STEM-onderwijs - dat is wetenschap, technologie, engineering en wiskunde - krijgt veel aandacht voor het belang ervan, vooral omdat banen in STEM-velden steeds beschikbaarer en noodzakelijker worden. Maar Justin Weinberg, de maker van een interactieve chemie-app met de naam Chem101, zegt dat studenten, zelfs voordat ze een carrière in de wetenschap of technologie beginnen, de basiscollege en het gestandaardiseerde-testonderwijs voor STEM-onderwerpen vaak onhandig en weinig inspirerend vinden.
Hoewel e-boeken in sommige klaslokalen zijn binnengekomen, is de STEM-instructie vrijwel onveranderd gebleven zolang de vakken zijn onderwezen. Met zijn interactieve app hoopt Weinberg, een promovendus aan de Carnegie Mellon University, een nieuw soort betrokkenheid in de klas te inspireren.
Met Chem101, zijn eerste vakspecifieke tool, kunnen studenten in realtime communiceren met en reageren op een instructeur en geautomatiseerde feedback ontvangen voor gebruik in latere discussies in de klas. Neem een onderwerp dat veel eerstejaars scheikunde studenten ergert: Lewis-structuren. Lewis-structuren, ook bekend als Lewis-puntdiagrammen, zijn tweedimensionale tekeningen die laten zien hoe moleculen in een element zijn verbonden, evenals de vorm van het molecuul. Tijdens een lezing kunnen studenten 101 gebruiken om te oefenen met het tekenen van deze structuren, die docenten vervolgens kunnen bekijken, beoordelen en indien nodig corrigeren. Na een pilotstudie afgelopen najaar wordt de app gebruikt bij verschillende grote Amerikaanse universiteiten met veel positieve feedback.
Weinberg sprak met Smithsonian.com over zijn visie op het transformeren van STEM-onderwijs van een passief naar een interactief proces.
Waar komt het idee voor 101 vandaan?
Veel van de ideeën en hypotheses in 101 zijn gebaseerd op mijn eigen onderwijservaring. Ik geef al bijna tien jaar les in vormen van STEM als privéleraar en universitair docent bij Carnegie Mellon, waar ik momenteel promovendus ben in de chemische technologie. Onnodig te zeggen dat ik getuige ben geweest van de worsteling die zoveel studenten hebben als ze wiskunde- en natuurwetenschappelijke cursussen volgen op de universiteit.
De echte inspiratie kwam van toen ik samen een chemie-bijles-app genaamd Chem Pro creëerde, die organisch meer dan 500.000 downloads behaalde. Het feit dat zoveel studenten hulp zochten buiten hun cursussen, deed me beseffen dat de manier waarop STEM-cursussen worden gegeven fundamenteel gebroken is. In de loop van de tijd is dat besef de missie van 101 geworden, namelijk het transformeren van de STEM-lezing van een passieve leerervaring naar een actieve leerervaring.
Justin Weinberg, oprichter en CEO van 101 (101) Hoe heeft uw ervaring als STEM-student en -leraar de app-build en het ontwerp beïnvloed?
De grootste invloed op het ontwerp van Chem101 kwam eigenlijk van de bestaande producten op de markt, omdat ze ons leerden wat we niet moesten doen. De waarheid is dat online STEM-interactieven, zoals modules voor het tekenen van chemische structuren, niet nieuw zijn en eigenlijk al ongeveer 20 jaar bestaan. Deze interactieven zijn echter vaak zo moeilijk te navigeren en frustrerend om te gebruiken voor studenten dat ze het alleen moeilijker maken om STEM-concepten te begrijpen. Daarom is ons belangrijkste doel om onze interactieven zo gebruiksvriendelijk mogelijk te maken. Onderwijstechnologie zou het voor studenten waarschijnlijker moeten maken om te slagen, niet om het moeilijker te maken.
Waarom beginnen met chemie?
Gewoon omdat het is wat ons team het beste weet. Onafhankelijk van ons team is chemie een prima startpunt omdat het berucht is voor het veroorzaken van studentfrustratie en hoge mislukkingen en uitval bij colleges.
Wat is de gebruikerservaring voor studenten en docenten die 101 gebruiken?
Midden in een lezing gebruikt een professor Chem101 om een opdracht te maken met een of meer ingebouwde problemen en deze vervolgens via het netwerk naar alle apparaten van studenten te verspreiden.
Studenten worden via een pushmelding op de hoogte gebracht van de opdracht. Ze openen de Chem101-app en reageren op de problemen door de activiteiten, zoals het tekenen van chemische structuren, op hun apparaten te voltooien. Wanneer studenten hun antwoorden indienen, ontvangen ze gepersonaliseerde feedback als ze een fout maken, met de optie om het probleem opnieuw te proberen.
De professor ontvangt de resultaten van elk probleem in realtime. Chem101 geeft de professor het aantal studenten dat het probleem correct heeft voltooid, evenals wat de drie meest voorkomende fouten zijn. De professor kan deze resultaten vervolgens gebruiken om een klasdiscussie over veelvoorkomende misvattingen te bevorderen.
Hoe reageren studenten en docenten tot nu toe?
Het antwoord van beide partijen was ongelooflijk. Afgelopen najaar hebben we Chem101 getest met 2.000 studenten op 8 hogescholen en universiteiten, waaronder Carnegie Mellon, Columbia University en de University of Cincinnati. Na de pilot zei 40 procent van de studenten dat het gebruik van Chem101 hen meer interesse in chemie maakte, en studenten die Lewis-structuren leerden met Chem101 presteerden tot 200 procent beter in vergelijking met degenen die traditionele leermiddelen gebruikten.
Is de app gratis voor studenten als deze door de instelling is gekocht? Hoe zijn de prijzen?
Hoogleraren kunnen ervoor kiezen om hun studenten een abonnement op Chem101 te laten kopen als onderdeel van hun cursusgeld of betalen voor een sitelicentie om de studentenkosten te verwijderen. Hoe dan ook, Chem101 is momenteel $ 5 per student per cursus.
Hoe hebt u partnerinstellingen geselecteerd voor de pilotstudie en daarna?
Het is een mix van beide. In het begin heb ik veel gedaan om professoren te vinden die bereid waren een product uit te proberen dat nog nooit eerder was getest. Hoewel we dat nog steeds doen, benaderen professoren ons nu omdat ze goede dingen over het product hebben gehoord.
Zijn er plannen om uit te breiden naar andere vakken of andere leer- en leerniveaus?
We zullen ons de komende tijd richten op chemie, maar we kijken er naar uit om binnenkort andere STEM-onderwerpen te raken.
