Underrepræsenterede universitetsstuderende har mere gavn af aktive læringsteknikker i STEM

Studerende fra forskellige baggrunde i USA går ind på college med lige stor interesse for STEM-områder - videnskab, teknologi, teknik og matematik. Men den lige interesse resulterer ikke i lige resultater. Seks år efter at have startet en bachelor STEM-grad, omtrent dobbelt så mange hvide studerende færdiggjorde det sammenlignet med afroamerikanske studerende.

En ny undersøgelse foretaget af forskere ved University of Washington viser, at undervisningsteknikker i bachelor STEM-kurser markant kan indsnævre hullerne i kursuspræstationer mellem studerende, der er overrepræsenteret og underrepræsenteret i STEM. I et papir offentliggjort i ugen den 9. marts i Procedurer fra National Academy of Sciences , holdet rapporterer, at skift fra passive teknikker, såsom traditionelle foredrag, at undersøgelsesbaserede "aktiv læring"-metoder har en uforholdsmæssig fordel for underrepræsenterede studerende, et begreb, der omfatter lavindkomststuderende og Latinx, Afro amerikaner, Indianer, og indfødte Hawaiian og Pacific Islander studerende.

Forskerne brugte en metaanalysetilgang, som kombinerede data på elevniveau fra snesevis af individuelle undersøgelser, at undersøge, hvordan elevernes præstationer ændrede sig, da instruktører inkorporerede mere aktive læringsmetoder i bachelor-STEM-kurser. De fandt, at præstationskløften mellem overrepræsenterede og underrepræsenterede studerende blev indsnævret på eksamensresultater med 33 % og beståelsesprocenter med 45 %. For "højintensive" aktive læringskurser, hvor eleverne brugte mindst to tredjedele af den samlede undervisningstid på aktiv læring, kløften for eksamensresultater faldt med 42 % og 76 %, henholdsvis, for beståelsesprocenter.

"Vores undersøgelse viser, at bred implementering af aktiv læring i bachelor STEM-kurser kan have en dramatisk effekt på at reducere præstationskløfter, hvilket resulterer i mere positive resultater for studerende, der er underrepræsenteret inden for STEM-områder, " sagde hoved- og medkorrespondrende forfatter Elli Theobald, en forskningsmedarbejder og instruktør i UW Department of Biology.

Forskning har vist, at præstationskløfterne i STEM-uddannelser på universiteterne delvist opstår, fordi studerende fra underrepræsenterede baggrunde har en tendens til at score lavere på eksamener og har lavere beståelsesprocenter i bachelor-STEM-kurser på indgangsniveau. Som resultat, flere underrepræsenterede studerende skifter studieretning eller dropper ud af college. Seks år efter at have startet en STEM-uddannelse, 43% af de hvide studerende og 52% af de asiatiske amerikanske studerende har afsluttet det. Men fuldførelsesraterne falder til mellem 20 og 30 % for Latinx, afroamerikanske og indianske studerende, ifølge National Academy of Sciences. Der er også forskelle i at opnå STEM-grader mellem studerende med høj- og lavindkomstbaggrund, sagde Theobald.

College STEM-kurser undervises stort set ved hjælp af traditionelle, passive metoder som forelæsninger. I modsætning, aktive læringsteknikker, som omfatter en række diskussionsbaserede og problemløsende undervisningsmetoder, er ikke blevet bredt vedtaget.

"Du kan opsummere forskellen mellem passive og aktive undervisningsmetoder med tre enkle ord:'Spørg, fortæl det ikke, '" sagde medkorrespondent forfatter Scott Freeman, hovedlektor på UW Biologisk Institut. "Målet med aktiv læring er at engagere eleverne og få dem til at bruge deres kognitive færdigheder af højere orden - i stedet for blot at huske definitioner."

Aktive læringstilgange omfatter gruppeaktiviteter i klassen for at arbejde i dybden med specifikke koncepter, bruge undervisningstiden til kammeratinteraktion, problemløsningsopgaver og tilfældigt opkald til elever.

I et papir fra 2014, et UW-hold ledet af Freeman brugte en mere klassisk meta-analyse tilgang til at vise, at aktive læringsmetoder øger den gennemsnitlige elevpræstation. Til denne nye undersøgelse, de brugte en anderledes metaanalysetilgang, der sporer individuelle deltagere og nedbryder virkningen af ​​aktiv læring mellem overrepræsenterede og underrepræsenterede elever. Forskerne skulle sortere gennem mere end 1, 800 publicerede og upublicerede undersøgelser, før de fandt de få dusin, der både sammenlignede aktive og passive teknikker og også havde data om elevernes demografi, ifølge Freeman. De studerendes eksamensresultatdata, de brugte, kom fra 15 undersøgelser – hvilket repræsenterer mere end 9, 000 studerende – mens data om beståelsesprocenter kom fra 26 undersøgelser af mere end 44, 000 elever.

Gennemsnitlig, holdet så, at aktive læringsmetoder indsnævrede præstationsforskellene betydeligt i både eksamensresultater og beståelsesrater mellem overrepræsenterede og underrepræsenterede elevgrupper.

Fremtidig forskning er nødvendig for at forstå, hvorfor aktiv læring uforholdsmæssigt gavner elever fra underrepræsenterede baggrunde. Disse læringsteknikker kunne skabe et mere imødekommende og inkluderende miljø, hvilket kan være særligt vigtigt for studerende, der ofte føler, at de ikke hører hjemme i STEM, eller "føler sig udelukket, " sagde Theobald. Aktiv læring kan også hjælpe eleverne med at forstå materiale bedre ved at tage dem gennem komplekse koncepter trin for trin, med regelmæssige indtjekningsmomenter. Dette målrettede, intensiv praksis kan uforholdsmæssigt hjælpe elever fra uddannelsesmæssigt dårligt stillede baggrunde, ved at sikre, at de forstår materialet og ikke kommer bagud.

"Disse er højlydte, aktive rum, med masser af dynamiske interaktioner og muligheder for at diskutere og lære på et niveau, du simpelthen ikke får ved at bruge et traditionelt foredrag, sagde Freeman.

Selvom de så de største kløft-indsnævrende effekter i kurser, der brugte mere end to tredjedele af undervisningstiden til aktiv læring, både Freeman og Theobald advarer instruktører om at tage det langsomt med at inkorporere tilgangen.

"Hvis du har et forelæsningsbaseret kursus, som du allerede har undervist selv blot et par gange, at ændre det kan tage meget arbejde, " sagde Theobald. "Højskoleprofessorer og instruktører har allerede så mange krav til deres tid - at vejlede kandidatstuderende, søge om tilskud, udføre forskning, skrive papirer, karakter, undervisning. Jeg forstår, at det er meget at bede dem om at vende deres klasser på denne måde. Så jeg råder folk til at starte i det små og inkorporere aktive læringsteknikker over tid."

De stadig tydeligere fordele ved aktiv læring kan betyde, at gymnasier og universiteter, såvel som professionelle selskaber, kunne give incitamenter og bistand til professorer og instruktører, der ønsker at tage springet, tilføjede Freeman.

"Det er tid til at belønne folk for at opnå gode resultater i klasseværelset, For nu ser vi, at fordelene er endnu større, end vi troede, sagde Freeman.