Nye tilgange til fjernundervisning i naturvidenskab opstår fra COVID-19-krisen

Et nyt papir om universitetets naturvidenskabelige klasser, der undervises på afstand, peger på undervisningsmetoder, der forbedrer elevernes kommunikation og samarbejde, tilbyder en ramme for berigelse af onlineinstruktion, da coronavirus-pandemien fortsætter med at begrænse personlige kurser.

"Disse varierede øvelser giver eleverne mulighed for at engagere sig, hold op, komme udenfor, udføre vigtigt laboratoriearbejde, og udføre gruppeundersøgelser og præsentationer under ekstraordinært udfordrende omstændigheder – og fra hele verden, " forklarer Erin Morrison, en professor i liberale studier ved New York University og hovedforfatteren af ​​papiret, som fremgår af Journal of Microbiology &Biology Education . "Den aktive læringsværktøjskasse kan effektivt bruges på afstand til at sikre naturvidenskabelige uddannelser af høj kvalitet selv under pludselige forhold i en folkesundhedskrise."

Den hurtige ændring fra stort set personligt til fuldstændig fjernundervisning og -læring som følge af COVID-19-pandemien gav mange udfordringer for lærere og professorer i alle fag – men især inden for videnskaberne, som ofte kræver personligt laboratoriearbejde.

I øvrigt, skiftet fra personligt til fjernundervisning i foråret 2020 betød, at undervisere hurtigt skulle tilpasse deres metoder, så de passer til et online miljø – en omstændighed Morrison, sammen med hendes medforfattere Genia Naro-Maciel og Kevin Bonney, stod over for, at deres klasser begyndte midt i semesteret sidste forår.

Trioen implementerede flere metoder, efter at deres kurser blev fjernet i marts 2020, giver mulighed for en sammenligning mellem personlig og online undervisning og læring inden for de samme klasser. Blandt disse var følgende, som var fokus for Journal of Microbiology &Biology Education papir:en erfaringsmæssig praktisk biodiversitetsaktivitet, et interaktivt humangenetiklaboratorium, og et miljøvidenskabeligt forskningsprojekt.

Biodiversitetsaktivitet

Denne erfaringsbaserede hands-on aktivitet, med titlen "Baggårdsbiodiversitet, " krævede, at eleverne gik rundt i deres kvarterer og identificerede unikke plantearter. Øvelsen kunne udføres lokalt til enhver tid og hvor som helst ved hjælp af den frit tilgængelige SEEK-app til organismeidentifikation eller et alternativ. Parrede elever fra forskellige steder rundt om i verden analyserede derefter data og forberedte onlinepræsentationer, dermed fuldt ud engageret i den videnskabelige proces, mens de træder væk fra deres computere og ind i naturen.

Interactive Human Genetics Lab

I det interaktive laboratorium, onlinestuderende lærte om Mendelsk arv ved at interagere med hinanden på afstand og fokusere på menneskelige egenskaber. Klassedata indsamlet gennem disse observationer blev derefter analyseret og brugt til at diskutere relaterede videnskabelige begreber og misforståelser. Denne onlineaktivitet engagerede studerende med succes og fremmede læringsgevinster ved at bevare fokus på menneskelige egenskaber, og evnen til at observere klassekammeraters ansigter, samtidig med at det faciliterer værdifulde elev-elev-interaktioner under indsamlingen, analyse, og diskussion af klassegenererede data.

Miljøvidenskabeligt forskningsprojekt

Pandemien gav yderligere en mulighed for at opgradere et personligt bevaringsbiologisk forskningsprojekt til en online udforskning af miljømæssig sundhed, gennem linsen af, at pandemien opleves i realtid. Students worked digitally in teams to explore, analysere, and present under-emphasized, but significant, interactions between human health and environmental health. The often-overlooked relationships between the spread of diseases like COVID-19 and the wildlife trade or deforestation were focused on to highlight connections among human and non-human systems. Students also explored and learned how to debunk myths and misconceptions, developing key critical thinking skills amidst rampant and increasing misinformation and disinformation.

"The work shows how faculty can leverage the flexibility of the online environment and use existing remote tools to expand active learning possibilities and create meaningful classroom connections, even at a distance and during a global pandemic, " says Morrison. "Despite class members being physically distanced from each other all over the planet, timely and effective communication was preserved, and students were able to access alternative and freely available materials to engage in and complete hands-on field, forskning, and lab activities."

For eksempel, in the Biodiversity Activity conducted last spring, 60 undergraduates without prior botany experience got outside and identified more than 1, 200 species of plants around the globe while carrying out the exercise.

Yderligere, the professors note, students were consistently more interested and engaged in the Mendel exercise than in almost any other, and performed better than in earlier in-person courses on exam questions related to these topics. Tilsvarende pivoting the research exercise to group work focused on the pandemic in real time significantly boosted engagement and interest.

"We observed a level of class engagement and content mastery from students completing these activities that exceeded levels observed during the corresponding in-person learning activities that took place in previous semesters, " says Bonney.

"Keeping students engaged and learning was often challenging during the unexpectedly sudden transition from in-person to fully remote education stemming from the COVID-19 pandemic, " adds Naro-Maciel. "In response, we successfully adapted three activities to the remote environment, achieving remote experiential learning, designing a remote interactive virtual lab, and actively engaging students in remote research."

Following anecdotal observations of success in promoting learning about key concepts and class engagement, the team plans to formally investigate the effectiveness of these techniques in the future, which may lead to adoption of pedagogical changes that lasts beyond the return to in-person instruction.