[論文レビュー] Biological Concepts Instrument (BCI): A diagnostic tool for revealing student thinking

Michael W. Klymkowsky, Sonia M. Underwood+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 20, 2010

Genetics, Bioinformatics, and Biomedical Research参考文献 43被引用数 40

ひとこと要約

生物学的概念インSTRUMENT（BCI）は、分子生物学の核となる概念について、学生の一般的な誤解や暗黙の仮定を明らかにするオープンソースの選択肢式診断ツールである。学生の思考に関する研究に基づき、教員が根拠に基づいた評価を通じて、根強い概念的障害を特定・是正できる。これは、大学における生物学教育における的確な評価を可能にする。

ABSTRACT

A key to effective teaching is an awareness and accurate understanding of the thinking and implicit assumptions that students bring to the subject to be learned. In the absence of extensive Socratic interactions with students, one strategy to assess student thinking involves the use of concept inventories (CIs). CIs are typically multiple-choice assessments, constructed based on research into student thinking and language, and designed to reveal the presence of common misconceptions and implicit assumptions pertaining to a particular facet of a subject. Here we describe the open-source Biological Concepts Instrument (BCI), a diagnostic, multiple-choice instrument designed to provide instructors with a preliminary map of a number of basic ideas in molecular level biology. We describe the strategy behind its design, the research upon which it is based, item construction, and its possible uses as a means to reveal and address persistent and often unrecognized conceptual obstacles.

研究の動機と目的

• 分子レベルの生物学的概念における学生の代替的認識をマップする診断ツールの開発を目的とする。
• 初歩的な生物学学習者に見られる、しばしば認識されない根強い概念的障害を特定・是正することを目的とする。
• 教員が研究に基づいたツールを提供し、教育戦略の改善を支援することを目的とする。
• 実証的研究に基づいた、オープンソースで利用可能かつアクセス可能な評価ツールの作成を目的とする。

提案手法

• BCIは、分子生物学における学生の誤解に関する研究に基づき、基本的な概念に焦点を当てて構築された。
• 一般的な代替的認識および学生の反応で観察された言語パターンに基づいて、選択肢式の項目が設計された。
• 反復的開発と、概念的理解に関する既存の研究との整合性を経て、項目の妥当性が確認された。
• BCIは診断形式を採用しており、正解だけでなく、誤答の背後にある理由づけも明らかにする。
• 形成的評価ツールとして実装されており、概念的変化をマップするために、指導の前後で使用可能である。
• BCIは教育者による使用および改変を可能とするオープンアクセスであり、生物学教育における広範な実装を支援する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 学生が分子生物学の基本的概念について抱いている一般的な誤解は何か？
• RQ2 どのようにして、学生の思考における暗黙の仮定や代替的認識を効果的に明らかにする診断ツールを設計できるか？
• RQ3 BCIのような概念インventryが、初歩的な生物学学習者の概念的障害をどの程度特定・マッピングできるか？
• RQ4 このような診断ツールは、生物学教育における指導戦略の改善にどのように活用できるか？

主な発見

• BCIは、酵素の機能や分子間相互作用に関する学生の理解における一般的な誤解を効果的に特定している。
• 従来の評価方法では容易に検出できない、学生が抱える代替的認識が、BCIによって明らかになった。
• 学生の言語や推論に関する研究に基づいたBCIの設計は、高い診断的正確性で概念的誤解を的確にマッピングしている。
• BCIのパイロット使用は、教員が特定の概念的ギャップに応じた指導を調整するのに有効であることを示している。
• BCIのオープンソース性のおかげで、多様な教育的文脈において広く採用・改変が可能である。
• 正解スコアを超えた学生の思考に関する実用的洞察を提供するため、BCIは形成的評価を支援している。