STEM-utdanning - det er vitenskap, teknologi, ingeniørvitenskap og matematikk - får mye oppmerksomhet for sin betydning, spesielt ettersom jobber i STEM-felt blir stadig mer tilgjengelige og nødvendige. Men Justin Weinberg, skaperen av en interaktiv kjemi-app som heter Chem101, sier at selv før de startet en karriere innen naturvitenskap eller teknologi, synes studentene ofte at den grunnleggende forelesningssalen og det standardiserte testundervisningsformatet for STEM-fag er klønete og uinspirerende.
Mens e-bøker har kommet inn i noen klasserom, har STEM-instruksjonen holdt seg uendret nesten så lenge fagene har blitt undervist. Med sin interaktive app håper Weinberg, en doktorgradskandidat ved Carnegie Mellon University, å inspirere til en ny type klasseromsengasjement.
Chem101, hans første fagspesifikke verktøy, lar elevene samhandle med og svare på en instruktør i sanntid, og motta automatiserte tilbakemeldinger til bruk i senere klasseromsdiskusjoner. Ta et tema som irriterer mange førsteårs kjemi-studenter: Lewis-strukturer. Lewis-strukturer, også kjent som Lewis-prikkdiagrammer, er todimensjonale tegninger som viser hvordan molekyler i et element henger sammen, samt molekylets form. I løpet av et forelesning kan elevene bruke 101 til å øve på å tegne disse strukturene, som lærere deretter kan se, gjennomgå og korrigere om nødvendig. Etter en pilotstudie i fjor høst blir appen brukt ved flere store amerikanske universiteter med mye gunstig tilbakemelding.
Weinberg snakket med Smithsonian.com om sin visjon for å transformere STEM-utdanning fra en passiv til en interaktiv prosess.
Hvor oppsto ideen for 101?
Mange av ideene og hypotesene i 101 er basert på min egen lærerfaring. Jeg har undervist i former for STEM i nesten et tiår som både privatlærer og universitetslærerassistent ved Carnegie Mellon, hvor jeg for tiden er doktorgradskandidat i kjemiteknikk. Unødvendig å si at jeg har vært vitne til kampene som så mange studenter har når de tar matematikk- og naturfagskurs på college.
Den virkelige inspirasjonen kom fra da jeg co-opprettet en kjemi veiledning app kalt Chem Pro, som oppnådde over 500.000 nedlastinger organisk. At så mange studenter søkte hjelp utenfor kursene, fikk meg til å innse at måten STEM-kurs blir undervist på er i grunnen ødelagt. Over tid har den erkjennelsen blitt til 101s oppdrag, som er å transformere STEM-forelesningen fra en passiv læringsopplevelse til en aktiv læringsopplevelse.
Justin Weinberg, grunnlegger og administrerende direktør på 101 (101) Hvordan påvirket opplevelsen din som STEM-student og lærer appbyggingen og designen?
Den største innflytelsen på Chem101s design kom faktisk fra de eksisterende produktene på markedet, fordi de lærte oss hva vi ikke skulle gjøre. Sannheten er at online STEM-interaktiver, for eksempel moduler for tegning av kjemiske strukturer, ikke er nye og faktisk har eksistert i omtrent 20 år. Imidlertid er disse interaktive ofte så vanskelige å navigere og frustrerende å bruke for studenter at de bare gjør det vanskeligere for dem å forstå STEM-konsepter. Det er grunnen til at målet vårt er å gjøre interaksjonene våre så enkle å bruke som mulig. Utdanningsteknologi skal gjøre det mer sannsynlig for studentene å lykkes, ikke gjøre det vanskeligere.
Hvorfor starte med kjemi?
Rett og slett fordi det er det teamet vårt vet best. Uavhengig av teamet vårt, er kjemi et flott utgangspunkt fordi det er beryktet for å forårsake student frustrasjon og høy svikt og frafall på høyskolekurs.
Hva er brukeropplevelsen for studenter og lærere som bruker 101?
Midt i et foredrag bruker en professor Chem101 for å lage en oppgave med en eller flere innebygde problemer og skyver den deretter ut over nettverket til alle studentenheter.
Studentene blir varslet om oppgaven via en pushvarsling. De åpner Chem101-appen og svarer på problemene ved å fullføre aktivitetene, for eksempel å tegne kjemiske strukturer, på enhetene sine. Når studentene sender inn svarene sine, får de personlig tilbakemelding hvis de gjør en feil, med muligheten til å prøve på nytt.
Professoren mottar resultatene av hvert problem i sanntid. Chem101 gir professoren antall studenter som fullførte problemet riktig, samt hva de tre vanligste feilene er. Professoren kan deretter bruke disse resultatene til å fremme en klassediskusjon om vanlige misoppfatninger.
Hvordan reagerer studenter og pedagoger så langt?
Responsen fra begge sider har vært utrolig. I fjor høst piloterte vi Chem101 med 2000 studenter over 8 høyskoler og universiteter, inkludert Carnegie Mellon, Columbia University og University of Cincinnati. Etter piloten sa 40 prosent av studentene at bruk av Chem101 gjorde dem mer interessert i kjemi, og studenter som lærte Lewis-strukturer ved å bruke Chem101 presterte opptil 200 prosent bedre sammenlignet med de som brukte tradisjonelle læringsverktøy.
Er appen gratis for studenter hvis den kjøpes av institusjonen? Hvordan er prisingen?
Professorene kan velge å la studentene kjøpe et abonnement på Chem101 som en del av kursavgiftene deres eller betale for en lisens for å fjerne studentkostnadene. Uansett er Chem101 for tiden $ 5 per student per kurs.
Hvordan valgte du partnerinstitusjoner for pilotstudien og utover?
Det er en blanding av begge deler. Først gjorde jeg mye for å finne professorer som var villige til å prøve ut et produkt som aldri hadde blitt testet før. Selv om vi fortsatt gjør en god del av det, får vi nå professorer som kommer til oss fordi de har hørt gode ting om produktet.
Noen planer om å utvide til andre fag eller andre klassetrinn og læringsnivå?
Vi vil være fokusert på kjemi i nær fremtid, men ser frem til å treffe andre STEM-fag snart.
