[論文レビュー] Teaching Fluid Mechanics for Undergraduate Students in Applied Industrial Biology: from Theory to Atypical Experiments

Rafik Absi, Caroline Nalpace+4 more|arXiv (Cornell University)|Jun 3, 2011

Innovations in Educational Methods参考文献 7被引用数 10

ひとこと要約

本論文は、日常の生活にインspiredされた非伝統的で現実世界の実験を用いた、遊びに基づく教育的アプローチを提示する。このアプローチは、応用工業生物学のMSc学生に対して流体力学を教授するもので、学生のやる気を著しく高め、授業評価を向上させ、流体力学を難解な科目から関与的で実用的で楽しい学習体験へと変容させた。

ABSTRACT

EBI is a further education establishment which provides education in applied industrial biology at level of MSc engineering degree. Fluid mechanics at EBI was considered by students as difficult who seemed somewhat unmotivated. In order to motivate them, we applied a new play-based pedagogy. Students were asked to draw inspiration from everyday life situations to find applications of fluid mechanics and to do experiments to verify and validate some theoretical results obtained in course. In this paper, we present an innovative teaching/learning pedagogy which includes the concept of learning through play and its implications in fluid mechanics for engineering. Examples of atypical experiments in fluid mechanics made by students are presented. Based on teaching evaluation by students, it is possible to know how students feel the course. The effectiveness of this approach to motivate students is presented through an analysis of students' teaching assessment. Learning through play proved a great success in fluid mechanics where course evaluations increased substantially. Fluid mechanics has been progressively perceived as interesting, useful, pleasant and easy to assimilate. It is shown that this pedagogy which includes educational gaming presents benefits for students. These experiments seem therefore to be a very effective tool for improving teaching/learning activities in higher education.

研究の動機と目的

• 応用工業生物学MScプログラムにおいて、流体力学の学習に対する学生の関与の欠如と難易度の認識を是正すること。
• 理論的流体力学と実用的で日常的な応用を結びつける教育的モデルの開発。
• 体験的で遊びに基づく実験を通じて、学生のやる気と学習成果を向上させること。
• 学生のフィードバックと授業評価データを用いて、このアプローチの有効性を評価すること。

提案手法

• 学生は日常生活中の流体力学現象を特定し、理論的原則を検証するための簡単で非伝統的な実験を設計するよう課された。
• 教育法は遊びを通じた学習を重視し、暗記よりも創造性や実践的探求を奨励した。
• 講義で学ぶ理論的原則は、低コストで入手可能な材料を用いた学生が設計した実験によって検証された。
• 学生の実験は教員の指導を受けるが、意図的に開放的であり、探求心と問題解決能力を促進することを目的とした。
• 教育効果は、学生の授業評価および理論の難易度、有用性、楽しさに関するフィードバックを用いて評価された。
• このアプローチは、EBIのMScレベルの流体力学授業において1学期にわたり実施された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 どのようにして、抽象的で難解だと感じる応用生物学の学生に対して流体力学教育をより関与的に行えるか？
• RQ2 非伝統的で日常的な実験は、流体力学における学生のやる気と概念的理解をどの程度向上させることができるか？
• RQ3 高等教育の工学的文脈において、遊びに基づく教育的モデルの認識された利点と学習成果は何か？
• RQ4 理論を日常的で手を動かす実験と結びつけることで、学生の関与度と授業評価はどのように変化するか？

主な発見

• 遊びに基づく教育的アプローチを導入した後、流体力学の学生授業評価が著しく向上した。
• 学生は流体力学が面白く、役に立ち、快適で、理解しやすくなったと報告した。
• このアプローチにより、学生の態度が著しく変化し、流体力学がもはや恐ろしくもなければ、関係のないものでもなくなった。
• 日常の生活にインspiredされた非伝統的な実験は、理論的流体力学の概念を検証するのに効果的であった。
• この方法は、特に産学融合型工学プログラムにおいて、教育と学習の質を向上させる強力なツールであると示された。