskuse

A yearlong upper division biochemistry series is challenging to run in an active learning format because the topic is extremely diverse (physical chemistry, genetics, physiology, medical implications, enzymology, etc.), highly prone to information overload (memorization) which makes it challenging to convey core concepts. Further, the students in this study were not previously exposed to an active learning format at the university level.

Broadly acknowledged problems with contemporary university level science education have been identified by multiple groups 2, 12 and have various unacceptable consequences, including attrition from classes and from STEM majors, poor performance in science courses, poor understanding of an ever increasing amount of course content 2, 12 , and the lack of student understanding of how science is actually done 13 . A number of well-researched approaches to these problems have been described, which provide strong evidence as to their effectiveness. While the number of large university courses which embrace such practices appears to be increasing 4 , no course with an active learning approach is being taught by ladder science faculty at UCSB, and no equivalent active learning Biochemistry course is being taught at any of the University of California campuses. We sought to determine if a single instructor with limited resources could effectively implement a conversion from a CL format to an active learning format to address the problems mentioned above.

Our results with a three quarter upper division biochemistry course are highly encouraging, since the overall 10% increase in student test performance in each of the two quarters which were analyzed, is clearly above the average increase (6%) observed in a comparison of >225 studies making use of similar approaches 4 . Furthermore, attendance improved from the 35–65% range for the CL course to over 90% in the AL series. Fewer students received failing grades in the AL series when compared to students in the CL course, as a direct result of their improved test scores.


Závěr

The teaching technique described here aimed to incorporate active learning into the undergraduate biology classroom by emphasizing the importance of discussion-based learning and understanding of the scientific literature. While journal clubs typically exist outside of the traditional classroom, the experience described here incorporated a journal club into the classroom by selecting articles that reinforced the delivery of the required content and allowed students to engage in experiential learning by reading and discussing how the concepts they learned in the lecture were applied in the scientific literature. The challenges with this study were twofold. The first challenge was the ability to facilitate student-engaged discussion. Teaching students how to write discussion-generating questions, choosing a paper that students could connect with, and choosing a paper that was not overly technical all aided in overcoming this challenge. The second challenge was in developing a quantitative method of assessment. In attempts to evaluate the journal-club experience, I found that lowering the stakes of the assignment led to more thoughtful participation by the students (currently worth 10% of the overall class grade and based on participation, as described above). In past semesters, when stakes were higher (25–30% of overall class grade), students were more hesitant to admit a lack of understanding because they assumed that this would reflect poorly on their grade. With a high-stakes assignment, students often aimed to impress rather than to learn. On the other hand, when less emphasis was placed on the grade, students were more likely to genuinely engage in discussion and admit to their confusion or discontent with aspects of the paper. Despite these challenges, simple exposure to the journal-club experience has proved effective for the students. Previous students who participated in the journal club and are currently enrolled in graduate programs have verbally reported feeling more advanced than their classmates, in terms of familiarity with the scientific literature and their ability to critically evaluate it and in being more at ease when presented with literature-based assignments.


Podívejte se na video: Jak se dokonale soustředit na učení - Tipy, které vám pomohou se rychleji učit (Listopad 2021).