[论文解读] Implementing Competency-Based Grading Improves the Performance of Women and First Generation Students in Introductory Physics

M. S. Richard, Jennifer Delgado+2 more|arXiv (Cornell University)|Jun 21, 2022

Mathematics Education and Programs被引用 4

一句话总结

本研究在堪萨斯大学的微积分入门物理课程中实施了一种基于能力的评分制度（ALPaCA），允许学生通过多次评估在各个内容领域内展示熟练程度。该制度显著提升了学业表现——尤其对女性和第一代大学生更为显著——通过减轻压力并适应不同的学习节奏。女性学生的课程表现提升最大，且所有群体的D、F和退课率均有所下降。

ABSTRACT

We present a model for competency-based grading for calculus-based introductory physics that encourages students to obtain proficiency with all course content. By allowing students to continually improve their proficiency with skills and content throughout the semester, this formative grading system is designed to create a more flexible learning environment that better accommodates the varying schedules and needs of students. While all students show improvement in their performance following the implementation of this grading system, the largest gains were found for women and first generation students, both of whom often pose a retention risk in science and engineering degree programs.

研究动机与目标

• 在微积分入门物理课程中开发并实施一种灵活的、基于能力的评分制度，以支持多样化的学生学习路径。
• 通过减少时间限制、前期准备不足和刻板印象威胁相关障碍，解决STEM领域内的表现差异问题。
• 评估多次评估机会是否能改善学生表现，特别是对代表性不足和高风险群体（如女性和第一代大学生）的影响。
• 量化不同物理内容领域的相对难度，以指导教学调整和课程设计。
• 探索基于能力的评分制度作为新课程先修条件模型的基础，即基于实际掌握能力而非课程完成情况。

提出的方法

• 设计一种形成性评分制度（ALPaCA），要求学生在多个评估中展示熟练度，以确保知识的保持与掌握。
• 在整个学期内为每个内容领域提供多次机会，包括每周测验和期末考试，以适应不同的学习节奏。
• 使用每个内容领域至少两次评估中的最高分的几何平均值来计算课程成绩，包括期末考试。
• 利用机构数据按性别、第一代大学生身份和代表性不足的少数族裔（URM）身份对学生进行分类，以进行基于群体的绩效分析。
• 实施针对特定内容的测验和考试，聚焦于具体的学习目标，后期迭代中从长时考试转向更短、更频繁的评估。
• 保留学生活动教学，但采用个人评估进行评分，以确保个人责任和准确的能力测量。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于能力的评分制度结合多次评估机会，如何影响微积分入门物理课程中学生的整体学业表现？
• RQ2 与同龄人相比，女性和第一代大学生在该评分模式下是否经历了不成比例的更大表现提升？
• RQ3 在入门物理课程中（如基于力的力学、基于能量的力学、动量），哪些内容领域对学生最具挑战性？这些困难在不同学生群体中如何变化？
• RQ4 ALPaCA评分制度在多大程度上降低了DFW（D、F、退课）率，特别是在高风险学生群体中？
• RQ5 在PHSX 211中特定内容领域的熟练度能否预测后续课程的表现？这如何为基于实际掌握能力的新先修条件模型提供依据？

主要发现

• ALPaCA基于能力的评分制度的实施显著提升了所有学生群体的课程表现，其中女性和第一代大学生的提升最为显著。
• 女性在课程表现上的相对提升最为显著，表明该制度有效缓解了物理课程中常见的性别表现差异。
• 第一代大学生也经历了最大的表现提升，表明该制度有助于减少因缺乏学术社会化和早期STEM经验而导致的留校风险。
• 所有群体的DFW率均有所下降，其中女性和第一代大学生的下降最为显著，反映出课程留存率和成功率的提升。
• 学生在基于动量的定量问题解决上最为吃力，其次是基于力的力学，而基于能量的力学被认为难度较低，这为针对性教学改进提供了依据。
• 该制度的设计——即每个内容领域取两次最高分的几何平均值——确保了熟练度在多次评估中得到体现，支持长期记忆保持，并减轻了单次高风险失败的影响。