Домашняя работа по физике 7 класса: Книга: «Все домашние работы к учебнику А.В. Перышкина «Физика 7 класс». ФГОС». Купить книгу, читать рецензии | ISBN 978-5-906710-81-9

Авторы

Программа поддержки

Благодарности

Этот контент был разработан программой MUSIC (Понимание математики через науку, интегрированную с учебной программой) в Pratt School of Engineering в Университете Дьюка в рамках гранта N GK-12 Национального научного фонда.DGE 0338262. Однако это содержание не обязательно отражает политику NSF, и вам не следует предполагать, что оно одобрено федеральным правительством.

Последнее изменение: 23 ноября 2021 г.

Математика и физика для школьников на дому

Границы | Использование платформы социальных аннотаций для заданий по чтению перед классом в перевернутом вводном уроке физики

Введение

Заставить студентов прочитать учебник перед тем, как прийти в класс, является важной проблемой в высшем образовании.Это становится все более актуальным, поскольку все больше классов колледжей применяют «перевернутые» стратегии обучения. Ключевой принцип модели перевернутого класса заключается в том, что учащимся выгодно иметь доступ к преподавателю (и другим сверстникам) при работе над занятиями, которые в традиционных классах обычно выполняются дома (например, наборы задач). Выполнение этих заданий в классе улучшает обучение учащихся, поскольку дает им возможность активно взаимодействовать с преподавателем и друг с другом (Herreid and Schiller, 2013).В перевернутом классе передача информации (традиционно выполняемая преподавателем, читающим лекцию во время урока) перемещается за пределы класса на предварительное задание, которое студенты должны выполнить перед тем, как прийти в класс. Эти предварительные задания обычно требуют от студентов просмотра видео лекции в Интернете или завершения чтения. Перенос информации из класса позволяет использовать время в классе для более интерактивных занятий, во время которых учащиеся могут активно взаимодействовать с преподавателями и другими учащимися.

Когда учащиеся знакомятся с материалом перед занятием, они лучше усваивают материал в классе (Schwartz and Bransford, 1998), они задают более содержательные вопросы в классе (Marcell, 2008) и лучше справляются с экзаменами (Narloch et al. ., 2006; Добсон, 2008; Джонсон, Кивиниеми, 2009). Студенты сообщают, что одним из наиболее важных факторов при принятии решения о том, участвовать ли в классе, является предварительное чтение учебника (Karp and Yoels, 1976). Связь между чтением перед классом и участием в классе особенно актуальна в перевернутых курсах, которые полагаются на активное участие в классе.

Поскольку предварительные задания по чтению заменяют лекции в перевернутых курсах и служат основным механизмом передачи информации, очень важно, чтобы учащиеся выполняли свои задания до начала занятий. Было показано, что даже в традиционных (не переворачиваемых) курсах колледжа чтение перед классом важно для обучения студентов, и все же 60–80% студентов не читают учебник перед тем, как прийти в класс (Cummings et al., 2002; Clump et al., 2004; Podolefsky, Finkelstein, 2006; Stelzer et al., 2009). Clump et al. (2004) изучили степень, в которой студенты-психологи сообщили о чтении своих учебников, и обнаружили, что студенты читают, в среднем, только 28% заданного чтения перед уроком и 70% перед экзаменом.

В других исследованиях изучается, сколько времени студенты проводят за чтением учебников и когда они читают. Берри и др. (2010) изучали привычки чтения перед занятиями студентов бакалавриата, обучающихся на финансовых курсах в трех разных университетах. Они обнаружили, что 18% студентов сообщают, что не читают учебник вообще, и примерно 92% студентов сообщают, что тратят на чтение 3 часа или меньше в неделю.Почти половина студентов (43%) сообщают, что читают учебник менее часа в неделю (Berry et al., 2010). Авторы также опросили студентов, чтобы узнать, когда они читают. Несмотря на рекомендацию преподавателей читать перед уроком, на самом деле очень немногие студенты делают это: только 18% студентов сообщают, что они часто читают перед уроком; 53% сообщают, что никогда или редко читают учебник перед классом (Berry et al., 2010). Подолефски и Финкельштейн (2006) обнаружили, что только 37% студентов сообщают, что регулярно читают учебник, и менее 13% читают перед классом.Вместо того, чтобы читать перед уроком, учащиеся сообщали, что читают преимущественно при подготовке к экзаменам, чтобы найти ответ на конкретный вопрос или помочь выполнить домашнее задание (Berry et al., 2010).

Есть несколько причин, по которым ученики не читают перед уроком. Некоторые исследования показывают, что учащиеся не видят связи между успешной сдачей экзаменов и чтением перед занятиями (Podolefsky and Finkelstein, 2006). Чтобы усилить связь между чтением перед занятиями и оценками за курс, многие преподаватели внедрили оценочные тесты по чтению перед занятиями (Burchfield, Sappington, 2000; Connor-Greene, 2000; Ruscio, 2001; Sappington et al., 2002). «Своевременное обучение» (JITT) — это одна из конкретных реализаций этого способа управления чтением перед занятиями (Novak et al., 1999). При использовании JITT перед уроком ученики должны отвечать на открытые вопросы о чтении онлайн, с одним вопросом, посвященным получению обратной связи от учеников о том, какой аспект чтения они находят наиболее запутанным. Преподаватели могут использовать эту обратную связь, чтобы адаптировать свои занятия и обучение к наиболее популярным областям, вызывающим у учащихся недоумение. Однако даже при наличии поощрений за успеваемость уровень соблюдения чтения перед классом все еще на удивление низок.Stelzer et al. (2009) сообщили, что даже с JITT 70% студентов никогда или редко читают учебник перед уроком. Heiner et al. (2014) записали соответствие учеников чтению перед классом в двух разных классах с помощью JITT-подобной реализации коротких целевых чтений и связанных онлайн-тестов по чтению (Heiner et al., 2014). Они обнаружили, что 79% учеников одного класса и 85% учеников других классов сообщили, что читают предварительное задание по чтению каждую неделю (или большую часть недели). Хотя эти результаты являются многообещающими, это исследование (а также другие упомянутые исследования по чтению перед классом) основывались на ответах учащихся; Sappington et al.(2002) обнаружили, что самооценка учеников к чтению часто искажена и недействительна.

Из литературы неясно, существует ли связь между читательским поведением перед классом и успеваемостью на экзамене. Подолефски и Финкельштейн (2006) изучали взаимосвязь между частотой, с которой студенты сообщают о чтении, и оценками за курс. Они провели это исследование по трем различным типам курсов: физика, основанная на исчислении, физика на основе алгебры и концептуальная физика.Для курсов, основанных на математике и алгебре, они не обнаружили значительной корреляции между оценкой курса и тем, сколько студенты сообщили о чтении. Для концептуального курса они обнаружили умеренную корреляцию. Смит и Джейкобс (2003) изучили корреляцию между временем, потраченным на чтение, и оценкой по курсу для студентов-химиков, а также не обнаружили корреляции между временем, затраченным на чтение (на основе данных, полученных от студентов), и оценками за курс. Heiner et al. (2014) обнаружили статистически значимую положительную корреляцию между успеваемостью учащихся на экзамене и частотой, с которой учащиеся проходили онлайн-тест по чтению.Поскольку большая часть исследований основана на самооценках учащихся и из-за отсутствия единого мнения о взаимосвязи между чтением перед уроками и оценками, мы решили систематически изучать эту взаимосвязь.

Вопросы исследования, на которые мы обращаемся:

(1) Каковы привычки чтения студентов перед классом на платформе социального обучения?

(2) Какие виды чтения перед классом влияют на успеваемость учащегося на экзамене в классе?

(3) Какова эффективность платформы в продвижении обучения студентов?

Теоретические основы

Принято считать, что учащиеся лучше понимают материал после обсуждения его с другими (Бонвелл и Эйсон, 1991; Сорчинелли, 1991).С точки зрения социального конструктивизма, учащиеся учатся в процессе обмена опытом и построения знаний и понимания посредством обсуждения (Выготский, 1978). Сообщества онлайн-обучения — это виртуальные места, которые объединяют вместе обучение и сообщество (Downes, 1999) и предоставляют учащимся среду для совместного накопления знаний. Условия совместного обучения предоставляют учащимся возможность выразить свое мышление, выработать понимание и вместе решать проблемы (Webb et al., 1995; Крауч и Мазур, 2001).

Дискуссионные онлайн-форумы успешно использовались в качестве инструментов для облегчения социального взаимодействия и обмена знаниями между учащимися (Rovai, 2002; Bradshaw and Hinton, 2004; Tallent-Runnels et al., 2006). Социально-конструктивная теория обучения с помощью технологий подчеркивает, что успешное обучение требует постоянного общения между учащимися, а также между преподавателями и учащимися (Brown and Campione, 1996). В результате при разработке стратегий онлайн-обучения преподаватели должны создавать социальную среду с высокой степенью интерактивности (Maor and Volet, 2007).Асинхронный характер сетевых дискуссионных форумов позволяет вести дискуссии между учащимися, а также между учащимися и преподавателями в любое время дня и ночи, и это главное преимущество перед другими формами учебной среды (Nandi et al., 2009).

Помимо онлайн-дискуссионных форумов, недавно были разработаны системы совместных аннотаций, которые используются в образовании в качестве социальных обучающих сообществ. Системы онлайн-аннотаций — это компьютерные средства коммуникации, которые позволяют группам людей совместно читать и комментировать материалы в Интернете.Многие исследования показали, что онлайн-системы аннотаций улучшают обучение учащихся в самых разных образовательных средах (Quade, 1996; Cadiz et al., 2000; Nokelainen et al., 2003; Hwang and Wang, 2004; Marshall and Brush, 2004; Ahren, 2005). ; Гупта и др., 2008; Роберт, 2009; Су и др., 2010).

Perusall: платформа социального обучения для чтения и аннотирования

Perusall — это онлайн-платформа для социального обучения, разработанная для содействия соблюдению требований к чтению перед классом, вовлеченности и концептуальному пониманию.Преподаватель создает онлайн-курс на Perusall , перенимая электронные версии учебников от издателей или загружая статьи или документы, а затем создает задания для чтения. Учащиеся асинхронно аннотируют назначенное чтение, публикуя (или отвечая) комментарии или вопросы в стиле чата.

Вид домашней страницы курса для преподавателя показан на рис. 1. Преподаватель загружает материалы для чтения в левую часть страницы (в разделе «Документы»), а затем создает определенные задания для чтения из этих документов, которые отображаются на правой панели.

Рисунок 1 . Persuall обзор курса инструктора.

На рис. 2 показано, что видит ученик после открытия задания для чтения и выделения определенного отрывка на странице в задании. Справа открывается окно беседы, в котором учащийся может задать вопрос или оставить комментарий.

Рисунок 2 . Страница задания для чтения в Perusall . (Примечание: изображенный человек предоставил письменное информированное согласие на публикацию своего идентифицируемого изображения, изображение учебника взято из OpenStax, University Physics, Volume 1.«Загрузите бесплатно по адресу https://openstax.org/details/books/university-physics-volume-1», никаких дополнительных разрешений от правообладателей для воспроизведения этого материала не требуется.)

На рисунке 3 показана страница, выделенная и аннотированная учащимися. Когда учащийся нажимает на конкретное выделение, оно становится фиолетовым, и справа открывается окно беседы для этого выделения.

Рисунок 3 . Задание для чтения в Perusall , показывающее основные моменты и аннотации учащихся (примечание: изображенный человек предоставил письменное информированное согласие на публикацию своего идентифицируемого изображения, изображение учебника взято из OpenStax, University Physics, Volume 1.«Загрузите бесплатно по адресу https://openstax.org/details/books/university-physics-volume-1», никаких дополнительных разрешений от правообладателей для воспроизведения этого материала не требуется).

Когда учащийся задает вопрос о конкретном отрывке, он автоматически помечается оранжевым вопросительным знаком, как показано на рисунке 3. Другие учащиеся могут отвечать в асинхронном разговоре.

Perusall также имеет интегрированный инструмент оценки, который предоставляет студентам и преподавателям постоянную обратную связь о том, как учащиеся выполняют задания по чтению.Наконец, Perusall имеет встроенный инструмент для инструкторов, который называется «Отчет о путях». В этом отчете автоматически суммируются основные проблемы, вызывающие путаницу у учащихся, для преподавателей, чтобы они могли подготовить учебный материал, специально ориентированный на содержание, с которым учащиеся испытывают наибольшие затруднения.

Социальные функции

В дополнение к основным функциям выделения и аннотирования, Perusall имеет ряд дополнительных функций, призванных превратить задание по чтению онлайн в социальный опыт, чтобы побудить учащихся взаимодействовать с материалом и с одноклассниками за пределами класса.Некоторые функции программного обеспечения предназначены для продвижения социального аспекта программного обеспечения.

Разделение

Если класс превышает 20 учеников (или другой порог, установленный преподавателем), программное обеспечение автоматически разделяет учеников в классе на группы, которые функционируют как «секции виртуального класса». Студенты могут только взаимодействовать и видеть аннотации, опубликованные другими участниками их группы (а также любые аннотации, опубликованные преподавателем). Это позволяет студентам ближе познакомиться с другими студентами в своей группе, и это знакомство способствует большему онлайн-взаимодействию.Наша предыдущая работа продемонстрировала, что, когда размер группы слишком велик, общее качество аннотаций учащихся снижается (Miller et al., 2016), поэтому эти меньшие группы не позволяют учащимся быть перегруженными чрезмерно большим количеством аннотаций и помогают сохранить общее качество взаимодействия высокое.

Аватары

Аватары других студентов и преподавателей, просматривающих одно и то же задание в одно и то же время, отображаются в верхнем левом углу экрана (рис. 2).Возможность видеть, как одноклассники (и преподаватели) одновременно читают задание, увеличивает социальную взаимосвязь процесса чтения и побуждает учащихся больше заниматься чтением (через программное обеспечение).

Голосование за

Студенты могут оставлять отзывы об аннотациях, сделанных другими студентами в их разделе, «голосуя за» аннотации. Есть два типа голосования за Perusall . Когда ученики хотят узнать ответ на вопрос, заданный другим учеником, они могут указать это, щелкнув оранжевый вопросительный знак.Например, на рис. 4 показано, что три студента щелкнули оранжевую кнопку со знаком вопроса для этого вопроса, что означает, что они тоже хотели бы знать ответ. Когда преподаватели просматривают вопросы в Perusall , они могут обратить особое внимание на вопросы, за которые проголосовали другие студенты.

Рисунок 4 . Голосование за вопросы в Perusall (примечание: изображенный человек предоставил письменное информированное согласие на публикацию своего идентифицируемого изображения).

Когда учащийся дает особенно полезное объяснение, другие учащиеся могут указать это, щелкнув зеленую галочку. На рисунке 5 пять студентов нашли объяснение к первому вопросу, которое помогло их пониманию. Когда учащиеся голосуют за объяснения других учащихся, это помогает им находить объяснения, которые особенно полезны для их концептуального понимания прочитанного. Обе эти функции поддержки предназначены для увеличения и поощрения социального компонента заданий по чтению в Интернете, а также для развития чувства общности в группах.

Рисунок 5 . Голосование за объяснения в Perusall (примечание: изображенные лица предоставили письменное информированное согласие на публикацию их идентифицируемых изображений).

Уведомления по электронной почте

Наконец, Perusall имеет функцию уведомления по электронной почте, которая предназначена для поощрения аспекта социального взаимодействия программного обеспечения, даже когда учащиеся не вошли в Perusall , сообщая им, когда одноклассник ответил на вопрос или комментарий, который они сделали (или нажали кнопку со знаком вопроса для).Через уведомление Perusall побуждает студентов продолжить разговор о чтении. На рисунке 6 показан пример уведомления по электронной почте, которое студент получает, когда одноклассник отвечает на его / ее вопрос. Уведомление побуждает учащихся повторно заняться чтением, просмотрев беседу и / или сообщив респонденту, был ли ответ полезен для их понимания. Студенты могут отвечать на электронное письмо в своем почтовом клиенте, и ответ добавляется непосредственно к беседе в Perusall , как если бы студент был в сети.

Рисунок 6 . Уведомление по электронной почте от Perusall .

Оценка

Perusall имеет интегрированный инструмент оценки, который автоматически оценивает участие учащихся в чтении и заполняет интегрированный журнал успеваемости (рис. 7).

Рисунок 7 . Журнал успеваемости в Perusall .

Алгоритм выставления оценок использует четыре критерия для оценки коллекции аннотаций учащихся для любого заданного чтения — своевременность, количество, качество и распределение — и учащиеся получают общую оценку, основанную на всех четырех из этих критериев.Алгоритм оценивания использует машинное обучение, чтобы стимулировать желаемое поведение учащихся: своевременное, тщательное и полное чтение текста с аннотациями, демонстрирующими вдумчивую интерпретацию предмета. Учащиеся получают оценку, основанную на том, насколько близко их общее поведение при чтении и аннотировании соответствует поведению, которое позволяет прогнозировать успех в классе.

Инструменты для инструктора

Помимо журнала оценок и обратной связи с индивидуальным заданием по чтению, которые предоставляют важную информацию для оценки как учащимся, так и преподавателям, Perusall также помогает преподавателям определять из аннотаций основные области путаницы, чтобы они могли подготовить материал класса, специально предназначенный для обращаясь к этим областям.С этой целью Perusall автоматически подбирает вопросы, которые задают учащиеся о конкретном задании по чтению, и с помощью алгоритма тематического моделирования группирует вопросы в три-четыре концептуальных области, вызывающих путаницу. На рисунке 8 показан пример отчета о путанице, созданного для конкретного задания чтения. Философия, лежащая в основе отчета о путанице, основана на своевременном обучении (Novak, 2011), в котором используются отзывы о работе, которую студенты выполняют дома (например, предварительные задания по чтению), для информирования о том, что делается в классе.

Рисунок 8 . Отчет о путанице в Perusall .

Методы исследования

Участники

Участниками этого исследования были студенты бакалавриата, обучающиеся на вводном курсе физики. Мы собрали данные о заданиях по чтению и данные экзаменов за два семестра курса, когда использовался Perusall [весна 2015 года (S15) и осень 2016 года (F16)]. В S15 было 74 студента, а в F16 — 79 студентов.Студенты курса S15 не были теми же студентами, что и курс F16. В связи с тем, что функция отслеживания событий программного обеспечения еще не была разработана в S15, большая часть анализа сосредоточена на когорте F16. Для сравнения мы также собрали данные об успеваемости за два предыдущих семестра курса, когда использовалась другая платформа социальных аннотаций [весна 2014 года (S14) и осень 2015 года (F15)]. На курс S14 было зачислено 72 студента, а на курс F15 — 75 студентов.Четыре группы студентов были очень похожи по составу. Студенты составляли 48–50% студентов-медиков и 50–52% студентов инженерных специальностей. Все четыре группы составляли 53–55% женщин и состояли из равного соотношения студентов второкурсников, младших и старших классов колледжа. У четырех групп был схожий уровень поступающих базовых знаний по физике, что измерялось средним баллом в концептуальном обзоре физики, проводимом в начале каждого семестра [ Force Concept Inventory (Hestenes et al., 1992) для осенних курсов и концептуального обзора по электричеству и магнетизму (Maloney et al., 2001) для весенних курсов].

Настройка

Мы провели это исследование в Школе инженерных и прикладных наук Гарвардского университета в рамках вводного курса физики под названием «Прикладная физика 50» (AP50). AP50 — это курс физики на основе вычислений, разработанный для студентов инженерных специальностей. Он разделен на два курса; AP50A, курс механики, преподаваемый осенью, и AP50B, курс по электричеству и магнетизму, преподаваемый весной.

Преподаватель был одним и тем же на протяжении всех четырех семестров, и в каждом семестре использовалась одна и та же педагогика. AP50 собирался дважды в неделю, и каждое занятие длилось 3 часа. В этом курсе все лекции были заменены заданиями по чтению в Perusall , а время занятий было полностью посвящено активному обучению. Педагогика была основана на особенностях как проектного обучения (Блюменфельд и др., 1991), так и командного обучения (Михаэльсен и др., 2002). Студенты работали в небольших группах по всем аспектам курса, включая оценивание.В классе было шесть различных типов занятий, каждый из которых был разработан, чтобы помочь студентам овладеть соответствующей физикой и приступить к проектам, которые были в центре внимания курса.

Поскольку лекций не было, студенты должны были читать учебник по телефону Perusall . К полуночи, в ночь перед каждым занятием, ученики должны были выполнить предварительное задание по чтению, выделив и аннотируя назначенную главу учебника, содержание которой было в центре внимания занятий на следующий день в классе.Поскольку класс собирался дважды в неделю, обычно давалось два задания по чтению по главам в неделю. В течение каждого семестра было назначено 17 глав, каждая из которых в среднем содержала 34 страницы. Чтобы получить полную оценку за каждое задание по чтению, студентам необходимо было ввести не менее 7 своевременных и продуманных аннотаций на каждую главу.

Процедура

Чтобы оценить эффективность Perusall и изучить, как и когда студенты использовали программное обеспечение, мы провели три различных типа анализа.Сначала мы извлекли из Perusall ряд показателей, которые описывают поведение учащихся при чтении: количество времени, которое учащиеся проводили за чтением, сколько времени до того, как учащиеся каждого класса входили в систему Perusall , и как часто они возвращались к одному и тому же заданию по чтению. . Мы рассчитали средние показатели учащихся по каждому заданию по чтению для каждого из этих показателей и суммировали их (на рисунках 9–13) как способ описания того, сколько и когда, по отношению к классу, студенты читали. Во-вторых, мы использовали статистическое программное обеспечение STATA, чтобы вычислить корреляцию между конкретными показателями чтения и успеваемостью учащихся на экзамене, чтобы мы могли определить, какие (если таковые имеются) типы поведения при чтении позволяют прогнозировать успеваемость на экзамене.На основе этих корреляций мы использовали STATA для разработки моделей линейной регрессии для прогнозирования результатов экзамена с использованием показателей поведения при чтении (контроль базовых знаний физики). В-третьих, чтобы изучить эффективность программного обеспечения в содействии обучению студентов, мы провели сравнительное исследование двух различных типов программных платформ для социальных аннотаций. Мы сравнили результаты экзаменов в течение двух семестров AP50, когда использовался Perusall (S15, F16), с результатами на тех же экзаменах в течение двух других семестров (S14, F15), когда использовалась другая платформа социальных аннотаций.Экзамены в каждом из двух осенних семестров (F15 и F16) были идентичны, как и экзамены в каждом из двух весенних семестров (S14 и S15). Чтобы убедиться, что поступающие знания по физике для двух популяций осенних и двух весенних были одинаковыми, мы использовали STATA для проведения двухвыборочного теста t для равных средних значений (Snedecor and Cochran, 1989).

Рисунок 9 . Гистограмма количества заданий, которые студенты не выполняют до начала занятий в каждом семестре.

Это исследование было проведено в соответствии с рекомендациями Институционального наблюдательного совета (IRB) Гарвардского университета, Комитета по использованию людей в качестве субъектов. IRB классифицировал это исследование как «минимальный риск» и, следовательно, не требовал письменного согласия участников.

Результаты

«Поведение учащихся перед классом» по телефону

На рисунке 9 показано, в какой степени студенты выполняют предварительные задания по чтению за два семестра, в которых использовался Perusall .В каждом семестре примерно 60% студентов выполнили каждое из 17 заданий по чтению. На Рисунке 9 показано, что на S15 примерно 90% студентов выполнили все задания по чтению, кроме пары; в F16 95% студентов выполнили все задания по чтению, кроме пары.

Perusall позволяет нам собирать данные о том, сколько времени студенты проводят на каждой отдельной странице задания по чтению. Используя эти данные, мы можем определить, когда студент полностью выполняет задание.Мы определяем страницу как «прочитанную», если время, проведенное на этой странице, превышает 10 секунд и меньше 20 минут. Мы определяем студента как выполнившего задание, разделив для каждого задания количество прочитанных страниц на общее количество страниц в задании. Основываясь на этой метрике, мы обнаруживаем, что 80% учащихся выдерживают как минимум 95% чтения и что еще 10% учащихся проходят 80% чтения (рис. 10).

Рисунок 10 .Гистограмма среднего процента заданий по чтению, выполненных учащимися перед уроком.

Используя те же данные, мы обнаружили, что в среднем студенты тратят 3 часа 20 минут в неделю на чтение на Perusall (рис. 11).

Рисунок 11 . Гистограмма среднего количества часов, которые студенты тратят на чтение в неделю.

На Рисунке 12 показано среднее количество индивидуальных «сессий», которые учащиеся проводят для выполнения своих заданий по чтению. Мы определяем сеанс как любые совокупные страницы, прочитанные дольше 10 минут, по крайней мере, через 2 часа с момента предыдущего сеанса чтения.В среднем студенты делят чтение каждого задания на семь разных занятий.

Рисунок 12 . Гистограмма среднего количества сеансов чтения на задание.

На рис. 13 показано среднее количество аннотаций, которые студенты вводят за задание. В течение семестра студенты написали в общей сложности 16 066 аннотаций на Perusall . В среднем учащиеся делают 13,3 аннотации к каждому заданию — почти вдвое больше, чем рекомендует система.

Рисунок 13 . Гистограмма среднего количества аннотаций, введенных студентами за задание на Perusall .

Взаимосвязь между поведением учащихся при чтении и успеваемостью в классе

Чтобы изучить взаимосвязь между поведением чтения и успеваемостью в классе, мы построили серию моделей линейной регрессии, прогнозирующих успеваемость учащихся на экзамене (усредненная по пяти экзаменам в течение семестра) на основе ранее обсуждавшихся показателей чтения и аннотирования.Эти модели представлены в Таблице 1. Мы учитываем поступающий физический фон, включая результаты студентов перед семестром в опросник Force Concept Inventory (Hestenes et al., 1992) и концептуальный обзор по электричеству и магнетизму (Maloney et al. др., 2001). Мы обнаружили, что студенты, которые разбивают чтение на большее количество сессий, лучше справляются с аудиторными экзаменами, чем студенты, которые читают за меньшее количество сессий, даже с учетом знаний физики перед курсом и количества времени, которое студенты проводят за чтением.

Таблица 1 . Стандартизированные коэффициенты для моделей линейной регрессии, прогнозирующие среднюю успеваемость на экзамене с использованием среднего времени, которое студенты проводят за чтением каждой главы, и среднего количества занятий, которые студенты разбивают на чтение в качестве переменных-предикторов и контроля знаний физики перед занятиями (pre-semester FCI).

Модель 1 показывает, что мы можем предсказать 42% вариабельности средней успеваемости учащихся на экзамене, используя только их результат в предсеместровом опроснике Force Concept Inventory .Если мы добавим среднее количество времени, которое студенты проводят за чтением (модель 2), мы можем предсказать незначительно большую (43%) вариабельность результатов экзамена, хотя эта разница не является значительной. Когда мы добавляем к модели среднее количество сессий, которые учащиеся используют для завершения чтения, мы обнаруживаем, что можем предсказать почти на 10% больше вариабельности успеваемости учащихся на экзамене (модель 3). Увеличение количества сессий, в которых студент завершает чтение, на одно SD увеличивает среднюю успеваемость студента на экзамене на 0.41 SD ( p <0,01). Ни один из других показателей чтения / аннотаций не позволяет прогнозировать среднюю успеваемость студента на экзамене.

Успеваемость учащихся на экзаменах в классе

Наконец, мы сравниваем две разные когорты одного и того же курса и показываем, что когорта, для которой Perusall использовалась для выполнения предварительных заданий по чтению, показала значительно лучшие результаты на одних и тех же экзаменах в классе по сравнению со студентами предыдущего года, когда Perusall не использовался.

На рис. 14 показаны результаты студенческих экзаменов на 10 аудиторных экзаменах, проведенных за 2 года AP50 (пять в осеннем семестре и пять в весеннем семестре). В то время как когорта студентов были разными в течение четырех семестров, таблица 2 показывает, что четыре группы студентов имели одинаковый уровень поступающих знаний по физике в начале каждого семестра (по данным опросника Force Concept Inventory и концептуального обзора Conceptual Survey. в электричестве и магнетизме ). Мы провели двухвыборочные испытания т , чтобы подтвердить, что эффективность этих концептуальных инвентаризаций была одинаковой для двух осенних групп и двух пружинных групп ( p = 0.32 и p = 0,36 соответственно).

Рисунок 14 . Сравнение результатов экзамена между двумя разными когортами одного и того же курса, единственная разница заключается в использовании Perusall в качестве платформы для онлайн-обучения. Планки погрешностей представляют собой SEM.

Таблица 2 . Сравнение результатов исследования концептуальной физики перед курсом между студентами четырех семестров (S14 / F15, когда Perusall не использовался, по сравнению с S15 / F16, когда использовался Perusall ).

Единственная разница в курсе между S14 / F15 и S15 / F16 заключалась в использовании Perusall . В течение семестров S14 / F15 использовался более простой инструмент аннотации для управления заданиями по чтению перед занятиями. Этому инструменту аннотации не хватало многих социальных функций и возможностей машинного обучения Perusall . Студенты семестров S15 / F16 набрали на 5–10% больше результатов по всем экзаменам, кроме двух из 10, по сравнению со студентами предыдущих семестров, когда Perusall не использовался ( p <0.05). На основе двухвыборочного теста t , усредненного по всем пяти экзаменам осенью, ученики в классе, который использовал Perusall , получили значительно лучшие результаты, чем класс, который не использовал Perusall ( p <0,05) . Учащиеся осеннего класса, которые не использовали Perusall , имели средний балл за экзамен 38% по сравнению с учениками осеннего класса, который использовал Perusall , у которых средний балл за экзамен составлял 43% (величина эффекта = 0,34). То же самое верно и при усреднении всех пяти весенних экзаменов — учащиеся из класса, использовавшего Perusall , превзошли учащихся предыдущего года ( p <0.05). Учащиеся весеннего класса, которые не использовали Perusall , имели средний балл за экзамен 41% по сравнению со студентами весеннего класса, который использовал Perusall , у которых средний балл за экзамен составлял 45% (величина эффекта = 0,31).

Обсуждение и заключение

В этом исследовании изучается поведение учащихся перед началом занятий при чтении на Perusall , платформе социального обучения, которая позволяет учащимся взаимодействовать и обсуждать материалы курса в Интернете. Мы обнаружили, что выполнение студентами заданий по чтению значительно выше, чем то, о чем сообщается в подавляющем большинстве литературных источников.С Perusall 90–95% учащихся выполняют все задания по чтению, кроме нескольких, перед уроком. Для сравнения, в большинстве литературных источников сообщается, что 60–80% учащихся не читают учебник перед тем, как прийти в класс (Cummings et al., 2002; Clump et al., 2004; Podolefsky, Finkelstein, 2006; Stelzer et al., 2009 г.). Одно исследование показало, что с JITT-подобной реализацией чтения перед классом от 80 до 85% студентов завершили чтение перед уроком (Heiner et al., 2014), но это исследование было основано на данных о чтении, сообщаемых учащимися, который оказался ненадежным.Используя данные о чтении из Perusall , мы обнаружили, что 80% учеников выполняют 100% задания по чтению перед уроком. Этот процент также значительно выше, чем сообщается в литературе: Clump et al. (2004) обнаружили, что студенты читают в среднем только 28% заданного чтения перед уроком.

В дополнение к более высокому уровню выполнения предварительных заданий по чтению, мы также обнаружили, что на Perusall учащиеся читают дольше, чем указано в литературе.Примерно 92% студентов сообщают, что они проводили за чтением учебника не более 3 часов в неделю. На Perusall студенты тратят в среднем 3 часа 20 минут в неделю на чтение этого курса.

Изучая взаимосвязь между поведением при чтении и успеваемостью в классе, мы обнаружили, что среднее время, затрачиваемое на чтение одной главы, не является предиктором успеваемости учащихся на экзамене. Это согласуется с тем, что уже сообщалось в литературе (Smith and Jacobs, 2003; Podolefsky and Finkelstein, 2006).Однако следует отметить, что все предыдущие исследования взаимосвязи между временем, затраченным на чтение, и успеваемостью на экзамене были основаны на данных, предоставленных студентами. В нашем исследовании используются данные, полученные непосредственно с платформы Perusall . Однако мы обнаруживаем, что студенты, которые разбивают чтение на большее количество сеансов чтения, лучше справляются с аудиторскими экзаменами, чем студенты, которые читают за меньшее количество сеансов. Это верно даже тогда, когда мы контролируем количество времени, которое студенты проводят за чтением, и, учитывая эффект интервалов, хорошо известный феномен в психологии: материал усваивается более эффективно и легко, когда он изучается в течение нескольких раз с интервалом в более длительный период. промежуток времени, а не пытаться изучить его за короткий промежуток времени (Демпстер и Фаррис, 1990).

Наконец, мы обнаружили, что студенты, использующие Perusall , значительно лучше справляются с аудиторскими экзаменами, чем студенты, использующие простой инструмент аннотации без некоторых социальных функций и функций машинного обучения Perusall . Мы понимаем, что этот результат не указывает на причинно-следственную связь и должен интерпретироваться осторожно, учитывая тот факт, что другие факторы могут искажать результаты. Необходимо провести дополнительные исследования, чтобы точно определить, почему учащиеся значительно лучше справляются с использованием Perusall . Perusall имеет много функций, которых не было у другой платформы. Например, в Perusall оценка встроена прямо в платформу, и студенты получают регулярную и своевременную обратную связь. На другой платформе оценка проводилась отдельно преподавателями, поэтому студенты получали спорадические и менее целенаправленные отзывы. Perusall также имеет множество социальных функций (разделение на разделы, аватары, голосование, уведомления по электронной почте), которые предназначены для улучшения взаимодействия между учениками.Наконец, отчет о путанице облегчает преподавателю решение основных проблем, вызывающих замешательство учащихся в классе, что позволяет лучше направить время в классе, чтобы сбить учащихся с толку, и позволяет учащимся лучше видеть связь между заданиями по чтению перед классом и заданиями по чтению. -классные мероприятия.

Мы продемонстрировали эффективность Perusall в качестве платформы социального обучения и показали, что выполнение студентами предварительных заданий по чтению значительно выше, чем то, о чем сообщалось в других исследованиях.Короче говоря, с Perusall мы лучше можем побуждать студентов выполнять задания по чтению, и делать это таким образом — с интервалом повторения — что приводит к лучшим результатам. Таким образом, Perusall представляет собой полезный инструмент для доставки контента учащимся вне класса и для создания сообщества онлайн-обучения, в котором учащиеся могут обсуждать содержание курса и развивать понимание. Это особенно важно в перевернутых и гибридных курсах или любом другом курсе, который основан на предварительных заданиях по чтению.

Заявление об этике

В рамках этого исследования мы участвовали в исследовании Гарвардского комитета по использованию людей в качестве субъектов (CUHS).

Авторские взносы

Несколько человек внесли свой вклад в работу, описанную в этой статье. Э.М. придумал основную идею для этой работы. KM, BL, GK и EM разработали и провели исследование, а KM проанализировал результаты и написал первый черновик статьи. Все авторы внесли свой вклад в разработку рукописи.

Заявление о конфликте интересов

Авторы разработали технологию, описанную в этой статье, в основном в Гарвардском университете.Perusall.com — коммерческий продукт, основанный на этой работе. Авторы являются соучредителями Perusall, LLC, компании, которая управляет perusall.com.

Список литературы

Берри Т., Кук Л., Хилл Н. и Стивенс К. (2010). Исследовательский анализ использования учебников и учебных привычек: неправильные представления и препятствия на пути к успеху. Сб. Обучайте . 59, 31–39.

Google Scholar

Блюменфельд, П. К., Солоуэй, Э., Маркс, Р. У., Крайчик, Дж. С., Гуздиал, М., и Палинксар, А.(1991). Мотивация к обучению на основе проектов: поддержание деятельности, поддержка обучения. Educ. Psychol. 26, 369–398. DOI: 10.1080 / 00461520.1991.9653139

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Bonwell, C.C., и Eison, J.A. (1991). Активное обучение: создание азарта в классе. 1991 ASHE-ERIC Отчеты о высшем образовании . Вашингтон, округ Колумбия: Информационный центр ERIC по высшему образованию.

Google Scholar

Брэдшоу, Дж., И Хинтон, Л.(2004). Преимущества списка для обсуждения в режиме онлайн в рамках традиционного курса дистанционного обучения. турк. Интернет J. Дистанционное обучение. 5.

Google Scholar

Браун, А., Кампионе, Дж. (1996). «Психологическая теория и дизайн инновационной среды обучения: принципы и системы процедур», в Innovations in Learning: New Environment for Education , eds L. Schauble, and R. Glaser (Mahwah, NJ: Erlbaum), 289–325.

Google Scholar

Берчфилд, К.М. и Саппингтон Дж. (2000). Выполнение обязательных заданий по чтению. Учить. Psychol. 27, 58–60.

Google Scholar

Cadiz, J. J., Gupta, A., and Grudin, J. (2000). «Использование веб-аннотаций для асинхронной совместной работы над документами», в Proceedings of CSCW’00: The 2000 ACM Conference on Computer Supported Cooperative Work (Филадельфия, Пенсильвания: ACM), 309–318.

Google Scholar

Кламп М.А., Бауэр Х. и Брэдли К.(2004). Степень, в которой студенты-психологи читают учебники: анализ чтения в нескольких классах в рамках учебной программы по психологии. J. Instr. Psychol. 31, 227–232.

Google Scholar

Коннор-Грин, П. А. (2000). Оценка и продвижение обучения студентов: стирание границ между обучением и тестированием. Учить. Psychol. 27, 84–88. DOI: 10.1207 / S15328023TOP2702_01

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Крауч, К. Х., Мазур, Э.(2001). Инструктаж коллег: десятилетний опыт и результаты. Am. J. Phys. 69, 970–997. DOI: 10.1119 / 1.1374249

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Каммингс, К., Френч, Т., и Куни, П. Дж. (2002). «Использование студентами учебников на вводном уровне физики», в материалах Proceedings of PERC’02: In Physics Education Research Conference , ред. С. Франклин, К. Каммингс и Дж. Маркс (Бойсе, штат Иллинойс), 7–8.

Google Scholar

Демпстер, Ф. Н. и Фаррис, Р.(1990). Эффект интервала: исследования и практика. J. Res. Dev. Educ. 23, 97–101.

Google Scholar

Добсон, Дж. Л. (2008). Использование формирующих онлайн-викторин для улучшения подготовки к классу и повышения баллов на итоговых экзаменах. Adv. Physiol. Educ. 32, 297–302. DOI: 10.1152 / advan..2008

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гупта С., Кондит К. и Гупта А. (2008). Graphitti: система управления аннотациями для разнородных объектов.Документ , представленный на 24-й Международной конференции IEEE по инженерии данных , Канкун, Мексика, 1568–1571.

Google Scholar

Хайнер К. Э., Банет А. И. и Виман К. (2014). Подготовка учеников к уроку: как заставить 80% учеников читать учебник перед уроком. Am. J. Phys. 82, 989–996.

Google Scholar

Херрейд, К., Шиллер, Н. (2013). Тематические исследования и перевернутый класс. J. Coll. Sci. Учат. 42, 62–66.

Google Scholar

Hestenes, D., Wells, M., and Swackhamer, G. (1992). Инвентаризация концепции силы. Phys. Учат. 30, 141–157. DOI: 10.1119 / 1.2343497

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Hwang, W. Y. и Wang, C. Y. (2004). «Исследование применения системы аннотаций в веб-материалах», Proceedings of GCCCE ’04: 8-я Глобальная китайская конференция по компьютерам в образовании, , Гонконг.

Google Scholar

Джонсон, Б.К. и Кивиниеми М. Т. (2009). Влияние онлайн-викторин на результаты экзаменов по курсу социальной психологии бакалавриата. Учить. Psychol. 36, 33–37. DOI: 10.1080 / 00986280802528972

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Карп Д. А. и Йоэлс В. К. (1976). Класс колледжа: некоторые наблюдения о значениях участия студентов. Sociol. Soc. Res. 60, 421–439.

Google Scholar

Мэлони, Д.П., О’Кума, Т. Л., Хиггельке, К. Дж., И Ван Хеувелен, А. (2001). Изучение концептуальных знаний студентов об электричестве и магнетизме. Am. J. Phy. 69, S12 – S23. DOI: 10.1119 / 1.1371296

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Маор, Д., и Волет, С. (2007). Интерактивность в профессиональном обучении: обзор исследований, основанных на исследованиях. Aust. J. Educ. Technol. 23, 227–247. DOI: 10.14742 / ajet.1268

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Марселл, М.(2008). Эффективность регулярных онлайн-викторин для увеличения посещаемости занятий и подготовки. Внутр. J. Scholarsh. Учат. Учиться. 2, 7. DOI: 10.20429 / ijsotl.2008.020107

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Маршалл, К. С., и Браш, А. Дж. Б. (2004). «Изучение взаимосвязи между личными и общедоступными аннотациями», в Proceedings of JCDL’04: The 2004 ACE / IEEE Conference on Digital Libraries (Tucson, AZ), 349–357.

Google Scholar

Михаэльсен, Л.К., Найт, А. Б., и Финк, Л. Д. (редакторы) (2002). Командное обучение: трансформирующее использование малых групп . Вестпорт, Коннектикут: Издательская группа Гринвуд.

Google Scholar

Миллер К., Зайто С., Каргер Д., Ю Дж. И Мазур Э. (2016). Анализ вовлеченности студентов в онлайн-систему аннотаций в контексте перевернутого вводного урока физики. Phys. Rev. Phys. Educ. Res. 12, 020143. DOI: 10.1103 / PhysRevPhysEducRes.12.020143

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Нанди, Д., Чанг, С., и Бальбо, С. (2009). «Концептуальная основа для оценки качества взаимодействия на сетевых дискуссионных форумах», Same Places, Different Spaces. Слушания Ascilite Auckland 2009 .

Google Scholar

Нарлох Р., Гарбин К. П. и Тернэдж К. Д. (2006). Преимущества предварительных викторин. Учить. Psychol. 33, 109–112. DOI: 10.1207 / s15328023top3302_6

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Нокелайнен П., Курхила Дж., Миеттинен, М., Флорин, П., и Тирри, Х. (2003). «Оценка роли инструмента аннотации на основе общих документов в совместном обучении, ориентированном на учащегося», в Proceedings of ICALT’03: 3-й Международной конференции IEEE по передовым технологиям обучения (Афины), 200–203.

Google Scholar

Новак, Г. М. (2011). Своевременное обучение. Новые направления преподавания и обучения . 2011, 63–73.

Google Scholar

Новак, Г.М., Паттерсон, Э. Т., Гаврин, А. Д., и Кристиан, В. (1999). Своевременное обучение: сочетание активного обучения с веб-технологиями . Река Аппер Сэдл, Нью-Джерси: Аддисон-Уэсли.

Google Scholar

Подолефский Н., Финкельштейн Н. (2006). Воспринимаемая ценность учебников физики для колледжей: студенты и преподаватели могут не соглашаться друг с другом. Phys. Учат. 44, 338–342. DOI: 10.1119 / 1.2336132

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Куэйд, А.М. (1996). «Оценка удержания и глубины обработки, связанной с ведением заметок с использованием традиционного карандаша и бумаги и онлайн-блокнота во время компьютерного обучения», в Proceedings of Selected Research and Development Presentations на Национальном съезде 1996 года Ассоциации образовательных Связь и технологии (Индианаполис, Индиана), 559–570.

Google Scholar

Роберт К. А. (2009). Аннотация для обмена знаниями в совместной среде. J. Knowl. Manag. 13, 111–119. DOI: 10.1108 / 13673270

1206

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Роваи, А. П. (2002). Создание чувства общности на расстоянии. Внутр. Rev. Res. Откройте Distrib. Учиться. 3. doi: 10.19173 / irrodl.v3i1.79

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ruscio, J. (2001). Проведение викторин наугад для улучшения чтения учащихся. Учить. Psychol. 28, 204–206.

Google Scholar

Саппингтон, Дж., Кинси, К., и Мансаяк, К. (2002). Два исследования комплаентности к чтению среди студентов колледжа. Учить. Psychol. 29, 272–274. DOI: 10.1207 / S15328023TOP2904_02

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шварц, Д. Л., и Брансфорд, Дж. Д. (1998). Время рассказывать. Cogn. Instr. 16, 475–5223. DOI: 10.1207 / s1532690xci1604_4

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Смит, Б. Д., и Джейкобс, Д. С. (2003). TextRev: обзор того, как студенты общей и органической химии используют ресурсы учебников. J. Chem. Educ. 80, 99. DOI: 10.1021 / ed080p99

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Snedecor, G. W. и Cochran, W. G. (1989). Дисперсионный анализ: модель случайных эффектов. Статистические методы . Эймс, Айова: Издательство государственного университета Айовы, 237–252.

Google Scholar

Сорчинелли, М. Д. (1991). Результаты исследования семи принципов. Новые направления преподавания и обучения . 1991, 13–25. DOI: 10.1002 / tl.372194

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Стельцер, Т., Гладдинг, Г., Местре, Дж. П., и Брукс, Д. Т. (2009). Сравнение эффективности мультимедийных модулей с традиционными учебниками для изучения вводных материалов по физике. Am. J. Phys. 77, 184–190. DOI: 10.1119 / 1.3028204

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Су, А. Ю. С., Ян, С. Х., Хван, В. Ю., и Чжан, Дж. (2010). Система совместных аннотаций на основе Web 2.0 для расширения обмена знаниями в среде совместного обучения. Comput. Educ. 55, 752–766. DOI: 10.1016 / j.compedu.2010.03.008

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Таллент-Раннелс, М. К., Томас, Дж. А., Лан, В. Ю., Купер, С., Ахерн, Т. К., Шоу, С. М. и др. (2006). Обучающие курсы онлайн: обзор исследования. Rev. Educ. Res. 76, 93–135. DOI: 10.3102 / 00346543076001093

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Выготский, Л. С. (1978). Разум в обществе: развитие высших психологических процессов .Кембридж, Массачусетс: Издательство Кембриджского университета.

Google Scholar

Уэбб, Н. М., Немер, К., Чижик, А., и Сугрю, Б. (1995). Использование групповой совместной работы как окна в познавательные процессы учащихся . Технический отчет CSE 404. Лос-Анджелес, Калифорния: Национальный центр исследований стандартов оценки и тестирования студентов (CRESST).

Google Scholar