Инвентарь концепций - Concept inventory

А инвентарь концепции это критериальный тест разработан, чтобы помочь определить, правильно ли работает студент знание определенного набора понятий. Исторически сложилось так, что инвентаризация концепций проводилась в форме тесты с множественным выбором для облегчения интерпретации и администрирования в больших классах. В отличие от типичного теста с множественным выбором, разработанного учителем, вопросы и варианты ответов в описи концепций являются предметом обширных исследований. Цели исследования включают установление (а) диапазона того, что, по мнению людей, задается конкретным вопросом, и (б) наиболее распространенных ответов на вопросы. Инвентаризация концепций оценивается для обеспечения тестирования надежность и срок действия. В окончательной форме каждый вопрос включает один правильный ответ и несколько отвлекающих факторов.

В идеале оценка за тест, основанный на критериях, отражает объем знаний, полученных учащимся. Критерийные тесты отличаются от нормативные тесты в этом (теоретически) первое не используется для сравнения индивидуальной оценки с оценкой группы. Обычно цель критериального теста состоит в том, чтобы установить, усвоил ли учащийся заранее определенный объем знаний; при получении результата теста на уровне или выше оценка отсечения, учащийся может перейти к изучению совокупности содержательных знаний, которые следует далее в учебной последовательности. В целом, значения сложности задания в диапазоне от 30% до 70% лучше всего могут предоставить информацию о понимании учащимися.

Отвлекающие факторы - это неправильные или не относящиеся к делу ответы, которые обычно (но не всегда) основаны на широко распространенных заблуждениях учащихся.[1] Разработчики тестов часто исследуют неправильные представления студентов, исследуя ответы студентов на открытые вопросы для сочинения и проводя со студентами собеседования «подумайте вслух». Отвлекающие факторы, выбранные студентами, помогают исследователям понять мышление студентов и дают инструкторам представление о предшествующих знаниях студентов (а иногда и о твердых убеждениях). Эта исследовательская база лежит в основе конструирования и проектирования инструментов и помогает преподавателям получать подсказки об идеях учащихся. научные заблуждения, и дидаскалогенный («вызванные учителем» или «вызванные обучением») путаницы и концептуальные лакуны, мешающие обучению.

Используемые реестры концепций

Инвентаризация концепций - это диагностические тесты, связанные с образованием.[2] В 1985 году Халлун и Хестенес ввели «диагностический тест механики с множественным выбором» для проверки представлений студентов о движении.[3] Он оценивает понимание студентами основных понятий классической (макроскопической) механики. Чуть позже Инвентарь концепции Force (FCI), еще один концептуальный инвентарь, был разработан.[3][4][5] FCI был разработан для оценки понимания студентами Ньютоновский концепции силы. Hestenes (1998) обнаружил, что, хотя «почти 80% [студентов, заканчивающих вводные курсы физики в колледже] могли заявить Третий закон Ньютона в начале курса. Данные FCI показали, что менее 15% из них полностью поняли это в конце ". Эти результаты были воспроизведены в ряде исследований с участием студентов в различных учреждениях (см. Раздел" Источники "ниже). Тем не менее, остается вопрос, что именно меры FCI.[6] Результаты Hake (1998) с использованием FCI привели к большему признанию в научное образование сообщества о важности «интерактивного взаимодействия» студентов с усвоенными материалами.[7]

Это схематическое изображение графика Хека (см. Красную страницу[8])

.

С момента создания FCI были разработаны и другие физические инструменты. К ним относятся концептуальная оценка силы и движения, разработанная Торнтоном и Соколовым.[9] и Краткая оценка электричества и магнетизма, разработанная Ding et al.[10] Обсуждение того, как был разработан ряд концептуальных описей, см. В Beichner.[11] Информацию о тестах концепции физики можно найти на веб-сайте NC State Physics Education Research Group (см. Внешние ссылки ниже).

В дополнение к физике в статистика,[12] химия,[13][14] астрономия,[15] базовый биология,[16][17][18][19] естественный отбор,[20][21][22] генетика,[23] инженерное дело,[24] геонаука.[25] и Информатика.[26]

Во многих областях фундаментальные научные концепции выходят за рамки дисциплинарных ограничений. Примером инвентаризации, которая оценивает знание таких концепций, является инструмент, разработанный Одом и Барроу (1995) для оценки понимания распространение и осмос.[27] Кроме того, существуют концептуальные инструменты без множественного выбора, такие как подход на основе эссе, предложенный Wright et al. (1998)[14] а также эссе и устные экзамены, используемые Nehm and Schonfeld (2008).[21] и Купер и др. [28] для измерения понимания студентами структур Льюиса по химии.

Предостережения, связанные с использованием концептуального инвентаря

Некоторые описи концепций проблематичны. Проверенные концепции могут не быть фундаментальными или важными в конкретной дисциплине, задействованные концепции могут не преподаваться в явном виде в классе или учебной программе, или для правильного ответа на вопрос может потребоваться лишь поверхностное понимание темы. Следовательно, можно либо переоценить, либо недооценить уровень знаний учащихся. Хотя инвентаризация понятий, предназначенная для выявления тенденций в мышлении учащихся, может оказаться бесполезной при мониторинге успеваемости в результате педагогических вмешательств, дисциплинарное мастерство может не быть переменной, измеряемой конкретным инструментом. Пользователи должны быть осторожны, чтобы убедиться, что инвентаризация концепций на самом деле проверяет концептуальное понимание, а не способность к сдаче тестов, языковые навыки или другие способности, которые могут повлиять на выполнение теста.

Использование экзаменов с несколькими вариантами ответов в качестве перечня концепций вызывает споры. Сама структура описей концепций с множественным выбором поднимает вопросы, касающиеся того, в какой степени сложные и часто нюансированные ситуации и идеи должны быть упрощены или прояснены для получения однозначных ответов. Например, экзамен с несколькими вариантами ответов, предназначенный для оценки знаний основных концепций естественного отбора.[20] не соответствует ряду стандартов контроля качества.[22] Одна из проблем экзамена состоит в том, что два члена каждой из нескольких пар параллельных заданий, каждая пара предназначена для измерения ровно одного ключевого понятия естественного отбора, иногда имеют очень разные уровни сложности.[21] Другая проблема заключается в том, что экзамен с множественным выбором переоценивает знания о естественном отборе, что отражается в успеваемости учащихся на экзамене на диагностическое сочинение и на устном диагностическом экзамене - два инструмента с достаточно хорошими конструировать действительность.[21] Хотя оценка концептуальных описаний в форме эссе или устных экзаменов является трудоемким, дорогостоящим и сложным для выполнения с большим количеством студентов, такие экзамены могут предложить более реалистичную оценку фактического уровня концептуального мастерства учащихся, а также их заблуждения.[14][21] Однако недавно были разработаны компьютерные технологии, которые могут оценивать ответы на эссе по инвентаризации концепций в биологии и других областях (Nehm, Ha, & Mayfield, 2011),[29] обещает облегчить оценку описей концепций, организованных в виде (транскрибированных) устных экзаменов, а также эссе.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Разработка и проверка инструментов для измерения обучения экспертному мышлению». У. К. Адамс и К. Э. Виман, 2010. Международный журнал естественнонаучного образования, 1-24. я первый, Дои:10.1080/09500693.2010.512369
  2. ^ Treagust, Дэвид Ф. (1988). «Разработка и использование диагностических тестов для оценки неправильных представлений студентов о науке». Международный журнал естественно-научного образования. Informa UK Limited. 10 (2): 159–169. Bibcode:1988IJSEd..10..159T. Дои:10.1080/0950069880100204. ISSN  0950-0693.
  3. ^ а б Халлуэн, И. А., & Хестен, Д. Концепции здравого смысла о движении (1985). Американский журнал физики, 53, 1043-1055
  4. ^ Гестен, Дэвид; Уэллс, Малькольм; Swackhamer, Грегг (1992). «Инвентаризация концепции силы» (PDF). Учитель физики. Американская ассоциация учителей физики (AAPT). 30 (3): 141–158. Bibcode:1992PhTea..30..141H. Дои:10.1119/1.2343497. ISSN  0031-921X.
  5. ^ Хестенес, Дэвид (1998). «Кому нужны исследования в области физического образования !?». Американский журнал физики. Американская ассоциация учителей физики (AAPT). 66 (6): 465–467. Bibcode:1998AmJPh..66..465H. Дои:10.1119/1.18898. ISSN  0002-9505.
  6. ^ Хаффман, Дуглас; Хеллер, Патрисия (1995). «Что на самом деле измеряет инвентарь концепции силы?» (PDF). Учитель физики. Американская ассоциация учителей физики (AAPT). 33 (3): 138–143. Bibcode:1995PhTea..33..138H. Дои:10.1119/1.2344171. ISSN  0031-921X.
  7. ^ Хейк, Ричард Р. (1998). «Интерактивное взаимодействие по сравнению с традиционными методами: обзор данных испытаний механики для вводных курсов физики с участием шести тысяч студентов». Американский журнал физики. Американская ассоциация учителей физики (AAPT). 66 (1): 64–74. Bibcode:1998AmJPh..66 ... 64H. Дои:10.1119/1.18809. ISSN  0002-9505.
  8. ^ Красноватая страница. Посетил 14 февраля 2011 г.
  9. ^ Торнтон, Рональд К .; Соколофф, Дэвид Р. (1998). «Оценка изучения студентами законов Ньютона: концептуальная оценка силы и движения и оценка учебных программ и лабораторий активного обучения». Американский журнал физики. Американская ассоциация учителей физики (AAPT). 66 (4): 338–352. Bibcode:1998AmJPh..66..338T. Дои:10.1119/1.18863. ISSN  0002-9505.
  10. ^ Дин, L, Чабай, р, Шервуд Б. и Байхнер Р. (2006). Оценка инструмента оценки электричества и магнетизма: Краткая оценка электричества и магнетизма Краткая оценка электричества и магнетизма (BEMA). Phys. Преподобный С.Т. Физика Под ред. Исследование 2, 7 стр. Дин, Линь; Чабай, Рут; Шервуд, Брюс; Байхнер, Роберт (2006). «Оценка инструмента оценки электричества и магнетизма: Краткая оценка электричества и магнетизма». Физическое обозрение Специальные темы: Исследования в области физического образования. 2 (1): 010105. Bibcode:2006PRPER ... 2a0105D. Дои:10.1103 / PhysRevSTPER.2.010105.
  11. ^ Байхнер, Роберт Дж. (1994). «Тестирование студентами интерпретации кинематических графиков». Американский журнал физики. Американская ассоциация учителей физики (AAPT). 62 (8): 750–762. Bibcode:1994AmJPh..62..750B. Дои:10.1119/1.17449. ISSN  0002-9505.
  12. ^ Аллен, К. (2006) Обзор концепций статистики: разработка и анализ инструмента когнитивной оценки в статистике. Докторская диссертация, Университет Оклахомы. [1]
  13. ^ "The Chemical Concepts Inventory. Посещено 14 февраля 2011 г.". Архивировано из оригинал на 2007-07-18. Получено 2007-07-30.
  14. ^ а б c Вамполд, Брюс Э .; Райт, Джон С .; Уильямс, Пол Х .; Миллар, Сьюзен Б.; Koscuik, Steve A .; Пенберти, Дебра Л. (1998). «Новая стратегия оценки воздействия реформы учебной программы на компетентность учащихся» (PDF). Журнал химического образования. Американское химическое общество (ACS). 75 (8): 986–992. Bibcode:1998JChEd..75..986W. Дои:10.1021 / ed075p986. ISSN  0021-9584.
  15. ^ [2] Диагностический тест астрономии (ADT), версия 2.0, посетил 14 февраля 2011 г.
  16. ^ Гарвин-Доксас, Кэти; Климковский, Майкл В. (2008). Альбертс, Брюс (ред.). «Понимание случайности и ее влияния на обучение учащихся: уроки, извлеченные из создания инвентаризации концепции биологии (BCI)». CBE: Образование в области естественных наук. Американское общество клеточной биологии (ASCB). 7 (2): 227–233. Дои:10.1187 / cbe.07-08-0063. ISSN  1931-7913. ЧВК  2424310. PMID  18519614.
  17. ^ Д'Аванцо, Шарлин (2008). «Инвентаризация концепции биологии: обзор, статус и следующие шаги». Бионаука. Издательство Оксфордского университета (ОУП). 58 (11): 1079–1085. Дои:10.1641 / b581111. ISSN  1525-3244.
  18. ^ Д'Аванзо К., Андерсон К. В., Гриффит А., Меррилл Дж. 2010. Мыслить как биолог: использование диагностических вопросов, чтобы помочь студентам рассуждать с учетом биологических принципов. (17 января 2010 г .; www.biodqc.org/)
  19. ^ Уилсон, Кристофер Д.; Андерсон, Чарльз У .; Хайдеманн, Мерль; Merrill, John E .; Merritt, Brett W .; и другие. (2006). «Оценка способности студентов отслеживать материю в динамических системах в клеточной биологии». CBE: Образование в области естественных наук. Американское общество клеточной биологии (ASCB). 5 (4): 323–331. Дои:10.1187 / cbe.06-02-0142. ISSN  1931-7913. ЧВК  1681358. PMID  17146039.
  20. ^ а б Андерсон, Дайан Л .; Фишер, Кэтлин М .; Норман, Грегори Дж. (2002-11-14). «Разработка и оценка концептуального инвентаря естественного отбора». Журнал исследований в области преподавания естественных наук. Вайли. 39 (10): 952–978. Bibcode:2002JRScT..39..952A. Дои:10.1002 / tea.10053. ISSN  0022-4308.
  21. ^ а б c d е Nehm, Ross H .; Шонфельд, Ирвин Сэм (2008). «Измерение знаний о естественном отборе: сравнение CINS, инструмента открытого ответа и устного интервью» (PDF). Журнал исследований в области преподавания естественных наук. Вайли. 45 (10): 1131–1160. Bibcode:2008JRScT..45.1131N. Дои:10.1002 / чай.20251. ISSN  0022-4308. Архивировано из оригинал (PDF) на 17.05.2011.
  22. ^ а б Nehm R & Schonfeld IS (2010). Будущее измерения знаний естественного отбора: ответ Андерсону и др. (2010). Журнал исследований в области преподавания естественных наук, 47, 358-362. [3] В архиве 2011-07-19 на Wayback Machine
  23. ^ Смит, Мишель К .; Вуд, Уильям Б.; Найт, Дженнифер К. (2008). Эберт-Мэй, Дайан (ред.). «Оценка концепции генетики: новый перечень концепций для оценки понимания студентами генетики». CBE: Образование в области естественных наук. Американское общество клеточной биологии (ASCB). 7 (4): 422–430. Дои:10.1187 / cbe.08-08-0045. ISSN  1931-7913. ЧВК  2592048. PMID  19047428.
  24. ^ Инструменты инвентаризации концепций для технических наук. Посетил 14 февраля 2011 г. [4]
  25. ^ Либаркин, Я., Уорд, Э.М.Г., Андерсон, С.В., Кормейер, Г., Реберн, С.П., 2011 г., Пересмотр геолого-геофизического инвентаря: призыв к сообществу: GSA Today, v. 21, n. 8, стр. 26-28. [5] В архиве 2013-07-26 в Wayback Machine
  26. ^ Caceffo, R .; Wolfman, S .; Бут, К .; Азеведо, Р. (2016). Разработка перечня концепций информатики для вводного программирования. В материалах 47-го технического симпозиума ACM по образованию в области компьютерных наук (SIGCSE '16). ACM, Нью-Йорк, Нью-Йорк, США, 364-369. DOI =https://dx.doi.org/10.1145/2839509.2844559 [6]
  27. ^ Одом А.Л., Барроу Л.Х. 1995. Разработка и применение двухуровневого диагностического теста, измеряющего понимание студентами-биологами колледжей диффузии и осмоса после курса обучения. Журнал исследований в области преподавания естественных наук 32: 45-61.
  28. ^ Купер, Мелани М .; Андервуд, Соня М .; Хилли, Калеб З. (2012). «Разработка и проверка неявной информации из инструмента структур Льюиса (IILSI): связывают ли студенты структуры со свойствами?». Chem. Educ. Res. Практика. Королевское химическое общество (RSC). 13 (3): 195–200. Дои:10.1039 / c2rp00010e. ISSN  1109-4028.
  29. ^ Nehm, R.H., Ha, M., Mayfield, E. (в печати). Преобразование оценки биологии с помощью машинного обучения: автоматическая оценка письменных эволюционных объяснений. Журнал естественно-научного образования и технологий.

внешняя ссылка