STEM-koulutus - se on tiede, tekniikka, tekniikka ja matematiikka - saa paljon huomiota sen tärkeydelle, varsinkin kun työpaikkoja STEM-aloilla on yhä enemmän saatavana ja tarpeen. Mutta Chem101-nimisen interaktiivisen kemiasovelluksen luoja Justin Weinberg sanoo, että jo ennen tiede- tai teknologiauran aloittamista opiskelijat pitävät usein STEM-oppilaitosten perusluentosalin ja standardoidun testin opetusmuotoa hankalana ja innostamattomana.
Vaikka e-kirjat ovat tulleet joihinkin luokkahuoneisiin, STEM-ohjeet ovat pysyneet muuttumattomina lähes niin kauan kuin aineita on opetettu. Caringie Mellon -yliopiston tohtorikoulutettava Weinberg interaktiivisella sovelluksellaan toivoo innostavan uudenlaista luokkahuoneeseen sitoutumista.
Hänen ensimmäinen aihekohtainen työkalunsa Chem101 antaa opiskelijoille mahdollisuuden olla vuorovaikutuksessa opettajien kanssa ja vastata niihin reaaliajassa ja saada automatisoitua palautetta myöhempiin luokkahuonekeskusteluihin. Ota aihe, joka kiusaa monia ensimmäisen vuoden kemian opiskelijoita: Lewis-rakenteet. Lewis-rakenteet, tunnetaan myös nimellä Lewis-pistediagrammit, ovat kaksiulotteisia piirustuksia, jotka osoittavat kuinka elementin molekyylit ovat yhteydessä toisiinsa sekä molekyylin muoto. Luennon aikana opiskelijat voivat käyttää 101: n avulla näiden rakenteiden piirtämiseen, minkä opettajat voivat sitten tarkastella, tarkistaa ja korjata tarvittaessa. Viime syksynä suoritetun pilottitutkimuksen jälkeen sovellusta käytetään useissa Yhdysvaltain suurissa yliopistoissa, ja sillä on paljon myönteistä palautetta.
Weinberg puhui Smithsonian.com-sivustolle näkemyksestään muuttaa STEM-koulutus passiivisesta interaktiiviseksi prosessiksi.
Mistä idea 101 sai alkunsa?
Monet 101: n ideoista ja hypoteeseista perustuvat omaan opetuskokemukseeni. Olen opettanut STEM-muotoja melkein vuosikymmenen sekä yksityisenä tutorina että yliopiston opetusavustajana Carnegie Mellonissa, jossa olen tällä hetkellä kemian tekniikan tohtorikoulutettava. Sanomattakin on selvää, että olen nähnyt taisteluita, joita niin monilla opiskelijoilla on matematiikan ja luonnontieteiden opintojen suorittamisen yhteydessä yliopistossa.
Todellinen inspiraatio tuli, kun luin yhdessä kemian ohjaussovelluksen nimeltään Chem Pro, joka saavutti yli 500 000 latausta orgaanisesti. Se tosiasia, että niin monet opiskelijat hakivat apua kurssiensa ulkopuolella, sai minut ymmärtämään, että tapa, jolla STEM-kursseja opetetaan, on täysin rikki. Ajan myötä tuosta toteutumisesta on tullut 101: n missio, joka on muuttaa STEM-luento passiivisesta oppimiskokemuksesta aktiiviseksi oppimiskokemukseksi.
Justin Weinberg, perustaja ja toimitusjohtaja 101 (101) Kuinka kokemuksesi STEM-oppilaana ja opettajana vaikutti sovelluksen rakentamiseen ja suunnitteluun?
Suurin vaikutus Chem101: n suunnitteluun oli tosiasiassa olemassa olevilla markkinoilla olevilla tuotteilla, koska he opettivat meille, mitä ei pidä tehdä. Totuus on, että online-interaktiiviset STEM-interaktiivit, kuten moduulit kemiallisten rakenteiden piirtämiseen, eivät ole uusia ja ovat olleet tosiasiallisesti suunnilleen 20 vuotta. Näitä interaktiivisia aineita on kuitenkin usein niin vaikea navigoida ja turhauttavaa käyttää opiskelijoille, että ne vain vaikeuttavat heitä ymmärtämään STEM-käsitteitä. Siksi ykköstavoitteemme on tehdä interaktiivisista tuotteistamme mahdollisimman helppokäyttöisiä. Koulutustekniikan pitäisi tehdä opiskelijoiden todennäköisemmäksi menestykseksi, ei vaikeuttamaan sitä.
Miksi aloittaa kemialla?
Yksinkertaisesti siksi, että se mitä joukkueemme tietää parhaiten. Ryhmästämme riippumatta, kemia on loistava lähtökohta, koska se on tunnettu siitä, että se aiheuttaa opiskelijoiden turhautumista ja korkeita epäonnistumisia ja keskeyttäneitä korkeakoulukursseilla.
Mikä on käyttäjien kokemus opiskelijoille ja opettajille, jotka käyttävät 101: tä?
Luennon puolivälissä professori käyttää Chem101: tä luomaan tehtävän, jossa on yksi tai useampi sisäänrakennettu ongelma, ja työntää sen sitten verkon kautta kaikkiin opiskelijalaitteisiin.
Opiskelijoille ilmoitetaan tehtävästä push-ilmoituksen kautta. He avaavat Chem101-sovelluksen ja vastaavat ongelmiin suorittamalla laitteilleen toiminnot, kuten piirtämällä kemiallisia rakenteita. Kun opiskelijat toimittavat vastauksensa, he saavat henkilökohtaisen palautteen virheestä tekemällä mahdollisuuden yrittää uudelleen ongelma.
Professori saa kunkin ongelman tulokset reaaliajassa. Chem101 antaa professorille lukumäärän opiskelijoita, jotka suorittivat ongelman oikein, sekä mitkä ovat kolme yleisintä virhettä. Professori voi sitten käyttää näitä tuloksia luokkakeskusteluun yleisistä väärinkäsityksistä.
Kuinka opiskelijat ja kouluttajat reagoivat toistaiseksi?
Molempien osapuolten reaktio on ollut uskomaton. Viime syksynä pilotoimme Chem101: tä 2000 opiskelijan kanssa kahdeksasta korkeakoulusta ja yliopistosta, mukaan lukien Carnegie Mellon, Columbian yliopisto ja Cincinnati University. Pilotin jälkeen 40 prosenttia opiskelijoista kertoi käyttävänsä Chem101: tä kiinnostuneemmaksi kemiasta, ja opiskelijat, jotka oppivat Lewisin rakenteet Chem101: tä käyttämällä, suorittivat jopa 200 prosenttia paremman verrattuna niihin, jotka käyttivät perinteisiä oppimisvälineitä.
Onko sovellus ilmainen opiskelijoille, jos oppilaitos ostaa sen? Millainen hinnoittelu on?
Professorit voivat halutessaan opiskelijoiden ostaa Chem101-tilauksen osana kurssimaksujaan tai maksaa sivustolisenssin opiskelijakulujen poistamiseksi. Joka tapauksessa Chem101 on tällä hetkellä 5 dollaria opiskelijaa kohti kurssia kohti.
Kuinka valitsit kumppanilaitokset pilottitutkimukseen ja sen ulkopuolelle?
Se on sekoitus molempia. Aluksi tein paljon tavoittaakseni löytää professoreita, jotka olisivat halukkaita kokeilemaan tuotetta, jota ei koskaan ollut testattu. Vaikka teemme siitä vieläkin paljon, saamme nyt professoreita lähentymään meihin, koska he ovat kuulleet tuotteesta hyviä asioita.
Onko suunnitelmia laajentaa muihin aineisiin tai muihin luokkiin ja oppimistasoihin?
Keskitymme lähitulevaisuudessa kemiaan, mutta odotamme kiinnostuneena pian muihin STEM-aiheisiin.
