[논문 리뷰] Biological Concepts Instrument (BCI): A diagnostic tool for revealing student thinking

Michael W. Klymkowsky, Sonia M. Underwood외 1명|arXiv (Cornell University)|2010. 12. 20.

Genetics, Bioinformatics, and Biomedical Research참고 문헌 43인용 수 40

한 줄 요약

생물학적 개념 도구(Biological Concepts Instrument, BCI)는 분자의 핵심 개념에 대한 학생들의 일반적인 오개념과 암묵적인 가정을 드러내기 위해 설계된 오픈소스 다중선택형 진단 도구이다. 학생 사고에 대한 연구를 바탕으로, 교사들이 대학생 생물학 교육에서 근거 기반의 평가를 통해 지속적인 개념적 장애를 식별하고 해결할 수 있도록 돕는다.

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.

연구 동기 및 목표

• 분자의 수준에서 생물학 개념에 대한 학생들의 대체 개념을 맵핑하는 진단 도구를 개발하기 위해.
• 초보 생물학 학습자들에게서 자주 나타나지만 인식되지 않는 지속적인 개념적 장애를 식별하고 해결하기 위해.
• 교사들이 연구 기반 도구를 활용해 지도 전략을 정보에 기반해 개선할 수 있도록 지원하기 위해.
• 실험적 학생 사고 연구에 기반한 오픈소스이자 접근 가능한 평가 도구를 만들기 위해.

제안 방법

• BCI는 분자의 생물학에서 학생의 오개념에 관한 연구를 바탕으로 제작되었으며, 핵심 기초 개념에 집중하였다.
• 공통적인 대체 개념과 학생 응답에서 관찰된 언어 패턴을 바탕으로 다중선택형 문제를 설계하였다.
• 반복적인 개발과 개념 이해에 관한 기존 연구와의 일치를 통해 문제를 검증하였다.
• 도구는 정답뿐만 아니라 잘못된 선택지의 배경이 되는 사고 방식까지 드러내는 진단 형식을 사용한다.
• 형성 평가 도구로 구현되어 지도 이전 또는 이후에 사용할 수 있으며 개념 변화를 맵핑하는 데 적합하다.
• BCI는 교사들이 활용하고 변형할 수 있도록 오픈소스로 공개되어 있으며, 생물학 교육 현장에서 널리 구현될 수 있도록 지원한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 학생들이 분자의 생물학의 기본 개념에 대해 가지고 있는 가장 일반적인 오개념은 무엇인가?
• RQ2 학습자의 사고에 암묵적인 가정과 대체 개념을 효과적으로 드러내는 진단 도구는 어떻게 설계할 수 있는가?
• RQ3 BCI와 같은 개념 인ventori가 초보 생물학 학습자들의 개념적 장애를 어느 정도 식별하고 맵핑할 수 있는가?
• RQ4 이러한 진단 도구는 생물학 교육에서 지도 전략을 정보에 기반해 어떻게 개선하는 데 활용될 수 있는가?

주요 결과

• BCI는 효소 기능과 분자 상호작용에 대한 오개념과 같은 학생들의 분자의 생물학 이해에 대한 다양한 일반적인 오개념을 성공적으로 식별한다.
• 전통적인 평가 방법으로는 쉽게 파악되지 않는 학생들이 종종 대체 개념을 가지고 있음을 도구가 드러낸다.
• 학생의 언어와 사고 방식에 기반한 BCI의 설계는 높은 진단 정밀도로 개념적 오해를 효과적으로 맵핑한다.
• BCI의 시범 사용은 교사가 특정 개념적 격차를 해결하기 위해 지도를 맞춤형으로 조정하는 데 도구의 유용성을 입증한다.
• BCI의 오픈소스 성격 덕분에 다양한 교육적 맥락에서 광범위하게 도입되고 변형될 수 있다.
• 정답 채점 이상의 학생 사고에 대한 실행 가능한 통찰을 제공함으로써 도구는 형성 평가를 지원한다.